Физиологическая деятельность сердца

Основным органом, обеспечивающим движение крови в организме, является СЕРДЦЕ, функция которого складывается из поочередного сокращения и расслабления его мышцы. При такой работе сердца и определенном тонусе различных отделов кровеносной системы создается разность давления крови и непрерывное ее движение в сосудах. В результате постоянного кровообращения по всем тканям тела доставляется питательные вещества, кислород, соли, гормоны и другие соединения и удаляются из организма продукты обмена (рис.15).

Рис. 15. Схематическое изображение системы кровообращения у разных классов позвоночных животных.

А - рыбы, Б - амфибии, В - высшие позвоночные.

(предсердия и желудочки сердца заштрихованы, артериальная система обозначена белым цветом, венозная система - точками).

1. капилляры органов дыхания, 2 - капилляры тела.

Работа 1. Наблюдение за работой изолированного сердца (сердечный цикл)

Сердце лягушки отличается по своему строению и функции от сердца теплокровных животных. У лягушки оно состоит из трех камер: двух предсердий и одного желудочка. Кроме того, в месте впадения полых вен в правое предсердие у них формируется венозный синус.

Работа сердца лягушки осуществляется в согласованном сокращении (систолы) венозного синуса, предсердий и желудочка, после чего наступает общее расслабление (диастола). Систола и диастола составляют единый СЕРДЕЧНЫЙ ЦИКЛ.

Необходимо приготовить декапитированную лягушку (с разрушенным спинным мозгом). Её закрепляют на дощечке брюшком вверх. Делают сначала поперечный разрез кожи и мышц на 1 см ниже отростка грудной кости (рис. 16).

Рис. 16. Приготовление лягушки для наблюдения за работой сердца.

1 - поперечный разрез, 2- два продольных разреза

3 - сердце лягушки.

Делают два продольных разреза с рассечением костей плечевого пояса. Пинцетом приподнимают кожно-мышечный лоскут, подрезают окружающие его ткани, удаляют их. При этом хорошо просматривается сокращающееся сердце.

Сердечную сорочку оттягивают осторожно пинцетом и отрезают ножницами. Верхушку обнаженного сердца захватывают тонким зажимом - серфином и соединяют его с коротким рычагом писчика. Заправленное перо подводят к поверхности подготовленного кимографа и записывают работу сердца при обычных условиях (рис.17). Получают кардиограмму сердца лягушки.

КАРДИОГРАММА - кривая записи работы изолированного сердца. В кардиограмме различают: малый зубец-сокращение предсердий, большой - сокращение желудочка. В течение опыта сердце должно находиться во влажном состоянии, его периодически смачивают физиологическим раствором. После проведенной записи анализируют характер кривой, обращают внимание на ее составные части, связанные с сокращением разных отделов сердца (рис.18).

Рис. 17. Запись сокращений сердца лягушки. Вверху изображена кардиограмма.

Рис. 18. Сердечный цикл.

С- систола- сокращение; Д- диастола- расслабление; Р- пауза; С. Ц. – сердечный цикл.

СЕРДЕЧНЫЙ ЦИКЛ -складывается из систолы предсердий, диастолы предсердий, систолы желудочка, диастолы желудочка и общей паузы.

Работа 2. Влияние повышенной температуры на сердце лягушки

Подсчитывают количество сокращений сердца за одну минуту. Затем тонкую пробирку с теплой водой прикладывают к венозному синусу и считают количество сокращений сердца за 1 минуту. Через 3…5 минут подсчитывают исходное количество сокращений. Затем пробирку с теплой водой прикладывают к желудочку и подсчитывают количество сокращений сердца за 1 минуту (рис.19). Анализируют результаты.

норма; тепло на желудочек; тепло на обл. венозного синуса.

Рис. 19. Влияние повышенной температуры на работу сердца.

Работа 3. Влияние пониженной температуры на сердце лягушки

Опыт проводят на той же лягушке. Подсчитывают количество сердечных сокращений до действия холода. К венозному синусу прикладывают пробирку со льдом или холодной водой и считают количество сокращений сердца. Через 2…3 минуты подсчитывают количество сердечных сокращений и прикладывают к желудочку пробирку со льдом. Считают количество сердечных сокращений (рис.20). Анализируют результаты.

норма; холод на желудочек; холод на обл. венозного синуса.

Рис. 20. Влияние пониженной температуры на работу сердца.

Работа 4. Наблюдение изолированного сердца лягушки

Сердце лягушки вырезают вместе с венозным синусом и помещают в чашку с раствором Рингера. Наблюдают за его сокращением. АВТОМАТИЯ – это способность сердца ритмически сокращаться под влиянием импульсов, возникающих в нем самом. Автоматия, обусловлена наличием узлов автоматии. Главным является СИНУСНЫЙ УЗЕЛ у лягушки его называют Ремака (рис.21), у теплокровных - Кис-Флэка (рис.22).

Рис. 21. Сердце лягушки.

1- узел Ремака; 2- узел Биддера; 3- желудочек; 4- предсердия; 5- венозный синус.

Рис. 22. Схема проводящей системы сердца теплокровных.

1 - верхняя и нижняя полые вены, 2 - предсердия, 3 - желудочки, 4 – волокна Пуркинье, 5 - узел Кис-Флэка, 6 - узел Ашоф - Тавара, 7 - пучок Гиса.

Вторым узлом автоматии является АТРИОВЕНТРИКУЛЯРНЫЙ у лягушки его называют Биддера (рис.21), у теплокровных – Ашоф-Тавара, пучок Гиса, волокна Пуркинье (рис.22). Полученные результаты анализируют и делают выводы.

ВОПРОСЫ:

1. Как устроено сердце лягушки?

2. Расскажите о строении сердца теплокровных животных.

3. Что понимают под сердечным циклом?

4. Расскажите о проводящей системе сердца, ее строении и расположение у млекопитающих и амфибий.

5. Что такое автоматия сердца, чем она обусловлена?

ЗАНЯТИЕ 6. СВОЙСТВА СЕРДЕЧНОЙ МЫШЦЫ. ИЗМЕНЕНИЕ ВОЗБУДИМОСТИ СЕРДЦА. ЭКСТРАСИСТОЛА И КОМПЕНСАТОРНАЯ ПАУЗА. ОПЫТЫ СТАННИУСА. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНОЙ СИЛЫ РАЗДРАЖЕНИЯ НА СОКРАЩЕНИЕ СЕРДЕЧНОЙ МЫШЦЫ

ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ: Изучить механизм возникновения экстрасистолы и компенсаторной паузы, выявить степень автоматии различных отделов сердца лягушки, изучить влияние различной силы раздражения на сокращение сердечной мышцы.

Работа 1. Изменение возбудимости сердца.

Экстрасистола и компенсаторная пауза

Возбудимость сердечной мышцы зависит от ее функционального состояния. Так, в период систолы (сокращения) мышца не отвечает на раздражение – АБСОЛЮТНАЯ РЕФРАКТЕРНОСТЬ. Если нанести раздражение на сердце в период диастолы (расслабление), то мышца дополнительно сокращается – ОТНОСИТЕЛЬНАЯ РЕФРАКТЕРНОСТЬ.

Такое внеочередное со­кращение называется ЭКСТРАСИСТОЛОЙ, после нее в сердце наступает более длительная КОМПЕНСАТОРНАЯ ПАУЗА (рис.23).

Рис. 23. Желудочковые экстрасистолы (обозначены стрелками) и следующие за ними компенсаторные паузы.

Лягушку с разрушенной центральной нервной системой закрепляют на пробковой пластинке и обнажают сердце. Записывает нормальное сокращение сердца на ленте кимографа.

Один электрод электростимулятора подсоединяют к основанию сердца и удерживают его постоянно, а другой, более тонкий - к верхушке сердца. При установлении тока пороговой силы с помощью подвижного электрода можно замыкать электрическую цепь в любой момент сердечного цикла. Одиночное раздражение наносят в начале и в середине систолы, в начале и в середине диастолы и во время общей паузы. Выясняют, как реагирует мышца сердца при нанесении раздражения в эти периоды.

Получают экстрасистолу и компенсаторную паузу, записывают их на кимографе и анализирует.

Работа 2. Опыты Станниуса

Проводимость сердца обеспечивается нервно-мышечными образованиями, которые у высших позвоночных животных представлены узлом Кис-Флэка, расположенным в месте впадения передней и задней полых вен в правое предсердие, а также узлом Ашоф-Тавара, который находится справа перегородки между предсердиями и желудочками. От этого узла отходит пучок Гиса. В пределах сердечных желудочков он делит­ся на две ножки, а в стенках желудочков ножки распадаются на мелкие волокна Пуркинье.

У лягушки проводящая система сердца состоит из синусного узла Ремака, обладающего высокой степенью автоматии и выполняющего функции водителя ритма, и узла Биддера, находящегося в перегородке между предсердиями. При наличии этой системы возбуждение в мышце сердца проводятся от выше расположенного ее участка в нижние отделы, что обеспечивает ритмичное поочередное сокращение вначале предсердий, а затем желудочков.

Физиологическое значение отдельных звеньев проводящей системы сердца можно выяснить путем их изоляции с помощью лигатур Станниуса.

Готовят лягушку, как указано в занятии 1. Подсчитывают число сердечных сокращений в норме за 1 мин. Затем под обе дуги аорты обнаженного сердца подводят иглу с ниткой. Сердце приподнимают вверх и на границе между венозным синусом и предсердием накладывают ПЕРВУЮ ЛИГАТУРУ Станниуса (рис.24) и подсчитывают число сокращений венозного синуса. В результате этой перевязки наступает прекращение функциональной связи между узлом Ремака (синусного) и нижележащими отделами сердца.

В этих условиях будет сокращаться только венозный синус, а работа предсердий и желудочка прекращается.

Через несколько минут накладывают ВТОРУЮ ЛИГАТУРУ на границу между предсердиями и желудочком (рис.24) и снова отмечают изменения в сердечной деятельности, подсчитывают число сокращений: венозного синуса, предсердий, желудочка. Если лигатура наложена ниже узла Биддера (атриовентрикулярного), тогда будут сокращаться только предсердия, а если она пройдет через узел, то предсердия и желудочек могут сокращаться независимо друг от друга.

Рис. 24. Схема наложения трёх лигатур Станниуса.

I - первая лигатура, II - вторая лигатура, III - третья лигатура.

ТРЕТЬЯ ЛИГАТУРАСтанниуса, которую накладываютна верхушкусердца, (рис.24) не оказывает влияния на его работу. Если этот изолированный участок отрезать и действовать механическим или электрическим раздражителем, то в нем возникают одиночные сокращения. Следовательно, верхушка сердца не обладает автоматией, а только возбудимостью и сократимостью. Результаты опыта заносят в таблицу 7 и производят их анализ.

Таблица 7

Последовательность выполнения опыта	Частота сокращений в минуту
	Венозный синус	Предсердия	Желудочек
Исходные данные
После наложения 1 лигатуры
После наложения 2 лигатуры
После наложения 3 лигатуры

Работа 3. Влияние различной силы раздражения на сокращение сердечной мышцы

Останавливают работу сердца наложением 1-ой лигатуры Станниуса (между венозным синусом и предсердиями). На несокращающемся сердце устанавливают пороговую силу постоянного тока. Затем силу тока постепенно увеличивают. В каждом случае сокращения сердца записывают на включенном кимографе и определяют их амплитуду в миллиметрах (рис. 25).

F допоро- F порого- F сверхпо-

говая вая роговая

Рис. 25. Изменение силы сокращения сердечной мышцы при увеличении силы раздражителя.

ВОПРОСЫ:

1. Охарактеризуйте фазы возбудимости сердечной мышцы.

2. Что такое экстрасистола и компенсаторная пауза, укажите причины их возникновения?

3. Назовите элементы проводящей системы сердца теплокровных.

4. Назовите элементы проводящей системы сердца холоднокровных.

5. Где и с какой целью накладывается 1-я и 2 –я лигатуры.

6. Как отвечает сердечная мышца на раздражение различной силы?

ЗАНЯТИЕ 7. НЕРВНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СЕРДЦА. ОПЫТ ГОЛЬЦА. ОПЫТ СЕЧЕНОВА С РАЗДРАЖЕНЯЕМ ЯДРА БЛУЖДАЩЕГО НЕРВА. ДЕЙСТВИЕ СИМПАТИЧЕСКОГО И ПАРАСИМПАТИЧЕСКОГО НЕРВОВ НА РАБОТУ СЕРДЦА

ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ: Изучить рефлекторное влияние на деятельность сердца и влияние нервной системы на деятельность сердца.

Работа 1. Опыт Гольца (рефлекторное влияние на работу сердца)

Ядра блуждающего нерва находятся в тонусе, так как на них постоянно действуют раздражающие три фактора: внутричерепное давление; состав крови; нервные импульсы, поступающие от рецепторов.

Для изучения влияния третьего фактора ставится опыт Гольца, который состоит в следующем: необходимо привязать лягушку к деревянной пластинке спиной вниз. Обнажить сердце путем образования небольшого окна (срезать участок грудной кости), осторожно, чтобы не поранить сердце. Ватным тампоном удалить кровь, вытекающую из грудной полости. Подсчитать число сердечных сокращений за 1 минуту. Большими ножницами произвести поколачивание по брюшку лягушки и наблюдать за деятельностью сердца.

Сердце останавливается в стадии диастолы, вследствие сильного возбуждения блуждающего нерва. Опыт можно повторить через 5 минут. Затем разрушают спинной мозг и повторяют опыт. Полученные данные анализируют, делают выводы, зарисовывают схему рефлекторной дуги опыта Гольца (рис. 26).

Работа 2. Опыт Сеченова с раздражением ядер блуждающего нерва

Из анатомии известно, что ядра блуждающего нерва находятся в продолговатом мозге на дне 4-го желудочка. Раздражение периферических концов блуждающего нерва электрическим током может вызвать замедление ритма сердца или его остановку в фазе диастолы. Аналогичные данные были получены Сеченовым при непосредственном раздражении ядер блуждающего нерва кристалликом поваренной соли.

Рис.26. Рефлекторная дуга Гольца.

1 –рецепторы внутренних органов лягушки, 2 – чревной нерв, 3 – спинной мозг,4 - ромбовидная ямка продолговатого мозга, 5 - блуждающий нерв, 6 –сердце.

Лягушку обернуть в марлю, обычным приемом отсечь голову позади глаз, маленькими ножницами снять у лягушки оставшуюся часть черепной коробки до обнаружения продолговатого мозга (рис. 27). При помощи лупы найти ромбовидную ямку (в виде треугольного углубления).

Рис. 27. Вскрытие головного мозга лягушки.

1 - большие полушария, 2 - зрительные доли, 3 - мозжечок,

4 - продолговатый мозг.

Распеленать лягушку, обнажить сердце, путем образования небольшого окна (отрезать отросток грудной кости). Осторожно, не повредив сердце. Подсчитать число сердечных сокращений в норме.

Осторожно положить кристаллик поваренной соли на дно ромбовидной ямки и сверху прижать его ватным тампоном. После наложения кристаллика поваренной соли сердце начинает сокращаться медленнее и через несколько минут, останавливается в фазе диастолы. Отметить, сколько времени потребовалось на остановку сердца. Остановка сердечной деятельности происходит вследствие возбуждения центра блуждающего нерва поваренной солью (осмотический раздражитель).

Снять кристаллик, поверхность продолговатого мозга промыть раствором Рингера при помощи пипетки или тампона. Подсчитать число сердечных сокращений. Заметить, что после удаления кристаллика соли деятельность сердца восстанавливается. Отметить, сколько времени требуется для восстановления сердечной деятельности. Данные занесите в таблицу 8.

Таблица 8

Последовательность выполнения опыта	Частота сердечных сокращений мин^-1
В норме
При наложении кристалла NaCl через три минуты через шесть минут через девять минут через двенадцать минут
После удаления кристалла NaCl через три минуты через шесть минут через девять минут через двенадцать минут

Для восстановления нормального сердечного ритма, после удаления кристаллика соли, требуется гораздо больше времени, чем на остановку сердца. Разрушить спинной мозг и положить лягушку в тазик.