" "
Присоединяйтесь к нам и следите
за новостями в социальных сетях

Физиология сердечно-сосудистой системы: секреты дел сердечных

 Сердце – мотор человеческого организма.
Сердце – мотор человеческого организма.

В статье будет раскрыта вся тема нормальной физиологии сердца и сосудов, а именно как работает сердце, что заставляет приводить кровь в движение, а также учтутся особенности васкулярной системы. Разберем изменения, возникающие в системе с возрастом, при некоторых наиболее распространенных среди населения патологий, а также у маленьких представителей – у детей.

Анатомия и физиология сердечно-сосудистой системы – две неразрывно связанные между собой науки, между которыми есть прямая связь. Нарушение анатомических параметров кардиоваскулярной системы безоговорочно ведет к изменениям в ее работе, откуда уже в дальнейшем вытекает характерная симптоматика. Симптомы, связанные одним патофизиологическим механизмом формируют синдромы, а синдромы – заболевания.

Знание нормальной физиологии сердца очень важно для врача любой специальности. Не каждый должен углубляться в детали работы человеческого насоса, но фундаментальные знания необходимы всем.

Ознакомление населения с особенностями работы кардиоваскулярной системы позволит расширить знания о сердце, а также позволит понять некоторые симптомы, возникающие при вовлечении сердечной мышцы в патологию, а также разобраться с профилактическими мерами, позволяющими укрепить ее и предупредить возникновение множества патологий. Сердце – как мотор автомобиля, требует бережного отношения к себе.

Анатомические особенности

В одной из статей подробно рассматривается строение сердца и сосудов. В данном случае мы затронем эту тему лишь бегло для напоминания об анатомии и общего представления, необходимого, прежде чем затронуть тему нормальной физиологии.

Нормальный внутрисердечный ток крови.
Нормальный внутрисердечный ток крови.

Итак, сердце – полый мышечный орган, сформированный четырьмя камерами – двумя предсердиями и двумя желудочками. Кроме мышечной основы в нем имеется фиброзный каркас, на котором закреплен клапанный аппарат, а именно створки левого и правого атриовентрикулярных клапанов (митрального и трикуспидального).

В данный аппарат также входят сосочковые мышцы и сухожильные хорды, натягивающиеся от папиллярных мышц к свободным краям створок клапанов.

Сердце состоит из трех слоев.

  • эндокард – внутренний слой, выстилающий изнутри как камеры, так и покрывающий сам клапанный аппарат (представлен эндотелием);
  • миокард – собственно мышечная масса сердца (вид ткани является специфичным только для сердца, и не относится ни к поперечнополосатой, ни к гладкой мускулатуре);
  • эпикард – наружный слой, покрывающий сердце извне, и участвующий в формировании перикардиальной сумки, в которую заключено сердце.

Сердце – это не только его камеры, но и его сосуды, которые впадают в предсердия и выходят из желудочков. Рассмотрим, чем они представлены.

Важно! Единственно важная инструкция, направленная на поддержания здоровой сердечную мышцу, заключается в ежедневной физической активности человека и правильном питании, покрывающего все потребности организма в нутриентах, витаминах.

Коронарные артерии – сосуды, питающие сердце, выходят из аорты вблизи ее клапанов.
Коронарные артерии – сосуды, питающие сердце, выходят из аорты вблизи ее клапанов.
  1. Аорта. Крупный эластический сосуд, выходящий из левого желудочка. Подразделяется на торакальный и абдоминальный отделы. В грудном отделе выделяют восходящую часть аорты и дугу, которая дает три основные ветви, снабжающие верхнюю часть тела – плечеголовной ствол, левая общая сонная и левая подключичная артерии.Брюшной отдел, состоящий из нисходящей части аорты дает большое количество ветвей, питающих органы абдоминальной и тазовой  полостей, а также нижние конечности.
  2. Легочной ствол. Главный сосуд правого желудочка – легочная артерия является началом малого круга кровообращения. Подразделяясь на правую и левую пульмональные артерии, а в дальнейшем три правых и две левых артерии, идущие в легкие, она играет основную роль в процессе оксигенации крови.
  3. Полые вены. Верхняя и нижняя полые вены (англ., IVC and SVC), впадая в правое предсердие, оканчивают, таким образом, большой круг кровообращения. Верхняя собирает венозную кровь, богатую на продукты метаболизма тканей и углекислый газ из головы шеи, верхних конечностей и верхней части туловища, а нижняя, соответственно, из оставшихся частей туловища.
  4. Легочные вены. Четыре легочные вены, впадая в левое предсердие, и перенося в себе артериальную кровь, являются частью малого круга кровообращения. Оксигенированная кровь в дальнейшем разносится по всем органам и тканям организма, питая их кислородом и обогащая питательными веществами.
  5. Коронарные артерии. Венечные артерии, в свою очередь являются собственными сосудами сердца. Сердце, как мышечный насос также требует питания, которое поступает из коронарных сосудов, выходящих из аорты, в непосредственной близости к полулунным аортальным клапанам.

Важно! Анатомия и физиология сердца и сосудов – две взаимосвязанные между собой науки.

Внутренние секреты сердечной мышцы

Три основных слоя мышечной ткани формируют сердце – предсердный и желудочковый (англ., atrial and ventricular) миокард, и специализированные возбуждающие и проводящие мышечные волокна. Атриальный и вентрикулярный миокард сокращаются подобно скелетной мышце за исключением длительности сокращений.

Возбуждающие и проводящие волокна в свою очередь сокращаются слабо, даже бессильно за счет того, что в своем составе имею всего несколько сократительных миофибрилл.

На фото представлена схема генерации потенциала действия в кардиомиоцитах.
На фото представлена схема генерации потенциала действия в кардиомиоцитах.

Вместо обычных сокращений последний вид миокарда генерирует электрический разряд с одинаковой ритмичностью и автоматизмом, проводит его через сердце, обеспечивая возбуждающую систему, которая контролирует ритмичные сокращения миокарда.

Также как и в скелетной мускулатуре, сердечную мышцу формируют актиновые и миозиновые волокна, которые во время сокращений скользят один относительного другого. В чем же отличия?

Разберемся далее:

  1. Иннервация. К скелетным мышцам подходят веточки соматической нервной системы, в то время как работа миокарда автоматизирована. Конечно, к сердцу подходят нервные окончания, например, веточки блуждающего нерва, однако, они не играют ключевой роли в генерации потенциала действия и последующих сокращений сердца.
  2. Строение. Сердечная мускулатура состоит из множества индивидуальных клеток с одним-двумя ядрами, соединенных в параллельные тяжи между собой. Миоциты скелетной мышцы – мультиядерные.
  3. Энергия. Митохондрии – так званные «энергетические станции» клеток в большем количестве содержатся в сердечной мускулатуре, чем в скелетной. Для более наглядного примера – 25% всего клеточного пространства кардиомиоцитов занимают митохондрии, и, напротив, лишь 2% — в клетках скелетной мышечной ткани.
  4. Длительность сокращений. Потенциал действия скелетной мускулатуры вызван в большей степени внезапным открытием большого количества быстрых натриевых каналов. Это приводит к устремлению огромного количества ионов натрия внутрь миоцитов из внеклеточного пространства. Длится этот процесс всего несколько тысячных секунды, после чего каналы внезапно закрываются, и наступает период реполяризации.
    В миокарде, в свою очередь, потенциал действия обусловлен открытием сразу двух типов каналов в клетках – тех же быстрых натриевых, а также медленных кальциевых каналов. Особенность последних заключается в том, что они не только медленнее открываются, но и дольше остаются открытыми.

В течение этого времени больше ионов натрия и кальция входят в клетку, приводя к более продолжительному периоду деполяризации, за которым следует фаза плато в потенциале действия. Более подробно о различиях и сходствах между миокардом и скелетной мускулатурой рассказано в видео в этой статье.  Обязательно дочитайте до конца эту статью, чтобы узнать как устроена физиология сердечно — сосудистой системы.

Главный генератор импульса в сердце

Синоатриальный узел, находящийся в стенке правого предсердия вблизи устья верхней полой вены, является основой работы возбуждающей и проводящей систем сердца. Это группа клеток, способных спонтанно генерировать электрический импульс, который в дальнейшем передается по всей проводящей системе сердца, продуцируя сокращения миокарда.

Синусовый узел способен продуцировать ритмичные импульсы, задавая тем самым нормальную частоту сокращений сердца – от  60 до 100 ударов в минуту у взрослых. Его также называют естественным водителем ритма.

Строение проводящей системы, ответственной за генерацию электрического импульса.
Строение проводящей системы, ответственной за генерацию электрического импульса.

После синоатриального узла импульс распространяется по волокнам от правого предсердия к левому, после – передается на атриовентрикулярный узел, расположенный в межпредсердной перегородке. Он является «переходным» этапом от предсердий к желудочкам.

По левой и правой ножке пучков Гиса электрический импульс переходит к волокнам Пуркинье, которые оканчиваются в желудочках сердца.

Внимание! Цена полноценной работы сердца зависит во многом от нормальной работы его проводящей системы.

Особенности проведения сердечного импульса:

  • существенная задержка в проведении импульса от предсердий к желудочкам позволяет первым полностью опустеть и наполнить кровью желудочки;
  • скоординированные сокращения вентрикулярных кардиомиоцитов обуславливают продукцию максимального систолического давления в желудочках, благодаря чему возможно вытолкнуть кровь в сосуды большого и малого кругов кровообращения;
  • обязательный период релаксации сердечной мышцы.

Сердечный цикл

Каждый цикл инициируется потенциалом действия, сгенерированном в синоатриальном узле. Состоит из периода релаксации – диастолы, в течение которого желудочки наполняются кровью, после которого наступает систола – период сокращения.

Систола и диастола формируют сердечный цикл.
Систола и диастола формируют сердечный цикл.

Общая продолжительность сердечного цикла, включающего систолу и диастолу, обратно пропорциональна частоте сердечных сокращений. Так при ускорении частоты сокращения сердца значительно укорачивается время, как релаксации, так и сокращения желудочков. Это обуславливает неполноценное наполнение и опустошение камер сердца перед следующим сокращением.

ЭКГ и сердечный цикл

Зубцы P, Q, R, S, T являются электрокардиографической записью с поверхности тела электрического вольтажа, сгенерированного сердцем. Зубец Р представляет собой распространение процесса деполяризации по предсердиям, вслед за которым происходит их сокращение и выталкивание крови в желудочки в диастолическую фазу.

Комплекс QRS – графическое изображение электрической деполяризации, в результате которой начинается сокращение желудочков, возрастает давление внутри полости, что способствует выталкиванию крови из желудочков в сосуды большого и малого кругов кровообращения. Зубец Т, в свою очередь, представляет стадию реполяризации желудочков, когда начинается расслабление мышечных волокон.

Работа сердца подробно в схеме с учетом изменения давлений, объемов и регистрации ЭКГ.
Работа сердца подробно в схеме с учетом изменения давлений, объемов и регистрации ЭКГ.

Насосная функция сердца

Около 80% крови, втекающей из легочных вен в левое предсердие и из полых вен в правое – пассивно перетекает в полость желудочков. Оставшиеся 20% попадают в желудочки путем активной фазы диастолы – во время сокращения предсердий.

Таким образом, первичная насосная функция предсердий увеличивает насосную эффективность желудочков примерно на 20%. В состоянии покоя выключение данной функции предсердий не сказывается на деятельности организма симптоматически, до того момента пока не возникает физическая активность. В таком случае недостаток 20% от ударного объема приводит к признакам сердечной недостаточности, в особенности одышке.

Например, при фибрилляции предсердий не возникает полноценных их сокращений, а лишь трепетоподобное движение их стенок. В результате активной фазы наполнения желудочков также не происходит. Патофизиология сердечно-сосудистой системы в данном случае направлена максимально на компенсацию недостатка этих 20% работой желудочкового аппарата, однако опасна развитием ряда осложнений.

Как только начинается сокращение желудочков, то есть наступает фаза систолы, давление в их полости резко возрастает, и из-за разницы давлений в предсердиях и желудочках митральный и трикуспидальный клапаны закрываются, что препятствует в свою очередь регургитации крови в обратном направлении.

Вентрикулярные мышечные волокна не сокращаются одномоментно – вначале возрастает их напряжение, и лишь после – укорочение миофибрилл и, собственно, сокращение. Рост внутриполостного давления в левом желудочке выше 80 мм.рт.ст приводит к открытию полулунных клапанов аорты.

Нормальная насосная функция сердца обеспечивает питанием все органы и ткани.
Нормальная насосная функция сердца обеспечивает питанием все органы и ткани.

Выброс крови в сосуды также подразделяется на быструю фазу, когда выкидывается около 70% всего ударного объема крови, а также медленную фазу, с выбросом оставшихся 30%. Возрастные анатомофизиологические особенности сердечно-сосудистой системы заключаются в основном воздействием коморбидных патологий, влияющих как на работы проводящей системы, так и его сократительной способности.

Физиологические показатели сердечно сосудистой системы включают в себя следующие параметры:

  • объем конечно-диастолический – объем крови, накопившейся в желудочке в конце диастолы (приблизительно120 мл);
  • ударный объем – объем крови, выбрасываемый желудочком в одну систолу (около 70 мл);
  • конечно-систолический объем – объем крови, остающийся в желудочке по окончанию систолической фазы (около 40-50 мл);
  • фракция выброса – величина, рассчитываемая как отношение ударного объема к объему, оставшемуся в желудочке в конце диастолы (в норме должна быть выше 55%).

Важно! Анатомические и физиологические особенности сердечно-сосудистой системы у детей обуславливают другие нормальные показатели вышеперечисленных параметров.

Врач рассчитывает все вышеперечисленные показатели при помощи эхокардиографии.
Врач рассчитывает все вышеперечисленные показатели при помощи эхокардиографии.

Клапанный аппарат

Атриовентрикулярные клапаны (митральный и трехстворчатый) предупреждают обратный ток крови в предсердия в фазу систолы. Та же задача у полулунных клапанов аорты и легочной артерии, только они ограничивают регургитацию обратно в желудочки. Это один из наиболее ярких примеров, где физиология и анатомия сердечно сосудистой системы тесно связаны между собой.

Внешний вид клапанов сердца на срезе.
Внешний вид клапанов сердца на срезе.

Клапанный аппарат состоит из створок, фиброзного кольца, сухожильных хорд и папиллярных мышц. Нарушение работы одного из этих компонентов достаточно для ограничения работы всего аппарата.

Примером тому может служить инфаркт миокарда с вовлечением в процесс сосочковой мышцы левого желудочка, от которой тянется хорда к свободному краю митрального клапана. Ее некроз приводит к отрыву створки и развитие острой левожелудочковой недостаточности на фоне инфаркта.

Открытие и закрытие клапанов зависит от градиента давления между предсердиями и желудочками, а также желудочками и аортой или легочным стволом.

Клапаны аорты и легочного ствола, в свою очередь, построены иначе. Они имеют полулунную форму и способны вынести большее повреждение, нежели двухстворчатый и трикуспидальный клапаны, за счет более плотной фиброзной ткани. Это объясняется постоянно высокой скоростью потока крови через просвет аорты и легочной артерии.

Анатомия физиология и гигиена сердечно-сосудистой системы – фундаментальные науки, которыми обладает не только кардиолог, но и врачи других специальностей, так как здоровье кардиоваскулярной системы влияет на нормальную работу всех органов и систем.


загрузка...

Добавить комментарий
Adblock detector