Физиология на човешката съдова система. Физиология на сърдечно-съдовата система: тайните на сърдечните дела
Статията ще обхване цялата тема за нормалната физиология на сърцето и кръвоносните съдове, а именно как работи сърцето, какво кара кръвта да се движи, а също така ще вземе предвид характеристиките на съдовата система. Нека анализираме промените, които настъпват в системата с възрастта, с някои от най-често срещаните патологии сред населението, както и при малките представители - децата.
Анатомия и физиология на сърцето съдова система- две неразривно свързани науки, между които има пряка връзка. Нарушаването на анатомичните параметри на сърдечно-съдовата система безусловно води до промени в нейната работа, от които впоследствие следва характерни симптоми. Симптоми, свързани с един патофизиологичен механизъмформират синдроми, а синдромите формират болести.
Познаването на нормалната сърдечна физиология е много важно за лекар от всякаква специалност. Не всеки трябва да навлиза в подробности за това как работи човешката помпа, но всеки има нужда от фундаментални познания.
Запознаването на населението с особеностите на сърдечно-съдовата система ще разшири познанията за сърцето и ще ни позволи да разберем някои от симптомите, които възникват, когато сърдечният мускул е включен в патология, както и да разберем превантивните мерки за неговото укрепване и предотвратяване появата на много патологии. Сърцето е като автомобилен двигател, то изисква внимателно отношениеза себе си.
Анатомични особености
Една от статиите разглежда подробно. В този случай ще засегнем тази тема само накратко, за да ви напомним за анатомията и Главна идеянеобходимо преди обсъждане на темата за нормалната физиология.
И така, сърцето е кух мускулен орган, образуван от четири камери - две предсърдия и две вентрикули. В допълнение към мускулната основа, той има фиброзна рамка, върху която е прикрепен клапният апарат, а именно платната на лявата и дясната атриовентрикуларна клапа (митрална и трикуспидна).
Този апарат включва също папиларните мускули и chordae tendineae, които се простират от папиларните мускули до свободните ръбове на клапните клапи.
Сърцето се състои от три слоя.
- ендокард– вътрешният слой, облицоващ вътрешността на двете камери и покриващ самия клапен апарат (представен от ендотела);
- миокарда– действителната мускулна маса на сърцето (видът тъкан е специфичен само за сърцето и не принадлежи нито към набраздената, нито към гладката мускулатура);
- епикард- външната обвивка, която покрива сърцето отвън и участва в образуването на перикардната торбичка, в която е затворено сърцето.
Сърцето е не само неговите камери, но и неговите съдове, които се вливат в предсърдията и излизат от вентрикулите. Нека да разгледаме от какво са представени.
важно! Единствената важна инструкция, насочена към поддържане на здрав сърдечен мускул, е ежедневната физическа активност на човек и правилното хранене, покриващо всички нужди на тялото от хранителни вещества и витамини.
- Аорта.Голям еластичен съд, излизащ от лявата камера. Разделен е на гръден и коремен отдел. В гръдната област се разграничават възходящата част на аортата и дъгата, която води до три основни клона, захранващи горната част на тялото - брахиоцефалния ствол, лявата обща каротидна и лявата подключична артерия.Коремната област, състояща се на низходящата част на аортата, дава голям брой клонове, захранващи кухините на коремните и тазовите органи, както и долните крайници.
- Белодробен ствол. Основен съддясна камера - белодробната артерия е началото на белодробното кръвообращение. Разделен на дясна и лява белодробна артерия и впоследствие на три десни и две леви артерии, отиващи към белите дробове, той играе основна роля в процеса на оксигенация на кръвта.
- Кухи вени.Горната и долната празна вена (на английски, IVC и SVC), които се вливат в дясното предсърдие, завършвайки по този начин системното кръвообращение. Горната събира венозна кръв, богата на тъканни метаболитни продукти и въглероден диоксид от главата и шията, Горни крайниции горната част на тялото, а долната съответно от останалите части на тялото.
- Белодробни вени.Четирите белодробни вени, вливащи се в лявото предсърдие и носещи артериална кръв, са част от белодробното кръвообращение. Наситената с кислород кръв впоследствие се разпределя до всички органи и тъкани на тялото, като ги захранва с кислород и ги обогатява с хранителни вещества.
- Коронарни артерии.Коронарните артерии от своя страна са собствените съдове на сърцето. Сърцето, като мускулна помпа, също изисква хранене, което идва от коронарни съдове, излизащи от аортата, в непосредствена близост до полулунните аортни клапи.
важно! Анатомията и физиологията на сърцето и кръвоносните съдове са две взаимосвързани науки.
Вътрешна секреция на сърдечния мускул
Три основни слоя мускулна тъкан образуват сърцето - предсърден и камерен миокард и специализирани възбудни и проводящи мускулни влакна. Предсърдният и камерният миокард се свиват като скелетните мускули, с изключение на продължителността на контракциите.
Възбудните и проводимите влакна от своя страна се свиват слабо, дори безсилно, поради факта, че съдържат само няколко контрактилни миофибрили.
Вместо нормални контракции, последният тип миокард генерира електрически разряд със същата ритмичност и автоматичност, провежда го през сърцето, осигурявайки възбудителна система, която контролира ритмичните контракции на миокарда.
Точно както в скелетните мускули, сърдечният мускул се образува от актинови и миозинови влакна, които се плъзгат едно спрямо друго по време на контракциите. Какви са разликите?
- Инервация.Клоновете на соматичната нервна система се приближават до скелетните мускули, докато работата на миокарда е автоматизирана. Разбира се, нервните окончания, например клонки, идват до сърцето блуждаещ нервте обаче не играят ключова роля в генерирането на потенциала за действие и последващите сърдечни контракции.
- Структура.Сърдечният мускул се състои от множество отделни клетки с едно или две ядра, свързани в успоредни нишки. Миоцитите на скелетните мускули са многоядрени.
- Енергия.Митохондриите са така наречените „енергийни станции“ на клетките в Повече ▼открити в сърдечния мускул, отколкото в скелетните мускули. За по-ясен пример, 25% от общото клетъчно пространство на кардиомиоцитите е заето от митохондрии и, напротив, само 2% са заети от клетки на скелетната мускулна тъкан.
- Продължителност на контракциите.Потенциалът за действие на скелетните мускули се дължи до голяма степен на внезапното отваряне на голям брой бързи натриеви канали. Това води до нахлуване на огромно количество натриеви йони в миоцитите от извънклетъчното пространство. Този процес продължава само няколко хилядни от секундата, след което каналите внезапно се затварят и започва период на реполяризация.
В миокарда, от своя страна, потенциалът за действие се причинява от отварянето на два вида канали в клетките наведнъж - същите бързи натриеви канали, както и бавни калциеви канали. Особеността на последните е, че те не само се отварят по-бавно, но и остават отворени по-дълго.
През това време повече натриеви и калциеви йони навлизат в клетката, което води до по-дълъг период на деполяризация, последван от фаза на плато в потенциала на действие. Повече подробности за разликите и приликите между миокарда и скелетните мускули са описани във видеоклипа в тази статия. Не пропускайте да прочетете тази статия до края, за да разберете как работи физиологията на сърдечно-съдовата система.
Основен генератор на импулси в сърцето
Синоатриалният възел, разположен в стената на дясното предсърдие близо до устието на горната празна вена, е основата за функционирането на възбудителната и проводната система на сърцето. Това е група от клетки, способни спонтанно да генерират електрически импулс, който впоследствие се предава през проводната система на сърцето, предизвиквайки миокардни контракции.
Синусовият възел е способен да произвежда ритмични импулси, като по този начин определя нормалната сърдечна честота - от 60 до 100 удара в минута при възрастни. Наричат го още естествен пейсмейкър.
След синоатриалния възел импулсът се разпространява по влакната от дясното предсърдие към лявото и след това се предава към атриовентрикуларния възел, разположен в междупредсърдната преграда. Това е "преходен" етап от предсърдията към вентрикулите.
По протежение на левия и десния клон на Хисовия сноп електрическият импулс преминава към влакната на Пуркиние, които завършват във вентрикулите на сърцето.
внимание! Цената на правилното функциониране на сърцето зависи до голяма степен от нормалното функциониране на неговата проводна система.
Характеристики на проводимостта на сърдечния импулс:
- значително забавяне на провеждането на импулса от предсърдията към вентрикулите позволява на първите вентрикули да се изпразнят напълно и да се напълнят с кръв;
- координираните контракции на вентрикуларните кардиомиоцити определят производството на максимум систолно наляганевъв вентрикулите, поради което е възможно да се изтласка кръвта в съдовете на системното и белодробното кръвообращение;
- задължителен период на релаксация на сърдечния мускул.
Сърдечен цикъл
Всеки цикъл се инициира от потенциал за действие, генериран в синоатриалния възел. Състои се от период на релаксация - диастола, през който вентрикулите се пълнят с кръв, след което започва систола - период на свиване.
Общата продължителност на сърдечния цикъл, включително систола и диастола, е обратно пропорционална на сърдечната честота. Така че, когато сърдечната честота се ускори, времето както на релаксация, така и на свиване на вентрикулите значително се съкращава. Това причинява неадекватно пълнене и изпразване на сърдечните камери преди следващата контракция.
ЕКГ и сърдечен цикъл
Вълните P, Q, R, S, T са електрокардиографски запис от повърхността на тялото на електрическото напрежение, генерирано от сърцето. P вълната представлява разпространението на процеса на деполяризация през предсърдията, последвано от тяхното свиване и изхвърляне на кръв във вентрикулите в диастолната фаза.
QRS комплексът е графично представяне на електрическа деполяризация, в резултат на което вентрикулите започват да се свиват, налягането вътре в кухината се увеличава, което помага да се изтласка кръвта от вентрикулите в съдовете на системното и белодробното кръвообращение. Т вълната от своя страна представлява етапа на вентрикуларна реполяризация, когато мускулните влакна започват да се отпускат.
Помпена функция на сърцето
Около 80% от кръвта, която тече от белодробните вени в лявото предсърдие и от празната вена в дясното предсърдие, пасивно се влива във вентрикуларната кухина. Останалите 20% навлизат във вентрикулите през активната фаза на диастола - по време на предсърдно свиване.
По този начин основната помпена функция на предсърдията повишава изпомпваната ефективност на вентрикулите с приблизително 20%. В покой изключването на тази предсърдна функция не засяга симптоматично активността на тялото, докато не се появи физическа активност. В този случай дефицит от 20% от ударния обем води до признаци на сърдечна недостатъчност, особено задух.
Например при предсърдно мъждене не се получават пълни контракции, а само трептене на стените им. В резултат на активната фаза също не настъпва вентрикуларно пълнене. Патофизиологията на сърдечно-съдовата система в този случай е насочена максимално към компенсиране на липсата на тези 20% от работата на вентрикуларния апарат, но е опасна от развитието на редица усложнения.
Веднага след като започне свиването на вентрикулите, т.е. започва фазата на систола, налягането в тяхната кухина рязко се повишава и поради разликата в налягането в предсърдията и вентрикулите, митралната и трикуспидалната клапа се затварят, което от своя страна предотвратява регургитация на кръв в обратна посока.
Вентрикуларните мускулни влакна не се свиват едновременно - първо се увеличава напрежението им и едва след това миофибрилите се съкращават и всъщност се свиват. Увеличаването на интракавитарното налягане в лявата камера над 80 mm Hg води до отваряне на полулунните клапи на аортата.
Изхвърлянето на кръв в съдовете също се разделя на бърза фаза, когато се изхвърля около 70% от общия ударен обем на кръвта, както и бавна фаза, като останалите 30% се изхвърлят. Свързаните с възрастта анатомични и физиологични ефекти се състоят главно от въздействието на коморбидни патологии, които засягат както функционирането на проводната система, така и нейния контрактилитет.
Физиологичните показатели на сърдечно-съдовата система включват следните параметри:
- краен диастолен обем - обемът на кръвта, натрупан във вентрикула в края на диастола (приблизително 120 ml);
- ударен обем - обемът на кръвта, изхвърлена от вентрикула в една систола (около 70 ml);
- краен систолен обем - обемът на кръвта, оставаща във вентрикула в края на систолната фаза (около 40-50 ml);
- фракцията на изтласкване е стойност, изчислена като съотношението на ударния обем към обема, оставащ във вентрикула в края на диастолата (обикновено трябва да е над 55%).
важно! Анатомо-физиологичните особености на сърдечно-съдовата система при децата определят др нормални показателигорните параметри.
Клапанен апарат
Атриовентрикуларните клапи (митрална и трикуспидна) предотвратяват обратния поток на кръвта в предсърдията по време на систола. Полулунните клапи на аортата и белодробната артерия имат същата задача, само че ограничават регургитацията обратно във вентрикулите. Това е един от най-ярките примери, когато физиологията и анатомията на сърдечно-съдовата система са тясно свързани.
Клапният апарат се състои от платна, anulus fibrosus, chordae tendineae и папиларни мускули. Неизправност на един от тези компоненти е достатъчна, за да ограничи работата на цялото устройство.
Пример за това е инфаркт на миокарда, включващ папиларния мускул на лявата камера, от който хордата се простира до свободния ръб митрална клапа. Некрозата му води до разкъсване на платното и развитие на остра левокамерна недостатъчност на фона на инфаркт.
Отварянето и затварянето на клапите зависи от градиента на налягането между предсърдията и вентрикулите и вентрикулите и аортата или белодробния ствол.
Клапите на аортата и белодробния ствол от своя страна са изградени по различен начин. Те имат полулунна форма и са в състояние да издържат на по-голямо увреждане от бикуспидалната и трикуспидалната клапа поради по-плътната си фиброзна тъкан. Това се обяснява с постоянно високата скорост на кръвния поток през лумена на аортата и белодробната артерия.
Анатомията, физиологията и хигиената на сърдечно-съдовата система са фундаментални науки, които се владеят не само от кардиолог, но и от лекари от други специалности, тъй като здравето на сърдечно-съдовата система засяга нормална работавсички органи и системи.
Кръвоносната система се състои от четири компонента: сърце, кръвоносни съдове, органи за съхранение на кръвта и регулаторни механизми.
Кръвоносната система е неразделна част от сърдечно-съдовата система, която освен кръвоносната система включва и лимфната система. Благодарение на неговото присъствие се осигурява постоянно непрекъснато движение на кръвта през съдовете, което се влияе от редица фактори:
1) работата на сърцето като помпа;
2) разлика в налягането в сърдечно-съдовата система;
3) изолация;
4) клапният апарат на сърцето и вените, който предотвратява обратния поток на кръвта;
5) еластичност съдова стена, особено големи артерии, поради което пулсиращото излъчване на кръв от сърцето се превръща в непрекъснат поток;
6) отрицателно вътреплеврално налягане (всмуква кръв и улеснява венозното й връщане към сърцето);
7) кръвна тежест;
8) мускулна активност (съкращението на скелетните мускули осигурява изтласкването на кръвта, докато честотата и дълбочината на дишането се увеличават, което води до понижаване на кръвното налягане плеврална кухина, повишаващи активността на проприорецепторите, предизвикващи възбуждане в централната нервна система и увеличаване на силата и честотата на сърдечните контракции).
В човешкото тяло кръвта циркулира през два кръга на кръвообращението – голям и малък, които заедно със сърцето образуват затворена система.
Белодробна циркулацияе описан за първи път от М. Сервет през 1553 г. Започва в дясната камера и продължава в белодробния ствол, преминава в белите дробове, където се извършва обмен на газ, след което през белодробните вени кръвта навлиза в лявото предсърдие. Кръвта се обогатява с кислород. От лявото предсърдие наситената с кислород артериална кръв навлиза в лявата камера, откъдето започва голям кръг. Открит е през 1685 г. от У. Харви. Кръвта, съдържаща кислород, се изпраща през аортата за по-малко големи съдовекъм тъкани и органи, където се извършва обмен на газ. В резултат на това системата от вена кава (горна и долна), която се влива в дясното предсърдие, тече деоксигенирана кръвс ниско съдържаниекислород.
Особеност е фактът, че в голям кръг артериалната кръв се движи през артериите, а венозната - през вените. В малък кръг, напротив, венозната кръв тече през артериите, а артериалната кръв тече през вените.
2. Морфофункционални особености на сърцето
Сърцето е четирикамерен орган, състоящ се от две предсърдия, две вентрикули и две предсърдни придатъци. Именно със свиването на предсърдията започва работата на сърцето. Теглото на сърцето при възрастен е 0,04% от телесното тегло. Стената му е изградена от три слоя - ендокард, миокард и епикард. Ендокардът се състои от съединителната тъкани осигурява на органа ненамокряемост на стената, което улеснява хемодинамиката. Миокардът се образува от набраздени мускулни влакна, чиято дебелина е най-голяма в областта на лявата камера, а най-малка - в атриума. Епикардът е висцерален слой на серозния перикард, под който са разположени кръвоносни съдове и нервни влакна. Извън сърцето се намира перикардът - перикардната торбичка. Състои се от два слоя - серозен и фиброзен. Серозният слой се образува от висцерален и париетален слой. Париеталният слой се свързва с фиброзния слой и образува перикардната торбичка. Между епикарда и париеталния слой има кухина, която обикновено трябва да бъде пълна със серозна течност, за да се намали триенето. Функции на перикарда:
1) защита от механични влияния;
2) предотвратяване на хиперекстензия;
3) основата за големи кръвоносни съдове.
Сърцето е разделено от вертикална преграда на дясната и лявата половина, които при възрастен обикновено не комуникират една с друга. Хоризонталната преграда се образува от фиброзни влакна и разделя сърцето на предсърдие и вентрикули, които са свързани с атриовентрикуларната пластина. В сърцето има два вида клапи - куспидна и полулунна. Клапата е дубликат на ендокарда, в чиито слоеве има съединителна тъкан, мускулни елементи, кръвоносни съдове и нервни влакна.
Листовите клапи са разположени между предсърдието и вентрикула, с три платна в лявата половина и две в дясната половина. Полулунните клапи са разположени на мястото, където кръвоносните съдове - аортата и белодробният ствол - излизат от вентрикулите. Снабдени са с джобове, които се затварят, когато се напълнят с кръв. Работата на вентилите е пасивна и се влияе от разликата в налягането.
Сърдечният цикъл се състои от систола и диастола. Систола- контракция, която продължава 0,1–0,16 s в атриума и 0,3–0,36 s във вентрикула. Предсърдната систола е по-слаба от вентрикуларната. Диастола– релаксация, в предсърдията отнема 0,7–0,76 s, във вентрикулите – 0,47–0,56 s. Продължителността на сърдечния цикъл е 0,8–0,86 s и зависи от честотата на контракциите. Времето, през което предсърдията и вентрикулите са в покой, се нарича обща пауза в дейността на сърцето. Продължава приблизително 0,4 s. През това време сърцето си почива, а камерите му са частично пълни с кръв. Систолата и диастолата са сложни фази и се състоят от няколко периода. В систола се разграничават два периода - напрежение и изхвърляне на кръв, включително:
1) фаза на асинхронна контракция – 0,05 s;
2) фаза на изометрична контракция – 0,03 s;
3) фаза на бързо изхвърляне на кръв - 0,12 s;
4) фаза на бавно изхвърляне на кръв - 0,13 s.
Диастолата продължава около 0,47 s и се състои от три периода:
1) протодиастолно – 0,04 s;
2) изометричен – 0,08 s;
3) период на пълнене, в който има фаза на бързо изтласкване на кръв - 0,08 s, фаза на бавно изтласкване на кръв - 0,17 s, време на пресистола - пълнене на вентрикулите с кръв - 0,1 s.
Продължителността на сърдечния цикъл се влияе от сърдечната честота, възрастта и пола.
3. Физиология на миокарда. Миокардна проводна система. Свойства на атипичния миокард
Миокардът е представен от набраздена мускулна тъкан, състояща се от отделни клетки - кардиомиоцити, свързани помежду си с нексуси и образуващи мускулни влакнамиокарда. По този начин той няма анатомична цялост, но функционира като синцитиум. Това се дължи на наличието на нексуси, които осигуряват бързото провеждане на възбуждане от една клетка към останалите. Въз основа на характеристиките на тяхното функциониране се разграничават два вида мускули: работещ миокард и атипични мускули.
Работният миокард се формира от мускулни влакна с добре развити набраздявания. Работният миокард има редица физиологични свойства:
1) възбудимост;
2) проводимост;
3) ниска лабилност;
4) контрактилност;
5) рефрактерност.
Възбудимостта е способността на набраздения мускул да реагира на нервни импулси. Той е по-малък от този на набраздените скелетни мускули. Клетките на работещия миокард имат голям мембранен потенциал и поради това реагират само на силно дразнене.
Поради ниската скорост на възбуждане се осигурява алтернативно свиване на предсърдията и вентрикулите.
Рефрактерният период е доста дълъг и е свързан с периода на действие. Сърцето може да се свие като едно мускулна контракция(поради дългия рефрактерен период) и по закона „всичко или нищо“.
Атипични мускулни влакнаимат слаби свойства на свиване и имат доста високо ниво на метаболитни процеси. Това се дължи на наличието на митохондрии, които изпълняват функция, близка до функцията на нервната тъкан, т.е. осигуряват генерирането и провеждането на нервни импулси. Атипичният миокард образува проводната система на сърцето. Физиологични свойства на атипичния миокард:
1) възбудимостта е по-ниска от тази на скелетните мускули, но по-висока от тази на контрактилните миокардни клетки, следователно тук възниква генерирането на нервни импулси;
2) проводимостта е по-малка от тази на скелетните мускули, но по-висока от тази на контрактилния миокард;
3) рефрактерният период е доста дълъг и е свързан с появата на потенциал за действие и калциеви йони;
4) ниска лабилност;
5) ниска контрактилност;
6) автоматичност (способността на клетките самостоятелно да генерират нервен импулс).
Атипичните мускули образуват възли и снопове в сърцето, които се комбинират в проводяща система. Включва:
1) синоатриален възел или Keyes-Fleck (разположен на задната дясна стена, на границата между горната и долната празна вена);
2) атриовентрикуларен възел (лежи в долната част междупредсърдна преградапод ендокарда на дясното предсърдие изпраща импулси към вентрикулите);
3) His сноп (преминава през предсърдната преграда и продължава във вентрикула под формата на два крака - ляв и десен);
4) Влакна на Пуркиние (представляват разклонения на снопчетата, които предават разклоненията си на кардиомиоцитите).
Има и допълнителни структури:
1) снопове на Кент (започват от предсърдните пътища и се движат по страничния ръб на сърцето, свързвайки атриума и вентрикулите и заобикаляйки атриовентрикуларните пътища);
2) Сноп на Meigail (намира се под атриовентрикуларния възел и предава информация към вентрикулите, заобикаляйки сноповете на His).
Тези допълнителни пътища осигуряват предаването на импулси, когато атриовентрикуларният възел е изключен, т.е. те причиняват ненужна информация в патологията и могат да причинят извънредно свиване на сърцето - екстрасистол.
По този начин, поради наличието на два вида тъкани, сърцето има две основни физиологични характеристики - дълъг рефрактерен период и автоматизъм.
4. Автоматизъм на сърцето
Автоматичен- това е способността на сърцето да се свива под въздействието на импулси, възникващи в него. Установено е, че нервните импулси могат да се генерират в клетките на атипичния миокард. U здрав човектова се случва в областта на синоатриалния възел, тъй като тези клетки се различават от другите структури по структура и свойства. Имат вретеновидна форма, разположени са на групи и са заобиколени от обща базална мембрана. Тези клетки се наричат пейсмейкъри от първи ред или пейсмейкъри. Метаболитните процеси протичат в тях с висока скорост, така че метаболитите нямат време да се извършат и се натрупват в междуклетъчната течност. Също така характерни свойства са нисък мембранен потенциал и висока пропускливост за Na и Ca йони. Отбелязана е доста ниска активност на натриево-калиевата помпа, което се дължи на разликата в концентрациите на Na и K.
Автоматизмът възниква във фазата на диастола и се проявява чрез движението на Na йони в клетката. В този случай стойността на мембранния потенциал намалява и клони към критично ниво на деполяризация - възниква бавна спонтанна диастолна деполяризация, придружена от намаляване на заряда на мембраната. По време на фазата на бърза деполяризация се отварят канали за Na и Ca йони и те започват своето движение в клетката. В резултат на това зарядът на мембраната намалява до нула и се обръща, достигайки +20–30 mV. Движението на Na възниква, докато се постигне електрохимично равновесие в Na йоните, след което започва фазата на платото. По време на фазата на платото Са йоните продължават да навлизат в клетката. По това време сърдечната тъкан е невъзбудима. При достигане на електрохимично равновесие в Ca йони, фазата на платото завършва и започва период на реполяризация - зарядът на мембраната се връща към първоначалното си ниво.
Потенциалът на действие на синоатриалния възел има по-малка амплитуда и е ±70–90 mV, докато обичайният потенциал е ±120–130 mV.
Обикновено потенциалите възникват в синоатриалния възел поради наличието на клетки - пейсмейкъри от първи ред. Но други части на сърцето, при определени условия, също са способни да генерират нервен импулс. Това се случва, когато синоатриалният възел е изключен и когато е включена допълнителна стимулация.
Когато синоатриалният възел е изключен, се наблюдава генериране на нервни импулси с честота 50-60 пъти в минута в атриовентрикуларния възел, пейсмейкър от втори ред. Ако има нарушение в атриовентрикуларния възел, с допълнително дразнене, възниква възбуждане в клетките на снопа His с честота 30–40 пъти в минута - пейсмейкър от трети ред.
Автоматичен градиент- това е намаляване на способността за автоматизъм с отдалечаване от синоатриалния възел.
5. Енергоснабдяване на миокарда
За да работи сърцето като помпа, е необходимо достатъчно количество енергия. Процесът на доставка на енергия се състои от три етапа:
1) образование;
2) транспорт;
3) консумация.
Енергията се генерира в митохондриите под формата на аденозин трифосфат (АТФ) по време на аеробната реакция по време на окисляването на мастни киселини (главно олеинова и палмитинова). По време на този процес се образуват 140 молекули АТФ. Снабдяването с енергия може да възникне и поради окисляването на глюкозата. Но това е енергийно по-неблагоприятно, тъй като при разлагането на 1 молекула глюкоза се получават 30–35 молекули АТФ. Когато кръвоснабдяването на сърцето е нарушено, аеробните процеси стават невъзможни поради липса на кислород и се активират анаеробни реакции. В този случай 2 молекули АТФ идват от 1 молекула глюкоза. Това води до сърдечна недостатъчност.
Получената енергия се транспортира от митохондриите по миофибрилите и има редица характеристики:
1) се среща под формата на креатин фосфотрансфераза;
2) за транспортирането му е необходимо наличието на два ензима -
ATP-ADP трансфераза и креатин фосфокиназа
АТФ чрез активен транспорт с участието на ензима АТФ-АДФ трансфераза се прехвърля към външната повърхност на митохондриалната мембрана и с помощта на активния център на креатинфосфокиназата и Mg йони се доставят на креатин с образуването на ADP и креатин фосфат. ADP навлиза в активното място на транслоказата и се изпомпва в митохондриите, където претърпява повторно фосфорилиране. Креатин фосфатът се изпраща към мускулните протеини с цитоплазмен ток. Съществува и ензимът креатинфосфоксидаза, който осигурява образуването на АТФ и креатин. Креатинът преминава през цитоплазмата към митохондриалната мембрана и стимулира процеса на синтез на АТФ.
В резултат на това 70% от генерираната енергия се изразходва за свиване и отпускане на мускулите, 15% за калциева помпа, 10% за натриево-калиева помпа и 5% за синтетични реакции.
6. Коронарният кръвен поток, неговите характеристики
За да функционира правилно миокардът, той се нуждае от достатъчно количество кислород, който се осигурява от коронарните артерии. Те започват от основата на аортната дъга. Дясната коронарна артерия кръвоснабдява по-голямата част от дясната камера, интервентрикуларната преграда и задната стена на лявата камера; останалите участъци се доставят от лявата коронарна артерия. Коронарните артерии са разположени в жлеба между предсърдието и вентрикула и образуват множество разклонения. Артериите са придружени от коронарни вени, които се вливат във венозен синус.
Характеристики на коронарния кръвен поток:
1) висока интензивност;
2) способността за извличане на кислород от кръвта;
3) наличието на голям брой анастомози;
4) висок тонус на гладкомускулните клетки по време на контракция;
5) значително кръвно налягане.
В покой на всеки 100 g сърдечна маса се изразходват 60 ml кръв. При преминаване в активно състояние се увеличава интензивността на коронарния кръвоток (при тренирани хора се увеличава до 500 ml на 100 g, а при нетренирани - до 240 ml на 100 g).
В състояние на покой и активност миокардът извлича до 70–75% от кислорода от кръвта и с увеличаване на нуждата от кислород способността за извличане не се увеличава. Нуждата се задоволява чрез увеличаване на интензивността на кръвния поток.
Поради наличието на анастомози, артериите и вените са свързани помежду си, заобикаляйки капилярите. Броят на допълнителните съдове зависи от две причини: нивото на фитнес на човека и фактора исхемия (липса на кръвоснабдяване).
Коронарният кръвоток се характеризира с относително високо кръвно налягане. Това се дължи на факта, че коронарните съдове започват от аортата. Значението на това е, че се създават условия за по-добро преминаване на кислород и хранителни вещества в междуклетъчното пространство.
По време на систола в сърцето навлиза до 15% от кръвта, а по време на диастола - до 85%. Това се дължи на факта, че по време на систола свиващите се мускулни влакна притискат коронарните артерии. В резултат на това се получава порционно освобождаване на кръв от сърцето, което се отразява на кръвното налягане.
Регулирането на коронарния кръвен поток се осъществява чрез три механизма - локален, нервен, хуморален.
Авторегулацията може да се осъществи по два начина - метаболитен и миогенен. Метаболитният метод на регулиране е свързан с промени в лумена на коронарните съдове, дължащи се на вещества, образувани в резултат на метаболизма. Разширяването на коронарните съдове се извършва под въздействието на няколко фактора:
1) липсата на кислород води до повишена интензивност на кръвния поток;
2) излишъкът от въглероден диоксид предизвиква ускорено изтичане на метаболити;
3) аденозилът помага за разширяване на коронарните артерии и увеличаване на притока на кръв.
Слаб вазоконстрикторен ефект възниква при излишък на пируват и лактат.
Миогенен ефект на Остроумов-Бейлиссе крие във факта, че гладкомускулните клетки започват да реагират чрез свиване, за да се разтегнат, когато кръвното налягане се повиши, и да се отпуснат, когато кръвното налягане се понижи. В резултат на това скоростта на кръвния поток не се променя при значителни колебания в кръвното налягане.
Нервна регулациякоронарният кръвен поток се осъществява главно от симпатиковия отдел на автономната нервна система и се активира, когато интензивността на коронарния кръвен поток се увеличи. Това се дължи на следните механизми:
1) 2-адренергичните рецептори преобладават в коронарните съдове, които при взаимодействие с норепинефрин намаляват тонуса на гладкомускулните клетки, увеличавайки лумена на съдовете;
2) когато се активира симпатиковата нервна система, съдържанието на метаболити в кръвта се увеличава, което води до разширяване на коронарните съдове, което води до подобряване на кръвоснабдяването на сърцето с кислород и хранителни вещества.
Хуморалната регулация е подобна на регулацията на всички видове кръвоносни съдове.
7. Рефлекторни въздействия върху дейността на сърцето
Така наречените сърдечни рефлекси са отговорни за двустранната връзка на сърцето с централната нервна система. В момента има три рефлексни влияния: вътрешни, свързани и неспецифични.
Собствените сърдечни рефлекси възникват при възбуждане на рецепторите, разположени в сърцето и кръвоносните съдове, т.е. в собствените рецептори на сърдечно-съдовата система. Те лежат под формата на клъстери - рефлексогенни или рецептивни полета на сърдечно-съдовата система. В областта на рефлексогенните зони има механо- и хеморецептори. Механорецепторите ще реагират на промени в налягането в съдовете, на разтягане, на промени в обема на течността. Хеморецепторите реагират на промени в химията на кръвта. При в добро състояниетези рецептори се характеризират с постоянна електрическа активност. Така че, когато налягането или химичният състав на кръвта се промени, импулсът от тези рецептори се променя. Има шест вида собствени рефлекси:
1) рефлекс на Бейнбридж;
2) влияния от областта на каротидните синуси;
3) влияния от областта на аортната дъга;
4) влияния от коронарните съдове;
5) влияния от белодробните съдове;
6) влияние върху перикардните рецептори.
Рефлекторни въздействия от областта каротидни синуси– ампуловидни разширения на вътр каротидна артерияпри бифуркацията на общата каротидна артерия. С увеличаване на налягането импулсите от тези рецептори се увеличават, импулсите се предават по влакната на IV двойка черепни нерви и се увеличава активността на IX двойка черепни нерви. В резултат на това възниква облъчване на възбуждане и то се предава през влакната на вагусните нерви към сърцето, което води до намаляване на силата и честотата на сърдечните контракции.
С намаляване на налягането в областта на каротидните синуси, импулсите в централната нервна система намаляват, активността на IV двойка черепни нерви намалява и активността на ядрата на X двойка черепни нерви намалява се наблюдава. Идва преобладаващо влияние на симпатиковите нерви, причинявайки увеличениесила и пулс.
Значението на рефлексните въздействия от областта на каротидните синуси е да се осигури саморегулация на сърдечната дейност.
С повишаване на налягането рефлексните влияния от аортната дъга водят до увеличаване на импулсите по влакната на вагусните нерви, което води до повишаване на активността на ядрата и намаляване на силата и честотата на сърдечните контракции, и обратно.
Когато налягането се повиши, рефлексните влияния от коронарните съдове водят до инхибиране на сърцето. В този случай се наблюдава понижаване на налягането, дълбочина на дишане и промени в газовия състав на кръвта.
Когато рецепторите от белодробните съдове са претоварени, сърцето се забавя.
Когато перикардът е разтегнат или раздразнен от химикали, се наблюдава инхибиране на сърдечната дейност.
По този начин собствените сърдечни рефлекси саморегулират кръвното налягане и сърдечната функция.
Конюгираните сърдечни рефлекси включват рефлексни влияния от рецептори, които не са пряко свързани с дейността на сърцето. Например, това са рецепторите на вътрешните органи, очна ябълка, температурни и болкови рецептори на кожата и др. Тяхното значение се състои в осигуряването на адаптация на сърцето при променящите се условия на външни и вътрешна среда. Освен това подготвят сърдечно-съдовата система за предстоящото претоварване.
Неспецифичните рефлекси обикновено липсват, но могат да се наблюдават по време на експеримента.
Така рефлекторните въздействия осигуряват регулиране на сърдечната дейност в съответствие с нуждите на организма.
8. Нервна регулация на сърдечната дейност
Нервната регулация се характеризира с редица особености.
1. Нервната система има задействащо и коригиращо действие върху работата на сърцето, като осигурява адаптиране към нуждите на организма.
2. Нервната система регулира интензивността на метаболитните процеси.
Сърцето се инервира от влакна на централната нервна система - екстракардиални механизми и от собствени влакна - интракардиални. Интракардиалните регулаторни механизми се основават на метсимпатиковата нервна система, която съдържа всички необходими интракардиални образувания за възникване на рефлексна дъга и осъществяване на локална регулация. Важна роля играят и влакната на парасимпатиковия и симпатиковия отдел на автономната нервна система, които осигуряват аферентна и еферентна инервация. Еферентните парасимпатикови влакна са представени от вагусните нерви, телата на първите преганглионарни неврони, разположени в дъното на ромбовидната ямка на продълговатия мозък. Техните процеси завършват интрамурално, а телата на II постганглионарни неврони са разположени в сърдечната система. Блуждаещите нерви осигуряват инервация на образуванията на проводната система: десният - синоатриалният възел, левият - атриовентрикуларният възел. Центровете на симпатиковата нервна система се намират в страничните рога на гръбначния мозък на нивото на I–V гръдни сегменти. Той инервира вентрикуларния миокард, предсърдния миокард и проводната система.
Когато се активира симпатиковата нервна система, силата и честотата на сърдечните контракции се променят.
Центровете на ядрата, инервиращи сърцето, са в състояние на постоянно умерено възбуждане, поради което нервните импулси достигат до сърцето. Тонът на симпатиковия и парасимпатиковия отдел не е еднакъв. При възрастен преобладава тонът на блуждаещите нерви. Поддържа се от импулси, идващи от централната нервна система от рецептори, разположени в съдовата система. Те се намират под формата на нервни струпвания на рефлексогенни зони:
1) в областта на каротидния синус;
2) в областта на аортната дъга;
3) в областта на коронарните съдове.
При пресичане на нервите, идващи от каротидните синуси към централната нервна система, се наблюдава намаляване на тонуса на ядрата, инервиращи сърцето.
Блуждаещият и симпатиковият нерв са антагонисти и имат пет вида влияние върху работата на сърцето:
1) хронотропен;
2) батмотропен;
3) дромотропен;
4) инотропен;
5) тонотропен.
Парасимпатиковите нерви имат отрицателен ефект във всичките пет посоки, докато симпатиковите нерви имат обратен ефект.
Аферентните нерви на сърцето предават импулси от централната нервна система до окончанията на блуждаещите нерви - първични сензорни хеморецептори, които реагират на промените в кръвното налягане. Те се намират в миокарда на предсърдията и лявата камера. С увеличаване на налягането активността на рецепторите се увеличава и възбуждането се предава на продълговатия мозък, работата на сърцето се променя рефлексивно. В сърцето обаче се намират свободни нервни окончания, които образуват субендокардиални плексуси. Те контролират процесите на тъканно дишане. От тези рецептори импулсите преминават към невроните на гръбначния мозък и причиняват болка по време на исхемия.
По този начин аферентната инервация на сърцето се осъществява главно от влакната на вагусните нерви, свързващи сърцето с централната нервна система.
9. Хуморална регулация на сърдечната дейност
Фактори хуморална регулацияразделени на две групи:
1) вещества със системно действие;
2) вещества с локално действие.
ДА СЕ системни веществавключват електролити и хормони. Електролитите (Ca йони) имат изразен ефект върху сърдечната функция (положителен инотропен ефект). При излишък на Са може да настъпи сърдечен арест по време на систола, тъй като няма пълно отпускане. Na йоните могат да имат умерено стимулиращо действие върху дейността на сърцето. С увеличаване на тяхната концентрация се наблюдава положителен батмотропен и дромотропен ефект. K йони във високи концентрации имат инхибиторен ефект върху сърдечната функция поради хиперполяризация. Въпреки това, леко повишаване на K стимулира коронарния кръвен поток. Сега е установено, че с повишаване на нивото на K в сравнение с Ca настъпва намаляване на сърдечната функция и обратно.
Хормонът адреналин повишава силата и честотата на сърдечните контракции, подобрява коронарния кръвоток и повишава метаболитните процеси в миокарда.
Тироксин (хормон щитовидната жлеза) подобрява сърдечната дейност, стимулира метаболитните процеси, повишава чувствителността на миокарда към адреналина.
Минералокортикоидите (алдостерон) стимулират реабсорбцията на Na и екскрецията на K от тялото.
Глюкагонът повишава нивата на кръвната захар чрез разграждане на гликоген, което води до положителен инотропен ефект.
Половите хормони са синергични по отношение на дейността на сърцето и подобряват работата на сърцето.
Вещества с локално действиедействат там, където са произведени. Те включват медиатори. Например, ацетилхолинът има пет вида отрицателни ефекти върху дейността на сърцето, а норепинефринът има обратен ефект. Тъканните хормони (кинини) са вещества с висока биологична активност, но бързо се разрушават и следователно имат локален ефект. Те включват брадикинин, калидин, умерено стимулиращи кръвоносните съдове. Въпреки това, при високи концентрации те могат да причинят намаляване на сърдечната функция. Простагландините, в зависимост от вида и концентрацията, могат да имат различни влияния. Метаболитите, образувани по време на метаболитните процеси, подобряват притока на кръв.
По този начин хуморалната регулация осигурява по-дълго адаптиране на сърдечната дейност към нуждите на тялото.
10. Съдов тонус и неговата регулация
Съдовият тонус, в зависимост от произхода си, може да бъде миогенен и нервен.
Миогенният тонус възниква, когато някои васкуларни гладкомускулни клетки започнат спонтанно да генерират нервен импулс. Полученото възбуждане се разпространява в други клетки и възниква свиване. Тонусът се поддържа от основния механизъм. Различните съдове имат различен основен тонус: максималният тонус се наблюдава в коронарните съдове, скелетните мускули, бъбреците, а минималният тонус се наблюдава в кожата и лигавицата. Значението му се състои в това, че съдовете с висок базален тонус реагират на силно дразнене с отпускане, а тези с нисък тонус - със свиване.
Нервният механизъм възниква в клетките на гладката мускулатура на съдовете под въздействието на импулси от централната нервна система. Поради това има още по-голямо увеличение на базалния тонус. Този общ тон е тон в покой, с честота на импулса 1–3 в секунда.
Така съдовата стена е в състояние на умерено напрежение - съдов тонус.
В момента има три механизма за регулиране на съдовия тонус - локален, нервен, хуморален.
Авторегулацияосигурява промяна в тона под въздействието на локално възбуждане. Този механизъм е свързан с релаксация и се проявява чрез релаксация на гладкомускулните клетки. Има миогенна и метаболитна авторегулация.
Миогенната регулация е свързана с промени в състоянието на гладките мускули - това е ефектът на Остроумов-Бейлис, насочен към поддържане на постоянно ниво на кръвен обем, постъпващ в органа.
Метаболитната регулация осигурява промени в тонуса на гладкомускулните клетки под въздействието на вещества, необходими за метаболитните процеси и метаболити. Причинява се главно от вазодилатиращи фактори:
1) липса на кислород;
2) повишаване на съдържанието на въглероден диоксид;
3) излишък на K, ATP, аденин, cATP.
Метаболитната регулация е най-силно изразена в коронарните съдове, скелетните мускули, белите дробове и мозъка. По този начин механизмите на авторегулация са толкова изразени, че в съдовете на някои органи те осигуряват максимална устойчивост на свиващото влияние на централната нервна система.
Нервна регулациясе осъществява под въздействието на вегетативната нервна система, която действа както като вазоконстриктор, така и като вазодилататор. Симпатиковите нерви предизвикват вазоконстрикторен ефект в тези, в които те преобладават? 1-адренергични рецептори. Това са кръвоносните съдове на кожата, лигавиците, стомашно-чревния тракт. Импулсите по вазоконстрикторните нерви пристигат както в състояние на покой (1-3 в секунда), така и в състояние на активност (10-15 в секунда).
Вазодилататорните нерви могат да бъдат от различен произход:
1) парасимпатикова природа;
2) симпатичен характер;
3) аксон рефлекс.
Парасимпатиковият отдел инервира съдовете на езика, слюнчените жлези, пиа матер, външни полови органи. Медиаторът ацетилхолин взаимодейства с М-холинергичните рецептори на съдовата стена, което води до разширяване.
Симпатиковият отдел се характеризира с инервация на коронарните съдове, съдовете на мозъка, белите дробове и скелетните мускули. Това се дължи на факта, че адренергичните нервни окончания взаимодействат с β-адренергичните рецептори, причинявайки вазодилатация.
Аксонният рефлекс възниква, когато кожните рецептори се стимулират в аксона на единия нервна клетка, което води до разширяване на лумена на съда в тази област.
По този начин нервната регулация се извършва от симпатиковия отдел, който може да има както разширяващ, така и свиващ ефект. Парасимпатиковата нервна система има директен разширяващ ефект.
Хуморална регулацияизвършва се поради вещества с локално и системно действие.
Локално действащите вещества включват Ca йони, които имат свиващ ефект и участват в образуването на акционни потенциали, калциеви мостове и по време на мускулна контракция. К йоните също предизвикват вазодилатация и в големи количества водят до хиперполяризация на клетъчната мембрана. Натриевите йони, когато са в излишък, могат да причинят повишено кръвно налягане и задържане на вода в тялото, променяйки нивото на хормонална секреция.
Хормоните имат следните ефекти:
1) вазопресинът повишава тонуса на гладкомускулните клетки на артериите и артериолите, което води до тяхното стесняване;
2) адреналинът може да има разширяващ и свиващ ефект;
3) алдостеронът задържа Na в тялото, засягайки кръвоносните съдове, повишавайки чувствителността на съдовата стена към действието на ангиотензин;
4) тироксинът стимулира метаболитните процеси в гладкомускулните клетки, което води до свиване;
5) ренинът се произвежда от клетките на юкстагломеруларния апарат и навлиза в кръвния поток, действайки върху протеина ангиотензиноген, който се превръща в ангиотензин II, което води до вазоконстрикция;
6) атриопептидите имат разширяващ ефект.
Метаболитите (напр. въглероден диоксид, пирогроздена киселина, млечна киселина, H йони) действат като хеморецептори на сърдечно-съдовата система, увеличавайки скоростта на предаване на импулси в централната нервна система, което води до рефлексно свиване.
Локалните вещества предизвикват различни ефекти:
1) медиаторите на симпатиковата нервна система имат главно свиващ ефект, а парасимпатиковата има разширяващ ефект;
2) биологично активни вещества: хистаминът има разширяващ ефект, а серотонинът има свиващ ефект;
3) кинините (брадикинин и калидин) предизвикват разширяващ ефект;
4) простагландините основно разширяват лумена;
5) ензимите за ендотелна релаксация (група вещества, произведени от ендотелни клетки) имат изразен локален свиващ ефект.
По този начин съдовият тонус се влияе от локални, нервни и хуморални механизми.
11. Функционална система, която поддържа кръвното налягане на постоянно ниво
Функционална система, която поддържа кръвното налягане на постоянно ниво, е временен набор от органи и тъкани, който се образува при отклонение на индикаторите, за да се върнат към нормалното. Функционалната система се състои от четири връзки:
1) полезен адаптивен резултат;
2) централна връзка;
3) изпълнителско ниво;
4) обратна връзка.
Благоприятен адаптивен резултат- нормално кръвно налягане, при промяна на което импулсите от механорецепторите в централната нервна система се повишават, което води до възбуда.
Централна връзкапредставена от вазомоторния център. Когато неговите неврони са възбудени, импулсите се събират и се събират в една група неврони - акцепторът на резултата от действието. В тези клетки възниква стандарт за крайния резултат, след което се разработва програма за постигането му.
Изпълнително нивовключва вътрешни органи:
1) сърце;
2) съдове;
3) отделителни органи;
4) органи на хематопоезата и разрушаването на кръвта;
5) депозиращи органи;
6) дихателната система(при промяна на отрицателното вътреплеврално налягане се променя венозното връщане на кръв към сърцето);
7) жлези вътрешна секрециякоито отделят адреналин, вазопресин, ренин, алдостерон;
8) скелетни мускули, които променят двигателната активност.
В резултат на дейността на изпълнителното ниво кръвното налягане се възстановява. Вторичен поток от импулси се излъчва от механорецепторите на сърдечно-съдовата система, пренасяйки информация за промените в кръвното налягане до централната връзка. Тези импулси достигат до акцепторните неврони на резултата от действието, където полученият резултат се сравнява със стандарта.
Така при постигане на желания резултат функционалната система се разпада.
Вече е известно, че централните и изпълнителните механизми функционална системане са включени едновременно, така че отличават се с времето за превключване:
1) краткосрочен механизъм;
2) междинен механизъм;
3) дълготраен механизъм.
Механизми на краткотрайно действиесе включват бързо, но продължителността на действието им е няколко минути, максимум 1 час.Те включват рефлекторни промени в работата на сърцето и тонуса на кръвоносните съдове, т.е първо се включва нервният механизъм.
Междинен механизъмзапочва да действа постепенно в продължение на няколко часа. Този механизъм включва:
1) промяна в транскапилярния обмен;
2) намаляване на филтрационното налягане;
3) стимулиране на процеса на реабсорбция;
4) релаксация на напрегнатите съдови мускули след повишаване на техния тонус.
Механизми с продължително действиепричиняват по-значителни промени във функциите на различни органи и системи (например промени в бъбречната функция поради промени в обема на отделената урина). В резултат на това кръвното налягане се възстановява. Хормонът алдостерон задържа Na, което насърчава реабсорбцията на вода и повишава чувствителността на гладките мускули към вазоконстрикторни фактори, главно към системата ренин-ангиотензин.
Така, когато кръвното налягане се отклони от нормата, различни органи и тъкани се комбинират, за да възстановят стойностите. В този случай се образуват три реда бариери:
1) намаляване на съдовата регулация и сърдечната функция;
2) намаляване на обема на циркулиращата кръв;
3) промени в нивото на протеин и формирани елементи.
12. Хистохематична бариера и нейната физиологична роля
Хистохематична бариерае бариера между кръвта и тъканта. Те са открити за първи път от съветски физиолози през 1929 г. Морфологичният субстрат на хистохематичната бариера е капилярната стена, състояща се от:
1) фибринов филм;
2) ендотел на базалната мембрана;
3) слой перицити;
4) адвентиция.
В организма те изпълняват две функции – защитна и регулаторна.
Защитна функциясвързани със защитата на тъканите от входящи вещества (чужди клетки, антитела, ендогенни вещества и др.).
Регулаторна функциясе състои в осигуряване на постоянен състав и свойства на вътрешната среда на тялото, провеждане и предаване на молекули на хуморална регулация и отстраняване на метаболитни продукти от клетките.
Хистохематичната бариера може да бъде между тъкан и кръв и между кръв и течност.
Основният фактор, влияещ върху пропускливостта на хистохематичната бариера, е пропускливостта. Пропускливост– способността на клетъчната мембрана на съдовата стена да преминава различни вещества. Зависи от:
1) морфофункционални характеристики;
2) активност на ензимните системи;
3) механизми на нервна и хуморална регулация.
Кръвната плазма съдържа ензими, които могат да променят пропускливостта на съдовата стена. Обикновено тяхната активност е ниска, но с патология или под въздействието на фактори, активността на ензимите се увеличава, което води до повишена пропускливост. Тези ензими са хиалуронидаза и плазмин. Нервната регулация се извършва на несинаптичен принцип, тъй като предавателят навлиза в стените на капилярите с потока на течността. Симпатиковият дял на вегетативната нервна система намалява пропускливостта, а парасимпатиковият го увеличава.
Хуморалната регулация се осъществява от вещества, разделени на две групи - повишаващи пропускливостта и намаляващи пропускливостта.
Медиаторът ацетилхолин, кинини, простагландини, хистамин, серотонин и метаболити, които осигуряват изместване на рН към кисела среда, имат нарастващ ефект.
Хепарин, норепинефрин и Ca йони могат да имат понижаващ ефект.
Хистохематичните бариери са в основата на механизмите на транскапилярния обмен.
По този начин структурата на съдовата стена на капилярите, както и физиологичните и физикохимичните фактори оказват голямо влияние върху функционирането на хистохематичните бариери.
Анатомия и физиология на сърдечно-съдовата системаСърдечно-съдовата система включва сърцето като хемодинамичен апарат, артериите, през които кръвта се доставя до капилярите, които осигуряват обмяната на вещества между кръвта и тъканите, и вените, които доставят кръвта обратно към сърцето. Благодарение на инервацията от автономните нервни влакна се осъществява комуникация между кръвоносната система и централната нервна система (ЦНС).
Сърцето е четирикамерен орган, лявата му половина (артериална) се състои от ляво предсърдие и лява камера, които не комуникират с дясната му половина (венозна), състояща се от дясно предсърдие и дясна камера. Лявата половина задвижва кръвта от вените на белодробната циркулация в артерията на системното кръвообращение, а дясната половина задвижва кръвта от вените на системното кръвообращение в артерията на белодробната циркулация. При възрастен здрав човек сърцето е разположено асиметрично; около две трети са вляво от средната линия и са представени от лявата камера, по-голямата част от дясната камера и лявото предсърдие и лявото предсърдие (фиг. 54). Една трета е разположена вдясно и представлява дясното предсърдие, малка част от дясната камера и малка част от лявото предсърдие.
Сърцето лежи пред гръбначния стълб и се проектира на нивото на IV-VIII гръдни прешлени. Дясната половина на сърцето е обърната напред, а лявата - назад. Предната повърхност на сърцето се образува от предната стена на дясната камера. Вдясно отгоре в образуването му участва дясното предсърдие с неговия придатък, а отляво - част от лявата камера и малка част от левия придатък. Задната повърхност се формира от лявото предсърдие и малките части на лявата камера и дясното предсърдие.
Сърцето има стернокостална, диафрагмална, белодробна повърхност, основа, десен ръб и връх. Последният лежи свободен; Големи кръвни стволове започват от основата. В лявото предсърдие се вливат четири белодробни вени без клапен апарат. И двете кухи вени се вливат в дясното предсърдие отзад. Горната празна вена няма клапи. Долната празна вена има евстахиева клапа, която не отделя напълно лумена на вената от лумена на атриума. Левият атриовентрикуларен отвор и аортният отвор са разположени в кухината на лявата камера. По същия начин десният атриовентрикуларен отвор и отворът на белодробната артерия са разположени в дясната камера.
Всеки вентрикул се състои от два отдела - входящ тракт и изходящ тракт. Пътят на кръвния поток преминава от атриовентрикуларния отвор до върха на вентрикула (дясно или ляво); пътят на изтичане на кръв се намира от върха на вентрикула до устието на аортата или белодробната артерия. Съотношението на дължината на входящия път към дължината на изходящия път е 2:3 (индекс на канала). Ако кухината на дясната камера е в състояние да получи голямо количество кръв и се увеличи 2-3 пъти, тогава миокардът на лявата камера може рязко да повиши интравентрикуларното налягане.
Кухините на сърцето се образуват от миокарда. Предсърдният миокард е по-тънък от вентрикуларния миокард и се състои от 2 слоя мускулни влакна. Вентрикуларният миокард е по-мощен и се състои от 3 слоя мускулни влакна. Всяка миокардна клетка (кардиомиоцит) е ограничена от двойна мембрана (сарколема) и съдържа всички елементи: ядро, миофимбрили и органели.
Вътрешната обвивка (ендокард) облицова кухината на сърцето отвътре и образува нейния клапанен апарат. Външният слой (епикард) покрива външната страна на миокарда.
Благодарение на клапния апарат кръвта винаги тече в една посока по време на свиване на сърдечните мускули, а в диастола не се връща от големите съдове към кухините на вентрикулите. Лявото предсърдие и лявата камера са разделени от бикуспидна (митрална) клапа, която има две куспиди: по-голямата дясна и по-малката лява. Десният атриовентрикуларен отвор има три платна.
Големите съдове, излизащи от вентрикуларната кухина, имат полулунни клапи, състоящи се от три платна, които се отварят и затварят в зависимост от кръвното налягане в кухините на вентрикула и съответния съд.
Нервната регулация на сърцето се осъществява чрез централни и локални механизми. Централните включват инервацията на блуждаещия и симпатиковия нерв. Функционално блуждаещият и симпатиковият нерв действат в пряка противоположност.
Вагалното влияние намалява тонуса на сърдечния мускул и автоматизма на синусовия възел и в по-малка степен на атриовентрикуларното съединение, в резултат на което сърдечните контракции се забавят. Забавя провеждането на възбуждане от предсърдията към вентрикулите.
Симпатиковото въздействие ускорява и засилва сърдечните контракции. Хуморалните механизми също влияят върху сърдечната дейност. Неврохормоните (адреналин, норепинефрин, ацетилхолин и др.) са продукти от дейността на вегетативната нервна система (невротрансмитери).
Проводната система на сърцето е нервно-мускулна организация, способна да провежда възбуждане (фиг. 55). Състои се от синусовия възел или възел на Keys-Fleck, разположен при сливането на горната празна вена под епикарда; атриовентрикуларен възел или възел на Aschof-Tavara, разположен в долната част на стената на дясното предсърдие, близо до основата на медиалното платно на трикуспидалната клапа и частично в долната част на интератриалната и горната част на интервентрикуларната преграда. От него се спуска стволът на Хисовия сноп, разположен в горната част на междукамерната преграда. На нивото на мембранната си част тя се разделя на два клона: десен и ляв, които по-нататък се разпадат на малки клонове - влакна на Пуркиние, които се свързват с вентрикуларния мускул. Левият клон на пакета е разделен на преден и заден. Предният клон прониква в предната част на интервентрикуларната преграда, предната и антеролатералната стена на лявата камера. Задният клон преминава в задната част на интервентрикуларната преграда, постеролатералната и задната стена на лявата камера.
Кръвоснабдяването на сърцето се осъществява от мрежа от коронарни съдове и пада предимно върху лявата коронарна артерия, една четвърт отдясно, и двете се простират от самото начало на аортата, разположена под епикарда.
Лявата коронарна артерия се разделя на два клона:
Предната низходяща артерия, която кръвоснабдява предната стена на лявата камера и две трети от интервентрикуларната преграда;
Циркумфлексната артерия кръвоснабдява част от постеролатералната повърхност на сърцето.
Дясната коронарна артерия доставя кръв към дясната камера и задната повърхност на лявата камера.
Синоатриалният възел се кръвоснабдява в 55% от случаите през дясната коронарна артерия и в 45% през циркумфлексната коронарна артерия. Миокардът се характеризира с автоматизъм, проводимост, възбудимост и контрактилитет. Тези свойства определят функционирането на сърцето като кръвоносен орган.
Автоматизмът е способността на сърдечния мускул сам да произвежда ритмични импулси за своето съкращаване. Обикновено импулсът на възбуждане възниква в синусовия възел. Възбудимостта е способността на сърдечния мускул да реагира със свиване на импулс, преминаващ през него. Той се заменя с периоди на невъзбудимост (рефрактерна фаза), което осигурява последователността на контракциите на предсърдията и вентрикулите.
Проводимостта е способността на сърдечния мускул да провежда импулси от синусовия възел (нормално) към работещите мускули на сърцето. Поради факта, че възниква бавно провеждане на импулси (в атриовентрикуларния възел), свиването на вентрикулите настъпва след края на свиването на предсърдията.
Свиването на сърдечния мускул се извършва последователно: първо предсърдията се свиват (предсърдна систола), след това вентрикулите (вентрикуларна систола), след свиването на всяка секция се отпуска (диастола).
Обемът на кръвта, навлизаща в аортата с всяко свиване на сърцето, се нарича систоличен или инсулт. Минутен обем е произведението на ударния обем и броя на сърдечните удари в минута. При физиологични условия систоличният обем на дясната и лявата камера е еднакъв.
Кръвообращение - свиването на сърцето като хемодинамичен апарат преодолява съпротивлението в съдовата мрежа (особено в артериолите и капилярите), създава в аортата високо наляганекръвта, която намалява в артериолите, става по-малко в капилярите и още по-малко във вените.
Основният фактор в движението на кръвта е разликата в кръвното налягане по пътя от аортата до празната вена; Движението на кръвта също се улеснява от засмукващото действие на гръдния кош и свиването на скелетните мускули.
Схематично основните етапи на кръвообращението са:
Предсърдно съкращение;
Вентрикуларна контракция;
Движение на кръвта през аортата до големи артерии (еластични артерии);
Движение на кръвта през артериите (артерии от мускулен тип);
Насърчаване чрез капиляри;
Напредване през вените (които имат клапи, които предотвратяват ретроградно движениекръв);
Предсърден приток.
Височина кръвно наляганеопределя се от силата на свиване на сърцето и степента на тонично свиване на мускулите на малките артерии (артериоли).
Максималното или систолно налягане се постига по време на камерна систола; минимална, или диастолна, - към края на диастола. Разликата между систолното и диастолното налягане се нарича пулсово налягане.
Обикновено при възрастен човек височината на кръвното налягане, измерена на брахиалната артерия, е: систолно 120 mm Hg. Изкуство. (с колебания от 110 до 130 mm Hg.), диастолно 70 mm (с колебания от 60 до 80 mm Hg), пулсово налягане около 50 mm Hg. Изкуство. Височината на капилярното налягане е 16–25 mmHg. Изкуство. Височината на венозното налягане варира от 4,5 до 9 mm Hg. Изкуство. (или от 60 до 120 mm воден стълб).
Тази статия е най-добре да се чете от тези, които имат поне някаква представа за сърцето, написана е доста тежко. Не бих я препоръчал на студенти. А кръговете на кръвообращението не са описани подробно. Е, 4+...
Статията ще обхване цялата тема за нормалната физиология на сърцето и кръвоносните съдове, а именно как работи сърцето, какво кара кръвта да се движи, а също така ще вземе предвид характеристиките на съдовата система. Нека анализираме промените, които настъпват в системата с възрастта, с някои от най-често срещаните патологии сред населението, както и при малките представители - децата.
Анатомията и физиологията на сърдечно-съдовата система са две неразривно свързани науки, между които има пряка връзка. Нарушаването на анатомичните параметри на сърдечно-съдовата система безусловно води до промени в нейната работа, което впоследствие води до характерни симптоми. Симптомите, свързани с един патофизиологичен механизъм, формират синдроми, а синдромите формират заболявания.
Познаването на нормалната сърдечна физиология е много важно за лекар от всякаква специалност. Не всеки трябва да навлиза в подробности за това как работи човешката помпа, но всеки има нужда от фундаментални познания.
Запознаването на населението с особеностите на сърдечно-съдовата система ще разшири познанията за сърцето и ще ни позволи да разберем някои от симптомите, които възникват, когато сърдечният мускул е включен в патология, както и да разберем превантивните мерки за неговото укрепване и предотвратяване появата на много патологии. Сърцето е като двигателя на кола, изисква внимателно отношение.
Анатомични особености
Една от статиите разглежда подробно. В този случай ще се докоснем до тази тема само накратко с цел напомняне за анатомията и общ преглед, необходим преди да се докоснем до темата за нормалната физиология.
И така, сърцето е кух мускулен орган, образуван от четири камери - две предсърдия и две вентрикули. В допълнение към мускулната основа, той има фиброзна рамка, върху която е прикрепен клапният апарат, а именно платната на лявата и дясната атриовентрикуларна клапа (митрална и трикуспидна).
Този апарат включва също папиларните мускули и chordae tendineae, които се простират от папиларните мускули до свободните ръбове на клапните клапи.
Сърцето се състои от три слоя.
- ендокард– вътрешният слой, облицоващ вътрешността на двете камери и покриващ самия клапен апарат (представен от ендотела);
- миокарда– действителната мускулна маса на сърцето (видът тъкан е специфичен само за сърцето и не принадлежи нито към набраздената, нито към гладката мускулатура);
- епикард- външната обвивка, която покрива сърцето отвън и участва в образуването на перикардната торбичка, в която е затворено сърцето.
Сърцето е не само неговите камери, но и неговите съдове, които се вливат в предсърдията и излизат от вентрикулите. Нека да разгледаме от какво са представени.
важно! Единствената важна инструкция, насочена към поддържане на здрав сърдечен мускул, е ежедневната физическа активност на човек и правилното хранене, покриващо всички нужди на тялото от хранителни вещества и витамини.
- Аорта.Голям еластичен съд, излизащ от лявата камера. Разделен е на гръден и коремен отдел. В гръдната област се разграничават възходящата част на аортата и дъгата, която води до три основни клона, захранващи горната част на тялото - брахиоцефалния ствол, лявата обща каротидна и лявата подключична артерия.Коремната област, състояща се на низходящата част на аортата, дава голям брой клонове, захранващи кухините на коремните и тазовите органи, както и долните крайници.
- Белодробен ствол.Основният съд на дясната камера, белодробната артерия, е началото на белодробното кръвообращение. Разделен на дясна и лява белодробна артерия и впоследствие на три десни и две леви артерии, отиващи към белите дробове, той играе основна роля в процеса на оксигенация на кръвта.
- Кухи вени.Горната и долната празна вена (на английски, IVC и SVC), които се вливат в дясното предсърдие, завършвайки по този начин системното кръвообращение. Горната събира венозна кръв, богата на тъканни метаболитни продукти и въглероден диоксид от главата, шията, горните крайници и горната част на тялото, а долната, съответно, от останалите части на тялото.
- Белодробни вени.Четирите белодробни вени, вливащи се в лявото предсърдие и носещи артериална кръв, са част от белодробното кръвообращение. Наситената с кислород кръв впоследствие се разпределя до всички органи и тъкани на тялото, като ги захранва с кислород и ги обогатява с хранителни вещества.
- Коронарни артерии.Коронарните артерии от своя страна са собствените съдове на сърцето. Сърцето, като мускулна помпа, също се нуждае от хранене, което идва от коронарните съдове, излизащи от аортата, в непосредствена близост до полулунните аортни клапи.
важно! Анатомията и физиологията на сърцето и кръвоносните съдове са две взаимосвързани науки.
Вътрешна секреция на сърдечния мускул
Три основни слоя мускулна тъкан образуват сърцето - предсърден и камерен миокард и специализирани възбудни и проводящи мускулни влакна. Предсърдният и камерният миокард се свиват като скелетните мускули, с изключение на продължителността на контракциите.
Възбудните и проводимите влакна от своя страна се свиват слабо, дори безсилно, поради факта, че съдържат само няколко контрактилни миофибрили.
Вместо нормални контракции, последният тип миокард генерира електрически разряд със същата ритмичност и автоматичност, провежда го през сърцето, осигурявайки възбудителна система, която контролира ритмичните контракции на миокарда.
Точно както в скелетните мускули, сърдечният мускул се образува от актинови и миозинови влакна, които се плъзгат едно спрямо друго по време на контракциите. Какви са разликите?
- Инервация.Клоновете на соматичната нервна система се приближават до скелетните мускули, докато работата на миокарда е автоматизирана. Разбира се, нервните окончания се приближават до сърцето, например клоните на блуждаещия нерв, но те не играят ключова роля в генерирането на потенциала за действие и последващите контракции на сърцето.
- Структура.Сърдечният мускул се състои от множество отделни клетки с едно или две ядра, свързани в успоредни нишки. Миоцитите на скелетните мускули са многоядрени.
- Енергия.Митохондриите, така наречените „енергийни станции“ на клетките, се намират в по-голям брой в сърдечните мускули, отколкото в скелетните мускули. За по-ясен пример, 25% от общото клетъчно пространство на кардиомиоцитите е заето от митохондрии и, напротив, само 2% са заети от клетки на скелетната мускулна тъкан.
- Продължителност на контракциите.Потенциалът за действие на скелетните мускули се дължи до голяма степен на внезапното отваряне на голям брой бързи натриеви канали. Това води до нахлуване на огромно количество натриеви йони в миоцитите от извънклетъчното пространство. Този процес продължава само няколко хилядни от секундата, след което каналите внезапно се затварят и започва период на реполяризация.
В миокарда, от своя страна, потенциалът за действие се причинява от отварянето на два вида канали в клетките наведнъж - същите бързи натриеви канали, както и бавни калциеви канали. Особеността на последните е, че те не само се отварят по-бавно, но и остават отворени по-дълго.
През това време повече натриеви и калциеви йони навлизат в клетката, което води до по-дълъг период на деполяризация, последван от фаза на плато в потенциала на действие. Повече подробности за разликите и приликите между миокарда и скелетните мускули са описани във видеоклипа в тази статия. Не пропускайте да прочетете тази статия до края, за да разберете как работи физиологията на сърдечно-съдовата система.
Основен генератор на импулси в сърцето
Синоатриалният възел, разположен в стената на дясното предсърдие близо до устието на горната празна вена, е основата за функционирането на възбудителната и проводната система на сърцето. Това е група от клетки, способни спонтанно да генерират електрически импулс, който впоследствие се предава през проводната система на сърцето, предизвиквайки миокардни контракции.
Синусовият възел е способен да произвежда ритмични импулси, като по този начин определя нормалната сърдечна честота - от 60 до 100 удара в минута при възрастни. Наричат го още естествен пейсмейкър.
След синоатриалния възел импулсът се разпространява по влакната от дясното предсърдие към лявото и след това се предава към атриовентрикуларния възел, разположен в междупредсърдната преграда. Това е "преходен" етап от предсърдията към вентрикулите.
По протежение на левия и десния клон на Хисовия сноп електрическият импулс преминава към влакната на Пуркиние, които завършват във вентрикулите на сърцето.
внимание! Цената на правилното функциониране на сърцето зависи до голяма степен от нормалното функциониране на неговата проводна система.
Характеристики на проводимостта на сърдечния импулс:
- значително забавяне на провеждането на импулса от предсърдията към вентрикулите позволява на първите вентрикули да се изпразнят напълно и да се напълнят с кръв;
- координираните контракции на вентрикуларните кардиомиоцити предизвикват производството на максимално систолично налягане във вентрикулите, което прави възможно изтласкването на кръвта в съдовете на системното и белодробното кръвообращение;
- задължителен период на релаксация на сърдечния мускул.
Сърдечен цикъл
Всеки цикъл се инициира от потенциал за действие, генериран в синоатриалния възел. Състои се от период на релаксация - диастола, през който вентрикулите се пълнят с кръв, след което започва систола - период на свиване.
Общата продължителност на сърдечния цикъл, включително систола и диастола, е обратно пропорционална на сърдечната честота. Така че, когато сърдечната честота се ускори, времето както на релаксация, така и на свиване на вентрикулите значително се съкращава. Това причинява неадекватно пълнене и изпразване на сърдечните камери преди следващата контракция.
ЕКГ и сърдечен цикъл
Вълните P, Q, R, S, T са електрокардиографски запис от повърхността на тялото на електрическото напрежение, генерирано от сърцето. P вълната представлява разпространението на процеса на деполяризация през предсърдията, последвано от тяхното свиване и изхвърляне на кръв във вентрикулите в диастолната фаза.
QRS комплексът е графично представяне на електрическа деполяризация, в резултат на което вентрикулите започват да се свиват, налягането вътре в кухината се увеличава, което помага да се изтласка кръвта от вентрикулите в съдовете на системното и белодробното кръвообращение. Т вълната от своя страна представлява етапа на вентрикуларна реполяризация, когато мускулните влакна започват да се отпускат.
Помпена функция на сърцето
Около 80% от кръвта, която тече от белодробните вени в лявото предсърдие и от празната вена в дясното предсърдие, пасивно се влива във вентрикуларната кухина. Останалите 20% навлизат във вентрикулите през активната фаза на диастола - по време на предсърдно свиване.
По този начин основната помпена функция на предсърдията повишава изпомпваната ефективност на вентрикулите с приблизително 20%. В покой изключването на тази предсърдна функция не засяга симптоматично активността на тялото, докато не се появи физическа активност. В този случай дефицит от 20% от ударния обем води до признаци на сърдечна недостатъчност, особено задух.
Например при предсърдно мъждене не се получават пълни контракции, а само трептене на стените им. В резултат на активната фаза също не настъпва вентрикуларно пълнене. Патофизиологията на сърдечно-съдовата система в този случай е насочена максимално към компенсиране на липсата на тези 20% от работата на вентрикуларния апарат, но е опасна от развитието на редица усложнения.
Веднага след като започне свиването на вентрикулите, т.е. започва фазата на систола, налягането в тяхната кухина рязко се повишава и поради разликата в налягането в предсърдията и вентрикулите, митралната и трикуспидалната клапа се затварят, което от своя страна предотвратява регургитация на кръв в обратна посока.
Вентрикуларните мускулни влакна не се свиват едновременно - първо се увеличава напрежението им и едва след това миофибрилите се съкращават и всъщност се свиват. Увеличаването на интракавитарното налягане в лявата камера над 80 mm Hg води до отваряне на полулунните клапи на аортата.
Освобождаването на кръвта в съдовете също се разделя на бърза фаза, когато около 70% от общия ударен обем на кръвта се изхвърля, и бавна фаза, като останалите 30% се освобождават. Свързаните с възрастта анатомични и физиологични ефекти се състоят главно от въздействието на коморбидни патологии, които засягат както функционирането на проводната система, така и нейния контрактилитет.
Физиологичните показатели на сърдечно-съдовата система включват следните параметри:
- краен диастолен обем - обемът на кръвта, натрупан във вентрикула в края на диастола (приблизително 120 ml);
- ударен обем - обемът на кръвта, изхвърлена от вентрикула в една систола (около 70 ml);
- краен систолен обем - обемът на кръвта, оставаща във вентрикула в края на систолната фаза (около 40-50 ml);
- фракцията на изтласкване е стойност, изчислена като съотношението на ударния обем към обема, оставащ във вентрикула в края на диастолата (обикновено трябва да е над 55%).
важно! Анатомо-физиологичните характеристики на сърдечно-съдовата система при децата определят и други нормални показатели на горните параметри.
Клапанен апарат
Атриовентрикуларните клапи (митрална и трикуспидна) предотвратяват обратния поток на кръвта в предсърдията по време на систола. Полулунните клапи на аортата и белодробната артерия имат същата задача, само че ограничават регургитацията обратно във вентрикулите. Това е един от най-ярките примери, когато физиологията и анатомията на сърдечно-съдовата система са тясно свързани.
Клапният апарат се състои от платна, anulus fibrosus, chordae tendineae и папиларни мускули. Неизправност на един от тези компоненти е достатъчна, за да ограничи работата на цялото устройство.
Пример за това е инфаркт на миокарда, засягащ папиларния мускул на лявата камера, от който хордата се простира до свободния ръб на митралната клапа. Некрозата му води до разкъсване на платното и развитие на остра левокамерна недостатъчност на фона на инфаркт.
Отварянето и затварянето на клапите зависи от градиента на налягането между предсърдията и вентрикулите и вентрикулите и аортата или белодробния ствол.
Клапите на аортата и белодробния ствол от своя страна са изградени по различен начин. Те имат полулунна форма и са в състояние да издържат на по-голямо увреждане от бикуспидалната и трикуспидалната клапа поради по-плътната си фиброзна тъкан. Това се обяснява с постоянно високата скорост на кръвния поток през лумена на аортата и белодробната артерия.
Анатомията, физиологията и хигиената на сърдечно-съдовата система са фундаментални науки, които притежават не само кардиолозите, но и лекарите от други специалности, тъй като здравето на сърдечно-съдовата система влияе върху нормалното функциониране на всички органи и системи.
ФИЗИОЛОГИЯ НА СЪРДЕЧНО-СЪДОВАТА СИСТЕМА
ЧастI. ОБЩ ПЛАН НА СТРУКТУРАТА НА СЪРДЕЧНО-СЪДОВАТА СИСТЕМА. ФИЗИОЛОГИЯ НА СЪРЦЕТО
1. Общ план на сградата и функционална стойностсърдечносъдова система
Сърдечно-съдовата система, заедно с дихателната, е ключова система за поддържане на живота на тялотозащото осигурява непрекъснато кръвообращение през затворено съдово легло. Кръвта, само в постоянно движение, е в състояние да изпълнява многобройните си функции, основната от които е транспортната, която предопределя редица други. Постоянната циркулация на кръвта през съдовото русло позволява непрекъснатия му контакт с всички органи на тялото, което осигурява, от една страна, поддържането на постоянството на състава и физикохимичните свойства на междуклетъчната (тъканната) течност (реалната вътрешна среда). за тъканните клетки), а от друга, запазването на хомеостазата на самата кръв.
От функционална гледна точка сърдечно-съдовата система се разделя на:
Ø сърце -помпа на периодичен ритмичен тип действие
Ø съдове- пътища на кръвообращението.
Сърцето осигурява ритмично периодично изпомпване на порции кръв в съдовото легло, осигурявайки им енергията, необходима за по-нататъшното движение на кръвта през съдовете. Ритмична работа на сърцетое обезпечение непрекъсната циркулация на кръвта в съдовото легло. Освен това кръвта в съдовото легло се движи пасивно по градиента на налягането: от зоната, където е по-високо, към областта, където е по-ниско (от артерии към вени); минимумът е налягането във вените, връщащи кръвта към сърцето. Кръвоносни съдовеприсъства в почти всички тъкани. Те липсват само в епитела, ноктите, хрущяла, зъбния емайл, в някои области на сърдечните клапи и в редица други области, които се хранят чрез дифузия на необходимите вещества от кръвта (например клетките на вътрешната стена на големи кръвоносни съдове).
При бозайниците и човека сърцето четирикамерна(състои се от две предсърдия и две вентрикули), сърдечно-съдовата система е затворена, има два независими кръга на кръвообращението - голям(система) и малък(белодробна). Циркулационни кръговеЗапочни от вентрикули със съдове от артериален тип (аорта и белодробен ствол ), и завършват в предсърдни вени (горна и долна празна вена и белодробни вени ). Артерии- съдове, които носят кръв от сърцето, и вени- връщане на кръвта към сърцето.
Системно (системно) кръвообращениезапочва в лявата камера с аортата и завършва в дясното предсърдие с горната и долната празна вена. Кръвта, която тече от лявата камера в аортата, е артериална. Придвижвайки се през съдовете на системното кръвообращение, той в крайна сметка достига до микроциркулаторното легло на всички органи и структури на тялото (включително сърцето и белите дробове), на нивото на които обменя вещества и газове с тъканна течност. В резултат на транскапилярния обмен кръвта става венозна: тя се насища с въглероден диоксид, крайни и междинни продукти на метаболизма, може би някои хормони или други хуморални фактори влизат в нея и частично освобождава кислород към тъканите, хранителни вещества(глюкоза, аминокиселини, мастна киселина), витамини и др. Венозната кръв, която тече от различни тъкани на тялото през венозната система, се връща към сърцето (а именно през горната и долната празна вена - в дясното предсърдие).
Малко (белодробно) кръвообращениезапочва в дясната камера с белодробния ствол, който се разклонява на две белодробни артерии, които доставят венозна кръв към микроваскулатурата, която обгражда дихателната част на белите дробове (респираторни бронхиоли, алвеоларни канали и алвеоли). На нивото на тази микроваскулатура се осъществява транскапиларен обмен между венозната кръв, течаща към белите дробове, и алвеоларния въздух. В резултат на този обмен кръвта се насища с кислород, частично освобождава въглероден диоксид и се превръща в артериална кръв. Чрез системата от белодробни вени (два изхода от всеки бял дроб) артериалната кръв, изтичаща от белите дробове, се връща към сърцето (към лявото предсърдие).
По този начин в лявата половина на сърцето кръвта е артериална, тя навлиза в съдовете на системното кръвообращение и се доставя до всички органи и тъкани на тялото, осигурявайки тяхното снабдяване
Крайният продукт" href="/text/category/konechnij_produkt/" rel="bookmark">крайните продукти на метаболизма. В дясната половина на сърцето има венозна кръв, която се освобождава в белодробното кръвообращение и на ниво на белите дробове се превръща в артериална кръв.
2. Морфо-функционални характеристики на съдовото русло
Общата дължина на човешкото съдово легло е около 100 хиляди. километри; обикновено повечето от тях са празни и интензивно се снабдяват само натоварените и постоянно работещи органи (сърце, мозък, бъбреци, дихателна мускулатура и някои други). Съдово леглозапочва големи артерии , пренасяйки кръвта от сърцето. Артериите се разклоняват по хода си, давайки началото на артерии с по-малък калибър (средни и малки артерии). Влизайки в кръвоснабдяващия орган, артериите се разклоняват многократно, докато артериоли , които са най-малките съдове от артериален тип (диаметър - 15-70 µm). От артериолите на свой ред се простират под прав ъгъл метартероилите (крайни артериоли), от които изхождат истински капиляри , формиране нето. На местата, където капилярите се отделят от метатеролите, има прекапилярни сфинктери, които контролират локалния обем на кръвта, преминаваща през истинските капиляри. Капилярипредставлявам най-малките съдовев съдовото легло (d = 5-7 µm, дължина - 0,5-1,1 mm), стената им не съдържа мускулна тъкан, но се образува само един слой ендотелни клетки и заобикаляща базална мембрана. Човек има 100-160 милиарда. капиляри, общата им дължина е 60-80 хиляди. километра, а общата площ е 1500 m2. Кръвта от капилярите последователно навлиза в посткапилярните (диаметър до 30 µm), събирателни и мускулни (диаметър до 100 µm) венули и след това в малки вени. Малки вени, обединявайки се помежду си, образуват средни и големи вени.
Артериоли, метартериоли, прекапилярни сфинктери, капиляри и венули грим микроваскулатура, което е пътя на локалния кръвен поток на органа, на чието ниво се извършва обмен между кръвта и тъканната течност. Освен това този обмен се осъществява най-ефективно в капилярите. Венулите, като никой друг съд, имат пряка връзкана хода на възпалителните реакции в тъканите, тъй като през техните стени преминават маси от левкоцити и плазма по време на възпаление.
Coll" href="/text/category/koll/" rel="bookmark">колатерални съдове на една артерия, свързващи се с клонове на други артерии, или вътрешносистемни артериални анастомози между различни клонове на една и съща артерия)
Ø венозен(свързващи съдове между различни вени или клонове на една и съща вена)
Ø артериовенозен(анастомози между малките артерии и вени, което позволява на кръвта да тече, заобикаляйки капилярното легло).
Функционалната цел на артериалните и венозните анастомози е да повишат надеждността на кръвоснабдяването на органа, докато артериовенозните са да осигурят възможността за движение на кръвта, заобикаляйки капилярното легло (те се намират в големи количества в кожата, движението на кръв по която намалява загубата на топлина от повърхността на тялото).
Стенавсеки съдове, с изключение на капилярите , включва три черупки:
Ø вътрешна обвивка, образован ендотел, базална мембрана и субендотелен слой(слой от рехава фиброзна съединителна тъкан); тази черупка е отделена от средната черупка вътрешна еластична мембрана;
Ø средна черупка, което включва гладкомускулни клетки и плътна фиброзна съединителна тъкан, чието междуклетъчно вещество съдържа еластични и колагенови влакна; отделени от външната обвивка външна еластична мембрана;
Ø външна обвивка(адвентиция), образуван рехава фиброзна съединителна тъкан, захранваща съдовата стена; по-специално малките съдове преминават през тази мембрана, осигурявайки хранене на клетките на самата съдова стена (така наречените съдови съдове).
В съдове различни видоведебелината и морфологията на тези черупки има свои собствени характеристики. По този начин стените на артериите са много по-дебели от тези на вените и средният им слой се различава най-много по дебелина между артериите и вените, поради което стените на артериите са по-еластични от тези на вените. В същото време външната обвивка на стената на вените е по-дебела от тази на артериите и те, като правило, имат по-голям диаметър в сравнение с артериите със същото име. Малки, средни и някои големи вени имат венозни клапи , които са полулунни гънки на вътрешната им мембрана и предотвратяват обратния поток на кръвта във вените. Най-голямо количествоВените на долните крайници имат клапи, докато двете вени кава, вените на главата и шията, бъбречните вени, порталната и белодробната вена нямат клапи. Стените на големите, средните и малките артерии, както и артериолите, се характеризират с някои структурни характеристики, свързани с тяхната средна обвивка. По-специално, в стените на големи и някои средни артерии (съдове от еластичен тип) еластичните и колагенови влакна преобладават над гладкомускулните клетки, в резултат на което такива съдове се характеризират с много висока еластичност, която е необходима за превръща пулсиращия кръвен поток в постоянен. Стените на малките артерии и артериоли, напротив, се характеризират с преобладаване на гладкомускулни влакна над съединителната тъкан, което им позволява да променят диаметъра на лумена си в доста широк диапазон и по този начин да регулират нивото на кръвоснабдяване на капиляри. Капилярите, които нямат средна и външна мембрана като част от стените си, не могат активно да променят своя лумен: той се променя пасивно в зависимост от степента на тяхното кръвоснабдяване, което зависи от размера на лумена на артериолите.
Фиг.4. Схема на структурата на стената на артерия и вена
Аорта" href="/text/category/aorta/" rel="bookmark">аорта, белодробни артерии, обща каротидна и илиачна артерия;
Ø съдове от резистивен тип (съпротивителни съдове)– предимно артериоли, най-малките съдове от артериален тип, в стената на които има голям брой гладкомускулни влакна, което им позволява да променят лумена си в широк диапазон; осигуряват създаването на максимално съпротивление на движението на кръвта и участват в нейното преразпределение между органите, работещи с различна интензивност
Ø обменни съдове(предимно капиляри, отчасти артериоли и венули, на чието ниво се извършва транскапиларен обмен)
Ø съдове от капацитивен (отлагащ) тип(вени), които поради малката дебелина на средната им обвивка се отличават с добро съответствие и могат да се разтягат доста силно, без да придружават рязко увеличениеналягане в тях, поради което те често служат като кръвно депо (по правило около 70% от обема на циркулиращата кръв е във вените)
Ø съдове от анастомозиращ тип(или шунтиращи съдове: артреоартериални, веновенозни, артериовенозни).
3. Макро-микроскопска структура на сърцето и нейното функционално значение
сърце(cor) е кух мускулен орган, който изпомпва кръв в артериите и я приема от вените. Намиращ се в гръдна кухина, като част от органите на средния медиастинум, интраперикарден (вътре в сърдечната торбичка - перикард). То има конична форма; неговият надлъжна осНасочена е косо - отдясно наляво, отгоре надолу и отзад напред, така че лежи две трети в лявата половина на гръдната кухина. Върхът на сърцето е обърнат надолу, наляво и напред, а по-широката основа е обърната нагоре и назад. Сърцето има четири повърхности:
Ø предна (стернокостална), изпъкнала, обърната към задната повърхност на гръдната кост и ребрата;
Ø долна (диафрагмална или задна);
Ø странични или белодробни повърхности.
Средното тегло на сърцето при мъжете е 300 g, при жените – 250 g. Най-големият напречен размер на сърцето е 9-11 cm, предно-задният размер е 6-8 cm, дължината на сърцето е 10-15 cm.
Сърцето започва да се формира през 3-та седмица от вътрематочното развитие, разделянето му на дясно и лява половинанастъпва на 5-6 седмица; и започва да работи скоро след започването си (на 18-20-ия ден), като прави една контракция всяка секунда.
Ориз. 7. Сърце (изглед отпред и отстрани)
Човешкото сърце се състои от 4 камери: две предсърдия и две вентрикули. Предсърдията приемат кръв от вените и я изтласкват във вентрикулите. Като цяло, техният помпен капацитет е много по-малък от този на вентрикулите (вентрикулите се пълнят основно с кръв по време на обща пауза на сърцето, докато свиването на предсърдията допринася само за допълнително изпомпване на кръв), основната роля предсърдияе, че те са временни резервоари за кръв . Вентрикулиполучават кръв, която тече от предсърдията и изпомпва го в артериите (аорта и белодробен ствол). Стената на предсърдията (2-3 mm) е по-тънка от тази на вентрикулите (5-8 mm в дясната камера и 12-15 mm в лявата). На границата между предсърдията и вентрикулите (в атриовентрикуларната преграда) има атриовентрикуларни отвори, в областта на които има листови атриовентрикуларни клапи(бикуспидален или митрален в лявата половина на сърцето и трикуспидален в дясната), предотвратяване на обратния поток на кръвта от вентрикулите в предсърдията по време на камерна систола . На мястото, където аортата и белодробният ствол излизат от съответните вентрикули, те се локализират полулунни клапи, предотвратяване на обратния поток на кръвта от съдовете към вентрикулите по време на камерна диастола . В дясната половина на сърцето кръвта е венозна, а в лявата – артериална.
Сърдечна стенавключва три слоя:
Ø ендокард– тънък вътрешна обвивка, очертава вътрешността на кухините на сърцето, повтаряйки техния сложен релеф; състои се главно от съединителна (рехава и плътна влакнеста) и гладка мускулна тъкан. Ендокардните дупликации образуват атриовентрикуларните и полулунните клапи, както и клапите на долната празна вена и коронарния синус
Ø миокарда– средният слой на сърдечната стена, най-дебелият, е сложна многотъканна мембрана, чийто основен компонент е сърдечната мускулна тъкан. Миокардът е най-дебел в лявата камера и най-тънък в предсърдията. Предсърден миокардвключва два слоя: повърхностен (общза двете предсърдия, в които са разположени мускулните влакна напречно) И Дълбок (отделно за всеки атриум, в която следват мускулни влакна надлъжно, тук има и кръгови влакна, с форма на бримка под формата на сфинктери, покриващи устията на вените, вливащи се в предсърдията). Вентрикуларен миокард трислоен: външен (образован наклонено ориентиранимускулни влакна) и интериор (образован надлъжно ориентиранимускулни влакна) слоеве са общи за миокарда на двете вентрикули и са разположени между тях среден слой (образован циркулярни влакна) – отделно за всяка от вентрикулите.
Ø епикард– външната мембрана на сърцето, представлява висцерален слой на серозната мембрана на сърцето (перикард), изграден като серозни мембрани и се състои от тънка пластинка от съединителна тъкан, покрита с мезотелиум.
Миокард на сърцето, осигуряваща периодично ритмично свиване на нейните камери, се образува сърдечна мускулна тъкан (вид набраздена мускулна тъкан). Структурната и функционална единица на сърдечната мускулна тъкан е влакна на сърдечния мускул. то е набразден (изобразен е контрактилният апарат миофибрили , ориентиран успоредно на надлъжната си ос, заемайки периферна позиция във влакното, докато ядрата са разположени в централната част на влакното), се характеризира с наличието добре развит саркоплазмен ретикулум И Т-тубулни системи . Но той отличителна черта е фактът, че е така многоклетъчно образувание , което представлява съвкупност от последователно подредени и свързани с интеркаларни дискове клетки на сърдечния мускул – кардиомиоцити. В областта на дисковете за вкарване има голям брой празнини (нексуси), подредени като електрически синапси и осигуряващи способността за директно провеждане на възбуждане от един кардиомиоцит към друг. Поради факта, че влакното на сърдечния мускул е многоклетъчно образувание, то се нарича функционално влакно.
https://pandia.ru/text/78/567/images/image009_18.jpg" width="319" height="422 src=">
Ориз. 9. Схема на структурата на празно съединение (нексус). Контактът на празнината осигурява йонниИ метаболитно клетъчно свързване. Плазмените мембрани на кардиомиоцитите в областта на образуването на празнина се събират и разделят от тясна междуклетъчна междина с ширина 2-4 nm. Връзката между мембраните на съседни клетки се осигурява от трансмембранен протеин с цилиндрична конфигурация - конексон. Молекулата на конексона се състои от 6 субединици на конексин, разположени радиално и ограничаващи кухина (канал на конексона, диаметър 1,5 nm). Две коннексонови молекули на съседни клетки са свързани една с друга в междумембранното пространство, което води до образуването на единичен нексусен канал, който може да пропуска йони и вещества с ниско молекулно тегло с Mr до 1,5 kDa. Следователно нексусите позволяват преместването не само на неорганични йони от един кардиомиоцит в друг (което осигурява директно предаване на възбуждане), но и на нискомолекулни органични вещества (глюкоза, аминокиселини и др.)
Кръвоснабдяване на сърцетоизвършено коронарни артерии(вдясно и вляво), простиращ се от луковицата на аортата и компонентите заедно с микроваскулатурата и коронарните вени (събрани в коронарния синус, който се влива в дясното предсърдие) коронарна (коронарна) циркулация, който е част от голям кръг.
сърцесе отнася до броя на органите, които работят непрекъснато през целия живот. За 100 години човешки живот сърцето прави около 5 милиарда съкращения. Освен това интензивността на работата на сърцето зависи от нивото на метаболитните процеси в организма. Така при възрастен нормалната сърдечна честота в покой е 60-80 удара/мин, докато при по-малки животни с по-голяма относителна телесна повърхност (площ на единица маса) и съответно по-високо ниво на метаболитни процеси, интензивността на сърдечната дейност е много по-висока. Така при котка (средно тегло 1,3 кг) сърдечната честота е 240 удара/мин, при куче - 80 удара/мин, при плъх (200-400 г) - 400-500 удара/мин, а при синигер (тегло около 8g) – 1200 удара/мин. Сърдечната честота при едри бозайници с относително ниско нивометаболитните процеси са много по-ниски от тези на хората. При кит (тегло 150 тона) сърцето бие 7 пъти в минута, а при слон (3 тона) - 46 удара в минута.
Руски физиолог изчисли, че по време на човешкия живот сърцето извършва работа, равна на усилието, което би било достатъчно, за да вдигне железопътен влак с най-високият връхЕвропа – връх Монблан (височина 4810 м). През деня при човек, който е в относителен покой, сърцето изпомпва 6-10 тона кръв, а през живота - 150-250 хиляди тона.
Движението на кръвта в сърцето, както и в съдовото легло, се извършва пасивно по градиент на налягане.И така, нормалният сърдечен цикъл започва с предсърдна систола , в резултат на което налягането в предсърдията леко се повишава и порции кръв се изпомпват в отпуснатите вентрикули, налягането в които е близо до нула. В момента след предсърдната систола камерна систола налягането в тях се повишава и когато стане по-високо от това в проксималното съдово русло, кръвта от вентрикулите се изхвърля в съответните съдове. В момента обща сърдечна пауза основното пълнене на вентрикулите става с кръв, пасивно връщаща се към сърцето през вените; свиването на предсърдията осигурява допълнително изпомпване на малко количество кръв във вентрикулите.
https://pandia.ru/text/78/567/images/image011_14.jpg" width="552" height="321 src=">Фиг. 10. Схема на сърцето
Ориз. 11. Диаграма, показваща посоката на кръвния поток в сърцето
4. Структурна организацияи функционалната роля на сърдечната проводна система
Проводната система на сърцето е представена от набор от проводими кардиомиоцити, които образуват
Ø синоатриален възел(синоатриален възел, възел на Keith-Fluck, разположен в дясното предсърдие, на кръстовището на празната вена),
Ø атриовентрикуларен възел(атриовентрикуларният възел, възелът на Aschoff-Tawar, се намира в дебелината на долната част на междупредсърдната преграда, по-близо до дясната половина на сърцето),
Ø Неговият пакет(атриовентрикуларен сноп, разположен в горната част на междукамерната преграда) и краката му(спускат се от снопа His по вътрешните стени на дясната и лявата камера),
Ø мрежа от дифузно провеждащи кардиомиоцити, образувайки влакна на Prukinje (преминават през дебелината на работния миокард на вентрикулите, обикновено в съседство с ендокарда).
Кардиомиоцити на сърдечната проводна системаса атипични миокардни клетки(съкратителният апарат и системата на Т-тубулите са слабо развити в тях, те не играят съществена роля в развитието на напрежението в сърдечните кухини по време на тяхната систола), които имат способността самостоятелно да генерират нерв импулси с определена честота ( автоматизация).
Участие" href="/text/category/vovlechenie/" rel="bookmark">включване на миокрадиоцитите на интервентрикуларната преграда и върха на сърцето при възбуждане, а след това по клоните на краката и влакната на Пуркиние се връща към основата на вентрикулите.Поради това първо се свиват върховете на вентрикулите, а след това техните основи.
По този начин, осигурява проводната система на сърцето:
Ø периодично ритмично генериране на нервни импулси, иницииране на свиване на сърдечните камери с определена честота;
Ø определена последователност в съкращаването на сърдечните камери(първо предсърдията се възбуждат и свиват, изпомпвайки кръв във вентрикулите и едва след това вентрикулите, изпомпвайки кръв в съдовото легло)
Ø почти синхронно покритие на работния вентрикуларен миокард чрез възбуждане, и следователно висока ефективноствентрикуларна систола, която е необходима за създаване на определено налягане в техните кухини, малко по-високо от това в аортата и белодробния ствол, и следователно за осигуряване на определено систолно изхвърляне на кръв.
5. Електрофизиологични характеристики на миокардните клетки
Провеждащи и работещи кардиомиоцити са възбудими структури, т.е. те имат способността да генерират и провеждат потенциали за действие (нервни импулси). И за проводящи кардиомиоцити Характеристика автоматичен (способност за самостоятелно периодично ритмично генериране на нервни импулси), докато работещите кардиомиоцити се възбуждат в отговор на възбуждане, идващо към тях от проводими или други вече възбудени работещи миокардни клетки.
https://pandia.ru/text/78/567/images/image013_12.jpg" width="505" height="254 src=">
Ориз. 13. Диаграма на потенциала на действие на работещ кардиомиоцит
IN акционен потенциал на работещи кардиомиоцитиРазграничават се следните фази:
Ø бърза начална фаза на деполяризация, поради бърз входящ волтаж-зависим натриев ток , възниква поради активиране (отваряне на врати за бързо активиране) на бързи волтаж-зависими натриеви канали; се характеризира с висока стръмност на нарастване, тъй като токът, който го причинява, има способността да се самообновява.
Ø AP плато фаза, поради зависими от напрежението бавен входящ калциев ток . Първоначалната деполяризация на мембраната, причинена от входящия натриев ток, води до отваряне на бавни калциеви канали, през които калциевите йони навлизат в кардиомиоцита по концентрационен градиент; тези канали са в много по-малка степен, но все пак пропускливи за натриеви йони. Навлизането на калций и частично натрий в кардиомиоцита става бавно калциеви каналидо известна степен деполяризира нейната мембрана (но много по-слабо от бързия входящ натриев ток, предхождащ тази фаза). По време на тази фаза бързо натриеви канали, които осигуряват фазата на бърза начална деполяризация на мембраната, се инактивират и клетката преминава в състояние абсолютна рефрактерност. През този период настъпва и постепенно активиране на волтаж-зависимите калиеви канали. Тази фаза е най-дългата фаза на АР (0,27 s с обща продължителност на АР 0,3 s), в резултат на което кардиомиоцитът е в състояние на абсолютна рефрактерност през по-голямата част от времето през периода на генериране на АР. Освен това продължителността на единично свиване на миокардната клетка (около 0,3 s) е приблизително равна на тази на AP, което заедно с дълъг период на абсолютна рефрактерност прави невъзможно развитието на тетанична контракция на сърдечния мускул. , което би било еквивалентно на сърдечен арест. Следователно сърдечният мускул е способен да се развива само единични контракции.