Работа сердца. ЛПЗ_Работа сердца. Пояснения к презентации Кровообращение (сердечный цикл. Автоматия сердца. Возбудимость сердечной мышцы). Введение
 Скачать 31.84 Kb.
|
|
Пояснения к презентации: «Кровообращение (сердечный цикл. Автоматия сердца. Возбудимость сердечной мышцы). Введение Система органов кровообращения – сердце, сосуды, капилляры – обеспечивает непрерывное движение (циркуляцию) крови в организме животных. Кровь приводится в движение сердцем, поэтому изучению функций этого органа придается особое значение. Слайд 2 - Строение сердца Сердце высших животных состоит из четырех камер: двух предсердий и двух желудочков. Между предсердиями и желудочками в каждой половине сердца расположены отверстия (атрио-вентрикулярные), снабженные в левой половине двух-, а в правой – трехстворчатыми клапанами. Они могут открываться только в сторону желудочков, чему способствует наличие сухожильных нитей, прикрепленных к концам клапанов и капиллярным мышцам желудочков. Кроме клапанов, важную роль в механизме замыкания атрио-вентрикулярных отверстий играют кольцевые мышцы, окружающие эти отверстия. От левого желудочка отходит аорта, а от правого – легочная артерия. У отверстий, где начинаются эти сосуды, расположены полулунные клапаны. Они закрыты во время диастолы и открыты во время систолы желудочков. Мышцы предсердий отделены от мышц желудочков сухожильным кольцом, и только мышечный пучок Гиса проходит через это кольцо и соединяет их. Слайд 3 – Особенности строения сердечной мышцы Миокард состоит из отдельных волокон диаметром 10-15 и длиной 30-60 мкм. По всей длине волокна имеется множество поперечно исчерченных полосок, называемых миофибриллами. Они занимают около 50 % всей клеточной массы. Миофибриллы образованы последовательно повторяющимися структурами – саркомерами. Саркомеры состоят из нитей, представляющих собой тяжи из сократительных белков, ориентированных относительно друг друга особым образом. Ширина миофибриллы равна 1 мкм. Каждое миокардиальное волокно окружено оболочкой – сарколеммой, состоящей из поверхностной мембраны клетки и покрывающей ее базальной мембраны. Миокардные волокна ветвятся и соединяются друг с другом с помощью так называемых вставочных дисков – нексусов, последние образуют истинные границы клеток; из-за этого миокард не является настоящим синцитием, а похож, скорее, на «лоскутное одеяло», состоящее из отдельных, тесно связанных между собой клеток. Однако в функциональном отношении миокард рассматривают как синцитий, так как электрическое сопротивление вставочных дисков очень мало и генерируемый клетками потенциал легко переходит через них на рядом расположенные клетки. Вставочные диски служат местом перехода электрических импульсов от одной клетки к другой, обеспечивая функциональную непрерывность миокарда. Слайд 4 – Физиологические свойства сердца Возбудимость. Сердечная мышца способна возбуждаться от различных раздражителей: электрических, химических, термических и др. В основе процесса возбуждения лежит появление отрицательного электрического потенциала в участке сердца, первоначально возбуждающемся. О возбуждении мышцы сердца обычно судят по изменению разности потенциалов, возникающих между возбужденным участком (отрицательный заряд) и невозбужденным (положительный заряд). В момент возбуждения возникает электродвижущая сила сердца величиной от 100 до 120 мВ. Последняя обусловлена переходом катионов Na+ через мембрану внутрь мышечного волокна. Мембрана при этом деполяризуется, приобретая положительный заряд. Возможность вызывать возбуждение сердца, например, электрическими раздражениями, используют в медицине. Источником раздражений служат специальные приборы – электростимуляторы. Под действием электрических импульсов сердце начинает возбуждаться и работать в заданном ритме. Периодом рефрактерности называют период времени после возникновения на возбудимой мембране потенциала действия, в ходе которого возбудимость мембраны снижается, а затем постепенно восстанавливается до исходного уровня. Абсолютный рефрактерный период – интервал, в течение которого возбудимая ткань не способна генерировать повторный потенциал действия, каким бы сильным ни был инициирующий стимул. Относительный рефрактерный период – интервал, в течение которого возбудимая ткань постепенно восстанавливает способность формировать потенциал действия. В ходе относительного рефрактерного периода стимул, более сильный, чем тот, который вызвал первый потенциал действия, может привести к формированию повторного потенциала действия. Автоматия сердца. Под автоматией сердца понимают его способность ритмически сокращаться без каких-либо внешних побуждений, под влиянием импульсов, возникающих в нем самом. Выработка ритмических импульсов связана с функцией мышечной ткани, а не нервных структур. Последние влияют на силу и частоту импульсов, но сам процесс автоматического ритма генерируется в мышечной ткани, расположенной в узлах сердца. В каждой группе клеток, задающих ритм автоматии, так называемых пейсмекеров. Клетки миокарда в течение десятилетий жизни животных и человека способны находиться в состоянии непрерывной ритмической активности, что обеспечивается энергичной работой ионных насосов этих клеток. Во время диастолы из клеток выводятся ионы Na+, а внутрь клетки возвращаются ионы К+. Ионы Са2+ проникают в цитоплазму, где захватываются саркоплазматическим ретикулумом. Движение ионов через мембраны пейсмекеров обусловливает запальный процесс самовозбуждения в них, распространяющийся на проводящие миоциты и миокард. Пусковой принудительный механизм самовозбуждения, заложенный в клетках водителя сердечного ритма, обозначают как триггерную теорию автоматии, объясняющую движение ионов через мембраны клеток (трансмембранный потенциал). Автоматию сердца обычно наблюдают на изолированном, то есть вырезанном из организма, сердце лягушки, пропуская через аорту раствор Рингера. Изучение работы изолированного сердца плода коровы было впервые проведено на кафедре физиологии Московской ветеринарной академии с помощью раствора Тироде. Наиболее выраженным свойством автоматии обладал синусный узел. Сердце работало более 72 ч. Проводимость. Проведение возбуждения в сердце осуществляется электрическим путем вследствие образования потенциалов действия в мышечных клетках-пейсмекерах. Межклеточные контакты – нексусы служат местом перехода возбуждения с одной клетки на другую. Вначале процесс возбуждения в сердце возникает в области устья полых вен, в сино-аурикулярном узле, а затем распространяется на другие отделы проводящей системы сердца. Сино-аурикулярный узел — главный водитель ритма сердца, вырабатывает в среднем 70-110 импульсов в минуту, и с такой же частотой сокращаются предсердия. Сократимость сердечной мышцы. Это свойство обусловлено ультраструктурными особенностями волокон миокарда и соотношением между длиной и напряжением саркомера (сократительной единицы миокарда). Сокращение саркомера только на 20 % обеспечивает полную функцию сокращения желудочков. Сила сокращения сердечной мышцы прямо пропорциональна начальной длине мышечных волокон, то есть длине перед началом сокращения. Эта особенность сердечной мышцы была установлена Э. Старлингом и получила название «закон сердца». В скелетных мышцах сила сокращения зависит от силы раздражения, а в сердечной мышце это связано, главным образом, с воздействием нейро-гуморальных влияний. Например, гормон адреналин увеличивает прирост толщины миокарда в период систолы на 30 %. Это его свойство используют на практике для восстановления деятельности сердца при его остановке. Источником энергии, затрачиваемой в момент сокращения сердечной мышцы, служат макроэргические фосфорсодержащие соединения – аденозинтрифосфат и креатинфосфат. Ресинтез этих соединений осуществляется за счет энергии дыхательного и гликолитического фосфорилирования. Слайд 5-9 – Исследование работы сердца Сердечный цикл. Основная функция сердца – нагнетание в артерии крови, притекающей к нему по венам. В основе этой функции лежит ритмическое сокращение мышц желудочков и предсердий. Различают несколько фаз, определяемых как периоды напряжения, изгнания крови и расслабления сердечной мышцы. Сокращение сердечной мышцы называют систолой, a расслабление – диастолой. Во время систолы происходит освобождение полостей сердца от крови, а во время диастолы – заполнение их кровью. В нормальных физиологических условиях систола и диастола четко согласованы по времени. Правильно чередуясь, они составляют сердечный цикл. Началом каждого сердечного цикла считают систолу предсердий (левое предсердие сокращается чуть позже правого), продолжающуюся в среднем 0,1 с. Во время систолы давление в их полостях несколько повышается (на 2-8 мм рт. ст.), что обеспечивает выталкивание крови из предсердий. При сокращении предсердий кровь не может поступать в вены, так как их отверстия суживаются в самом начале систолы. Атрио-вентрикулярные клапаны свободно открываются, поскольку желудочки в этот момент находятся в стадии диастолы, и кровь свободно поступает в них. По окончании систолы предсердий начинается одновременная систола желудочков – 0,3-0,4 с, предсердия же в это время находятся в состоянии диастолы. При сокращении мускулатуры желудочков в них быстро возрастает давление крови, поэтому атрио-вентрикулярные клапаны захлопываются, полулунные клапаны раскрываются чуть позже. В этот момент давление крови в полости желудочков становится выше, чем в аортальной системе, и полулунные клапаны раскрываются, происходит изгнание крови из сердца. Сразу после открытия полулунных клапанов (0,05- 0,1 с) удаление крови из сердца начинает замедляться и сокращение миокарда ослабевает. В среднем через четверть секунды (что зависит от частоты работы сердца) после раскрытия полулунных клапанов систола желудочков прекращается, их мускулатура расслабляется и начинается диастола. В этот момент аортальные клапаны захлопываются, так как давление крови в желудочках резко падает и становится ниже, чем в аорте и легочной артерии. Хотя оба желудочка сокращаются синхронно, давление крови в них различное, поскольку сокращение левого желудочка в момент систолы приблизительно в два раза сильнее правого, что зависит от толщины слоя миокарда. Так, в аорте в конце диастолы желудочка давление достигает 60-100, а в легочной артерии только 8-15 мм рт. ст. В период изгнания крови оно поднимается соответственно до 130— 160 и 15— 30 мм рт. ст. Продолжительность систолы у разных животных изменяется в зависимости от частоты сокращений, характера работы и массы тела. Систола по времени занимает от 30 до 50 % всего цикла. Ритм работы сердца зависит от массы, вида животного и уровня обмена веществ. Частота сердечных сокращений у животных разных видов различна: у слонов – 25-28, лошадей – 32-42, верблюдов – 32-52, крупного рогатого скота и свиней – 60-80, собак – 70-80, кроликов – 120-140, кур – до 300 в минуту. Неодинакова она и у животных разного возраста. Частота сердечных сокращений у плода коровы достигает 120-190, у однодневных поросят – 236 в минуту, к недельному возрасту она увеличивается у них до 248, затем уменьшается и на 15, 30, 45 и 60-й день составляет соответственно 210, 171, 167 и 161. Частота сердечного сокращения зависит от размеров животного: чем оно крупнее, тем медленнее сокращается сердце. Это объясняется тем, что у мелких животных обмен веществ протекает на более высоком уровне, чем у крупных. Высокий уровень обмена веществ может обеспечиваться только очень интенсивной циркуляцией крови, а следовательно, более быстрым ритмом работы сердца. Частота сердечного ритма существенно меняется при физической работе. Например, у рысистых лошадей при легкой нагрузке частота сокращений сердца находится в пределах 77-83 ударов в минуту, при средней – 109-120 и при тяжелой – до 150. При резвых аллюрах у данных лошадей она увеличивается по сравнению с состоянием покоя в 6-7 раз (А. А. Челышев, 1977). У сердца есть важный помощник – это так называемое «периферическое сердце», то есть совокупность механизмов сокращения сосудов мышц, по ним перекачивается кровь из артерий по прекапиллярам, капиллярам, посткапиллярам и венулам в вены, а затем к правому предсердию. В процессе этой перекачки важную роль играют вибрационные микронасосы, которые приводятся в движение скелетными мышцами при их сокращении. Скелетную мышцу можно рассматривать как физиологический вибратор или самостоятельный эластический насос в системе кровообращения, причем микронасос не выключается даже тогда, когда мышца находится в состоянии покоя, то есть в тонусе слабого сокращения. Таким образом, развитие кровообращения у млекопитающих пошло не по пути увеличения массы сердца, а по пути использования самих мышц в качестве многочисленных и эффективных «периферических сердец», помогающих сердцу в его работе. Величина сердца животных зависит от массы тела. Так, у лошадей масса сердца составляет 0,6-1 %, у крупного рогатого скота – 0,4-0,6, свиней – 0,3-0,4, собак – 0,6-1 % массы тела. Слайд 10 – Проводящая система сердца Сино-аурикулярный узел – главный водитель ритма сердца, вырабатывает в среднем 70-110 импульсов в минуту, и с такой же частотой сокращаются предсердия. Вторым, не менее важным местом, обладающим свойством генерировать нервные импульсы с частотой 40-50 в минуту, является атрио-вентрикулярный узел Ашоффа-Тавара, от которого берет начало пучок Гиса (мышечный мостик, проводящий возбуждение от предсердий к желудочкам). Пучок Гиса имеет две ножки, одна из которых идет к левому, а другая – к правому желудочку. Концевые волокна этих ножек разделяются на множественные волокна, расположенные под эндокардом и заканчивающиеся в сердечной мышце (волокна Пуркинье). По этим тончайшим волокнам возбуждение передается всем мышечным волокнам, вызывая одновременное их сокращение. Для обеспечения работы сердца необходимым условием служит анатомическая целостность проводящей системы сердца. Повреждение водителя ритма вызывает его остановку. У теплокровных животных скорость проведения возбуждения в разных отделах неодинакова. От основания правого предсердия до верхушки сердца импульс пробегает за 0,11 с, а до узла Ашоффа-Тавара только за 0,08 с. Максимальная скорость проведения возбуждения в волокнах Пуркинье составляет 4000 мм/с, минимальная в атрио-вентрикулярном узле – 50 мм/с. Причины более медленного проведения импульса в этом участке сердца до сих пор не выяснены. Это физиологическое свойство имеет большое значение для согласованной работы предсердий и желудочков – возбуждение желудочков начинается лишь через 0,12-0,18 с после того, как начинается возбуждение предсердий. Итак, разные отделы сердца имеют неодинаковую проводимость, что зависит от содержания в них гликогена и длительности рефрактерных фаз. В случае поражения проводящей системы ритм сердца сильно замедляется, возникают аритмии. Слайд 11 – Движение крови в сердце Более 10 % крови, проходящей через аорту, поступает по коронарным сосудам в мышцы сердца. Сердечная мышца особенно чувствительна к недостатку кислорода. Для нормальной деятельности сердца соотношение АТФ и АДФ должно быть равно 5:1. Гормоны щитовидной железы и надпочечников, а также витамины группы В поддерживают жизнедеятельность сердечной мышцы на оптимальном уровне. Наиболее интенсивную нагрузку выполняет левый желудочек, обеспечивающий бесперебойное кровоснабжение всех органов. Интенсивность кровотока в некоторых органах, мл в 1 мин в 100 г ткани Надпочечник........ 700 Щитовидные железы...... 600 Почки........... 150 Мозг........... 140 Скелетная мускулатура во время работы.......... 80—100 Скелетная мускулатура во время покоя.......... 10—15 Кишечник......... 30—60 Печень.......... 20—50 Коронарное кровообращение обеспечивается двумя сердечными артериями, отходящими от аорты в самом ее начале. Кровь поступает в сердце главным образом из левой коронарной артерии (до 80%). Сосудистые капилляры образуют густую сеть. В сердечной мышце их в два раза больше, чем в скелетных мышцах, что указывает на исключительно интенсивный обмен веществ в сердце. Из капилляров кровь попадает в правое предсердие через венозный синус, а некоторая ее часть через сосуды Тебезия — многочисленные отверстия для венозной крови в предсердиях и желудочках. Сосуды Тебезия представляют собой систему, по которой осуществляется дополнительная циркуляция крови, питающая работающую мышцу сердца. В предсердиях человека они имеют строение вен, а в желудочках представлены в виде извитых ходов, глубоко проникающих в миокард. В случае большой физической нагрузки (у скаковых лошадей) сердце может дополнительно получать кровь через сосуды Тебезия непосредственно из желудочков. Сердечные ушки тоже имеют внутри полости, наполняющиеся кровью, что способствует кровенаполнению предсердий. Эти полости выполняют роль добавочных камер сердца. Слайд 12 – Движение крови в сердце Сердце обладает в высшей степени совершенным механизмом приспособления к постоянно меняющимся условиям, в которых находится организм в данный отрезок времени. Быстрое и точное приспособление гемодинамики к факторам среды и уровню обмена веществ в организме достигается благодаря сложным механизмам нейро-гуморальной регуляции. Деятельность сердца регулируется нервными импульсами, поступающими к нему из центральной нервной системы по блуждающим и симпатическим нервам, а также гуморальным путем. Гуморальная регуляция деятельности сердца осуществляется химически активными веществами, выделяющимися в кровь и лимфу из желез внутренней секреции и при раздражении тех или других нервов. При раздражении блуждающих нервов в их окончаниях выделяется ацетилхолин, а при раздражении симпатических — норадреналин (симпатии). Из надпочечников в кровь поступает адреналин. Норадреналин и адреналин сходны по химическому составу и действию, они ускоряют и усиливают работу сердца, ацетилхолин — тормозит. Тироксин (гормон щитовидной железы) повышает чувствительность сердца к действию симпатических нервов. Большую роль в обеспечении оптимального уровня сердечной деятельности играют электролиты крови. Повышенное содержание ионов калия угнетает деятельность сердца: уменьшается сила сокращений, замедляются ритм и проведение возбуждения по проводящей системе сердца, возможна остановка сердца в диастоле. Ионы кальция повышают возбудимость и проводимость миокарда, усиливают сердечную деятельность. Выводы |