Физиологические свойства сердца

Сокращения сердца происходят благодаря миокарду. К основным свойствам миокардаотносятся автоматия, возбудимость, проводимость, сократимость, рефрактерность.

Автоматия. В специальном растворе Рингера сердце может работать, извлеченное из тела несколько суток. Это указывает на явление, называемое автоматией сердца – способностью ритмически сокращаться без внешних раздражений под влиянием импульсов, возникающих в самой сердечной мышце. Ритмической активностью в сердце обладают атипические мышечные клетки, получивших название «пейсмекеры», которые находятся в узлах проводящей системы сердца:

1. Водители ритма (центр автоматии) первого порядка – синусный (синусопредсердный) узел, расположенный в правом предсердии. От него возбуждение передается далее к атриовентрикулярному узлу на границе предсердий и желудочков.

2. Водители ритма второго порядка – атриовентрикулярный (предсердножелудочковый) узел. Его способность проводить возбуждение только в одном направлении, что обеспечивает направленность возбуждения и скоординированность работы предсердий и желудочков. Импульсы, проходя через атриовентрикулярный узел, задерживаются на 0,02—0,04 с (так называемая атриовентрикулярная задержка). Задержка необходима для того, чтобы успела завершиться систола – сокращение желудочков.

3. Водители ритма третьего порядка - пучки Гиса и волокна Пуркинье. Пучок Гиса берет начало от атриовентрикулярного узла и образует две ножки, одна из которых идет к левому, другая – к правому желудочку. Эти ножки ветвятся на более тонкие проводящие пути, заканчивающиеся волокнами Пуркинье, которые непосредственно контактируют с рабочими клетками миокарда.

Наличие описанных узлов обеспечивает правильную последовательность сокращений миокарда: сначала сокращаются предсердия, затем желудочки.

Необходимым условием для обеспечения нормальной работы сердца является анатомическая целостность его проводящей системы. При этом, если по каким то причинам происходит угнетение деятельности центра первого порядка водитель ритма второго порядка, пучки Гиса и волокна Пуркинье способны самостоятельно генерировать импульсы, но более слабые. Повреждение водителей ритма ведет к полной остановке сердца.

Возбудимость – это свойство сердца переходить в состояние возбуждения под действием, каких-либо раздражителей, в частности, электрических или химических. Возбуждение связано с изменением мембранного потенциала клеток миокарда.

Клетки миокарда имеют мембранный потенциал покоя и составляет 60 – 80 мВ. В результате действия раздражителя любой природы, например прихода возбуждения от соседней клетки или пейсмекера, ионы натрия проникают в клетку, что приводит к резкому изменению мембранного потенциала и возникновению потенциала действия. Амплитуда потенциала действия при этом составляет около 100 мВ. Возникший потенциал деполяризует мембраны соседних клеток, у них возникают собственные потенциалы действия. Таким образом, возбуждение распространяется по миокарду, приводя к его сокращению. Потенциал действия клетки рабочего миокарда длится 0,3 с, что примерно в 150 раз продолжительнее, чем в клетке скелетной мышцы. Рефрактерный период клеток миокарда также значительно больше, чем рефрактерный период скелетной мышцы (почти в 100 раз). Такие особенности потенциала действия клеток сердечной мышцы создают предпосылки для ритмичной, стабильной работы сердца. Длительный рефрактерный период клеток миокарда предохраняет их от быстрого повторного возбуждения. Это позволяет закончиться предыдущей фазе возбуждения и связанному с ней сокращению сердечной мышцы.

Сократимость. Возбудимость сократительной мускулатуры сердца значительно ниже её проводящей системы. Поэтому на кардиограмме наблюдается не состояние сердечной мышцы, а скорее состояние её проводящей системы.

Особенности работы сердца:

1. Абсолютная рефратерность - это значит, что начав сокращаться сердце не может отвечать на другие нервные импульсы, пока не расслабится. Эта особенность сердечной мышцы создает возможность избежать кислородной задолженности.

2. Закон "все или ничего", т.е. мощность сердечного выброса не зависит от силы раздражителя. Важнейшее отличие сердечной мышцы от скелетной состоит в том, что она всегда реагирует как единое целое и не обладает

зависимостью между силой раздражения и величиной реакции. На подпороговые раздражения сердце вообще не отвечает, но как только сила раздражения достигает порогового уровня, происходит полное сокращение миокарда. Если силу раздражения начать усиливать, то окажется, что увеличение силы раздражения не изменит величины сокращения. Следовательно, пороговое раздражение сердечной мышцы одновременно является и максимальным.

3. "Закон сердца" или закон Франка – Старлинга. Возникает вопрос, а как же сердце меняет параметры свой работы? Оказывается, увеличение мощности сердечного выброса происходит при увеличении притока крови к сердцу. Это явление имеет огромное адаптивное значение при больших физических нагрузках, так как мощность сердечного выброса напрямую зависит от повышения давления в крупных артериях, а это происходит во время физических упражнений. Через приток крови к сердцу оказывают влияние на его работу ВНС и гормоны (см. таблицу выше Регуляция работы сердца).

4. Рефлекс погружения - замедление работы сердца на 25% за счет обращения крови только между сердцем и мозгом при погружении в воду на значительную глубину.