Морфофункциональная структура системы кровообращения
ВОЕННО-МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ
Кафедра нормальной физиологии (с курсом ФВТ)
УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой
профессор
В.О.САМОЙЛОВ
« »_____________ 200 г.
ПРОФЕССОР
доктор медицинских наук
В.Н.ГОЛУБЕВ
ЛЕКЦИЯ № 29
по нормальной физиологии
на тему: Общие принципы кровообращения.
Свойства сердечной мышцы.
для курсантов, слушателей и студентов 2 курсов
факультетов подготовки военных игражданских врачей
Обсуждена и одобрена
на заседании кафедры
2.07.08. протокол №19
Уточнено (дополнено)
|
|
|
« » __________200 г.
Санкт-Петербург
2008 г.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 5 мин.
1. Морфофункциональная структура системы
кровообращения. 20 мин.
2. Функции сердца. 20 мин.
3. Свойства сердечной мышцы 20 мин.
4. Автоматия и проводимость. 20 мин.
Заключение 5 мин.
Литература:
а) Использованная при подготовке текста лекции
1. Начала физиологии. Под ред. А.Д.Ноздрачёва СПб: «Лань» 2001 г. (Мир медицины).
2. Физиология человека в 3-х томах перев. с англ. под ред. Шмидта Р. и Тевса Г. М: Мир 1996 г.
3. Физиология сердечно-сосудистой системы. Морман Д. и Хеллер Л., СПб: «Питер» 2001 г.
4. Руководство по общей и клинической физиологии М.: Медицинское информационное агентство, 2002 г.
|
|
|
5. Кровообращение. Б.Фолков, Э.Нил. М.: Медицина, 1976 г.
б) Рекомендуемая для самостоятельной работы по теме:
1. Физиология человека. Учебник (под ред. В.М.Покровского, Г.Ф.Коротько – 2-е издание) М.: Медицина, 2003 г.
2. Коробков А.В. Чеснокова С.А. Атлас по нормальной физиологии. М. Высшая школа, 1987.
3. Лекции по регуляции функций.
Наглядные пособия
1. Таблицы по теме: «Кровообращение».
2. Компьютерное пособие, файл «Кровообращение».
3. Диапозитивы по теме «Кровообращение».
4. Модель Дондерса.
5. Перевязки Станиуса.
6. Изолированное сердце кролика (лягушки).
Демонстрация: Модель кровообращения Вебера
Технические средства обучения
1. Компьютер «Windows hp» – мультимедиа.
2. Диапроектор.
3. Мультимедийный проектор.
Введение
Кровь, содержащая питательные вещества, клетки крови, биологически активные вещества, продукты метаболизма для выполнения своих функций, должна циркулировать по всему организму. Эту задачу выполняет специальная система, названная системой кровообращения.
Система кровообращения – это совокупность органов (сердце, сосуды, аппарат регуляции работы сердца и сосудов), обеспечивающих движение крови. А кровообращение – движение крови по сосудистой системе, обеспечивающее газообмен между организмом и внешней средой, обмен веществ между органами и тканями, гуморальную регуляцию различных функций организма, перенос образующегося в организме тепла. Кровообращение совершается в замкнутой системе, состоящей из двух кругов: малого и большого.
|
|
|
К такому представлению о системе кровообращения наука пришла в результате многовекового изучения деятельности сердца и движения крови по сосудам. В древности считали, что кровь образуется печенью, откуда она течет к сердцу, а затем по венам разносится по всему телу, а артерии наполнены воздухом, попадающим в них через сердце и легкие. Гален (2 в н.э.) в экспериментах на животных показал, что артерии содержат кровь и что правое сердце и вены заполнены темной кровью, а левое сердце и артерии – алой. Он полагал, что кровь полой вены и поступает по всем органам, в том числе к правому желудочку, благодаря волнообразным колебательным движениям типа «прилива и отлива». Из правого сердца большая часть крови переходит в левое через порог в перегородках, меньшая часть – через сосуды легких, где она получает «пневму». Эти парные эксперименты, осуществленные Клавдием Галеном, послужили основой для теорий, которые почти без всяких изменений продержались в течение 14 веков. Впервые мысль о том, что вся кровь переходит из правого желудочка в левый через сосуды легких высказал Ибн-ан-Нафис (13 век).
|
|
|
Только в эпоху возрождения (16 век) делаются попытки критически исследовать путем прямого изучения того, что казалось навсегда установленным в книгах Галена, закрепленных авторитетом церкви.
Крупнейший анатом Везалий А. показал, что правое и левое сердце не сообщается. Логический вывод из этого открытия должен был подорвать основы учения Галена, однако сам Везалий писал: «Мы поражены удивлением перед созданием всемогущего, при помощи которого кровь поступает из правого желудочка в левый через пути, которые недоступны человеческому взору». В.Гарвей (ученик И.Фабриция, описал клапаны в венах) на основании систематических наблюдений и постановки экспериментов смог окончательно отвергнуть схему Галена и дать описание замкнутой системы кровообращения с её малым и большим кругами (1628 г.) Уже после смерти Гарвея, М.Мальпиги (1661 г.) Уже после смерти Гарвея, М.Мальпиги (1661) открыл при помощи микроскопа капилляры, что завершило учение Гарвея, как основу современного представления о кровообращении. Каждая клетка нашего организма представляет собой живую систему, существование которой зависит от наличия определенной среды. Такой средой для клеток является тканевая жидкость, откуда они получают всё необходимое для существования и выделяют в неё продукты своей жизнедеятельности. Однако, поддержание постоянства тканевой жидкости и внутренней среды организма в целом (гомеостазиса) было бы невозможно, если бы наряду с обменом между клеткой и её внутренней средой не происходило обновление состава самой тканевой жидкости.
Морфофункциональная структура системы кровообращения
Для постоянного обновления тканевой жидкости и необходима циркуляция крови. Создание такой циркуляции и обеспечивает система кровообращения. Иными словами, сердечно-сосудистая система выполняет транспортную функцию:
а) транспорт газов крови (СО2 и О2);
б) транспорт пищевых веществ;
в) транспорт продуктов обмена;
г) транспорт защитных веществ;
д) транспорт тепловой энергии;
е) транспорт воды;
ж) транспорт гормонов и других факторов гуморальной регуляции.
Таким образом, сердечно-сосудистая система выполняет роль важнейшего механизма поддержания гомеостаза.
Морфологически выделяют большой круг кровообращения, начинающийся из левого желудочка сердца, из которого выталкивается артериальная кровь. Она движется по сосудам к тканям (артериальная часть), а затем собирается в сосуды, доставляющие кровь к правому предсердию (венозная часть). Из правого желудочка кровь движется в легкие и далее снова в сердце. Легочный путь кровообращения получил название малого круга. В большом круге кровообращения к каждому органу или ткани отходят сосуды, доставляющие кровь непосредственно для обеспечения данной структуры. Кровообращение в том или ином органе называется регионарным.
Функции сердца.
Сердце состоит из эндокарда, образующего клапаны, миокарда, выполняющего функции насоса и перикарда, под которым располагается сердечное нервное сплетение. Работа сердца связана с сократительными способностями миокарда. Кардиомиоциты, составляющие сердечную мышечную ткань, разделены на 4 морфофункциональные группы, образуют 2 предсердия и 2 желудочка. Различают типичные и атипичные кардиомиоциты, последние не имеют в цитоплазме миофибриллярного аппарата. Работа сердца представляет непрерывное чередование периодов сокращения (систола) и периодов расслабления (диастола). Условно принято, что первыми сокращаются предсердия, время сокращения длится примерно 0,1 с и далее наступает их расслабление. После сокращение предсердий наступает сокращения желудочков, которое длится примерно 0,3-0,4 секунды и переходит в расслабление, которое совпадает с диастолой предсердий. Сменяющие друг друга систола и диастола предсердий и желудочков составляет сердечный цикл, длящийся при покое при частоте сокращений сердца 60-75 ударов в минуту 0,8-1 с.
Такая последовательная периодизация работы различных отделов сердца возможна благодаря свойствам миокарда: 1) автоматии; 2) возбудимости; 3) проводимости; 4) сократимости.
Свойства сердечной мышцы.
Функциональные возможности сердца. Требования, предъявляемые организмом к системе кровообращения, существенно варьируют, поэтому деятельность сердца должна изменяться в широких пределах. Так, минутный объем сердца человека в покое (количество крови, выбрасываемой желудочком за 1 мин) составляет около 5 л, а при тяжелой физической нагрузке возрастает почти до 30 л. Оптимальная адаптация сердца возможна лишь в том случае, если все его функции (распространение возбуждения, сокращение, деятельность клапанов, коронарное кровообращение и т.д.) изменяются в строгом соответствии друг с другом. Малейшие отклонения от нормы могут привести к серьезным нарушениям сердечной деятельности.
Функциональным элементом сердца служит мышечное волокно–цепочка из клеток миокарда, соединенных «конец в конец» и заключенных в общую саркоплазматическую оболочку (основную мембрану). В зависимости от морфологических и функциональных особенностей в сердце различают два типа волокон.
1. Волокнарабочего миокарда предсердий и желудочков, составляющие основную массу сердца, обеспечивающие его нагнетательную функцию, т.е.обладают свойством сократимости.
2. Волокнаводителя ритма (пейсмекера) и проводящей системы, отвечающие за генерацию возбуждения и проведение его к клеткам рабочего миокарда.
Мышца сердца (миокард), подобно нервной ткани и скелетным мышцам, принадлежит к возбудимым тканям, т.е. обладает свойством возбудимости. Это означает, что волокна миокарда обладают потенциалом покоя, отвечают на надпороговые стимулы генерацией потенциалов действия и способны проводить эти потенциалы без затухания (бездекрементно). Межклеточные соединения в сердце (к которым относятся, в частности, так называемые вставочные диски, выявляемые при микроскопии) не препятствуют проведению возбуждения, обладая свойством проводимости. Мышечная ткань предсердий и желудочков ведет себя как функциональный синцитий: возбуждение, возникающее в каком–либо из этих отделов, охватывает все без исключения невозбужденные волокна. Благодаря этой особенности сердце подчиняется закону «все или ничего»: на раздражение оно либо отвечает возбуждением всех волокон, либо (если раздражитель подпороговый) не реагирует вовсе. Этим оно отличается от нервов и скелетных мышц, где каждая клетка возбуждается изолированно, и поэтому только в тех клетках, на которые наносят надпороговые раздражения, возникают потенциалы действия.
Ритмические сокращения сердца (свойство, получившее название-автоматия) возникают под действием импульсов, зарождающихся в нем самом. Если изолированное сердце поместить в соответствующие условия, оно будет продолжать биться с постоянной частотой. Это свойство называется автоматизмом. В норме ритмические импульсы генерируются только специализированными клетками водителя ритма (пейсмекера) и проводящей системы сердца. Геометрия распространения возбуждения в сердце: в норме водителем ритма служитсиноатриальный(СА) узел, расположенный в стенке правого предсердия у места впадения в него верхней полой вены. Частота разрядов СА–узла в покое составляет около 70 в 1 мин. От этого узла возбуждение распространяется сначала порабочему миокарду обоих предсердий. Единственный путь, по которому импульсы могут пройти к желудочкам, АВ-узел, остальные участки атриовентрикулярного соединения состоят из невозбудимой соединительной ткани. При распространении возбуждения по проводящей системе оно на короткое время задерживается ватриовентрикулярном (АВ) узле. Остальные отделы специализированной системы–пучок Гиса с его левой и правой ножками и их конечные разветвления –волокна Пуркинье– проводят импульсы довольно быстро (со скоростью примерно 2 м/с), поэтому различные отделы желудочков достаточно синхронно охватываются возбуждением. Скорость распространения импульса от субэндокардиальных окончаний волокон Пуркинье по рабочему миокарду составляет около 1 м/с.
Соподчинение водителей ритма. Автоматические сокращения сердца зависят не только от деятельности СА–узла. Как указывалось выше, остальные отделы проводящей системы также способны спонтанно генерировать импульсы, однако собственная частота разрядов клеток этих отделов мала; она тем ниже, чем дальше от пейсмекера расположены клетки. Благодаря этому в нормальных условиях потенциал действия в этих клетках возникает в результате прихода возбуждения от более часто разряжающихся верхних отделов, и их собственный автоматизм «не успевает» проявиться. Поскольку наибольшей частотой спонтанной активности обладает. СА–узел, он служитпейсмекером первого порядка (ведущим).
Заместительные ритмы. Если по той или иной причине возбуждение СА–узла не возникает либо (при синоатриальной блокаде) не может перейти на предсердие, роль водителя ритма берет на себяАВ–узел–пейсмекер второго порядка (частота АВ–ритма равна 40–60/мин). Если же проведение возбуждения от предсердий к желудочкам полностью нарушено –полная (поперечная) блокада, то желудочки сокращаются в ритмепейсмекера третьего порядка,расположенного в вентрикулярной проводящей системе. СА–узел называютномотопным (нормально расположенным) центром, а очаги возбуждения в остальных отделах проводящей системыгетеротопными (ненормально расположенными) центрами.
В случае полной поперечной блокады предсердия и желудочки сокращаются независимо друг от друга – предсердия в ритме СА–узла, а желудочки со значительно меньшей частотой, присущей пейсмекерам третьего порядка (30–40/мин). При внезапном возникновении полной поперечной блокады желудочковые центры автоматизма начинают функционировать лишь через несколько секунд. Во время этой предавтоматической паузы кровоснабжение головного мозга ухудшается, что может привести к потере сознания и судорогам(приступ Эдемса–Стокса). Если вентрикулярные водители ритма не включаются, то остановка желудочков может привести к необратимому повреждению мозга и даже к смертельному исходу.
Искусственные водители ритма. Даже в том случае, если автоматизм сердца полностью исчезает, возбудимость рабочего миокарда в течение некоторого времени сохраняется. Благодаря этому можно поддерживать кровообращение путем искусственногоэлектрического раздражения желудочков. При необходимости импульсы тока можно подавать через интактную грудную клетку. В случае частых приступов Эдемса – Стокса, а также при полной поперечной блокаде с низкой частотой сокращений желудочков искусственное раздражение сердца иногда применяют годами. В этом случае импульсы подаются к сердцу по проволочным электродам от миниатюрных водителей ритма, имплантируемых под кожу и работающих от батареек.
Автоматия и проводимость.
Автоматия. Самой типичной особенностью миокардиомиоцитов является их способность к выработке импульсов возбуждения без воздействия посторонних раздражителей, получившей название ритмической автоматии.Способность сердца сокращаться в течение всей жизни сначала связывали с влияниями нервной системы (неврогенная теория). Однако у позвоночных животных сердце автоматически сокращалось и при перерезке нервов, идущих к сердцу. В 50-х годах XIX века в опытах Станиуса было показано, что перевязка сердца лягушки на границе между венозным синусом и предсердиями приводит к временной остановке сокращений отделов сердца. Через 30-40 минут сокращения восстанавливаются, однако ритм сокращений венозного синуса и остальных отделов сердца становится несогласованным.
Наложение лигатуры по венечной борозде вызывает остановку работы желудочков с последующим восстановлением ритма примерно в 2 раза более редкого, чем ритм сокращения предсердий.
В дальнейшем было показано, что охлаждение сравнительного небольшого участка в области устья полых вен приводит к остановке сердца. Результаты этих опытов показали, что в области правого предсердия, а также на границе предсердий и желудочков располагаются участки, ответственные за возбуждение. Гистологически в этих участках, а также в межжелудочковой перегородке, находятся атипичные кардиомиоциты, которые и являются источниками возбуждения сердца, обладая спонтанной активностью. Все клетки, обладающие такой активностью, объединены в проводящую систему сердца.
Первый узел проводящей системы сердца расположен в месте впадения полых вен в правое предсердие, на границе последнего с правым ушком. Это синоатриальный узел (узел Кейс-Флякка) – главный центр автоматии, водитель ритма первого порядка. Он генерирует в состоянии покоя у взрослого здорового человека импульсы с частотой 70-90 раз в минуту.
При физическом или эмоциональном напряжении, повышении температуры окружающей среды и тела частота его возбуждения может резко возрастать. Говоря о синусном узле, следует помнить, что он представляет собой не компактное единое образование, а скорее скопление нескольких узлов с близкой частотой возбуждения, занимающее обширную часть правого предсердия. Поэтому в экспериментах для подавления работы синоатриального узла у теплокровных животных приходится воздействовать не только на автоматическую область венозного синуса, но и на значительную часть правого предсердия. Импульс, возникший в синоатриальном узле, распространяется по всей мускулатуре предсердий. Правда, в ткани предсердий выделен участок, идущий от синусного узла к атрио-вентрикулярной области, напоминающий по своей структуре проводящую ткань сердца (пучок Бахмана). Но до сих пор не доказано, что только по этому пучку волны возбуждения распространяются от предсердий к желудочкам.
Вторым центром автоматии является атрио-вентрикулярный узел (узел Ашофф – Тавара), расположенный в толще межжелудочковой перегородки на границе предсердий и желудочков. Он имеет грибовидную форму и состоит из трех частей: верхней (предсердной), средней и нижней (желудочковой), причем каждая его часть обладает собственной частотой возбуждения. В целом этот центр автоматии генерирует импульсы с частотой 40-60 раз в минуту. Третий уровень, обеспечивающий ритмическую активность сердца, расположен в пучке Гиса и волокнах Пуркинье. Пучок Гиса начинается общим стволом от атрио-вентрикулярного узла, затем разделяется на две ножки, идущих к левому и правому желудочкам сердца. Эти ножки ветвятся на более тонкие проводящие пути, заканчивающиеся волокнами Пуркинье, которые уже непосредственно контактируются с клетками сократительного миокарда. Центры автоматии, расположенные в проводящей системе желудочков сердца, генерируют импульсы 10-30 раз в минуту.
Способность отдельных участков проводящей системы сердца генерировать импульсы с различной частотой была показана на культуре ткани, взятой из об ласти желудочков, предсердия и синусного узла эмбрионов курицы. Вступая в тесный контакт, кусочки ткани, имеющие разную частоту, начинают сокращаться в едином усредненном ритме. Это явление называется усвоением ритма, при котором структуры с замедленном ритмом сокращений усваивают более частый ритм других, наиболее активных участков сердца. В условиях организма синусный узел определяет частоту импульсов активности миокарда. Он подчиняет себе все нижележащие образования проводящей системы сердца и навязывает им свой синусный ритм. Однако, если в эксперименте отделить синусный узел лигатурой от атрио-вентрикулярного узла, последний начинает посылать импульсы, но его ритм реже, чем ритм синусного узла. Если же подавлена активность и атрио-вентрикулярного узла, то сердце начинает сокращаться под воздействием желудочковых водителей ритма. Верхушка желудочка не обладает способностью к автоматии, так как она не содержит элементов проводящей системы. Таким образом, в сердце существует своеобразная «иерархия» центров автоматии. В.Гаскелом было сформулировано правило: степень автоматии разных отделов тем выше, чем ближе расположен данный участок к синусному узлу. Это правило получило название закона градиента сердца. Итак, закон градиента сердца также имеет в своей основе миогенную организацию.
Проводимость. Отличительной особенностью проводящей системы сердца является наличие в ее клетках большого количества межклеточных контактов — нексусов. Эти контакты являются местом перехода возбуждения с одной клетки на другую. Такие же контакты имеются и между клетками проводящей системы и рабочего миокарда. Благодаря наличию контактов миокард, состоящий из отдельных клеток, работает как единой целое. Существование большого количества межклеточных контактов увеличивает надежность проведения возбуждения в миокарде.
Возникнув в синусно-предсердном узле, возбуждение распространяется по предсердиям, достигая предсердно-желудочкового (ат-риовентрикулярного) узла. В сердце теплокровных животных существуют специальные проводящие пути между синусно-предсердным и предсердно-желудочковым узлами, а также между правым и левым предсердиями. Скорость распространения возбуждения в этих проводящих путях ненамного превосходит скорость распространения возбуждения по рабочему миокарду. В предсердно-желудочковом узле благодаря небольшой толщине его мышечных волокон и особому способу их соединения возникает некоторая задержка проведения возбуждения. Вследствие задержки возбуждение доходит до предсердно-желудочкового пучка и сердечных проводящих миоцитов (волокна Пуркинье) лишь после того, как мускулатура предсердий успевает сократиться и перекачать кровь из предсердий в желудочки.
Следовательно, атриовентрикулярная задержка обеспечивает необходимую последовательность (координацию) сокращений предсердий и желудочков.
Скорость распространения возбуждения в предсердно-желудоч-ковом пучке и в диффузно расположенных сердечных проводящих миоцитах достигает 4,5—5 м/с, что в 5 раз больше скорости распространения возбуждения по рабочему миокарду. Благодаря этому клетки миокарда желудочков вовлекаются в сокращение почти одновременно, т. е. синхронно (см. рис. 7.2). Синхронность сокращения клеток повышает мощность миокарда и эффективность нагнетательной функции желудочков. Если бы возбуждение проводилось не через предсердно-желудочковый пучок, а по клеткам рабочего миокарда, т. е. диффузно, то период асинхронного сокращения продолжался бы значительно дольше, клетки миокарда вовлекались в сокращение не одновременно, а постепенно и желудочки потеряли бы до 50% своей мощности.
Таким образом, наличие проводящей системы обеспечивает ряд важных физиологических особенностей сердца: 1) ритмическую генерацию импульсов (потенциалов действия); 2) необходимую последовательность (координацию) сокращений предсердий и желудочков; 3) синхронное вовлечение в процесс сокращения клеток миокарда желудочков (что увеличивает эффективность систолы).
Заключение
В прослушанной лекции Вы получили сведения о морфо-функциональный структуре сердечно-сосудистой системы, т.е. системе кровообращения. Первым важным органом, выполняющим функцию насоса, является сердце. Все его элементы и структуры: эндокард, миокард, перикард несут определенную нагрузку. Сегодня лекция была посвящена главным образом миокарду, его основным свойствам. Были представлены сведения о проводимости и автоматии миокарда. Следующая лекция будет посвящена электрическим характеристикам и анализу ЭКГ. Рекомендуется посмотреть литературу по изучению и анализу ЭКГ (например: Дехтярь Г.Я. Электрокардиографическая диагностика М. «Медицина», 1966 г.), а также лекции по физике, раздел электродинамика.
« 1 » июля 2008 г . ГОЛУБЕВ В.Н.
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 1060; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!