Сердце. строение и функции

      Минутный  объём сердца - это количество крови, которое сердце выбрасывает в лёгочный ствол и аорту за 1мин. Минутный объём сердца – это произведение величины систолического объёма на частоту сердечных сокращений в 1мин. В среднем минутный объём составляет 3 - 5л.

      Систолический минутный объём сердца характеризует  деятельность всего аппарата кровообращения.

      Минутный  объём сердца увеличивается пропорционально  тяжести выполняемой организмом работы. При малой мощности работы минутный объём сердца увеличивается  за счёт повышения величины систолического объёма и частоты сердечных сокращений, при большой мощности - только за счёт нарастания ритма сердца.

      Работа  сердца. Во время сокращения желудочков кровь из них выбрасывается в артериальную систему. Желудочки, сокращаясь, должны изгнать кровь в сосуды, преодолевая давление в артериальной системе. Кроме того, в период систолы желудочки способствуют ускорению тока крови по сосудам. Пользуясь физическими формулами и средними значениями параметров (давление и ускорение тока крови) для левого и правого желудочков, можно вычислить, какую работу выполняет сердце во время одного сокращения. Установлено, что желудочки в период систолы совершают работу около 1Дж с мощностью 3,3Вт (учитывая, что систола желудочков продолжается 0,3с).

      Суточная  работа сердца равна работе крана, поднявшего груз массой 4000кг на высоту 6-этажного дома. За 18ч сердце совершает работу, за счёт которой можно поднять  человека массой 70кг на высоту телебашни  в Останкино - 533м!

      При физической работе производительность сердца значительно повышается.

      Установлено, что объём крови, выбрасываемой  при каждом сокращении желудочков, зависит от величины конечного диастолического  наполнения полостей желудочков кровью. Чем больше крови поступает в  желудочки во время их диастолы, тем сильнее растягиваются мышечные волокна. От степени же растяжения мышечных волокон находится в прямой зависимости  сила, с которой сокращаются мышцы  желудочков. 
 

Законы  сердечной деятельности 

      Закон сердечного волокна  описан английским физиологом Ст(а)(е)(и)рлингом. Закон формулируется следующим образом: чем больше растянуто мышечное волокно, тем сильнее оно сокращается. Следовательно, сила сердечных сокращений зависит от исходной длины мышечных волокон перед началом их сокращений. Проявление закона сердечного волокна было установлено и на изолированном сердце животных, и на полоске сердечной мышцы, вырезанной из сердца.

      Закон сердечного ритма  описан английским физиологом Бейнбриджем. Закон гласит: чем больше крови притекает к правому предсердию, тем чаще становится ритм сердца. Проявление этого закона связано с возбуждением механореецепторов, расположенных в правом предсердии в области впадения полых вен. Механорецепторы, представленные чувствительными нервными окончаниями блуждающих нервов, возбуждаются при усиленном венозном возврате крови к сердцу, например при мышечной работе. Импульсы от механорецепторов направляются по блуждающим нервам в продолговатый мозг к центру блуждающих нервов. Под влиянием этих импульсов снижается активность центра блуждающих нервов, и усиливаются воздействия симпатических нервов на деятельность сердца, что и обусловливает учащение ритма сердца.

      Законы  сердечного волокна и сердечного ритма, как правило, проявляются  одновременно. Значение этих законов  состоит в том, что они приспосабливают  работу сердца к изменяющим условиям существования: изменению положения  тела и отдельных его частей в  пространстве, двигательной активности и т.д. Вследствие этого законы сердечного волокна и сердечного ритма относят  к механизмам саморегуляции, за счёт которых изменяется сила и частота  сердечных сокращений. 
 

Регуляция деятельности сердца 

      Сердце  обладает автоматией, т.е. оно сокращается  под влиянием импульсов, возникающих  в его специальной ткани. Однако в целостном организме животного  и человека работа сердца регулируется за счёт нейрогуморальных воздействий, изменяющих интенсивность сокращений сердца и приспосабливающих его  деятельность к потребностям организма  и условиям существования.

      Нервная регуляция деятельности сердца. Влияние нервной системы на деятельность сердца осуществляется за счёт блуждающих и симпатических нервов. Эти нервы относятся к вегетативной нервной системе. Блуждающие нервы идут к сердцу от ядер, расположенных в продолговатом мозге на дне 4 желудочка. Симпатические нервы подходят к сердцу от ядер, локализованных в боковых рогах спинного мозга (1-5 грудные сегменты). Блуждающие и симпатические нервы оканчиваются в синоаурикулярном и атриовентрикулярном узлах, а также в мускулатуре сердца. В результате при возбуждении этих нервов наблюдается изменения в автоматии синоаурикулярного узла, скорости проведения возбуждения по проводящей системе сердца, в интенсивности сердечных сокращений. 
 

Схема иннервации сердца.

1 –  кора мозга;

2 –  продолговатый мозг;

3,7 –  симпатические волокна (пост- и преганглионарные);

4 – шейные симпатические узлы;

5 – промежуточный мозг;

6 – волокна блуждающего нерва  (пре- и постганглионарные). 
 

      В 1845 году немецкие физиологи братья Вебер показали, что слабые раздражения  блуждающих нервов приводят к замедлению ритма сердца, сильные обусловливают  остановку сердечных сокращений. После прекращения раздражения  блуждающих нервов деятельность сердца вновь восстановиться.

Влияние раздражения  блуждающего нерва на деятельность сердца лягушки.

Верхняя кривая – запись сокращения изолированного сердца, под кривой отметка раздражения  блуждающего нерва. Нижняя кривая –  запись сокращений второго изолированного сердца. В момент, отмеченный стрелкой, жидкость, питавшая первое сердце во время  раздражения блуждающего нерва, перенесена в перфузионную систему второго сердца. Это так же вызывает торможение деятельности сердца. 

      По  современным представлениям, блуждающие нервы при их возбуждении уменьшают  частоту и силу сердечных сокращений, снижают возбудимость и тонус  сердечной мышцы, а также скорость проведения возбуждения.

      Влияние симпатических нервов на функцию  сердца было установлено русским  физиологом И.Ф. Ционом (1866). Он наблюдал при раздражении симпатических  нервов у животных учащение ритма  сердца.

В момент, отмеченный на нижней линии, производится раздражение симпатического нерва. Это вызывает резкое усиление и учащение сердечных сокращений (верхняя кривая). В жидкость Рингера во время раздражения  выделяется симпатин (норадреналин), и  при действии этой жидкости на второе сердце, у которого симпатический  нерв не раздражали, наблюдается эффект, аналогичный раздражению (нижняя кривая). 
 

      В настоящее время установлено, что  симпатические нервы при их возбуждении  учащают ритм и увеличивают силу сердечных сокращений, повышают возбудимость и тонус сердечной мышцы, а  также скорость проведения возбуждения.

      Важные  данные получены И.П. Павловым при изучении влияния симпатических нервов на работу сердца. Он обнаружил при  раздражении одной из веточек  симпатического нерва закономерное усиление систолы. Эту веточку нерва  И.П. Павлов назвал усиливающим нервом сердца и высказал предположение  о влиянии его на обменные процессы в миокарде. Возникло представление  о трофической функции нервной  системы, т.е. о влиянии её на питание  тканей. И.П. Павлову принадлежит  заслуга открытия новой функции  нервной системы - трофической, которую  он установил на основании опытов с раздражением усиливающего нерва  сердца.

      Учение  И.П. Павлова о трофической функции  нервной системы получило подтверждение  и дальнейшее развитие в современный  период. Установлено, что при раздражении  усиливающего нерва и при повышении  функциональной активности сердца в  сердечной мышце увеличивается  количество сократительных белков. Кроме  того, с помощью радиоактивного метода было показано, что усиливающий нерв сердца стимулирует синтез и распад аденозинтрифосфорной кислоты, являющейся источником энергии для выполнения сердцем механической работы.

      Тонус центров сердечных  нервов. Центры сердечной деятельности, представленные ядрами блуждающих и симпатических нервов, всегда находятся в состоянии тонуса, который может быть усилен или ослаблен в зависимости от условий существования организма.

      Тонус центров сердечных нервов зависит  от афферентных влияний, идущих от механо- и хеморецепторов сердца и сосудов, внутренних органов, рецепторов кожи и  слизистых оболочек. На тонус центров  сердечных нервов оказывают воздействие  и гуморальные факторы.

      В работе центров сердечных нервов имеются особенности, которые проявляются  в том, что при повышении возбудимости нейронов ядер блуждающих нервов снижается  возбудимость нейронов ядер симпатических  нервов. Такие функционально взаимосвязанные  отношения между центрами сердечных  нервов способствуют лучшему приспособлению деятельности сердца к условиям существования  организма. 
 

Рефлекторные  влияния на деятельность сердца 

      Рефлекторные  влияния на деятельность сердца осуществляются с самого сердца. Внутрисердечные  рефлекторные влияния проявляются  в изменениях силы сердечных сокращений, изученных и описанных Г.И. Косицким. Так, установлено, что растяжение миокарда одного из отделов сердца приводит к изменению силы сокращения миокарда другого его отдела, гемодинамически  с ним разобщенного. Например, при  растяжении миокарда правого предсердия наблюдается усиление работы левого желудочка. Этот эффект может быть результатом  только рефлекторных внутрисердечных  влияний.

      Обнаружено  также, что внутрисердечные рефлекторные влияния приспосабливают работу левого желудочка к величине давления в аорте. Растяжение правого предсердия сопровождается усилением сокращения мышц левого желудочка только в том  случае, если диастолическое давление в аорте будет равно 7,98-10,64кПа (60-80мм рт. ст.). При более высоком  давлении в аорте (15,96-18,62кПа-120-140мм рт. ст.) растяжение правого предсердия приводит к ослаблению сокращения мышц левого желудочка.

      Рефлекторные  влияния на деятельность сердца проявляются  в рефлексе Бейнбриджа.

      Обширные  связи сердца с различными отделами нервной системы создают условия  для разнообразных рефлекторных воздействий на деятельность сердца, осуществляемых через вегетативную нервную систему.

      В стенках сосудов располагаются  многочисленные рецепторы, обладающие способностью возбуждаться при изменении  величины кровяного давления и химического  состава крови. Особенно много рецепторов имеется в области дуги аорты  и каротидных синусов (небольшое  расширение, выпячивание стенки сосуда на внутренней сонной артерии).

  При уменьшении артериального давления происходит возбуждение этих рецепторов, и импульсы от них поступают в продолговатый мозг ядрам блуждающих нервов. Под влиянием нервных импульсов снижается возбудимость нейронов ядер блуждающих нервов, что усиливает влияние симпатических нервов на сердце. В результате влияния симпатических нервов ритм сердца и сила сердечных сокращений увеличиваются, что является одной из причин нормализации артериального давления.

      При увеличении артериального давления нервные импульсы, возникшие в  рецепторах области дуги аорты и  каротидных синусов, усиливают активность нейронов ядер блуждающих нервов. Обнаруживается влияние блуждающих нервов на сердце – замедляется ритм сердца, ослабляются  сердечные сокращения, что также  является одной из причин восстановления исходного уровня артериального  давления.