Основные особенности строения сердечно-сосудистой системы

Основные особенности строения сердечно-сосудистой системы.

Общая схема кровообращения.

Система кровообращения представлена сердцем и отходящими от него сосудами, которые образуют большой и малый круги кровообращения (см. рис. 2 в правом верхнем углу).

Большой круг кровообращения начинается от левого желудочка самым крупным сосудом - аортой. Аорта разветвляется на артерии, идущие к голове (сонная артерия), верхним конечностям (подключичная артерия), туловищу (нисходящая часть аорты), ко всем внутренним органам и к нижним конечностям. Артерии разветвляются на более мелкие сосуды - артериолы, а затем капилляры, образующие густую сеть сосудов в органах и тканях.

Капилляры переходят в очень тонкие венозные сосуды - венулы. Последние идут от всех органов и тканей и соединяются в более крупные вены, которые, идя от туловища и нижних конечностей, впадают в нижнюю полую вену, а от головы и верхних конечностей - в верхнюю полую вену. Этими сосудами, впадающими в правое предсердие, заканчивается большой круг кровообращения.

Малый, или легочный, круг кровообращения начинается от правого желудочка легочной артерией, которая делится на две ветви. По этим артериям венозная кровь поступает в правое и левое легкие. Через тонкостенные капилляры легких происходит обмен газов. Кровь получает из альвеолярного воздуха кислород и отдает ему углекислый газ, т.е. превращается в артериальную. Артериальная кровь по четырем легочным венам поступает в левое предсердие, где заканчивается малый круг кровообращения (см. рис.2 в правом верхнем углу).

Кровь течет по замкнутой системе сосудов и не соприкасается с тканями. Обмен газов и питательных веществ осуществляется через жидкость, которая окружает ткани и которую называют тканевой жидкостью или тканевой плазмой.

Расположение и строение сердца.

Сердце человека расположено в грудной полости, позади грудной кости в переднем средостении, между легкими и почти полностью прикрыто ими (см. рис.3 в правом верхнем углу). Оно свободно подвешено на сосудах и может несколько смещаться.

Сердце в грудной полости располагается ассимметрично и занимает косое положение: его ось направлена справа, сверху, вперед, вниз, влево. Своим основанием сердце обращено к позвоночнику, а его верхушка упирается в пятое левое межреберье.

Сердце лежит внутри околосердечной сумки - перикарда. Она выполняет защитную роль, ограничивая растяжение сердечной мышцы. В перикарде расположены рецепторы, импульсы от которых способствуют приспособлению сердца к условиям деятельности.

Сердце состоит из двух предсердий и двух желудочков (см. рис.4 в правом верхнем углу). Правая и левая половины сердца не сообщаются между собой, и кровь через каждую из них проходит изолированно. Но правое предсердие и правый желудочек сообщаются между собой так же, как и левое предсердие с левым желудочком. Граница между предсердиями и желудочками называется атриовентрикулярной границей. В ней имеются отверстия, через которые кровь из предсердий поступает в желудочки. Эти отверстия закрыты клапанами: со стороны левого желудочка - двустворчатым (или митральным), а со стороны правого - трехстворчатым. Эти клапаны открываются только в сторону желудочков, обеспечивая поступление в них крови. При сокращении желудочков, когда в них повышается кровяное давление, клапаны плотно прилегают к отверстиям и закрывают их, препятствую поступлению крови из желудочков в предсердия. У выхода аорты и легочных артерий из желудочков расположены полулунные клапаны. Они открываются только в сосуды, обеспечивая движение крови из сердца в сосуды и препятствуя обратному току крови.

Сердечная мышца состоит из трех слоев: наружного (эпикард), внутреннего (эндокард) исреднего (миокард). Эпикард - тонкий, покрывающий сердечную мышцу слой, являющийся продолжением околосердечной сумки (ее внутренний листок). Эндокард - гладкая, эндотелиальная оболочка, выстилающая полость сердца. Миокард переставляет собой средний мышечный слой сердца, заключенный между эпикардом и эндокардом. Миокард - это особая поперечнополосатая мышца. В предсердиях он состоит из двух слоев: внутреннего, образующего правое и левое предсердия, и наружного, покрывающего оба предсердия.

Миокард желудочков состоит из трех слоев: наружного, внутреннего и среднего. Наружный мышечный слой начинается от атриовентрикулярной границы: от корней аорты и легочных артерий его волокна идут продольно к верхушке сердца, где образуют завиток, и продолжаются во внутренний мышечный слой, выстилающий полость желудочков. Средний слой миокарда образован кольцевыми мышечными волокнами, расположенными отдельно в правом и левом желудочках. Особенно сильно миокард развит в левом желудочке (см.рис.5 в правом верхнем углу).

Микроструктура сердечной мышцы.

Для понимания функциональных особенностей сердца необходимо знать строение его мышечных волокон. Клетки сердечной мышечной ткани - миоциты - почти прямоугольной формы. Их длина равна - 50-120 мк, а ширина 15-20 мк. Эти клетки имеют 1-2 ядра удлиненной формы. В периферической части цитоплазмы этих клеток особенно густо располагаются миофибриллы толщиной 1-3 мк. Миофибриллы располагаются строго прямолинейно и состоят из более мелких волокон - тонких (актиновые нити) и толстых (миозиновые нити) протофибрилл, которые создают, так же как и в поперечнополосатой скелетной мышце, поперечную исчерченность. Отличительная особенность миоцитов заключается в том, что цитоплазматическая есть у них слабее развита, чем в скелетной мышце. В сердечной мышце саркоплазматический ретикулюм сильнее выражен в волокнах, обладающих наибольшей частотой сокращения.

В сердечной мышце своеобразны контакты между двумя миоцитами - они представлены вставочными дисками, или десмосомами, в которых содержится большое количество ферментов, обеспечивающих высокий уровень энергетических процессов. Считают, что десмосомы принимают учание в передаче возбуждения от одной клетки к другой. Особенностью сердечной мышцы является наличие митохондрий. Они густо расположены между миофибриллами, в миоцитах их в 5 раз больше, чем в скелетных мышцах. Это связано с высоким уровнем обмена веществ в сердечной мышце.

Атипическая ткань сердечной мышцы.

В сердце находятся также атипичные миоциты, которые располагаются группами (узлами) и образуют проводящую систему сердца. Атипичные миоциты по своей структуре близки к эмбриональным мышечным клеткам и отличаются от миоцитов сердечной мышцы более крупными размерами ядра и самой клетки, меньшим содержанием миофибрилл и большим содержанием саркоплазмы. Их миофибриллы не имеют строгой ориентации, часто перекрещиваются друг с другом. В них мало митохондрий и рибосом. В узлах проводящей системы, помимо миоцитов, содержится много нервных клеток и волокон, их окончаний, которые образуют ганглиозную нервную сеть.

Проводящая система сердца человека представлена тремя основными узлами. Первый из них - синусно-предсердный, или синоатриальный (или, по имени исследователей, узел Кис-Флака), расположен под эпикардом в правом предсердии у места впадения верхней полой вены. От него отходит вырост, осуществляющий функциональную связь синоатриального узла со вторым узлом проводящей системы - атриовентрикулярным, или предсердно-желудочновым (или Ашофа- Товара), который расположен в правом предсердии около атриовентрикулярной перегородки и перегородки, разделяющей предсердия. Атриовентрикулярный узел переходит в пучок Гисса, начало которого располагается в верхней части межжелудочковой перегородки и называется общей ножкой пучка Гисса. Здесь же она делится на две ветви - правую и левую ножки пучка Гисса, которые, соответственно, направляются к мышцам правого и левого желудочков. Окончательные разветвления проводящей системы в виде волокон Пуркинье контактируют с мышечными волокнами миокарда.

Основные фазы сердечного цикла.

Различают сокращение сердца, или систолу, и его расслабление, или диастолу.

Продолжительность одного цикла составляет 0,8 сек. Цикл сокращений сердца начинается с систолы предсердий. Первым начинает сокращаться правое предсердие, а затем через 0,01 сек охватывается сокращением и левое предсердие. Систола предсердий - первая фаза сердечного цикла - длится 0,1 сек. В этот момент желудочки расслаблены - находятся в состоянии диастолы, длительность которой составляет 0,5 сек. После систолы предсердий наступает вторая фаза - систола желудочков, которая длится 0,3 сек. В это время предсердия находятся в состоянии диастолы, продолжающейся 0,7 сек.

После систолы желудочков наступает третья фаза сердечного цикла - пауза. В это время и предсердия и желудочки находятся в расслабленном состоянии. Пауза продолжается 0,4 сек. За 0,1 сек до конца диастолы желудочков начинается новый цикл сердечных сокращений - систола предсердий, т.е. систола предсердий осуществляется в то время, когда желудочки находятся в состоянии диастолы.

Движение крови в сердце.

Во время систолы предсердий в них повышается давление, под влиянием которого кровь из предсердий поступает в в желудочки.

Вслед за систолой предсердий начинается систола желудочков, во время которой в них повышается давление. Как только давление крови в желудочках становится выше, чем в предсердиях, закрываются атриовентрикулярные клапаны. Продолжающееся сокращение мышц желудочков приводит к еще большему повышению давления в них. При максимальном сокращении желудочков давление достигает 130-140 мм рт.ст. и превышает давление крови в аорте и легочных артериях. В этот момент происходит изометрическое сокращение мышечных волокон сердца - напряжение мышцы увеличивается, а длина ее волокон не меняется. Эта фаза изометрического сокращения сердечной мышцы длится около 0,05 сек. Под влиянием давления крови открываются полулунные клапаны и кровь из желудочков поступает в сосуды - наступает фаза изгнания крови, которая продолжается 0,2-0,3 сек. Как только давление крови в желудочках становится меньше, чем в сосудах, закрываются полулунные клапаны.

Во время диастолы желудочков, когда давление в них становится меньше, чем в предсердиях, открываются атриовентрикулярные клапаны, - начинается пауза: кровь сначала быстро, а потом медленнее (по мере наполнения) поступает из предсердий в желудочки.

Ритм сердечных сокращений.

У человека количество сердечных сокращений в минуту может колебаться в значительных пределах и зависит от различных внешний воздействий. При выполнении физической работы или спортивной нагрузки сердце может сокращаться до 200 раз в минуту. При это длительность одного сердечного цикла составит 0,3 сек. Увеличение числа сердечных сокращений называют тахикардией. Во время сна число сердечных сокращений уменьшается до 60-40 сокращений в минуту. В этом случае продолжительность одного цикла составляет 1,5 сек. Уменьшение числа сердечных сокращений называют брадикардией.

С изменением частоты сердечных сокращений изменяется и их ритм. Ритм определяется соотношением длительности фаза одного цикла. При увеличении числа сердечных сокращений прежде всего уменьшается пауза. Ее продолжительность может колебаться от 0,8 сек при малой частоте сокращений до 0,1-0,06 сек при большой. Примерно в два раза может уменьшаться фаза изгнания крови из желудочков. Значительно изменяется промежуток времени между систолой предсердий и систолой желудочков. Если сердце сокращается 40-50 раз в минуту, то систола желудочков начинается через 0,015 сек после расслабления предсердий. При максимальной частоте сокращений систола желудочков может начинаться в момент максимального сокращения предсердий. В этих условиях систола предсердий длится 1/3, а систола желудочков - 2/3 времени цикла. В данном случае полностью исчезает пауза, т.е. время, в течение которого осуществляется приток крови к сердцу. Поэтому максимальный ритм работы сердца невозможно сохранять в течение длительного времени.

Свойства сердечной мышцы.

Сердечная мышца обладает возбудимостью, способностью генерировать потенциал действия, проводить возбуждение, сокращаться и др. Одно из важнейших свойств сердечной мышцы - автоматия.

Возбудимость и возбуждение сердечной мышцы.

Возбудимость сердечной мышцы меньше, чем скелетной: она обладает более высоким порогом раздражения, более длительным латентным и рефрактерным периодами и больше величиной хронаксии.

Величина мембранного потенциала значительно отличается в разных участках сердца. В мышечных волокнах предсердий она составляет 80-90 мв, в волокнах желудочков и пучка Гисса 90 мв, а в волокнах Пуркинье - 96 мв, т.е. величина мембранного потенциала различных волокон сердечной мышцы больше величины мембранного потенциала скелетной мышцы. Для синоатриального и атриовентрикулярного узла характерна меньшая величина мембранного потенциала - 50-65 мв.

При возбуждении возникает потенциал действия скелетной мышцы. В разных структурах сердца различны его величина и форма. В среднем амплитуда потенциала действия составляет 100-120 мв.

Форма потенциала действия мышечных волокон желудочков и предсердий имеет значительные отличия от потенциала действия скелетной мышцы или нерва.

В потенциале действия сердечной мышцы различают фазу быстрой деполяризации, во время которой после достижения нулевого уровня имеет место реверсия потенциала. Фаза быстрой деполяризации сменяется фазой длительной реполяризации, в которой различают быструю реполяризацию, сменяющуюся длительно идущей фазой медленной реполяризации, или плато, переходящей в фазу конечной быстрой реполяризации. Затем наступает завершающий момент - фаза диастолического расслабления. Последняя отделяет одно сокращение от другого.

Длительность потенциала действия мышечных волокон сердца значительно больше, чем волокон скелетной мышцы. В среднем она равна 0,3 сек при 70 сокращениях сердца в минуту и изменяется с изменением частоты сердечных сокращений. При уменьшении частоты сокращений сердца длительность потенциала действия увеличивается, а при увеличении частоты сокращений она уменьшается.

Иной характер потенциала действия в синоатриальном и атриовентрикулярном узлах проводящей системы сердца. Его величина невелика (50-65 мв), в нем отсутствуют плато и фаза диастолического расслабления. В потенциале действия синусного узла выделяют две основные фазы: фазу медленной деполяризации и фазу медленной реполяризации. Характерной особенностью этого потенциала является наличие фазы спонтанной деполяризации, сменяющей фазу реполяризации. При этом в синоатриальном узле проводящей системы сердца самопроизвольно наступает деполяризация, которая достигает критического уровня и приводит к возникновению одного потенциала действия за другим.

Возникновение потенциала действия сердечной мышцы связано с изменением проницаемости мембраны. Во время диастолы увеличивается проницаемость синоатриального узла к ионам натрия и уменьшается по отношению к ионам калия. При этом происходит деполяризация мембраны. В фазу реполяризации увеличивается проницаемость мембраны по отношению к ионам калия, в результате чего восстанавливается заряд мембраны. В возникновении возбуждения в сердечной мышцы принимают участие ионы кальция. Перемещение ионов натрия и калия происходит не только пассивно вследствие разности их концентраций, но и с участием активных механизмов (большое значение имеет фермент АТФаза).

Особенности рефрактерного периода сердечной мышцы.

Сердечная мышца обладает длительным рефрактерным периодом. Абсолютный рефрактерный период длится почти весь период сокращения сердца, он соответствует систоле. При 70 сокращениях сердца в минуту длительность его равна 0,27 сек. В связи с этим раздражение, нанесенное на сердце в момент систолы, остается без ответа. Сердечная мышца отвечает на раздражение только в момент окончания систолы или в период диастолы. А поэтому она отвечает только на одиночное раздражение и в обычных условиях деятельности сердечная мышца не способна в ответ на ритмическое раздражение развивать длительное непрерывное сокращение, называемое тетанусом.