1. Сердце

1. Общая характеристика строения и работы сердца

 Муравьёва М.С., Муравьёва Е.Г., Сазонов В.Ф.

Кафедра биологии и методики её преподавания РГУ имени С.А. Есенина, Рязань

 Сердечный цикл 

Определение понятия

Сердце - это полый (то есть пустой внутри) мышечный орган, обеспечивающий движение крови по организму и обладающий способностью к автоматии, т.е. самостоятельной работе.

Сердце – является центральным органом сердечно-сосудистой системы, оно размером примерно с большое яблоко (с кулак человека). Располагается, в основном, в левой части грудной клетки, позади грудины. Расположение сердца асимметрично: 2/3 его лежат в левой части и 1/3 – в правой части грудной полости. Средняя масса сердца у мужчин — 300 г, у женщин — 250 г, хотя считается, что именно женщины являются более сердечными людьми.

Питание сердечной мышцы - жир, а не сахар

Главным энергетическим источником для сердечной мышцы являются жирные кислоты (ЖК) плазмы крови, которые появляются там за счёт расщепления жиров (триглицеридов). Постоянный потребитель ЖК — сердечная мышца — обеспечена постоянным уровнем ЖК в крови. Даже в условиях голодания уровень ЖК в крови остаётся постоянным [Альбертс Б., Брей Д., Хопкин К., Джонсон А., Льюис Дж., Рэфф М., и др. Основы молекулярной биологии клетки. М.: Лаборатория знаний; 2023].

serdcesosudy.jpg

Обратите внимание на то, как густо располагаются крупные кровеносные сосуды вокруг сердца.

heart.gif

Рисунок 2 - Биение сердца. Источник изображения: https://ru.journalmural.com/sistema-de-conducci-n-el-ctrica-del-coraz-n. Неверно то, что кровь заполняет предсердия, в то время как желудочки остаются пустыми. На самом деле кровь проливается сквозь предсердия и открытые клапаны, заполняя желудочки одновременно с предсердиями.

Видеофильм о строении сердца. Коротенький и понятный. Перейти

Строение сердца

Видео: Демонстрация анатомии сердца на муляже

Свою функцию, как хорошо скоординированного насоса, сердце может выполнять благодаря особому строению.

krovosnabgenie-serdza.jpg

Рисунок 3 -Сердце человека состоит из 4-х камер – двух предсердий и двух желудочков. Однако, из предсердий выодят ещё 2 маленькие камеры - ушки сердца. Так что получается 6 камер, а не 4.

Предсердия собирают кровь, притекающую к ним по венам: в правое предсердие впадают верхняя и нижняя полые вены, в левое – четыре легочные вены. Следует понимать, что кровь, поступающая в предсердия, не остаётся только в них, а транзитом направляется также и в желудочки. И только после заполнения кровью и желудочков и предсердий предсердия сокращаются и выталкивают в желудочки ещё дополнительную порцию крови.

Из заполненных желудочков затем кровь под давлением выбрасывается в артерии: из левого кровь поступает в аорту – самую крупную артерию нашего тела - в большой круг кровообращения; из правого желудочка – в легочную артерию - в малый круг.

             Правая и левая части сердца у человека, как и у всех млекопитающих, разделены сплошной перегородкой, и поэтому кровь не смешивается: в правой половине сердца – венозная, в левой – артериальная.

Предсердие и желудочек в каждой половинке сердца соединены клапанами: в левой части клапан имеет 2 створки (митральный клапан, он более мощный); в правой половине – 3 створки. Створчатые клапаны (как дверцы) открываются только в сторону желудочков, так как к их краям прикрепляются сухожильные нити, отходящие от сосочковых мышц, которые находятся в стенках желудочков. Всё это препятствует выворачиванию створок в полость предсердий при сокращении желудочков, что обеспечивает полное смыкание створок клапанов и не дает возможности крови возвращаться в предсердия.

Отверстия легочной артерии и аорты имеют полулунные клапаны (более просто устроенные, так как эти отверстия значительно меньше). Каждый клапан состоит из 3-х полулуний – своеобразных карманов, обращенных свободными краями в сторону сосудов. И эти клапаны открываются также только в одну сторону – в артерии, и кровь не может возвращаться из артерий в желудочки, потому что при изменении направления ее движения полулунные клапаны («кармашки») наполняются кровью, преграждая ей обратный путь.

Стенка сердца образована тремя оболочками: наружная оболочка – соединительнотканная, тонкая – эпикард; средняя оболочка – мышечная, самая мощная, особенно в левом желудочке – миокард. Сердечная мышца – поперечнополосатая, но в отличие от скелетной мускулатуры ее деятельность не зависит от воли человека. Сердцу свойственна автоматия – способность сокращаться вне зависимости от воздействий извне, так как в сердечной мышце существует специальный «аппарат»; поэтому сердце работает даже после удаления из организма. Это легко наблюдается у лягушек. Вырезанное сердце лягушки продолжает сокращаться и остановится, когда прекратится доступ питательных веществ и перестанут удаляться продукты обмена, образующиеся во время работы сердечной мышцы. Сердце человека более чувствительно при нарушении питания и только русскому физиологу А. Кулабко в 1902 г. удалось, пропуская подогретый питательный раствор, насыщенный кислородом, через сосуды сердца ребенка, умершего за 20 ч. До этого, заставить это сердце ритмически сокращаться.

               Автоматия сердца обеспечивает его ритмическое сокращение, однако, в организме существуют нервная и гуморальная регуляция, в результате чего может изменяться частота и сила сокращений в зависимости от нагрузки и состояния организма.

Третья, внутренняя оболочка сердца, самая тонкая – эндокард; ее отличают тонкость и гладкость, а иначе, если появляется шероховатость, например при ее воспалении, могут образовываться тромбы.

Снаружи сердце покрыто перикардом (сердечная сорочка), который окружает сердце как мешок и обеспечивает его свободное движение. В норме человек не чувствует работы сердца. Перикард состоит из 2-х листков: внутреннего (эпикард) и наружного, обращенного в сторону органов грудной клетки. Между листками перикарда имеется щель, заполненная серозной жидкостью, которая уменьшает трение работающего сердца о листки перикарда. Перикард ограничивает растяжение сердца наполняющей его кровью. 

Видео: Анатомия сердца и лёгких

Работа сердца

Видео: Работа сердца

Видео: Проводящая система и автоматия сердца

Видео: Работа сердца

Видео: Механизм сердечного согращения

Сердечный цикл кратко

 Работа сердца. Сердечный цикл (смотри также подробное описание сердечного цикла). В деятельности сердца можно выделить две фазы: систола (сокращение) и диастола (расслабление). Систола предсердий слабее и короче систолы желудочков, она длится 0,1 с, а систола желудочков – 0,3 с; диастола предсердий занимает 0,7 с, а желудочков – 0,5 с. Общая пауза сердца длится 0,4 с. Весь сердечный цикл продолжается 0,8 с. Все эти показатели при ритме 75 ударов в минуту. Длительность различных фаз сердечного цикла зависит от частоты сердечных сокращений. При более частых сокращениях длительность каждой фазы уменьшается, особенно диастолы (сердце меньше отдыхает).

Деятельность сердца представляет собой ритмичную смену сердечных циклов. При систоле предсердий кровь через открытые предсердно-желудочковые отверстия свободно проникает в желудочки, которые в это время находятся в состоянии диастолы (расслабления). По мере заполнения желудочков кровью створки клапанов поднимаются («всплывают» под действием давления крови), отходя от стенок желудочков. При этом края их смыкаются и закрывают отверстия между предсердиями и желудочками. Полулунные клапаны в это время ещё сомкнуты. В этот момент начинается систола желудочков, т.е. сокращение их мышечных стенок. Давление крови внутри желудочков увеличивается настолько, что становится гораздо большим, чем в легочной артерии и аорте. Поэтому полулунные клапаны прижимаются к стенкам артерий и кровь с силой выбрасывается в эти сосуды. Затем давление в желудочках падает, и полулунные клапаны вновь смыкаются заполняющей их кровью, которая стремится обратно в желудочек. После этого наступает третья фаза сердечного цикла – пауза, т.е. полное расслабление всех отделов сердца. Во время паузы кровь поступает из вен в предсердия, а оттуда свободно стекает в желудочки через открытые предсердно-желудочковые отверстия. И затем наступает следующий сердечный цикл – систола предсердий, систола желудочков, пауза.

При одном сокращении каждый желудочек выбрасывает примерно 70-80 мл крови. Это ударный объем сердца. В 1 мин сердце человека сокращается примерно 70 раз. Количество крови, выбрасываемой желудочками за 1 мин, называется минутным объемом сердца. У взрослого человека он равен примерно 5 л.

В ритмичном сочетании труда и покоя сердца – источник его неутомляемости. Благодаря паузам и расслаблению сердце у человека в возрасте (для примера) 60 лет тридцать лет отдыхало. Человек ещё не создал такую машину, которая могла бы беспрерывно работать 70-80 и более лет. Сердце – самый работоспособный в мире двигатель. В день оно делает 100 тысяч ударов и в течение жизни человека сердце выбрасывает в аорту такое количество крови, которое могло бы заполнить канал в 5 км длиной, и по нему мог бы пройти большой волжский теплоход.

Видео: Работа сердца и ЭЭГ

 Кровообращение (кликните на анимированный рисунок справа)

Круги кровобращения. В течение всей жизни человека сердце, действуя наподобие насоса, проталкивает кровь по сосудистой системе 2-х кругов кровообращения (большого и малого). Расскажем подробнее о каждом.

Большой круг кровообращения (телесный). На рисунке справа он располагается снизу, и показано, что он обслуживает практически весь организм. Начинается аортой, которая отходит от левого желудочка. На рисунке это крупный сосуд красного цвета, идущий от сердца вниз. Аорта дает начало крупным, средним и мелким артериям. Артерии переходят в артериолы, которые заканчиваются капиллярами. Капилляры широкой сетью пронизывают все органы и ткани организма. В капиллярах кровь отдает кислород и питательные вещества, а от них получает продукты метаболизма, в том числе и углекислый газ. Капилляры переходят в венулы, кровь которых собирается в мелкие, средние и крупные вены. Кровь от верхней части туловища поступает в верхнюю полую вену, от нижней – в нижнюю полую вену. Обе эти вены впадают в правое предсердие, в котором заканчивается большой круг кровообращения.

Малый круг кровообращения (легочный). На рисунке выше он располагается сверху, и показано, что он обслуживает лёгкие. Начинается малый круг легочным стволом, который отходит от правого желудочка и несет в легкие венозную кровь (обозначена синим цветом). Легочный ствол разветвляется на две ветви, идущие к левому и правому легкому. В легких легочные артерии делятся на более мелкие артерии, артериолы и капилляры. В капиллярах кровь отдает углекислый газ и обогащается кислородом. Легочные капилляры переходят в венулы, которые затем образуют вены. По четырем легочным венам артериальная кровь поступает в левое предсердие.

Кровь, циркулирующая по большому кругу кровообращения, обеспечивает все клетки организма кислородом и питательными веществами и уносит от них продукты обмена веществ.

Роль малого круга кровообращения заключается в том, что в легких осуществляется восстановление (регенерация) газового состава крови.

Микроциркуляторное русло

Это кровообращение на микроскопическом уровне, на уровне отдельных капилляров.

Продолжение: 2. Возрастные особенности кровообращения