Кровообіг - це процес руху крові по судинному руслу, що забезпечує виконання нею своїх функцій.
Фізіологічну систему кровообігу складають серце і судини. Серце забезпечує енергетичні потреби системи, а судини є кровоносних руслом. У хвилину серце перекачує близько 5 літрів крові, за рік 260 тонн, а протягом життя близько 200'000 тонн крові. Сумарна довжина судин близько 100'000 км.
Велике коло кровообігу починається аортою, що відходить від лівого шлуночка. У міру віддалення від серця вона ділиться на артерії великого, середнього і малого калібру, артеріоли, прекапіляри, капіляри. Капіляри з'єднуються в посткапілярів, венули, потім вени. Закінчується велике коло порожніми венами, що впадають в праве передсердя. Мале коло кровообігу починається легеневої артерією, що відходить від правого шлуночка. Вона також розгалужується на артерії, артерноли і капіляри пронизують легені. Капіляри об'єднуються в венули і легеневі вени. Останні впадають у ліве передсердя.
Серце - це порожнистий м'язовий орган. Його вага становить 200-400 грам або 1/200 маси тіла. Стінка серця утворена трьома шарами: ендокардит, міокардом і епікардом. Найбільшу товщину 10-15 мм вона має в області лівого шлуночка. Товщина стінки правого - 5-8 мм, а передсердь 2-3 мм. Міокард складається з м'язових клітин 2-х типів: скорочувальних і атипових. Велику частину складають скоротливі кардіоміоцити.
Серце розділене перегородками на 4 камери: 2 передсердя і 2 шлуночка. Передсердя з'єднуються з шлуночками за допомогою атріовентрикулярних отворів. У них знаходяться стулчасті атріовентрикулярна клапани. Правий клапан тристулковий (трікуспідальний), а лівий двухстулковий (мітральний). До стулок клапанів приєднуються сухожильні нитки. Іншим кінцем ці нитки з'єднані з сосочковими (папілярними) м'язами. На початку систоли шлуночків ці м'язи скорочуються і нитки натягаються. Завдяки цьому не відбувається вивороту стулок клапанів в порожнину передсердь і зворотного руху крові - регургітації. У місцях виходу аорти і легеневої артерії з шлуночків розташовані аортальний і легеневий клапани. Вони мають вигляд кишень у формі півмісяців. Тому їх називають півмісяцевими. Функцією клапанного апарату серця є забезпечення одностороннього потоку крові по колах кровообігу. У клініці функція клапанного апарату досліджується такими непрямими методами, як аускультація, фонокардіографія, рентгенографія. Ехокардіографія дозволяє візуально спостерігати за діяльністю клапанів.
Цикл роботи серця. Тиск в порожнинах серця в різні фази серцевої діяльності
Скорочення камер серця називається систолой. розслаблення - диастолой. У нормі частота серцевих скорочень (ЧСС) 60-80 в хвилину. Цикл роботи серця починається з систоли передсердь. Однак в фізіології серця і клініці для його опису використовується класична схема Уіггерса. Вона ділить цикл серцевої діяльності на періоди і фази. Длітельчость циклу, при частоті 75 ударів в хв. становить 0,8 сек. Тривалість систоли шлуночків дорівнює 0,33 сек. Вона включає 2 періоду: період напруги, тривалістю 0,08 сек. і період вигнання - 0,25 сек. Період напруги ділиться на дві фази: фазу асинхронного скорочення, тривалістю 0,05 сек і фазу ізометричного скорочення 0,03 сек. У фазі асинхронного скорочення відбувається неодновременное, тобто асинхронне, скорочення волокон міокарда міжшлуночкової перегородки. Потім скорочення синхронізується і охоплює весь міокард. Тиск в шлуночках наростає, і атріовентрикулярна клапани закриваються. Однак його величина недостатня для відкривання напівмісячних клапанів. Починається фаза ізометричного скорочення. Тобто під час неї м'язові волокна не коротшають, але сила їх скорочень і тиск в порожнинах шлуночків наростає. Коли воно досягає 120-130 мм рт.ст. в лівому і 25-30 мм рт.ст. в правому, відкриваються півмісяцеві клапани - аортальний і легеневий. Починається період вигнання. Він триває 0,25 сек. і включає фазу швидкого і повільного вигнання. Фаза швидкого вигнання триває 0,12 сек. повільного - 0,13 сек. Під час фази швидкого вигнання тиск в шлуночках значно вище, ніж у відповідних посудинах, тому кров з них виходить швидко. Але так як тиск в судинах наростає, вихід крові сповільнюється.
Після того, як кров з шлуночків виганяється, починається діастола шлуночків. Її тривалість 0,47 сек. Вона включає протодиастолический період, період ізометричного розслаблення, період наповнення і пресистолический період. Тривалість протодиастолического періоду 0,04 сек. Під час нього починається розслаблення міокарда шлуночків. Тиск в них стає нижче, ніж в аорті і легеневої артерії, тому півмісяцеві клапани закриваються. Після цього починається період ізометричного розслаблення. Його тривалість 0,08 сек. У цей період всі клапани закриті і розслаблення відбувається без зміни довжини волокон міокарда. Тиск в шлуночках продовжує знижуватися. Коли воно зменшується до 0, тобто стає нижче, ніж в передсердях, відкриваються атріовентрикулярна клапани. Починається період наповнення, тривалістю 0,25 сек. Він включає фазу швидкого наповнення, тривалість якої 0,08 сек. і фазу повільного наповнення - 0,17 сек. Після того, як шлуночки пасивно заповнилися кров'ю, починається пресистолический період, під час якого відбувається систола передсердь. Його тривалість 0,1 сек. У цей період в шлуночки закачується додаткову кількість крові. Тиск в передсерді, в період їх систоли, становить в лівому 8-15 мм рт.ст. а правом 3-8 мм рт.ст. Відрізок часу від початку протодиастолического періоду і до Пресістоліческій, тобто систоли передсердь, називається загальною паузою. Її тривалість 0,4 сек. У момент загальної паузи півмісяцеві клапани закриті, а атріовентрикулярна відкриваються. Спочатку передсердя, а потім шлуночки заповнюються кров'ю. Під час загальної паузи відбувається поповнення енергетичних запасів кардіоміоцитів, виведення з них продуктів обміну, іонів кальцію та натрію, насичення киснем. Чим коротше загальна пауза, тим гірші умови роботи серця. Тиск в порожнинах серця в експерименті вимірюється шляхом пунктирування, а клініці - їх катетеризацією.
Фізіологічні властивості серцевого м'яза Автомати серця
Серцевому м'язі властиві збудливість, провідність, скоротливість і автоматия. Збудливість - це здатність міокарда порушуватися при дії подразника, провідність - проводити збудження, скоротливість - зменшуватися при порушенні. Особлива властивість - автоматия - це здатність серця до мимовільних скорочень. Ще Аристотель писав, що в природі серця є здатність битися з самого початку життя і до її кінця, не зупиняючись. У минулому столітті існувало 3 основні теорії автоматии серця.
Прохаська і Мюллер висунули нейрогенную теорію. вважаючи причиною його ритмічних скорочень нервові імпульси. Гаскелл і Енгельман запропонували міогенну теорію. згідно з якою імпульси збудження виникають в самій серцевому м'язі. Існувала теорія гормону серця. який виробляється в ньому і ініціює його скорочення.
Автоматию серця можна спостерігати на ізольованому серці по Штрауб. У 1902 році, застосувавши таку методику, Томська професор А.А.Кулябко вперше оживив людське серце.
В кінці 19 століття в різних ділянках міокарда передсердь і шлуночків були виявлені скупчення своєрідних за будовою м'язових клітин, які назвали атипові. Ці клітини більше в діаметрі, ніж скоротливі, в них менше скорочувальних елементів і більше гранул глікогену. В останні роки встановлено, що скупчення утворені Р-клітинами (клітинами Пуркіне) або пейсмекерного (рітмоводящімі). Крім того, в них є також перехідні клітини. Вони займають проміжне положення між скоротливі і пейсмекерного кардиомиоцитами і служать для передачі збудження. Такі 2 типу клітин утворюють провідну систему серця. У ній виділяють наступні вузли і шляхи:
1. синоатріальний вузол (Кейса-Флека). Він розташований в гирлі порожнистих вен, тобто в венозних синусах;
2. міжвузлові і міжпередсердної провідні шляхи Бахмана, Венкенбаха і Торелла. Проходять по міокарду передсердь і міжпередсердної перегородці;
3. атріовентрикулярний вузол (Ашоффа-Тавара). Знаходиться в нижній частині міжпередсердної перегородки під ендокардит правого передсердя;
4. атріовентрикулярний пучок або пучок Гіса. Йде від атріовентрикулярного вузла по верхній частині міжшлуночкової перегородки. Потім ділиться на дві ніжки - праву і ліву. Вони утворюють гілки в міокарді шлуночків;
5. волокна Пуркине. Це кінцеві розгалуження гілок ніжок пучка Гіса. Утворюють контакти з клітинами скорочувального міокарда шлуночків.
Синоатріальний вузол утворений переважно Р-клеткмі. Решта відділи провідної системи - перехідними кардиомиоцитами. Однак невелика кількість клітин-пейсмекеров є і в них, а також скорочувальної міокарді передсердь і шлуночків. Скоротливі кардіоміоцити з'єднані з волокнами Пуркіньє, а також між собою Нексус. тобто міжклітинних контактів з низьким електричним опором. Завдяки цьому і приблизно однаковою збудливості кардіоміоцитів, міокард є функціональним сінцітіем. тобто серцевий м'яз реагує на подразнення як єдине ціле.
Роль різних відділів провідної системи в автоматии серця вперше була встановлена Станниуса і Гаскелл. Станниуса накладав лігатури (перев'язки) на різні ділянки серця. Перша лигатура накладається між венозним синусом, де розташований синоатріальної вузол, і правим передсердям. Після цього синус продовжує скорочуватися в звичайному ритмі, тобто з частотою 60-80 скорочень на хвилину, а передсердя і шлуночки зупиняються. Друга лигатура накладається на кордоні передсердь і шлуночків. Це викликає виникнення скорочень шлуночків з частотою приблизно в 2 рази меншою, ніж частота автоматии синусового вузла, тобто 30-40 в хвилину. Шлуночки починають скорочуватися через механічне подразнення клітин атріовентрикулярного вузла. Третя лигатура накладається на середину шлуночків. Після цього їх верхня частина скорочується в атріовентрикулярному ритмі, а нижня з частотою в 4 рази менше синусового ритму, тобто 15-20 в хвилину.
Гаскелл викликав місцеве охолодження вузлів провідної системи і встановив, що провідним водієм ритму серця є сіноатріалький. На підставі дослідів Станниуса і Гаскелл, був сформульований принцип спадної градієнта автоматии. Він говорить, що чим далі центр автоматии серця розташований від його венозного кінця і ближче до артеріального, тим менше його здатність до автоматии. У нормальних умовах синоатріальний вузол пригнічує автоматию нижчих, тому що частота його спонтанної активності вище. Тому синоатріальний вузол називають центром автоматии першого порядку, атріовентрикулярний - другого, а пучок Гіса і волокна Пуркіньє - третього.
Нормальна послідовність скорочень відділів серця обумовлена особливостями проведення збудження по його провідній системі. Порушення починається в провідному водія ритму - синоатріальної вузлі. Від нього, по міжпередсердної гілкам пучка Бахмана, збудження зі швидкістю 0,9-1,0 м / с поширюється по міокарду передсердь. Починається їх систола. Одночасно від синусового вузла збудження по міжвузловими шляхах Венкенбаха і Торелла досягає атріовентрикулярного вузла. У ньому швидкість проведення різко знижується до 0,02-0,05 м / с. Виникає атриовентрикулярная затримка. Тобто проведення імпульсів до шлуночків затримується на 0,02-0,04 сек. Завдяки цій затримці, кров під час систоли передсердь надходить в ще неначавшіе скорочуватися шлуночки. Від атріовентрикулярного вузла по пучку Гіса, його ніжок і їх гілкам збудження йде зі швидкістю 2-4 м / с. Завдяки такій високій швидкості воно одночасно охоплює міжшлуночкової перегородки і міокард обох шлуночків. Швидкість проведення збудження по міокарду шлуночків 0,8-0,9м / с.