33. Функции сердца и его физиологические свойства

Кровообращение представляет собой физиологические процессы, обеспечивающие непрерывное движение крови в организме благодаря дея-тельности сердца и сосудов. Посредством кровообращения достигается интеграция различных функций организма и его участие в реакциях на из-менение окружающей среды.

Источником энергии, необходимой для продвижения крови по сосу-дам, является работа сердца. Оно представляет собой полый мышечный орган, разделенный продольной перегородкой на правую и левую полови-ны. Каждая из них состоит из предсердия и желудочка, отделенных фиб-розными перегородками. Односторонний ток крови из предсердий в желу-дочки и оттуда в аорту и легочные артерии обеспечивается соответствую-щими клапанами, открытие и закрытие которых зависит от градиента дав-лений по обе их стороны.

Толщина стенок различных отделов сердца неодинакова и определя-ется их функциональной ролью. У левого желудочка она составляет 10 – 15 мм, у правого – 5 – 8 мм и у предсердий – 2 – 3 мм. Масса сердца равна 250 – 300 г, а объем желудочков – 250 – 300 мл. Сердце снабжается кровью через коронарные (венечные) артерии, начинающиеся у места вы-хода аорты. Кровь через них поступает только во время расслабления мио-карда, количество которой в покое составляет 200 – 300 мл/мин, а при на-пряженной физической работе может достигать 1 000 мл/мин.

Функции сердца – резервуарная и нагнетательная. В период диасто-лы в нем накапливается очередная порция крови, а во время систолы часть этой крови выбрасывается в большой или малый круги кровообращения.

К основным свойствам сердечной мышцы, обеспечивающим ее не-прерывную ритмическую деятельность, относятся автоматия, возбуди-мость, рефрактерность, проводимость и сократимость.

Автоматией сердца называется его способность к ритмическому со-кращению без внешних раздражений под влиянием импульсов, возникаю-щих в самом органе.

Специфическая мускулатура образует в сердце проводящую систе-му. Возбуждение в сердце возникает в месте впадения полых вен в правое предсердие, где находится так называемый синусно-предсердный (синоат-риальный) узел – главный водитель ритма сердца. Далее возбуждение по предсердиям распространяется до предсердно-желудочкового (атриовен-трикулярного) узла, расположенного в стенке правого предсердия, затем по пучку Гисса, его ножкам и волокнам Пуркинье оно проводится к мускула-туре желудочков. Автоматия обусловлена изменением мембранных потенциалов в води-теле ритма, что связано со сдвигом концентрации ионов калия и натрия по обе стороны клеточных мембран. На характер проявления автоматии влияет содержание солей кальция в миокарде, рН внутренней среды и ее температу-ра, некоторые гормоны (адреналин, норадреналин и ацетилхолин).

Возбудимость сердца проявляется в возникновении возбуждения при действии на него различных (электрических, химических, термических и других) раздражителей. В основе процесса возбуждения лежит появле-ние потенциала действия в первоначально возбужденном участке, при этом сила раздражителя должна быть не менее пороговой.

В потенциале действия сердечной мышцы различают следующие фа-зы (рис. 40):

1. быструю начальную деполяризацию – фаза 0/1;

2. медленную реполяризацию, так называемое плато, – фаза 2;

3. быструю реполяризацию – фаза 3;

4. фазу покоя, или медленной диастолической деполяризации, – фаза 4.

В клетках водителя ритма сердца наблюдается спонтанная (непроиз-вольная) диастолическая деполяризация (фаза 4), при достижении критиче-ского уровня которой (около -50 мВ) возникает новый потенциал действия.\

Сердце реагирует на раздражитель по закону «Все или ничего», т.е. или не отвечает на раздражение, или отвечает сокращением макси-мальной силы. Однако этот закон проявляется не всегда. Степень сокра-щения сердечной мышцы зависит не только от силы раздражителя, но и от величины ее предварительного растяжения, а также от температуры и со-става питающей ее крови.

Рефрактерность. Возбудимость миокарда непостоянна. В началь-ном периоде возбуждения сердечная мышца невосприимчива (рефрактер-на) к повторным раздражениям, что составляет фазу абсолютной рефрак-терности, равную по времени систоле сердца (0,2 – 0,3 с). Вследствие дос-таточно длительного периода абсолютной рефрактерности сердечная мышца не может сокращаться по типу тетануса, что имеет важное зна-чение для координации работы предсердий и желудочков.

С началом расслабления возбудимость сердца начинает восстанавли-ваться и наступает фаза относительной рефрактерности. Поступление в этот момент дополнительного импульса способно вызвать внеочередное сокращение сердца – экстрасистолу. При этом период, следующий за экстрасистолой, длится больше времени, чем обычно, и называется компен-саторной паузой. После фазы относительной рефрактерности наступает период повышенной возбудимости. По времени он совпадает с диасто-лой и характеризуется тем, что импульсы даже небольшой силы могут вы-звать сокращение сердца.

Проводимость сердца обеспечивает распространение возбуждения от клеток водителей ритма по всему миокарду (см. рис. 39). Потенциал действия, возникающий в одной мышечной клетке, является раздражите-лем для других. Проводимость в разных участках сердца неодинакова и за-висит от структурных особенностей миокарда и проводящей системы, тол-щины миокарда, а также от температуры, уровня гликогена, кислорода и микроэлементов в сердечной мышце.

Сократимость сердечной мышцы обусловливает увеличение на-пряжения или укорочение ее мышечных волокон при возбуждении. Воз-буждение и сокращение являются функциями разных структурных элемен-тов мышечного волокна. Возбуждение – это функция поверхностной кле-точной мембраны, а сокращение – функция миофибрилл. Связь между воз-буждением и сокращением, сопряжение их деятельности достигается при участии особого образования внутримышечного волокна – саркоплазмати-ческого ретикулума.

Сила сокращения сердца прямо пропорциональна длине его мышеч-ных волокон, т.е. степени их растяжения при изменении величины потока венозной крови. Иными словами, чем сильнее сердце растянуто во вре-мя диастолы, тем оно сильнее сокращается во время систолы. Эта осо-бенность сердечной мышцы, установленная О. Франком и Е. Старлингом, получила название закона сердца Франка – Старлинга.

Поставщиками энергии для сокращения сердца служат АТФ и КрФ, восстановление которых осуществляется окислительным и гликолитиче-ским фосфорилированием. При этом предпочтительными являются аэроб-ные реакции.