"Биология. Человек. 8 класс". Д.В. Колесова и др.
Особенности строения и работы сердца . Автоматизм сердца
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: эндокарда (внутреннего эпителиального слоя), миокарда (среднего мышечного слоя) и эпикарда (наружного слоя, состоящего из соединительной ткани и покрытого серозным эпителием). Основную массу составляет миокард - это поперечнополосатая мышца, которая по ряду признаков отличается от поперечно-полосатой скелетной мышцы. Снаружи сердце покрыто околосердечной сумкой - перикардом. Стенки перикарда выделяют жидкость, которая уменьшает трение сердца при сокращении.
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?
За сутки сердце сокращается 100 тыс. раз и перекачивает 10 т крови. Сердечный ритм состоит из трех фаз.
Фаза сокращения предсердий
Длительность фазы: 0,1 с
Кровь движется: из предсердий в желудочки
Состояние клапанов:
Створчатые - открыты
Полулунные - закрыты
Фаза сокращения желудочков
Длительность фазы: 0,3 с
Кровь движется: из желудочковых артерий
Состояние клапанов:
Полулунные открыты
Створчатые закрыты,
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.
Фаза расслабления
Длительность фазы: 0,4 с.
Кровь движется: в предсердия и желудочки.
Состояние клапанов
Створчатые - открыты
Полулунные - закрыты
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. Такое попеременное сокращение и расслабление позволяет миокарду работать в течение всей жизни человека, не утомляясь.
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).
Стенка сердца включает три оболочки: внутреннюю – эндокард, среднюю – миокард и наружную – эпикард.
Эндокард , endocardium, относительно тонкая оболочка, выстилает камеры сердца изнутри. В составе эндокарда различают: эндотелий, субэндотелиальный слой, мышечно-эластический и наружный соединительнотканный. Эндотелий представлен только одним слоем плоских клеток. Эндокард без резкой границы переходит на крупные присердечные сосуды. Створки створчатых клапанов и заслонки полулунных клапанов представляют собой дупликатуру эндокарда.
Myocardium,наиболее значительная оболочка по толщине и важнейшая по функции. Миокард – это многотканевая структура, состоящая из поперечнополосатой мышечной ткани, рыхлой и фиброзной соединительной ткани, атипичных кардиомиоцитов, сосудов и нервных элементов. Совокупность сократимых мышечных клеток составляет сердечную мышцу. Сердечная мышца имеет особенное строение, занимая промежуточное положение между поперечнополосатой и гладкой мускулатурой. Волокна сердечной мышцы способны к быстрым сокращениям, связаны между собой перемычками, в результате чего образуется широкопетлистая сеть, именуемая синцитием. Мышечные волокна почти лишены оболочки, их ядра находятся в середине. Сокращение мускулатуры сердца совершается автоматически. Мускулатура предсердий и желудочков анатомически раздельна. Их связывает только система проводящих волокон. Миокард предсердий имеет два слоя: поверхностный, волокна которого идут поперечно, охватывая оба предсердия, и глубокий раздельный для каждого предсердия. Последний состоит из вертикальных пучков, начинающихся от фиброзных колец в области предсердно-желудочковых отверстий и из круговых пучков, расположенных в устьях полых и легочных вен.
Миокард желудочков устроен значительно сложнее, чем миокард предсердий. Различают три слоя: наружный (поверхностный), средний и внутренний (глубокий). Пучки поверхностного слоя, общего для обоих желудочков, начинаются от фиброзных колец, идут косо – сверху вниз к верхушке сердца. Здесь они заворачиваются назад, уходят в глубину, образуя в этом месте завиток сердца, vortex cordis. Не прерываясь они переходят во внутренний (глубокий) слой миокарда. Этот слой имеет продольное направление, образует мясистые трабекулы и сосочковые мышцы.
Между поверхностными и глубокими слоями лежит средний – круговой слой. Он раздельный для каждого из желудочков, и лучше развит слева. Его пучки также начинаются от фиброзных колец и идут почти горизонтально. Между всеми мышечными слоями имеются многочисленные связывающие волокна.
В стенке сердца кроме мышечных волокон, находятся соединительнотканные образования – это собственный «мягкий скелет» сердца. Он выполняет роль опорных структур, от которых начинаются мышечные волокна и где фиксируются клапаны. К мягкому скелету сердца относят четыре фиброзных кольца, nnuli fibrosi, два фиброзных треугольника, trigonum fibrosum, и перепончатая часть межжелудочковой перегородки, pars membranacea septum interventriculare.
Фиброзные кольца, annlus fibrosus dexter et sinister, окружают правое и левое предсердно-желудочковые отверстия. Составляют опору для трехстворчатого и двухстворчатого клапанов. Проекция этих колец на поверхность сердца соответствует венечной борозде. Аналогичные фиброзные кольца располагаются в окружности устья аорты и легочного ствола.
Правый фиброзный треугольник больше левого. Он занимает центральное положение и фактически связывает между собой правое и левое фиброзные кольца и соединительнотканное кольцо аорты. Снизу правый фиброзный треугольник соединен с перепончатой частью межжелудочковой перегородки. Левый фиброзный треугольник значительно меньше, он соединяется с anulus fibrosus sinister.
Основание желудочков, предсердия удалены. Митральный клапан слева внизу
Атипичные клетки проводящей системы, образующие и проводящие импульсы, обеспечивают автоматизм сокращения типичных кардиомиоцитов. Они составляют проводящую систему сердца.
Таким образом, в составе мышечной оболочки сердца можно выделить три функционально взаимосвязанных аппарата:
1) Сократительный, представленный типичными кардиомиоцитами;
2) Опорный образованный соединительнотканными структурами вокруг естественных отверстий и проникающий в миокард и эпикард;
3) Проводящий, состоящий из атипичных кардиомиоцитов – клеток проводящей системы.
Эпикард , epicardium, покрывает сердце снаружи; под ним располагаются собственные сосуды сердца и жировая клетчатка. Он является серозной оболочкой и состоит из тонкой пластинки соединительной ткани, покрытой мезотелием. Эпикард также называют висцеральной пластинкой серозного перикарда, lamina visceralis pericardii serosi.
Сердце
- центральный орган системы крово- и лимфообращения. Благодаря способности к сокращениям, сердце приводит в движение кровь.
Стенка сердца
состоит из трех оболочек: эндокарда, миокарда и эпикарда.
Эндокард . Во внутренней оболочке сердца различают следующие слои: эндотелий, выстилающий изнутри полости сердца, и его базальную мембрану; подэндотелиальный слой, представленный рыхлой соединительной тканью, в которой много малодиффе-ренцированных клеток; мышечно-эласти-ческий слой, состоящий из гладкой мышечной ткани, между клетками которой в виде густой сети располагаются эластические волокна; наружный соединительнотканный слой, состоящий из рыхлой соединительной ткани. Эндотелий и подэндотелиальный слои аналогичны внутренней оболочке сосудов, мышечно-эластический является "эквивалентом" средней оболочки, а наружный соединительнотканный слой аналогичен наружной (адвентициальной) оболочке сосудов.
Поверхность эндокарда идеально гладкая и не препятствует свободному движению крови. В предсердно-желудочковой области и у основания аорты эндокард образует дупликатуры (складки), именуемые клапанами. Различают предсердно-желудочковые и желудочково-сосудистые клапаны. В местах прикрепления клапанов имеются фиброзные кольца. Клапаны сердца - это плотные пластинки волокнистой соединительной ткани, покрытые эндотелием. Питание эндокарда происходит путем диффузии веществ из крови, находящейся в полостях предсердий и желудочков.
Миокард (средняя оболочка сердца) - многотканевая оболочка, состоящая из поперчнополосатой сердечной мышечной ткани, межмышечной рыхлой соединительной ткани, многочисленных сосудов и капилляров, а также нервных элементов. Основной структурой является сердечная мышечная ткань, в свою очередь состоящая из клеток, формирующих и проводящих нервные импульсы, и клеток рабочего миокарда, обеспечивающих сокращение сердца (кардиомиоцитов). Среди клеток, формирующих и проводяших импульсы, в проводящей системе сердца различают три вида: Р-клетки (клетки-пейсмекеры), промежуточные клетки и клетки (волокна) Пуркиня.
Р-клетки - клетки-водители ритма, располагаются в центре синусного узла проводящей системы сердца. Они имеют полигональную форму и детерминированы на спонтанную деполяризацию плазмолеммы. Миофибриллы и органеллы общего значения в клетках-пейсмекерах выражены слабо. Промежуточные клетки - неоднородная по составу группа клеток, передают возбуждение от Р-клеток к клеткам Пуркиня. Клетки Пуркиня - клетки с небольшим количеством миофибрилл и полным отсутствием Т-системы, с большим по сравнению с рабочими сократительными миоцитами количеством циоплазмы. Клетки Пуркиня передают возбуждение от промежуточных клеток к сократительным клеткам миокарда. Они входят в состав пучка Гиса проводящей системы сердца.
Неблагоприятное влияние на клетки-пейсмекеры и клетки Пуркиня оказывают ряд лекарственных препаратов и другие факторы, способные привести к возникновению аритмий и блокады сердца. Наличие в сердце собственной проводящей системы чрезвычайно важно, поскольку она обеспечивает ритмичную смену систолических сокращений и диастол камер сердца (предсердий и желудочков) и работу его клапанного аппарата.
Основную массу миокарда составляют сократительные клетки - сердечные миоциты, или кардиомиоцитпы. Это клетки вытянутой формы с упорядоченной системой поперечноисчерченных миофибрилл, расположенных на периферии. Между миофибриллами находятся митохондрии с большим количеством крист. В миоцитах предсердий Т-система выражена слабо. Слабо развита в кардиомиоцитах гранулярная эндоплазматическая сеть. В центральной части миоцитов располагается ядро овальной формы. Иногда встречаются двуядерные кардиомиоциты. В мышечной ткани предсердий присутствуют кардиомиоциты с осмиофильными секреторными гранулами, содержащими натрийуретический пептид.
В кардиомиоцитах определяются включения гликогена, служащего энергетическим материалом сердечной мышцы. Содержание его в миоцитах левого желудочка больше, чем в других отделах сердца. Миоциты рабочего миокарда и проводящей системы соединяются между собой посредством вставочных дисков - специализированных межклеточных контактов. В области вставочных дисков прикрепляются актиновые сократительные миофиламенты, присутствуют десмосомы и щелевые контакты (нексусы).
Десмосомы способствуют прочному сцеплению сократительных миоцитов в функциональные мышечные волокна, а нексусы обеспечивают быстрое распространение волн деполяризации плазмолемм с одной мышечной клетки на другую и существование сердечного мышечного волокна как единой метаболической единицы. Характерным для миоцитов рабочего миокарда является присутствие анастомозирующих мостиков - взаимосвязанных фрагментов цитоплазм мышечных клетток разных волокон с находящимися в них миофибриллами. Тысячи таких мостиков превращают мышечную ткань сердца в сетчатую структуру, способную синхронно и эффективно сокращаться и выбрасывать из полостей желудочков необходимые систолические объемы крови. После перенесенных обширных инфарктов миокарда (острых ишемических некрозов стенки сердца), когда диффузно поражаются мышечная ткань сердца, система вставочных дисков, анастомозирующих мостиков и проводящая система, возникают нарушения ритма работы сердца вплоть до фибрилляции. В этом случае сократительная деятельность сердца превращается в отдельные несогласованные подергивания мышечных волокон и сердце не в состоянии выбрасывать нужные систолические порции крови в периферическую циркуляцию.
Миокард состоит в целом из высокоспециализированных клеток, утративших способность делиться митозом. Лишь в определенных участках предсердий наблюдаются митозы кардиомиоцитов (Румянцев П.П., 1982). Вместе с тем, для миокарда характерно наличие полиплоидных миоцитов, что значительно усиливает его рабочий потенциал. Явление полиплоидности наиболее часто наблюдается при компенсаторных реакциях миокарда, когда повышается нагрузка на сердце, и при патологии (недостаточности сердечных клапанов, заболеваниях легких и др.).
Сердечные миоциты в этих случаях резко гипертрофируются, и стенка сердца в том или ином отделе утолщается. В миокардиальной соединительной ткани заключена богато разветвленная сеть кровеносных и лимфатических капилляров, что обеспечивает постоянно работающую сердечную мышцу питанием и кислородом. В прослойках соединительной ткани имеются плотные пучки коллагеновых волокон, а также эластические волокна. В целом, эти соединительнотканные структуры составляют опорный скелет сердца, к которому прикрепляются сердечные мышечные клетки.
Сердце - орган, обладающий способностью к автоматизму сокращений. Оно может функционировать в известных пределах автономно. Однако в организме деятельность сердца находится под контролем нервной системы. В интрамуральных нервных узлах сердца находятся чувствительные вегетативные нейроны (клетки Догеля П-го типа), малые интенсивно флюоресцирующие клетки - МИФ-клетки и эффекторные вегетативные нейроны (клетки Догеля 1-го типа). МИФ-клетки рассматриваются как вставочные нейроны.
Эпикард - наружная оболочка сердца - представляет собой висцеральный листок околосердечной сумки (перикарда). Свободная поверхность эпикарда выстлана мезотелием так же, как и поверхность перикарда, обращенная в перикардиальную полость. Под мезотелием в составе этих серозных оболочек находится соединительнотканная основа из рыхлой волокнистой соединительной ткани.
Стенки сердца состоят из 3 оболочек: внутренней - эндокарда , средней - миокарда и наружной - эпикарда , являющегося висцеральным листком перикарда, pericardium .
Толща стенок сердца образуется главным образом средней оболочкой, миокардом, myocardium , состоящим из сердечной исчерченной мышечной ткани. Наружная оболочка, epicardium , представляет серозный покров. Внутренняя оболочка, эндокард, endocardium, выстилает полости сердца.
Миокард, myocardium, или мышечная ткань сердца, хотя имеет поперечную исчерченность, но отличается от скелетных мышц тем, что срстоит не из отдельных многоядерных волокон, а представляет собой сеть одноядерных клеток - кардиомиоцитов. В мускулатуре сердца различают два отдела: мышечные слои предсердия и мышечные слои желудочков . Волокна тех и других начинаются от двух фиброзных колец - anulifibrosi , из которых одно окружает ostium atrioventriculare dextrum , другое - ostium atrioventriculare sinistrum . Так как волокна одного отдела, как правило, не переходят в волокна другого, то в результате получается возможность сокращения предсердий отдельно от желудочков. В предсердиях различают поверхностный и глубокий мышечные слои: поверхностный состоит из циркулярно или поперечно расположенных волокон, глубокий - из продольных, которые своими концами начинаются от фиброзных колец и петлеобразно охватывают предсердие. По окружности больших венозных стволов, впадающих в предсердия, имеются охватывающие их циркулярные волокна, как бы сфинктеры. Волокна поверхностного слоя охватывают оба предсердия, глубокие принадлежат отдельно каждому предсердию.
Мускулатура желудочков еще более сложная. В ней можно различить три слоя : тонкий поверхностный слой слагается из продольных волокон, которые начинаются от правого фиброзного кольца и идут косо вниз, переходя и на левый желудочек; на верхушке сердца они образуют завиток, vortex cordis, загибаясь здесь петлеобразно в глубину и составляя внутренний продольный слой, волокна которого своими верхними концами прикрепляются к фиброзным кольцам. Волокна среднего слоя , расположенные между продольными наружным и внутренним, идут более или менее циркулярно, причем в отличие от поверхностного слоя не переходят с одного желудочка на другой, а являются самостоятельными для каждого желудочка.
Внутреннее строение сердца.
Сердце человека имеет 4 камеры (полости): два предсердия и два желудочка (правые и левые). Одна камера отделяется от другой перегородками.
Поперечная перегородка делит сердце на предсердия и желудочки.
Продольная перегородка, в которой различают две части: межпредсердную и межжелудочковую, разделяет сердце на несообщающиеся между собой две половины - правую и левую.
В правой половине находится правое предсердие и правый желудочек и течет венозная кровь
В левой половине находится левое предсердие и левый желудочек и течет артериальная кровь.
Правое предсердие .
На межпредсердной перегородке правого предсердия имеется овальная ямка.
В предсердие впадают следующие сосуды:
1. верхняя и нижняя полые вены
2. наименьшие вены сердца
3. отверстие венечного синуса
На нижней стенке этого предсердия располагается правое предсердно-желудочковое отверстие, в котором находится трехстворчатый клапан, препятствующий обратному току крови из желудочка в предсердие.
Правый желудочек отделен от левого межжелудочковой перегородкой.
В правом желудочке различают два отдела:
1) передний, в котором имеется артериальный конус, переходящий в легочной ствол.
2) задний (собственно полость), в нем имеются мясистые трабекулы, переходящие в сосочковые мышцы, от них отходят сухожильные хорды (нити), направляющиеся к створкам правого предсердно-желудочкового клапана.
Левое предсердие .
В него впадают 4 легочные вены, по которым поступает артериальная кровь. На нижней стенке этого предсердия имеется левое предсердно-желудочковое отверстие, в котором находится двухстворчатый клапан (митральный).
Левый желудочек имеет два отдела:
1) передний отдел , от которого берет начало конус аорты.
2) задний отдел (собственно полость), в нем имеются мясистые трабекулы, переходящие в сосочковые мышцы, от них отходят сухожильные хорды (нити), направляющийся к створкам левого предсердно-желудочкового клапана.
Клапаны сердца.
Различают два вида клапанов:
1. Створчатые клапаны – бывают двух и трехстворчатые.
Двухстворчатый клапан находится в левом предсердно-желудочковом отверстие.
Трехстворчатый клапан находится в правом предсердно-желудочковом отверстии.
Строение этих клапанов следующее: створка клапана соединена с помощью хорд с сосочковыми мышцами. Сокращаясь, мышцы натягивают хорды, клапаны открываются. Когда мышцы расслабляются, клапаны закрываются. Эти клапаны препятствуют обратному току крови из желудочков в предсердия.
2. Полулунные клапаны находятся вместе выхода аорты и легочного ствола. Они препятствуют току крови из сосудов в желудочки.
Состоят клапаны из трех полулунных заслонок – кармашек, в центре которых имеется утолщение – узелки. Они обеспечивают полную герметизацию при закрытии полулунных клапанов.
Строение стенки сердца.
Стенка сердца состоит из трех слоев: внутреннего - эндокарда, среднего, самого толстого - миокарда и наружного - эпикарда.
1. Эндокард выстилает изнутри все полости сердца, покрывает сосочковые мышцы с их сухожильными хордами (нитями), образует предсердно-желудочковые клапаны, клапаны аорты, легочного ствола, а также заслонки нижней полой вены и венечного синуса.
Состоит из соединительной ткани с эластическими волокнами и гладкомышечными клетками, а также эндотелия.
2. Миокард (мышечный слой) является сократительным аппаратом сердца. Образован миокард сердечной мышечной тканью.
Мускулатура предсердий полностью отделена от мускулатуры желудочков при помощи фиброзных колец, расположенных вокруг предсердно-желудочковых отверстий. Фиброзные кольца вместе с другими скоплениями фиброзной ткани составляют своеобразный скелет сердца, служащий опорой для мышц и клапанного аппарата.
Мышечная оболочка предсердий состоит из двух слоев : поверхностного и глубокого. Она тоньше мышечной оболочки желудочков, состоящей из трех слоев: внутреннего, среднего и наружного. При этом мышечные волокна предсердий не переходят в мышечные волокна желудочков; предсердия и желудочки сокращаются неодновременно.
3.Эпикард - это наружная оболочка сердца, покрывающая его мышцу и плотно сращенная с ней. У основания сердца эпикард заворачивается и переходит в перикард.
Перикард – это околосердечная сумка, изолирующая сердце от окружающих органов, предохраняет от чрезмерного растяжения.