ЛЕКЦИЯ 13 Физиология сердца ВОПРОСЫ n n

ЛЕКЦИЯ 13 Физиология сердца

ВОПРОСЫ n n Структурно-функциональная характеристика сердца Свойства миокарда Регуляция частоты и силы сердечных сокращений Методы изучения деятельности сердца. Электрокардиография

Сердце- центр сердечнососудистой системы

Локализация сердца

Эпикард, миокард и эндокард

Морфология сердца дуга аорты, у млекопитающих — левая

Венечные сосуды

Венечные сосуды

Клапанный аппарат

Клапанный аппарат

Локализация клапанов для выслушивания

Сердечный цикл

Клапанный аппарат

Клапанный аппарат

Пути следования крови

«Скелет» сердца- фиброзное кольцо вокруг клапанов

Основные функциональные показатели работы сердца n В покое, во время диастолы, желудочки могут принять до 120 -130 мл крови. Объем крови, содержащийся в конце диастолы, называется конечно-диастолическим объемом. n Во время систолы при относительном покое организма в аорту выбрасывается около 70 мл крови. Оставшиеся в сердце 50 -60 мл крови составляют конечносистолический объем. При физической нагрузке конечный систолический объем может уменьшаться до 10 -30 мл.

Основные функциональные показатели работы сердца n n n Систолический объем – СО – количество крови, выбрасываемой каждым желудочком за одно сокращение. Синоним – ударный объем. Разность между конечно-диастолическим и конечносистолическим объемами. Минутный объем – МОК– сердечный выброс – количество крови, выбрасываемое желудочками сердца в минуту. МОК- интегральный показатель работы сердца, зависит от систолического объема и частоты сердечных сокращений: МОК=СО×ЧСС МОК у мужчин приближается к 4 - 5, 5 л/мин, а у л/мин женщин к 3 - 4, 5 л/мин В положении стоя МОК на треть меньше, чем лежа, кровь скапливается в нижней части тела и уменьшается систолический объем.

Основные функциональные показатели работы сердца n Частота сердечных сокращений – один сокращений из информативных показателей работы сердца (пульс) пульс n (ЧССмах: 220 минус показатель возраста в годах) n В онтогенезе ЧСС покоя снижается от 100110 до 70 уд/мин, затем к пожилому возрасту вновь возрастает на 7 -8 уд/мин. n У мелких животных ЧСС может достигать 500 -600 уд/мин, что связано с интенсивным обменом и процессами терморегуляции (600 мышь, 120 кролик, n 100 кот, 25 слон.

Основные функциональные показатели работы сердца n n Общий объем крови, находящейся в сосудах, называется объемом циркулирующей крови Этот показатель влияет на возврат крови в сердце. У взрослого человека около 84 % всей 84 % крови находится в большом круге кровообращения, 9% в малом, 7% в 9% 7% сосудах и полостях сердца. 60 -70% всей крови постоянно 60 -70% содержится в венах

Физиология сердечной мышцы n n n Функциональной единицей миокарда является мышечное волокно, образованное цепочкой нескольких кардиомиоцитов. Между ними имеются электрические синапсы, контакты, имеющие малое сопротивление. Среди клеток миокарда выделяют большинство рабочих, сократительных, или типичных кардиомиоцитов, и меньшинство (около 1%) атипичных, узловых кардиомиоцитов, составляющих проводящую систему сердца. Меньшую долю занимают секреторные, эндокринные кардиомиоциты (ПНУФ)

Функциональный синцитий: цитий соединение кардиомиоцитов с помощью вставочных дисков

Проводящие сердечные миоциты n n Атипичные кардиомиоциты, обеспечивают ритмичное координированное сокращение различных отделов сердца благодаря своей способности к генерации и быстрому проведению электрических импульсов Совокупность атипичных кардиомиоцитов формирует так называемую проводящую систему сердца.

Секреторные кардиомиоциты n n n Встречаются преимущественно в правом предсердии и ушках сердца. В цитоплазме этих клеток располагаются гранулы, содержащие пептидный гормон - предсердный натрийуретический фактор (ПНУФ). При растяжении предсердий секрет поступает в кровь и воздействует на собирательные трубочки почки, клетки клубочковой зоны коры надпочечников, участвующие в регуляции объема внеклеточной жидкости и уровня артериального давления (расширяет сосуды, снижает АД).

Сократительные кардиомиоциты n n n Образуют основную часть миокарда. Они содержат 1 -2 ядра в центральной части клетки, а миофибриллы расположены по периферии. Места соединения кардиомиоцитов называются вставочные диски, в них обнаруживаются щелевые соединения (нексусы) и десмосомы. Форма клеток в желудочках - цилиндрическая, в предсердиях - неправильная, часто отросчатая. Кардиомиоциты покрыты сарколеммой, состоящей из плазмолеммы и базальной мембраны, в которую вплетаются тонкие коллагеновые и эластические волокна, образующие "наружный скелет" кардиомиоцитов, - эндомизий.

Функции миокарда: автоматизм, возбудимость, проводимость и сократимость. n n Автоматизм — способность самостоятельно генерировать ПД для сокращения миокарда всего сердца; денервированное сердце продолжает сокращаться, так как автоматизмом обладают даже рабочие кардиомиоциты, однако скорость спонтанной диастолической деполяризации у них минимальна. Проводимость — способность проводить ПД; проводимостью обладает каждый кардиомиоцит. Возбудимость — способность возбуждаться (генерировать ПД) в ответ на воздействие раздражителя. Сократимость — способность сокращаться, реализуя тем самым насосную функцию сердца.

Проводящая система сердца

Проводимость Проводящая система сердца

Градиент автоматии n n n САУ=60 -80 уд/мин АВУ=40 -50 уд/мин Пучок Гиса 30 -40 уд/мин Волокна Пуркинье =20 уд/мин Кардиостимулятор ?

Дополнительные проводящие пути сердца n n n n 1 — синусно-предсердный узел, 2 — межузловые проводящие пути, 3 — пучок Бахмана, 4 — АВ-соединение, 5 — пучок Хиса, 6 — правая ножка пучка Гиса, 7 — левая ножка пучка Гиса, 8 — передняя ветвь левой ножки пучка Гиса, 9 — задняя ветвь левой ножки пучка Гиса; К 1 и К 2 — пучки Кента, n. J — пучок Джеймса, n. М — пучок Махейма n

Проводящая система сердца n Различают три типа мышечных клеток, которые в разных соотношениях находятся в различных отделах этой системы

Проводящая система сердца n n n Первый тип проводящих миоцитов - это Pклетки, или пейсмейкерные миоциты, - водители ритма. Они светлые, мелкие, отросчатые. Эти клетки встречаются синусном и предсердно -желудочковом узле и в межузловых путях. Высокое содержание свободного кальция в цитоплазме этих клеток при слабом развитии саркоплазматической сети обусловливает способность клеток синусного узла генерировать импульсы к сокращению. Поступление необходимой энергии обеспечивается преимущественно процессами анаэробного гликолиза.

Проводящая система сердца n n Второй тип проводящих миоцитов - это переходные клетки. Они составляют основную часть проводящей системы сердца. Это тонкие, вытянутые клетки, встречаются преимущественно в узлах (их периферической части), но проникают и в прилежащие участки предсердий. Функциональное значение переходных клеток состоит в передаче возбуждения от Р-клеток к клеткам пучка Гиса и рабочему миокарду.

Проводящая система сердца n n n Третий тип проводящих миоцитов - это клетки Пуркинье, часто лежат пучками. Они светлее и шире сократительных кардиомиоцитов, содержат мало миофибрилл. Эти клетки преобладают в пучке Гиса и его ветвях. От них возбуждение передается на сократительные кардиомиоциты миокарда желудочков.

Проводящая система сердца: Автоматизм n n n В проводящей системе сердца локализованы водители ритма. Не все клетки проводящей системы способны быть водителями ритма. Только небольшая часть (3, 5%) из всей массы синусного узла способна генерировать спонтанные колебания потенциала, их называют истинными пейсмекарами, в отличие от латентных, потенциальных.

Автоматизм n n Истинные пейсмекеры способны к спонтанной деполяризации. Пейсмекерный потенциал обусловлен медленной диастолической деполяризацией, феном, характерным только для атипичных кардиомиоцитов

Пейсмекер n n n Пейсмекерами могут быть клетки и других узлов и проводящих элементов миокарда, если не функционирует синусный узел. Для этих клеток нет понятия потенциал покоя. Мембранный потенциал их постоянно, ритмически правильно, флуктуирует приводя к периодическому открытию и закрытию потенциал-чувствительных ионных каналов

Пейсмекерный потенциал, или препотенциал

Пейсмекерный потенциал, или препотенциал

По современным представлениям в генерации возбуждения пейсмекерной клеткой можно выделить три фазы. n n 1. Начальная, фаза спонтанной диастолической деполяризации. Обусловлена снижением калиевой проницаемости ↓р. К+ (уменьшением выходящего калиевого тока, выносящего положительный заряд из клетки) на фоне действия натриевой утечки, также понижающего электроотрицательность цитоплазмы. Деполяризация развивается плавно до тех пор, пока не достигнет порога срабатывания Ca++Т-каналов.

Вторая фаза n n n 2. Вторая фаза начинается открытием потенциалзависимых кальциевых Тканалов. Т-каналы выступают как триггеры потенциала действия. Поскольку порог потенциалзависимых кальциевых каналов в проводящих кальциевых каналов кардиомиоцитах невелик, при достижении КУД, = – 35 м. В, они начинают открываться.

n n 3. Генерация потенциала действия. Основной вклад в его развитие вносят Ca++ потенциалзависимые каналы Lтипа. типа Реполяризация обусловлена Реполяризация функционированием К+ каналов

Проводимость n n По проводящей системе сердца возбуждение распространяется в 5 раз быстрее, чем по рабочим кардиомиоцитам, и охватывает практически весь миокард. Ритм сердечных сокращений формируется в синусном узле, а далее, после задержки в атриовентрикулярном узле, переходит по пучку Гиса и волокнам Пуркинье ко всем синцитиально объединенным рабочим миокардиоцитам.

Проводимость n n n Имеется иерархия участков атипичных кардиомиоцитов. Ведущим узлом в генерации ритма сердца является синусный, другиелатентные. Когда он функционирует нормально, другие выполняют только проводниковые функции n Скорость медленной диастолической деполяризации сино-атриального узла наибольшая

Проводимость n n Передача возбуждения на другие проводящие, а затем и рабочие кардиомиоциты осуществляется путем распространения потенциала действия без затухания (декремента). Возможность для этого обеспечивается наличием нексусов, расположенных на поверхности кардиомиоцитов.

Проводимость n Постоянная длины для кардиомиоцитов λ равна от 65 до 100 мкм поперек и 130 -500 мкм вдоль волокна. Постоянная времени (τ=RC) приближается к 4, 4 мс. n Вспомним, что первая величина определяет то расстояние, на которое первоначальный электротонический потенциал уменьшается в e раз, вторая – показывает, за какой отрезок времени потенциал уменьшается в 1/e раз Пассивное распространение сигнала электротона определяется уравнением Ux = U 0 × e–x/λ n

Постоянная длины поэтому распространяется не электротон, а потенциал действия

Распространение возбуждения по миокарду Скорость проведения возбуждения (м/с) в тканях сердца Синусовый узел Миокард предсердий АВ-узел 0, 05 1 0, 05 Пучок Гиса 1 Система волокон Пуркинье 4 -5 Миокард 1 м/с

Возбудимость n n n Под действием различных раздражителей электрических, химических, температурных (для лягушки), сердце способно возбуждаться. Как и всякая возбудимая клетка, рабочий кардиомиоцит имеет поляризованную мембрану. В покое, в фазу диастолы, для мембраны кардиомиоцита характерен потенциал покоя, обусловленный теми же причинами, что и у любой возбудимой клетки.

Механизм электрогенеза Уравнение Гольдмана Здесь R – газовая постоянная, T – температура, z – заряд иона, а F – константа Фарадея. Литерой p обозначается проницаемость иона.

Потенциал покоя n n n Мембранный потенциал покоя близок к равновесному потенциалу для К+, но не равен ему. Na+Насос дает -8 m. V Eк=RT/ZF lg[К+]о/[К+]i=61 lg 4/150=---90 m. V (Nao/Nai=145/15) Реальный Vm близок к -90 m. V

Потенциал действия рабочего кардиомиоцита

Роль каналов

Потенциалы действия. А — Желудочек. Б — Синусно-предсердный узел. В — Ионная проводимость. I — ПД, регистрируемый с поверхностных электродов; II — внутриклеточная регистрация ПД; III — Механический ответ. Г — Сокращение миокарда. АРФ — абсолютная рефрактерная фаза; ОРФ — относительная рефрактерная фаза. 0 — деполяризация; 1 — начальная быстрая реполяризация; 2 — фаза плато; 3 — конечная быстрая реполяризация; 4 — исходный уровень.

Сократимость n n n Сердечной мышце свойственна сократимость, в основе ее лежит обычный механизм мышечного сокращения. Электромеханическое сопряжение в кардиомиоцитах принципиально напоминает этот процесс в скелетных мышцах. Для сердечных сократительных белков актина и миозина свойственны те же взаимодействия, так же важен кальций и АТФ.

Ультраструктура сердечной мышцы

Функциональный синцитий: цитий соединение кардиомиоцитов с помощью вставочных дисков

Гистология сердца

Ультраструктура сердечной мышцы n

Электромеханическое сопряжение в сердце

Электромеханическое сопряжение в сердце

Миокард не выносит кислородного долга

Миокард работает на любом «органическом топливе» n n Свободные жирные кислоты=31 -35% Глюкоза=31 -35% Молочная кислота =28 -30% При физической нагрузке доля молочной кислоты растет до 60%

Регуляция частоты и силы сердечных сокращений Осуществляется n местными (миогенными и местными интрамуральными нервными) гуморальными n системными (экстракардиальными) нервными механизмами n

Закон Френка-Старлинга, или закон сердца n n Чем сильнее наполняется кровью сердце во время диастолы, тем сильнее оно сокращается во время систолы. В законе сердца находит проявление гетерометрическая саморегуляция миокарда, то есть изменение силы сокращения миокардиальных волокон при увеличении их длины.

Опыт демонстрации закона сердца

гомеометрическая саморегуляция n Эффект Анрепа (увеличение силы сокращения при повышении давления в аорте)

Феномен Боудича (чем выше ЧСС, тем выше сила отдельного сокращения)

Гуморальные влияния на сердце

Блокада Ca++ каналов и разная концентрация Ca++ (открыл Рингер, в его честь назван изотонический раствор необходимых солей)

Гормональная регуляция n n n Действие катехоламинов (адреналина и норадреналина) зависит от наличия в клеткахмишенях адренорецепторов. В сердце млекопитающих содержатся преимущественно β 1 адренорецепторы, в то время как в гладких мышцах сосудов преобладают β 2. Неравномерно распределены в сердце и сосудах α -адренорецепторы Действие катехоламинов на сердце стимулирующее силу и частоту сокращений

Вегетативная иннервация сердца: Метасимпатическая интрамуральная нервная система

Вегетативная иннервация сердца: экстрамуральные нервы

Вагусный и симпатический эффекты

Барорецеп торные и хеморецеп торные рефлексы

Парасимпатическая иннервация: вагус X пара Отрицательный Хроно-тропный Ино-тропный Батмо-тропный Дромо-тропный эффекты

Влияние стимуляции вагуса на пейсмекерный потенциал СА узла

Стимуляция вагосимпатического ствола

Опыт на млекопитающем:

Симпатическая иннервация: Положительный Хроно-тропный Ино-тропный Батмо-тропный Дромо-тропный эффекты

Бета-адренорецептор

Рефлексы Даньини - Ашнера и Гольтца: вагусные

Методы изучения деятельности сердца. Электрокардиография

Треугольник Эйнтховена Эйнтховен Виллем (Einthoven W. ), голландский физиолог (1860– 1927); в 1903 г. создал струнный гальванометр для записи ЭКГ, в 1908 г. предложил стандартные отведения, в 1908– 1913 гг. разработал трактовку нормальной ЭКГ. В 1924 г. Эйнтховен удостоен Нобелевской премии за принципиальное усовершенствование методики регистрации электрических процессов, происходящих в сердце, и описание механизмов их возникновения, в результате чего электрокардиография стала важнейшим диагностическим инструментом в кардиологии.

Элементы ЭКГ

Элементы ЭКГ n Зубец Р, первый компонент ЭКГ, свидетельствует о том, что процесс деполяризации предсердий завершен, импульс инициируется синусным узлом. Критерий нормального синусного ритма. Имеет в норме А не более 0, 25 м. В, длительность 0, 1 с.

Элементы ЭКГ n Интервал РR. Отражает время от начала деполяризации предсердий до начала деполяризации желудочков, время прохождения импульса от синоатриального узла до ножек пучка Гиса. 0, 12 -0, 2 с длительность

Элементы ЭКГ n Комплекс QRS. Период деполяризации желудочков. Продолжительность 0, 1 с. Зубец R самый большой в ЭКГ.

Элементы ЭКГ n n n Сегмент ST. Окончание деполяризации желудочков и начало их реполяризации. Если амплитуда отклонения вверх превышает 0, 1 м. В, у пациента можно подозревать ишемическую болезнь. На пике Т находится точка относительной рефрактерности желудочков.

Элементы ЭКГ n Интервал QT. Продолжительность 0, 36 -0, 44 с. Полный цикл деполяризации и реполяризации желудочков. Удлинение может указывать на ишемию миокарда.

Формирование волн : ЭКГ пишет электрические процессы, а не механические!!!

Виды ЭКГ: синусный ритм

Блокада

Фибрилляция: грозное нарушение ритма

Эхография и УЗИ

Спасибо за внимание!