Фізіологія серця

Зміст:

Введення

У процесі еволюції у вищих тварин виникає проблема транспорту поживних речовин і кисню до тканин і відведення від них продуктів метаболізму. Дана проблема була вирішена розвитком системи кровообігу. З допомогою серця, а також широкої і розгорнутої мережі судин (вен, артерій, капілярів), які розгалужуючись проникають в кожну малу точку організму кров доставляє все необхідне до тканин і відносить від них, всі токсичні відходи, і продукти життєдіяльності.

В організмі хребетних тварин кров циркулює по замкнутій системі судин і порожнин, названих кровоносною системою, або системою кровообігу.

Сам принцип роботи системи кровообігу цікавив учених з давньою давнину, але через неможливість прямого спостереження (in vita) і появи помилкових, тупикових теорій його відкриття сильно затягнулося в часі.

Довгий термін вважалося, що центр кровообігу - це печінка, кров тече по судинах, а по артеріях кисень.

У II столітті д.н.е вчений Гален висунув припущення про існування отвори в передсердної перегородці, через який кров надходить з правого передсердя в лівий шлуночок. Спробу спростувати цю думку зробив М. Сервет в XVI столітті, він відкрив мале коло кровообігу, і показав, що весь об'єм крові проходить через легені, де і піддається переробці (а не в печінці за існуючій думці), але Сервет був оголошений інквізиторів і разом зі своїми працями був спалений, а його вчення оголошено єрессю.

Повторив його дослідження, учень Фабріція, В. Гарвей (1578-1657), який емпіричним шляхом встановив замкнутість системи кровообігу, довів наявність великого і малого кіл кровообігу. Продовжив, довів і розширив вчення Гарвея М. Мальпігі. Він у 1661 році виявив капіляри.

Згодом величезний внесок у розвиток вивчення системи кровообігу вклали такі вчені як: І. П. Павлов, Е. Г. Старлінг, М. Г. Удельнова, В. Ф. Овсянніков.

Серце

Серце центральний орган кровообігу, завдяки його роботі крові безперервно циркулює всередині організму. Серце починає свою роботу з першим зітханням новонародженого тваринного і закінчує лише з його смертю.

Серце являє собою м'язовий мішок розбитий двома перегородками на чотири частини. Праву (що містить венозну кров) і ліву (містить артеріальну кров), і на передсердя, до яких кров підтікає з відповідних магістралей; і шлуночків, які виштовхують кров. Між передсердями і шлуночками в лівій і правій половинах серця знаходяться атріовентрикулярні отвори забезпечені Дво-та тристулковим клапанами, призначеними для вільного переходу крові з передсердь у шлуночки і перешкоджають відтоку крові у зворотний бік. Для тих же цілей (одностороння спрямованість кровотоку) у артерій починаються від шлуночків (аорта і легенева артерія) є півмісяцеві клапани.

Кола кровообігу

У процесі еволюції у тварин з'являється два кола кровообігу, які поділяють на великий і малий круги.

Велике коло починається в лівому шлуночку, при його скороченні кров із серця потрапляє в аорту з якої кров переходить в різної величини артерії, які згодом розпадаються на артеріоли і капіляри в тканинах організму. У капілярах відбувається обмін між кров'ю і прилеглими тканинами. Потім крові збирається в венули, звідки зливається у вени, і по венах потрапляє в порожнисту вену і в праве передсердя, на чому шлях великого кола кровообігу закінчується.

З правого передсердя кров переливається в правий шлуночок, з якого починається мале коло кровообігу. Правий шлуночок виштовхує кров у легеневу артерію, яка ділячись на більш дрібні судини розгалужується мережею капілярів у легенях, де кров насичується киснем і віддає пов'язаний вуглекислий газ. Після газообміну кров збирається у легеневих венах і стікає в ліве передсердя, де й закінчується мале коло кровообігу.

Поділ кіл кровообігу сприяло підвищенню тиску в артеріях і як наслідок більш інтенсивному обміну речовин.

Будова міокарда серця

Серце як орган складається з трьох оболонок: ендокарда, найглибшої оболонки представленої сполучно-тканинної оболонкою, покритою ендотелієм, міокарда - м'язової оболонки серця і епікарда - зовнішньої серозної-оболонки серця.

Міокард побудований з серцевої поперечно - смугастої м'язової тканини і має ряд особливостей пов'язаних з самою функцією серця, як в цілому, так і його відділів:
- У різних відділах товщина серцевого м'яза неоднакова, наприклад, у лівому шлуночку стінка товщі ніж у правому.
- М'язи передсердя відокремлені від м'язів шлуночків.
- У шлуночках і передсердях існують загальні м'язові пласти.
- В області венозних усть преддверий розташовуються сфінктери.
- Наявність у міокарді двох морфофункціональних типів м'язових волокон.

Серцевий м'яз при мікроскопії виглядає подібно скелетної поперечно-смугастої мускулатури. Спостерігається чітко виражена поперечна смугастість і саркомерное будову.

Розрізняють два типи серцевих волокон:
1) типові волокна - робочого міокарда,
2) нетипові волокна провідної системи.

Типові волокна:

Робочий міокард складається з ланцюжка м'язових клітин - саркомеров з'єднаних один з одним «кінець в кінець» і ув'язнених у загальну саркоплазматический мембрану. Сполучені саркомера утворюють міофібрили. Контакт саркомеров здійснюється за допомогою вставних дисків, завдяки чому волокна і мають характерну поперечну смугастість.

Будова саркомеров:

Саркомера складаються з почергових темних (міозінових) - А, і світлих (Актинові) - I смуг. У центру смуги А розташована зона Н має центральну Т-лінію. Саркомера з'єднуються між собою за допомогою вставних дисків - нексусов, які і є істинними межами клітин.

Міозин міститься в смузі А, здатний розщеплювати АТФ до АДФ, тобто представляє собою аденозинтрифосфатаза, а так само здатний утворювати з міозином оборотний комплекс актоміозину (у присутності Са ^{+ +} і освітою АДФ), чим і зумовлена ​​скоротність серцевого м'яза.

Нетіпіческіе волокна.

Завдяки атипових нервових волокнах реалізується автоматия серця.

Автоматия серця - це здатність серця ритмічно скорочуватися під впливом імпульсів, що зароджуються в ньому самому.

Морфологічним субстратом автоматии служать атипові серцеві волокна. - Пейсмекер, здатні до періодичної самогенерации мембранного потенціалу.

Атипові міоцити більші, ніж робітники, в них міститься більше саркоплазмою з високим вмістом глікогену, але мало міофібрил і мітохондрій. У атипових клітинах переважають ферменти, які сприяють анаеробного гліколізу.

Самі атипові клітини розташовуються в строго певних областях і утворюють сінатріальний (Кейт-Флерка) і атріовентрикулярної (Ашоффа-Тавара) вузли і пучок Гіса подільний на ніжки, які розгалужуються як волокна Пуркіньє.

Схема роботи провідної системи серця:

Типові міоцити під час скорочення підтримують стабільний мембранний потенціал, в той час як потенціал нетіпіческіх міоцитів сінатріального вузла повільно знижується у зв'язку з підвищенням проникності мембран для іонів натрію входять всередину волокон та іонів калію виходять з них. При відкритті натрієвих воріт іони Na ⁺ лавиноподібно спрямовуються всередину волокон викликаючи поширення нового потенціалу. («Дрейф» потенціалу). Після чого процес повторюється.

Здатність до автоматии в різних ділянках серця неоднакова і у атріовентрикулярного вузла вона вже нижче, а у пучка Гіса настільки мала, що відповідна частота виникнення мембранного потенціалу не сумісна з життям.

Фізіологічні особливості будови серцевого м'яза.

Для забезпечення нормального існування організму в різних умовах серце може працювати в досить широкому діапазоні частот (наприклад у коня в процесі бігу частота серцевих поштовхів може збільшуватися в 4 - 5 разів). Таке можливо завдяки деяким властивостям, таким як:

1 - Автоматия серця, це здатність серця ритмічно скорочуватися під впливом імпульсів, що зароджуються в ньому самому. Описана вище.

2 - Збудливість серця, це здатність серцевого м'яза збуджуватися від різних подразників фізичної або хімічної природи, що супроводжується змінами фізико - хімічних властивостей тканини.

3 - Провідність серця, здійснюється у серці електричним шляхом внаслідок утворення потенціалу дії в клітинах пейс-мейкера. Місцем переходу збудження з однієї клітини на іншу, служать нексус.

4 - Скорочення серця - Сила скорочення серцевого м'яза прямо пропорційна початковій довжині м'язових волокон

5 - Рефрактерність міокарда - таке тимчасове стан не збудливості тканин

При збої серцевого ритму відбувається мерехтіння, фібриляція - швидкі асинхронні скорочення серця, що може привести до летального результату.

Серцевий цикл.

Роботу серця можна розділити на кілька фаз (періодів):

Напруження - систола,

Вигнання крові,

Розслаблення - діастола.

Сердечним циклом називають узгоджене чергування систоли і діастоли серця.

Початком серцевого циклу прийнято вважати систолу передсердь (причому ліве скорочується незначно раніше правого), при скороченні передсердь тиск у них підвищується, і кров перетікає в шлуночки серця. Кров не відтікає у вени, тому що в момент систоли передсердь просвіт вен звужений, а в шлуночки кров перетікає вільно, так як шлуночки розслаблені, і атріовентрикулярні клапани вільні. Час циклу 0,1 с.

Наступний етап циклу - систола шлуночків. При їх скорочення тиск зростає і кров прагнучи оттечь захлопує атріовентрикулярні клапани і спрямовується в просвіт артерій розкриваючи півмісяцеві клапани. Час циклу 0,4 с.

Після відкриття півмісяцевих клапанів тиск в шлуночках падає, а в артеріях різко зростає, півмісяцеві клапани закриваються настає діастола шлуночків.

Додаткові визначення

Звукові явища, якими супроводжується робота серця, називають тонами серця.

Кількість крові викинуте серцем протягом одиниці часу названо хвилинним об'ємом кровотоку.

Ставлення хвилинного об'єму крові до кількості скорочень серца називають систолічним об'ємом крові.

При роботі серця виникають біоелектричні потенціали, які можна вловити з допомогою спеціальної фіксуючої апаратури ЕКГ.

У зв'язку з постійним навантаженням серце дуже чутливо до нестачі кисню і поживних речовин, тому більше 10% крові проходить через аорту, потрапляє в коронарні судини живлять серцевий м'яз.

Регуляція роботи серця проходить як на гуморальному, так і на нервовому рівні. У гуморальної регуляції беруть участь гормони адреналін і норадреналін, а нервова - симпатичної та парасимпатичної нервової системою.

Важливу роль у русі крові виконують так звані периферичні серця, тобто скелетна мускулатура. При скороченні м'язів (ходьба, робота) звужуються просвіти судин в них зростає тиск і кров проштовхується до серця.

Висновок

Серце найважливіший орган організму ідеально пристосоване для підтримки життєдіяльності організму. Складно влаштоване, що мають власну систему генерації сигналу і контролю частоти скорочень воно здатне працювати протягом усього життя тварини не стомлюючись.

Будучи найважливішою ланкою в кровообігу, а отже всіх обмінних процесів організму, робота серця миттєво відображає будь-які фізичні або хімічні відхилення організму від норми. Тому знання принципів роботи і фізіологічних властивостей серця необхідно для нормального контролю за здоров'ям тварини та забезпечення допомоги при будь-яких порушеннях в роботі цього органу.