Источник автоматизма в работе сердца. Блокаторы кальциевых каналов. Свойства сердечной мышцы

Общие сведения об автоматизме сердечной деятельности

Что такое автоматизм сердечной деятельности? Известно, что если через сосуды, кровоснабжающие сердце, пропустить питательный физиологический раствор, насыщенный кислородом, изолированное сердце лабораторных животных может в течение продолжительного времени работать ритмически.

Исследования показывают, что изолированное сердце обладает функцией ритмически сокращаться самопроизвольно в течение определенного времени. Автоматизм сердечной деятельности - это свойство сердца к ритмическим сокращениям без внешнего раздражения под воздействием кардиоимпульсов, которые генерируются в самом сердце. У животных и человека источником автоматизма сердечной деятельности являются особые кардиомиоциты, которые располагаются в различных отделах сердца.

В здоровом сердце животных и человека основным центром формирования автоматизма кардиоимпульсов являются кардиомиоциты, которые располагаются в правом предсердии. Сердце при работе в автоматическом режиме генерирует слабые электрические сигналы, которые распространяются по всему телу животного или человека. Эти кардиоимпульсы можно записать с поверхности кожи, причем полученная кривая имеет название электрокардиограмма. Электрокардиограмма отображает электрическое состояние миокарда и является важным показателем его функционального состояния.

Нервная регуляция автоматизма сердечной деятельности. Центральная нервная система контролирует работу сердца корректирующими нервными импульсами. В сердце и стенках крупных сосудов располагаются нервные окончания, которые имеют название – интерорецепторы. Они реагируют на колебания давления в сосудах и сердце. Импульсы интерорецепторов формируют рефлексы, которые влияют на функцию миокарда. На сердце воздействует два типа воздействия нервной системы: тормозящие (снижают частоту сердечных сокращений) и ускоряющие (ускоряют пульс).

От нервных центров, которые располагаются в продолговатом и спинном мозге, импульсы передаются к миокарду по нервным волокнам. Тормозящие работу сердца влияния передаются по парасимпатическим нервам, а ускоряющие автоматизм сердечной деятельности - по симпатическим.

Болевые раздражения, мышечная работа, эмоции всегда сказывается на функционировании сердечной деятельности. Гуморальная регуляция работы сердца осуществляется посредством гормонов и нейромедиаторов. Ацетилхолин ослабляет работу сердца, адреналин, наоборот, ускоряет.Таким образом, автоматизм сердечной деятельности – важнейшая функция кардиореспираторной системы. Если отказывает автоматизм сердечной деятельности, говорят о клинической смерти.

Автоматизм (греч. automates - самодействующий, самопроизвольный) сердца. Миокард , являясь мышечной тканью, обладает свойствами возбудимости, проводимости и сократимости. Проводящая система сердца обеспечивает последовательные сокращения и расслабления его отделов. Причем это происходит автоматически. Автоматизм сердца - это его способность ритмически сокращаться под влиянием возникающих в нем самом (в клетках его проводящей системы) импульсов. Генератором этих импульсов является синусно-предсердныи узел , в клетках которого возникает потенциал действия (около 90 - 100 мВ), передающийся соседним клеткам проводящей системы, а с них - через вставочные диски на рабочие кардиомиоциты . Возбуждение распространяется по миокарду . Вначале сокращаются предсердия, а затем желудочки. При этом миокард сокращается, когда сила импульса достигает пороговой величины по закону "все или ничего". Согласно этому закону возбудимая ткань дает максимальную ответную реакцию при пороговом или надпороговым раздражении, но если сила раздражения ниже пороговой, ответа нет. Начав сокращаться, миокард уже не отвечает на другие стимулы, пока в нем не начнется процесс расслабления. Здоровый миокард сокращается в течение всей жизни человека и не испытывает при этом утомления. Это связано с рефрактерностью (фр. refractaire "невосприимчивость"). Период абсолютной рефрактерности - это интервал времени, во время которого миокард не отвечает ни на какие импульсы. Миокард является возбудимой тканью. Его клетки обладают потенциалом покоя, генерируют потенциал действия. Возбуждение, которое возникло в любом участке миокарда, передается всем его волокнам. Поэтому в ответ на адекватное раздражение происходит возбуждение всех его волокон. Проводящая система обеспечивает генерацию возбуждения и его проведение к кардиомиоцитам . Клетки синусно-предсердного узла генерируют нервные импульсы, частота которых в покое составляет около 70 в 1 мин, от него возбуждение распространяется в предсердие-желудочковый узел , где задерживается на короткое время, а далее передается на предсердно-желудочковый пучок , по его ножкам и разветвлениям со скоростью около 2 м/с. От окончаний волокон Пуркинье импульс распространяется со скоростью около 1 м/с. Деятельностью сердца управляют

Автоматия сердца — способность сердца ритмически сокращатся под влиянием импульсов возникает в нём самом, без внешних раздражителей.Изолированное сердце может долго сокращатся, если оно находится в физ. растворе В-первые русский врач(Кулябко) оживил сердце ребёнка,умершего от восполения лёгких(через20ч). Позже — восстановил через 20 суток после смерти — работало ~ 13 часов.
Оказалось, что импульсы, обеспечивающие сокращение сердца возникают и распространяются в его особой проводящей систоле. Она образована атипичными мышечными волокнами и нервными волокнами. Импульсы, вызывающие ритмические сокращения сердца возникают в особом участке правого предсердия — синусо-предсердном узле.Он находится у места впадения полой вены.Этот узел — водитель сердечного ритма.В клетках этого узла изменяются биоэлектрические свойства? — возникают биоэлектрические сигналы(участвуют ионы Na).Волна поступает по мышечным волокнам сердца — по стенкам предсердий — сокращение пр. 2-й узел — предсердно-желудочковый -(атриовентрикулярный).Это путь по которомуволна возбуждения идет к желудочку.От 2 узла возбуждение(импульс) идёт по пучку Гиса и волокнам Пуркинье — это видоизменённые мышечные волокна(атипичные) и нервные волокна ножки пучка Гиса и волокон Пуркинье — находятся в стенках желудочка — желудочек начинает сокращатся. Сокращение начинается в верхушке и распространяется вверх.
Возбуждение в сердечной мышце (и других возбужд. тканях) сопровождается изменением разности эл. потенциалов между внутренней и наружной сторонами оболочки мышечного волокна. Возникает потенциал действия. Проведение возб. л. б. зарегистрировано путем приложения электродов к разным участкам сердца; и на поверхность тела.
Методика исследования электрических актов сердца — электрокардиография. ЭКГ отражает состояние сердечной мышцы.


Р — возбуждение предсердия
Р-Q- проходит импульс через л.-желудок узел
QRST- возбуждение желудочков
Q- направлено вниз-сосочк. мышц в П. желудочек(к клапанам)
R- распрастранение возбуждения на основные желудочки
ST- Обмен веществ в миокарде
Метод электрокардиографии точный и чувствительный. При внезапных остановках сердца — электронные стимуляторы; Постоянно — искусственный водитель ритма. При остановке сердца — непрямой и прямой массаж. Сосуды сердца — коронарные сосуды. Сердце нуждается в большом количестве кислорода, чем любой другой орган. Капиллярная сеть сердца очень густая — 1мм в кв.сердечной мышцы приходится 2500 капилляров. Сердце получает кровь из правой и левой венозных артерий (от аорты). Недостаток кровоснабжения приводит к болям.

Автоматия.

Сердечная мышца обладает автоматизмом – способностью самовозбуждаться без раздражителей извне.

Субстратом автоматии в сердце является специфическая мышечная ткань или проводящая система сердца (рис.2).

Рис.2. Схематичное изображение проводящей системы сердца.

Проводящая система включает в себя узлы автоматизма: синоатриальный (СА) , расположенный в стенке правого предсердия между местом впадения верхней полой вены и правым ушком; атриовентрикулярный узел (АВ), расположенный в межпредсердной перегородке на границе предсердий и желудочков.

От атриовентрикулярного узла начинается пучок Гиса. Пройдя в толщу межжелудочковой перегородки, он делится на правую и левую ножки, идущие к желудочкам. Ножки пучка Гиса разделяются на более тонкие проводящие пути, заканчивающиеся волокнами Пуркинь е, которые контактируют с клетками сократительного миокарда. Верхушка сердца не обладает автоматией, а лишь сократимостью.

Способность к автоматизму различных отделов проводящей системы сердца изучалась Станниусом путем последовательного наложения на сердце лигатур.

1. Автоматия сердца.

В нормальных условиях генератором возбуждения в сердце является синоатриальный узел. Частота зарядов СА узла в покое 60-80 в мин. СА узел – водитель ритма (пейсмекер) I порядка. Атриовентрикулярный узел является водителем ритма сердца II порядка и работает с частотой 40-50 в мин.

В норме частота разрядов в АВ перекрывается импульсами из СА, поэтому сердце сокращается с частотой СА (пейсмекер I порядка). АВ берет на себя роль водителя ритма, если по каким-либо причинам возбуждение в СА нарушается.

Автоматизм волокон пучка Гиса еще меньше, с частотой 30-40 в мин и, наконец, волокна Пуркинье обладают наименьшей способностью к автоматии, с частотой 20 в мин. Следовательно, существует градиент автоматии сердца – уменьшение способности к автоматизму различных отделов проводящей системы сердца по мере их удаления от синоатриального узла.

Механизм автоматии рассмотрен в следующем разделе.

Предыдущая12345678910111213141516Следующая

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

(греч. «автоматос» - самодвижущийся) - свойство сердечной мышцы ритмически расслабляться и сокращаться независимо от сознания и внешних раздражителей. Работа сердца осуществляется под контролем сердечно-сосудистого центра, находящегося в продолговатом мозге. От этого центра через вегетативную нервную систему передается возбуждение к специальным клеткам сердечной мышцы, расположенным в правом предсердии (синусный узел). Проводящая система сердца состоит из синусного узла, расположенного у впадения верхней полой вены, в котором самопроизвольно возникают ритмические сокращения клеток.

Эти клетки имеют свойства как мышечной, так и нервной ткани - они возбуждаются, сокращаются и проводят импульс в предсердия. На границе предсердий этот импульс принимают клетки предсердно-желудочкового узла, которые обладают свойствами синусного узла.

От этого узла отходит пучок Гиса, состоящий из нервных волокон. В перегородке между желудочками он делится на две ветви - ножки пучка Гиса, которые, в свою очередь, в стенках желудочков ветвятся на волокна Пуркинье.

Сердце человека

Скорость проведения импульса по проводящей системе в 10 раз превышает скорость проведения по мышечной системе (5 м/с и 0,5 м/с соответственно).

Все части желудочков сокращаются одновременно, что позволяет избежать повреждение мышечной ткани при несогласованном сокращении и расслаблении. Синусный узел задает ритм - он водитель ритма, а темп (частота ритма) зависит от симпатической и парасимпатической нервных систем, волокна которых подходят соответственно от грудного отдела спинного мозга и сердечного центра продолговатого мозга (блуждающий нерв).

Эти же центры получают информацию от чувствительных нервов в стенке аорты и сонных артерий, а также полых вен, которые непосредственно реагируют на увеличение физической нагрузки, повышение температуры тела, уровень CO2 в крови, гормон адреналин.

Л. Богданова «Пособие для поступающих в вузы»

СЕРДЕЧНЫЙ ЦИКЛ. АВТОМАТИЯ СЕРДЦА.

Механическая работа сердца связана с сокращением его миокарда.

Работа правого желудочка в три раза меньше работы левого желудочка.

Ритмические сокращения и расслабления сердца обеспечивают непрерывный ток крови.

Сокращение сердечной мышцы называется систолой, его расслабление — диастолой. При каждой систоле желудочков происходит выталкивание крови из сердца в аорту и легочный ствол.

В обычных условиях систола и диастола четко согласованы во времени. Период, включающий одно сокращение и последующее расслабление сердца, составляет сердечный цикл.

Его продолжительность у взрослого человека равна 0,8 секунды при частоте сокращений 70 — 75 раз в минуту. Началом каждого цикла является систола предсердий. Она длится 0,1 сек.

По окончании систолы предсердий наступает их диастола, а также систола желудочков. В момент систолы в желудочках повышается давление крови. По окончании систолы желудочков начинается фаза общего расслабления, длящаяся.

Физиологическое значение периода расслабления состоит в том, что за это время в миокарде происходят обменные процессы между клетками и кровью.

АВТОМАТИЯ — это способность к ритмическому сокращению без всяких внешних воздействий под влиянием импульсов, возникающих в самом сердце.

Природа автоматии до сих пор до конца не выяснена. Но однозначно ясно, что возникновение импульсов связано с деятельностью атипических мышечных волокон, заложенных в некоторых участках миокарда.

Внутри атипических мышечных клеток спонтанно генерируются электрические импульсы определенной частоты, распространяющиеся затем по всему миокарду. Первый такой участок находится в области устьев полых вен и называется синусный узел.

В атипических волокнах этого узла спонтанно возникают импульсы с частотой 60-80 раз в минуту. Он является главным центром автоматии сердца. Второй участок находится в толще перегородки между предсердиями и желудочками и называется предсердно-желудочковый узел. Третий участок — это атипические волокна, составляющие пучок Гиса, лежащий в межжелудочковой перегородке. От пучка Гиса берут начало тонкие волокна атипической ткани — волокна Пуркинье, ветвящиеся в миокарде желудочков.

Все участки атипической ткани способны генерировать импульсы, но их частота самая высокая в синусном узле, поэтому его называют водителем ритма первого порядка (пейсмекером первого порядка), и все другие центры автоматии подчиняются этому ритму.

Совокупность всех уровней атипической мышечной ткани составляют проводящую систему сердца.

Благодаря проводящей системе волна возбуждения, возникшая в синусном узле, последовательно распространяется по всему миокарду.

Изолированное сердце при снабжении его питательным раствором способно сокращаться вне организма продолжительное время.

ВОЗБУДИМОСТЬ СЕРДЕЧНОЙ МЫШЦЫ.

Возбудимость сердечной мышцы заключается в том, что под действием различных раздражителей (химических, механических, электрических и др.) сердце способно приходить в состояние возбуждения.

В основе процесса возбуждения лежит появление отрицательного электрического потенциала на наружной поверхности мембран клеток, подвергшихся действию раздражителя. Как и в любой возбудимой ткани, мембрана мышечных клеток поляризована. В покое она снаружи заряжена положительно, изнутри — отрицательно. Разность потенциалов определяется различной концентрацией ионов Nа + и К + по обе стороны мембраны. Действие раздражителя увеличивает проницаемость мембраны для ионов К + и Nа +, происходит перестройка мембранного потенциала в результате возникает потенциал действия, распространяющийся и на другие клетки.

Таким образом происходит распространение возбуждения по всему сердцу.

Импульсы, возникшие в синусном узле, распространяются по мускулатуре предсердий. Дойдя до атриовентрикулярного узла, волна возбуждения распространяется по пучку Гиса, а затем по волокнам Пуркинье.

Благодаря проводящей системе сердца наблюдается последовательное сокращение частей сердца: сначала сокращаются предсердия, затем желудочки.

Особенность атриовентрикулярного узла — проведение волны возбуждения только в одном направлении: от предсердий к желудочкам.

ПЕРЕДАЧА ВОЗБУЖДЕНИЯ В МИОКАРДЕ.

Появление электрических потенциалов в сердечной мышце связано с движение ионов через клеточную мембрану.

Основную роль при этом играют катоины натрия и калия. Известно, что внутри клетки калия больше, чем в околоклеточной жидкости, концентрация внутриклеточного натрия, наоборот, меньше, чем околоклеточного. В состоянии покоя наружная поверхность клетки миокарда имеет положительный заряд в результате перевеса катионов натрия; внутренняя поверхность клеточной мембраны имеет отрицательный заряд в связи с перевесом внутри клетки анионов.

В этих условиях клетка поляризована. Под влиянием внешнего электрического импулься клеточная мембрана становится проницаемой для катионов натрия, которые направляются внутрь клетки, и переносит туда свой положительный зарад. Наружная поверхность данного участка клетки приобретает отрицательный заряд в связи с перевесом там анаонов.

Этот процесс называется ДЕПОЛЯРИЗАЦИЕЙ и связан с потенциалом действия. Скоро вся поверхность клетки снова приобретет отрицательный заряд, а внутренная – положительный. Таким образом, происходит ОБРАТНАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ . Реполяризация мембраны вызывает постепенное закрывание калиевых и реактивацию натриевых каналов. В результате возбудимость миокардиальной клетки восстанавливается - это период так называемой относительной рефрактерности.

В клетках рабочего миокарда (предсердия, желудочки) мембранный потенциал поддерживается на более или менее постоянном уровне.

Вышеперечисленные процессы происходит во времы систолы. Если вся поверхность снова приобретает положительный заряд, а внутренняя – отрицательный, то это соответствует диастоле.

Во время диастолы происходит постепенные обратные движения ионов калия и натрия, которые мало влияют на заряд клетки, поскольку ионы натрия выходят из клетки, а ионы калия входят в нее одновременно. Эти процессы уравновешивают друг друга.

Вышенезванные процессы относятся к возбуждению единичного мышечного волокна миокарда.

Возникнув при деполяризации, импульс вызывает возбуждение соседных участков миокарда, которые постепенно охватывает весь миокард, и развивается по типу цепной реакции. Возбуждение сердца начинается в снусном узле. Затем от синусного узла процесс возбуждения распространяется на предсердия.

От предсердий оно идет к узлу. Обогнув это соединение, возбуждение переходит на ствол пучка Гиса.

ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФИЯ.

ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФИЯ (ЭКГ) — является тестом, проведение которого позволяет получать ценную информацию о состоянии сердца.

Автоматия сердца

Суть данного метода состоит в регистрации электрических потенциалов, возникающих во время работы сердца и в их графическом отображении на дисплее или бумаге.

ПРИМЕНЕНИЕ

Определение частоты и регулярности сердечных сокращений (например, экстрасистолы (внеочередные сокращения), или выпадения отдельных сокращений - аритмии).

Показывает острое или хроническое повреждение миокарда (инфаркт миокарда, ишемия миокарда).

Может быть использована для выявления нарушений обмена калия, кальция, магния и других электролитов.

Выявление нарушений внутрисердечной проводимости (различные блокады).

Зубец Р отражает период возбуждения предсердий; зубец Q отражает период возбуждения межжелудочковой перегородки; зубец R самый высокий в ЭКГ, он соответствует периоду напряжения оснований желудочков; зубец S — полный охват миокарда желудочков возбуждением; зубец Т отражает полное восстановление мембранного потенциала клеток миокарда, т.е.

потенциал покоя.

ЭКГ представляет собой запись суммарного электрического потенциала, появившегося при возбуждении множества миокардиальных клеток, а метод исследования называется электрокардиографией.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Автоматия сердца

Сердце, удаленное из организма, продолжает ритмически сокращаться. Эта особенность сердца дает основание заключить, что причины, которые вызывают сокращение сердца, находятся в нем самом. Способность сердца ритмично сокращаться независимо от каких-либо внешних раздражений называется автоматией.

Автоматию сердца легко можно наблюдать, если вырезать сердце у лягушки и поместить на стеклышко. Такое сердце первое время продолжает сокращаться, но вскоре прекращает свою деятельность.

Если же через вырезанное из организма сердце холоднокровного или теплокровного животного пропускать раствор Рингера или какой-либо другой раствор, заменяющий кровь, то сердце очень долгое время продолжает работать.

Такое сердце называется изолированным.

Русский физиолог А. А. Кулябко проделал замечательный опыт. Он оживил сердце, ребенка, умершего от воспаления легких, через 20 часов после его смерти. Пропусканием через сердце, вернее через сосуды сердца, солевого раствора ученому удалось восстановить работу сердца, и оно начало ритмично работать. Все эти опыты показывают, что причины, вызывающие автоматическую деятельность сердца, находятся в самом сердце. Возникает вопрос, где же зарождается импульс, т.

АВТОМАТИЯ СЕРДЦА

е. возбуждение?

У высших животных возбуждение возникает в особых скоплениях нервных и мышечных элементов. В этих скоплениях нервные и мышечные элементы так тесно переплетены между собой, что отделить их друг от друга практически невозможно. Местом возникновения возбуждения у теплокровных животных являются именно эти сложные скопления нервной и мышечной ткани, получившие название узлов. Однако мышечные элементы, входящие в состав узлов, не являются обычными мышечными волокнами; они видоизменены и отличаются своим строением от остальных мышечных волокон.

Причиной автоматии является изменение обмена веществ в узлах и их клетках.

Возникновение периодических волн возбуждения зависит также от реакции крови: сдвиг реакции в щелочную сторону вызывает учащение сердцебиения, а в кислую сторону - замедление.

Большое значение имеет соотношение между собой ионов натрия, калия и кальция. При относительном увеличении концентрации ионов натрия и калия деятельность сердца замедляется и ослабляется. При относительном увеличении концентрации ионов кальция сердце постепенно перестает расслабляться.

Статья на тему Автоматия сердца

Сердце живого организма — интереснейший продукт эволюции, орган, чья работа основана на взаимодействии гуморальной и нервной систем при сохранении собственной автономии. И пусть сегодня ученым известно практически все, что касается его структуры и деятельности, управлять им достаточно сложно. Однако этому необходимо научиться, что станет отправной точкой в увеличении продолжительности жизни. Автоматия сердца, его метаболизм и связь сокращения с мембранным потенциалом очень важны для медицины. Их изучение и правильное понимание позволяет подбирать более грамотное лечение своим пациентам.

Автоматия пейсмейкеров

Автоматия сердца - это его способность самостоятельно генерировать потенциал действия в фазу диастолы. Это основа автономности данного органа, из-за чего он не зависит от деятельности головного мозга. Причем эволюционно полноценное сердце развилось гораздо раньше головного мозга и центра сердечно-сосудистого тонуса.

Субстрат и причина автоматии сердца заключены в самых фундаментальных механизмах, связанных с работой ионных каналов. Ими формируется разность токов на противоположных сторонах мембраны, которая меняется с течением времени, генерируя импульсный электрический ток. Его проведение по специальным клеткам к потенциал-зависимым тканям является основой сердечной деятельности.

Структура проводящей системы сердца

В сердце, помимо мышечной ткани, имеется собственная система генерации ритма, благодаря чему орган не зависит от контроля головного и спинного мозга. Это система автономна и зависит только от работы ионных каналов атипичных кардиомиоцитов. Они делятся на 3 вида в зависимости от особенностей структуры и функций. Первый вид — пейсмекерные клетки, атипичные Р-кардиомиоциты. Второй вид клеток — проводящие переходные клетки, третий тип — расположенные субэндокардиально клетки волокон Пуркинье и пучка Гиса.

Р-кардиомиоциты — это овальные или округлые клетки, водители ритма, благодаря которым реализуется автоматия сердца. Они в большом количестве находятся в самом центре синусового узла. Небольшое их количество имеется в предсердно-желудочковом узле проводящей системы.

Промежуточные кардиомиоциты имеют продолговатую форму, вытянутые, отличаются малым количеством миофибрилл, но по размеру они меньше сократительных кардиомиоцитов. Они располагаются по периферии синусового и атриовентрикулярного узла. Их задачей является проведение импульса к пучку Гиса и к лежащим между эндокардом и поверхностными слоями миокарда волокнами.

Клетки проводящей системы, локализованные в пучке Гиса и волокнах Пуркинье, имеют особенную структуру и отличаются низкой эффективностью гликолиза за счет преобладания анаэробного его варианта. Они уплощены и длиннее промежуточных кардиомиоцитов, а по размеру чуть больше сократительных клеток. В цитоплазме имеют незначительное количество мышечных волокон. Их задача — соединить узлы автоматии сердца и сократительный миокард, то есть провести импульс от водителя ритма к сердечной мышце.

Нормальный ритм и распространение импульса в сердце

Сокращение сердца — это результат генерации сердечного импульса, потенциала действия пейсмекерных клеток синусового узла. Здесь располагается максимальное количество пейсмейкеров, генерирующих ритм с частотой 60-100 раз в минуту. Он передается по проводящим клеткам до предсердно-желудочкового узла, главной задачей которого является задержка ритма. До АВ-узла возбуждение доходит по пучкам из проводящих кардиомиоцитов, также обладающих автоматизмом. Однако они способны генерировать ритм с частотой 30-40 раз в минуту.

После АВ-узла ритм в норме распространяется по проводящим атипичным кардиомиоцитам к пучку Гиса, автоматизм которого предельно низок — до 20 импульсов в минуту. Затем возбуждение доходит до конечного элемента проводящей системы — волокон Пуркинье. Их способность генерировать ритм еще ниже — до 10 в минуту. Причем основной водитель ритма, то есть синусовый узел, генерирует импульсы намного чаще. И каждое последующее распространение потенциала действия подавляет ритм нижележащих отделов.

Уменьшение способности проводящей системы сердца генерировать ритм высокой частоты от синусового узла к волокнам Пуркинье называется градиентом автоматизма. Этот процесс объясняется уменьшением скорости деполяризации мембраны: в синусовом узле спонтанная медленная диастолическая деполяризация максимально высокая, а по ходу движения к дистальным участкам — наименьшая. Градиент автоматии направлен вниз, что является признаком нормально функционирующей проводящей системы сердца.

Изменение мембранного потенциала пейсмейкеров

В диастолу сердца в пейсмекерных клетках наблюдается следующая ионная картина: в клетке значительно преобладает количество катионов калия над натриевыми ионами. Снаружи клетки концентрация катионов прямо противоположная. При этом потенциал покоя пейсмекерной клетки составляет -60 мВ. Калиевые токи в покое обладают малой эффективностью, так как ионных каналов для калия на мембране очень мало. Это отличает их от сократительных миоцитов, где потенциал покоя составляет примерно -90 мВ.

Работа HCN-каналов и запуск СМДД

Спонтанная медленная диастолическая деполяризация (СМДД), характерная для каждого атипичного кардиомиоцита, приводит к изменению мембранного потенциала и является процессом, ответственным за автоматию сердца. СМДД начинается с работы HCN-ионных каналов. Это так называемые активируемые гиперполяризацией, управляемые циклическими нуклеотидами катионные каналы. ЦАМФ активирует их в момент гиперполяризации, то есть при потенциале покоя, равном -60 мВ. Это значит, что после каждой реполяризации, как только клетка «перезарядилась», и ее мембранный потенциал достиг значения -60 мВ, запускается открытие HCN-каналов. В клетку в результате этого поступают катионы, преимущественно через натриевые каналы.

В результате небольшого натриевого притока мембранный потенциал повысится примерно до -57 мВ. Это является сигналом для активации кальциевых каналов Т-типа, предназначенных для поставки катионов Са2+. Они активируются слабой деполяризацией и называются подпороговыми. Это значит, что повышение мембранного потенциала до -55-57 мВ приведет к открытию транспортных каналов для дальнейшей деполяризации. Эти ионные каналы активируются ионами натрия, расположенными внутри клетки, закачивают некоторое количество кальция в цитоплазму и повышают потенциал до -50 мВ, после чего быстро закрываются.

Работа натрий-кальциевого обменника

Наличие кальция в цитоплазме является сигналом для открытия механизма натрий-кальциевого обменника. Смысл его работы таков: путем активного транспорта в межклеточное пространство выделяются ионы кальция с зарядом 2+, а внутрь клетки поступают Na+ ионы. На один катион кальция в цитоплазму поступает 3 натрий+ иона, что приводит к увеличению заряда мембраны и росту мембранного потенциала до -40 мВ.

Генерация потенциала действия

По достижении потенциала в -40 мВ происходит открытие потенциалзависимых кальциевых каналов L-типа. Они способны работать достаточно долго и приводят к быстрому нарастанию концентрации кальциевых ионов внутри клетки. Это важнейший процесс в работе ионных каналов, так как за счет него происходит лавинообразный рост заряда мембраны, что формирует потенциал действия (ПД). Этот ионный процесс повышает мембранный потенциал до пика на уровне +30 мВ, после чего клетка полностью деполяризована и сгенерировала нужный для работы сердца импульс.

Деполяризация мембраны является активатором не только кальциевого тока, но и калиевого. Однако ионные каналы, которые выделяют ионы калия наружу, работают с задержкой. Потому их выделение происходит на пике формирования ПД. Тогда же кальциевый ток по L-каналам полностью прекращается, а мембранный потенциал снова снижается путем выведения ионов калия против градиента концентрации путем активного транспорта. Заряд мембраны снова падает до -60 мВ, запуская процесс СМДД после уравновешивания изначальных концентраций кальция и натрия.

Природа автоматизма и ее регуляция

Атипичный кардиомиоцит способен выполнять свою функцию благодаря кальциевому току по медленным ионным каналам, в результате чего формируется потенциал действия. Именно этот процесс лежит в основе возбудимости миокарда. В отличие от него, СМДД имеет другое предназначение. Его задача — автоматически запускать начало деполяризации с определенной частотой. Именно наличие фазы СМДД — это природа автоматии сердца, способности спонтанно генерировать возбуждение в пейсмекерных клетках.

Скорость развития СМДД напрямую регулируется соматической вегетативной нервной системой. В покое она минимальна за счет ингибирующего действия блуждающего нерва. Однако это не означает, что автоматия сердца прекращается. Просто стадия СМДД будет длиться больше, что обеспечит более долгую диастолу. Интенсивность метаболических процессов в миокарде и проводящей системе сердца снижается, а орган испытывает меньшую нагрузку.

Эффект ускорения спонтанной медленной диастолической деполяризации достигается влиянием симпатической нервной системы и ее медиатора адреналина. Тогда скорость СМДД повышается, что обеспечивает раннюю активацию натрий-кальциевого обменника и открытие кальциевых каналов медленного типа. Результатом является ускорение частоты ритма, учащение сердцебиения, увеличение энергетического расхода.

Фармакологическое влияние на пейсмейкерную автоматию

Ингибировать механизм автоматии сердца можно и фармакологическим способом. Применяя некоторые лекарственные, наркотические и ядовитые вещества можно ускорить генерацию ритма, замедлить ее или полностью заблокировать. Разумеется, по этическим соображениям ядовитые и наркотические вещества в данной публикации рассматриваться не будут.

Замедлить скорость генерации ритма способны препараты следующих групп: адреноблокаторы и блокаторы кальциевых каналов. Это безопасные лекарственные средства, особенно селективные бета-1-адреноблокаторы. Их механизм действия сводится к инактивации рецептора, к которому в норме присоединяется адреналин.
Блокируя рецептор, препарат устраняет активирующее действие адреналина на скорость генерации импульса, защищая миокард от перерасхода энергии и неэффективной ее растраты. Это очень тонкий и эффективный механизм, а бета-адреноблокаторы значительно увеличили продолжительность жизни многих пациентов с заболеваниями сердца.

Блокаторы кальциевых каналов

Вторая группа веществ отличается более тонким механизмом действия, хотя и очень эффективным. Ими блокируются медленные каналы кальциевого притока, за счет которых формируется потенциал действия. На мембране атипичного кардиомиоцита они экспрессированы в огромном количестве, а потому полная их блокада, которая обернулась бы невозможностью проявления автоматии сердца, невозможна.

Применением препарата достигается лишь некоторое замедление скорости генерации потенциала действия, что помогает уменьшить частоту ритма. Такой механизм очень надежный и позволяет лечить аритмии, используя для этого не субстрат автоматии сердца, а сам потенциал действия. То есть блокаторы кальциевых каналов не влияют на спонтанную медленную диастолическую деполяризацию.

Связь автоматизма сердца и жизнедеятельности

Сердце состоит из мышечной ткани, соединительной и нервной. Последняя имеет в нем наименьшее значение, так как представлена только блуждающим нервом. Соединительная ткань обеспечивает наличие клапанов и поддерживает структуру органа, тогда как мышечная отвечает за все остальное. Именно производными мышечных клеток являются атипичные кардиомиоциты. Это означает, что автоматия сердца, проводящая система сердца и ее мышечная часть являются функциональным целым. Они формируют автономный орган, который способен регулироваться самостоятельно, но не исключает влияние других систем организма.

Такие понятия как автоматия сердца, природа автоматии, градиент автоматии взаимосвязаны и стоят на страже здоровья. Они поддерживают жизнь в организме, обеспечивая постоянное кровоснабжение тканей. Кровь в артериях — это транспортная среда для питательных веществ и связанного кислорода. Благодаря этому реализуется процесс клеточного дыхания и обмена энергией. Это основа функционирования многоклеточного организма, при прекращении работы которой неизбежна его гибель.

Вопросы в начале параграфа.

Вопрос 1. Как определить размеры сердца?

Размеры сердца человека примерно равны размерам его кулака.

Вопрос 2. Каковы функции сердечной сумки?

Сердце находится в соединительнотканном «мешке», который называется околосердечной сумкой. Она неплотно прилегает к сердцу и не мешает ему работать. Кроме того, внутренние стенки околосердечной сумки выделяют жидкость, которая снижает трение сердца о стенки сердечной сумки.

Вопрос 3. Как работают клапаны сердца?

Сердце состоит из четырех клапанов. Каждый клапан представляет собой отверстие, которое имеет возможность пропускать кровь только в одном направлении. Клапан имеет в составе два-три лоскута ткани, которые называют створками. Створки служат для того, чтобы открывать проход для крови, а затем закрываются, чтобы она не вернулась назад. В каждом отделе сердца уровень давления контролирует открытие и закрытие клапанов.

Вопрос 4. Из чего слагается сердечный цикл?

Сердечный цикл состоит из следующих фаз:

1. Сердечный цикл начинается с сокращения предсердий.

2. Вслед за предсердиями сокращаются желудочки.

Вопрос 5. Как регуляция со стороны центральной нервной системы сочетается с автоматизмом сердечной деятельности?

Влияние нервной системы на деятельность сердца осуществляется за счет блуждающих и симпатических нервов.

Слабые раздражения блуждающих нервов при­водят к замедлению ритма сердца, сильные - обусловливают остановку сердечных сокращений. После прекращения раздражения блуждающих нервов деятельность сердца может вновь восстановиться.

При раздражении симпатических нервов происходит учащение ритма сердца и увеличивается сила сердечных сокращений, повышается возбудимость и тонус сердечной мышцы, а также скорость проведения возбуждения.

Вопросы в конце параграфа.

Вопрос 1. Где находится сердце? Каковы его размеры?

Сердце находится в середине между правым и левым легким и слегка смещено в левую сторону. Размеры сердца человека примерно равны размерам его кулака.

Вопрос 2. Из каких слоев состоит стенка сердца?

Стенка сердца состоит из трех слоев. Наружный слой соединительнотканный. Средний - миокард - мышечный. Внутренний слой - из эпителиальной ткани.

Вопрос 3. Почему стенка левого желудочка более мощная, чем правого желудочка? Почему стенки предсердий тоньше стенок желудочков?

Толщина мышечной стенки зависит от нагрузки, которую она выполняет. Стенки предсердий тоньше стенок желудочков, так как сила их сокращений обеспечивает лишь переход крови из них в соседние камеры - желудочки. Желудочки же отправляют кровь к тканям и органам, причем левый желудочек - по большому кругу кровообращения, а правый - по малому кругу. Отсюда и различие в мощности их стенок.

Вопрос 4. Что происходит в каждой фазе сердечного цикла?

1. Сокращение (систола) предсердий. Кровь через открытые створчатые клапаны проталкивается в желудочки сердца. Длительность - 0,1 с.

2. Сокращение (систола) желудочков. Створчатые клапаны, отделяющие предсердия от желудочков, поднимаются, захлопываются и препятствуют возврату крови в предсердия, удерживающие их нити и сосочковые мышцы напряжены. Благодаря этому кровь не может попасть в предсердия. Под ее напором открываются полулунные клапаны на границе между желудочками и выносящими сосудами, и кровь направляется из левого желудочка в аорту, а из правого желудочка - в легочные артерии. Длительность - 0,3 с.

3. Пауза {диастола). Артерии растягиваются под напором вытолкнутой крови, а полулунные клапаны захлопываются, и кровь устремляется по артериям. Попасть обратно в желудочки сердца крови не дают полулунные клапаны. Во время паузы сердечные камеры заполняются кровью. Створчатые клапаны открыты. Из вен кровь попадает в предсердия и частично стекает в желудочки. Длительность - 0,4 с.

Вопрос 5. Что такое автоматизм сердца и как он сочетается с нервной и гуморальной регуляцией?

Автоматизм сердечной мышцы - это способность сердца ритмически сокращаться под влиянием импульсов, возникающих в самой сердечной мышце. Благодаря этому последовательность работы камер сердца сохраняется независимо от регуляторных систем организма. Изменение частоты и силы сердечных сокращений происходит под влиянием импульсов центральной нервной системы - нервная регуляция (симпатические нервы увеличивают частоту и силу сердечных сокращений, а парасимпатические нервы уменьшают частоту и силу сердечных сокращений) и поступающих с кровью биологически активных веществ (гормонов) - гуморальная регуляция (адреналин, ионы кальция увеличивают частоту и силу сердечных сокращений, а ионы калия и ацетилхолин урежают деятельность сердца и уменьшают силу сердечных сокращений).

6. Прокомментируйте следующие факты, ответьте на вопросы.

А. Впервые сердце человека было оживлено спустя 20 ч после смерти пациента в 1902 г. русским ученым Алексеем Александровичем Кулябко (1866-1930). Ученый направил питательный раствор, обогащенный кислородом и содержащий адреналин, в сердце через аорту.

1.Мог ли раствор попасть в левый желудочек?

Не попал, ибо закрылись полулунные клапаны, а раствор проник в венечную артерию, питающую сердце.

2.Куда он мог проникнуть, если известно, что вход в венечную артерию находится в стенке аорты и во время выброса крови прикрывается полу лунными клапанами?

Аорта несет артериальную кровь органам тела и в мозг

3.Почему помимо питательных веществ и кислорода в раствор был включен адреналин?

Адреналин влияет на работу Сердца, заставляет его производить сокращающие движения (биться).

4.Какая особенность сердечной мышцы позволила оживить сердце вне организма?

Сердце обладает автоматизмом, под влиянием адреналина нервно-мышечные структуры сердца ожили, они обеспечили нормальный порядок сокращений.

Б. Впервые вывел пациента из состояния клинической смерти советский военный врач Владимир Александрович Неговский, который применил переливание крови пациенту в аорту, против естественного тока крови. На чем был основан этот прием?

Неговский под большим давлением отправил донорскую кровь по аорте в левый желудочек, чем вызвал непроизвольное сокращение его миокарда.