Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
ФГБОУ ВО МГАВМиБ - МВА имени К.И. Скрябина
Факультет ветеринарной медицины
Кафедра физиологии, фармакологии, токсикологии им. А.Н. Голикова и И.Е. Мозгова
Реферат
Работа сердца и физиологическая роль его работы
Подготовила студентка II курса ФВМ 8 группы
Кувшинова Мария
Проверил: к.б.н., доцент Любимов Виктор Евгеньевич
Москва, 2017
Введение
сердце кровообращение миокард желудочек
В процессе эволюции у высших животных возникает проблема транспорта питательных веществ и кислорода к тканям и отвода от них продуктов метаболизма. Данная проблема была решена развитием системы кровообращения. С помощью сердца, а также широкой и развернутой сети сосудов (вен, артерий, капилляров), которые разветвляясь проникают в каждую малую точку организма кровь доставляет все необходимое к тканям и относит от них, все токсичные отходы, и продукты жизнедеятельности.
В организме позвоночных животных кровь циркулирует по замкнутой системе сосудов и полостей, названных кровеносной системой, или системой кровообращения.
Сам принцип работы системы кровообращения интересовал ученых с давней древности, но из-за невозможности прямого наблюдения (in vita) и появления ошибочных, тупиковых теорий его открытие сильно затянулось во времени.
Долгий срок считалось, что центр кровообращения - это печень, кровь течет по сосудам, а по артериям кислород.
Во II веке до н.э. ученый Гален выдвинул предположение о существовании отверстия в предсердной перегородке, через которое кровь поступает из правого предсердия в левый желудочек. Попытку опровергнуть это мнение предпринял М. Сервет в XVI веке, он открыл малый круг кровообращения, и показал, что весь объем крови проходит через легкие, где и подвергается переработке (а не в печени по бытующему мнению), но Сервет был объявлен инквизиторов и вместе со своими трудами был сожжен, а его учение объявлено ересью.
Повторил его исследования, ученик Фабриция, В. Гарвей (1578-1657), который эмпирическим путем установил замкнутость системы кровообращения, доказал наличие большого и малого кругов кровообращения. Продолжил, доказал и расширил учение Гарвея М. Мальпиги. Он в 1661 году обнаружил капилляры.
Впоследствии огромнейший вклад в развитие изучения системы кровообращения вложили такие ученые как: И.П. Павлов, Э.Г. Старлинг, М.Г. Удельнова и другие.
1. Сердце
Сердце это центральный орган сердечнососудистой системы обеспечивающий ток крови по кровеносным сосудам. Оно представлено полым мышечным мешком, разделённым на камеры. Эволюционно количество камер и строение самого органа менялось. Так, у беспозвоночных (подтип) роль сердца выполняла брюшная аорта, у надкласса рыбы появилось двухкамерное сердце (1 круг кровообращения); у класса земноводные появилось трехкамерное сердце (2 круга кровообращения со смешением крови у взрослых животных), 2 дуги аорты; у класса пресмыкающиеся/ рептилии в желудочке сердца появилась неполная перегородка, а от сердца отходят 3 самостоятельных сосуда; у класса птицы окончательно зарастает отверстие и выделяются 2 самостоятельных желудочка, правая дуга аорты; и, наконец, у класса млекопитающие четырехкамерное сердце.
2. Круги кровообращения
Большой круг начинается в левом желудочке, при его сокращении кровь из сердца попадает в аорту, из которой кровь переходит в различной величины артерии, которые впоследствии распадаются на артериолы и капилляры в тканях организма. В капиллярах происходит обмен между кровью и прилегающими тканями. Затем крови собирается в венулы, откуда сливается в вены, и по венам попадает в полую вену и в правое предсердие, на чем путь большого круга кровообращения заканчивается (см. приложение 1).
Из правого предсердия кровь переливается в правый желудочек, с которого начинается малый круг кровообращения. Правый желудочек выталкивает кровь в легочную артерию, которая делясь на более мелкие сосуды разветвляется сетью капилляров в легких, где кровь насыщается кислородом и отдает связанный углекислый газ. После газообмена кровь собирается в легочных венах и стекает в левое предсердие, где и заканчивается малый круг кровообращения (см. приложение 1).
Венечный круг кровообращения.
Стенки сердца получают кровь по венечным артериям, отходящим от аорты над клапанами. Правая и левая венечные артерии лежат в одноименной борозде и полукольцом охватывают сердце. Правый сосуд переходит в заднюю межжелудочковую ветвь сердца, а левый в переднюю межжелудочковую ветвь, обе артерии спускаются к верхушке сердца. Правая артерия питает правые предсердие и желудочек, а левая - левые. Ветви артерий обильно анастомозируют между собой, что обеспечивает равномерное кровоснабжение всех 3-х оболочек сердца. У детей анастомозов меньше, но они крупнее.
Вены сердца многочисленны, мелкие изливаются в основном в правое предсердие, более крупные впадают в венечный синус. Венечный синус лежит в задней части венечной борозды и тоже открывается в правое предсердие. Он собирает кровь из большой вены сердца (поднимается по передней межжелудочковой борозде), средней вены (по задней борозде) и др. вен.
В стенке сердца есть сети лимфатических капилляров, соединенных между собой, и расположенных в толще всех 3-х слоев сердца. В клапанах и сухожильных нитях они отсутствуют. В подэпикардиальном сплетении сердца формируются лимфатические сосуды, которые находятся в продольных и венечных бороздах, сопровождая артерии и вены сердца. Правый и левый лимфатические сосуды сердца следуют по ходу венечных артерий. Лимфатические сосуды сердца несут лимфу к узлам вблизи дуги аорты.
Кровоснабжение перикарда осуществляется перикардно-диафрагмальными артериями, между разветвлениями артерий в эпикарде образуются анастомозы с ветвями венечных артерий.
Лимфатические капилляры перикарда образуют сосуды, которые имеют многочисленные региональные узлы - передние медиастинальные, трахеобронхиальные, грудинные, диафрагмальные.
Разделение кругов кровообращения способствовало повышению давления в артериях и как следствие более интенсивному обмену веществ, поэтому стало выгодным метаморфозом на пути развития и приспособления.
3. Строение стенки сердца
Стенку сердца составляют три слоя: тонкий внутренний слой - эндокард, толстый мышечный слой - миокард и тонкий наружный слой - эпикард, который является висцеральным листком перикарда.
Эндокард выстилает внутреннюю поверхность полостей сердца. Он в свою очередь состоит из слоя соединительной ткани с большим числом эластических волокон и гладких мышечных клеток, из расположенного на-ружнее еще одного слоя соединительной ткани с примесью эластических волокон и из внутреннего эндотелиального слоя, чем эндокард отличается от эпикарда. Эндокард по своему происхождению соответствует сосудистой стенке, а перечисленные слои его -- 3 оболочкам сосудов. Все сердечные клапаны представляют складки (дубликатуры) эндокарда. Эндокард выстилает изнутри полости сердца, повторяя их сложный рельеф и покрывая сосочковые мышцы с их сухожильными хордами. Все клапаны сердца: предсердно-желудочковые, аорты и легочного ствола - образованы двойным листком эндокарда, внутри которого располагаются соединительнотканные волокна.
Миокард образован сердечной поперечно-полосатой мышечной тканью и состоит из кардиомиоцитов, соединенных между собой большим количеством перемычек, с помощью которых они связаны в мышечные комплексы, образующие узкопетлистую сеть. Такая мышечная сеть обеспечивает ритмичное сокращение предсердий и желудочков. У предсердий толщина миокарда наименьшая; у левого желудочка - наибольшая.
Миокард предсердий отделен фиброзными кольцами от миокарда желудочков. Эти фиброзные кольца окружают правое и левое предсердно-желудочковые отверстия и составляют опору правого и левого предсердно-желудочковых клапанов. Синхронность сокращений миокарда обеспечивает проводящая система сердца, единая для предсердий и желудочков. У предсердий миокард состоит из двух слоев: поверхностного (общего для обоих предсердий), и глубокого (раздельного). В поверхностном слое мышечные пучки расположены поперечно, в глубоком слое - продольно.
Миокард желудочков состоит из трех различных слоев: наружного, среднего и внутреннего. В наружном слое мышечные пучки ориентированы косо, начинаясь от фиброзных колец, продолжаются вниз к верхушке сердца, где образуют завиток сердца. Внутренний слой миокарда состоит из продольно расположенных мышечных пучков. За счет этого слоя образуются сосочковые мышцы и трабекулы. Наружный и внутренний слои являются общими для обоих желудочков. Средний слой образован круговыми мышечными пучками, отдельными для каждого желудочка. Межжелудочковая перегородка образована в большей своей части миокардом, в основе верхнего участка этой перегородки лежит пластинка фиброзной ткани.
Эпикард построен по типу серозных оболочек и состоит из тонкой пластинки соединительной ткани, покрытой мезотелием. Эпикард покрывает сердце, начальные отделы восходящей части аорты и легочного ствола, конечные отделы полых и легочных вен. Этот слой, прилежащий к миокарду снаружи, является висцеральным листком серозного перикарда. По сосудам эпикард переходит в париетальную пластинку серозного перикарда.
Перикард - наружный листок околосердечной сумки. Между внутренним листком перикарда (эпикардом) и наружным есть щелевидная перикардиальная полость с перикардиальной жидкостью (обеспечивает смазку, предотвращает трение).
Сердечная мышца при микроскопии выглядит подобно скелетной поперечно-полосатой мускулатуре. Наблюдается четко выраженная поперечная исчерченость и саркомерное строение.
Различают два типа сердечных волокон:
1) типичные волокна - рабочего миокарда,
2) нетипичные волокна проводящей системы.
Типичные волокна.
Рабочий миокард состоит из цепочки мышечных клеток - саркомеров соединенных друг с другом «конец в конец» и заключенных в общую саркоплазматическую мембрану. Соединенные саркомеры образуют миофибриллы. Контакт саркомеров осуществляется посредством вставочных дисков, благодаря чему волокна и имеют характерную поперечную исчерченность.
Строение саркомеров:
Саркомеры состоят из чередующихся темных (миозиновых) - А, и светлых (актиновых) - I полос. В центра полосы А расположена зона Н имеющая центральную Т-линию. Саркомеры соединяются между собой с помощью вставочных дисков - нексусов, которые и являются истинными границами клеток.
Миозин содержащийся в полосе А, способен расщеплять АТФ до АДФ, то есть представляет собой аденозинтрифосфатазу, а так же способен образовывать с миозином обратимый комплекс актомиозин (в присутствии Са++ и образованием АДФ), чем и обусловлена сократимость сердечной мышцы.
Нетипичные волокна.
Благодаря атипическим нервным волокнам реализуется автоматия сердца.
Автоматия сердца - это способность сердца ритмически сокращаться под влиянием импульсов, зарождающихся в нем самом.
Морфологическим субстратом автоматии служат атипические сердечные волокна - пейсмекеры, способные к периодической самогенерации мембранного потенциала.
Атипические миоциты более крупные, нежели рабочие, в них содержится больше саркоплазмы с высоким содержанием гликогена, но мало миофибрилл и митохондрий. В атипических клетках преобладают ферменты, способствующие анаэробному гликолизу.
Сами атипические клетки располагаются в строго определенных областях и образуют синоатриальный (Кейт-Флерка) и атриовентрикулярный (Ашоффа-Тавара) узлы и пучек Гиса делящийся на ножки, которые разветвляются на волокна Пуркинье.
Схема работы проводящей системы сердца.
Типические миоциты во время сокращения поддерживают стабильный мембранный потенциал, в то время как потенциал нетипических миоцитов синоатриального узла медленно понижается в связи с повышением проницаемости мембран для ионов натрия входящих внутрь волокон и ионов калия выходящих из них. При открытии натриевых ворот ионы Na+ лавинообразно устремляются внутрь волокон вызывая распространение нового потенциала. («дрейф» потенциала). После чего процесс повторяется.
Способность к автоматии в различных участках сердца неодинакова и у атриовентрикулярного узла она уже ниже, а у пучка Гиса настолько мала, что соответствующая частота возникновения мембранного потенциала не совместима с жизнью.
4. Сокращение миокарда
Инициатором сокращения миокарда, как и в скелетной мышце, является потенциал действия, распространяющийся вдоль поверхностной мембраны кардиомиоцита. Поверхностная мембрана волокон миокарда образует впячивания, так называемые поперечные трубочки (Т-система), к которым примыкают продольные трубочки (цистерны) саркоплазматического ретикулума, являющиеся внутриклеточным резервуаром кальция (см. приложение 2). Саркоплазматический ретикулум в миокарде выражен в меньшей степени, чем в скелетной мышце. Нередко к поперечной Т-трубочке примыкают не две продольные трубочки, а одна (система диад, а не триад, как в скелетной мышце). Считается, что потенциал действия распространяется с поверхностной мембраны кардиомиоцита вдоль Т-трубочки в глубь волокна и вызывает деполяризацию цистерны саркоплазматического ретикулума, что приводит к освобождению из цистерны ионов кальция. Следующим этапом электромеханического сопряжения является перемещение ионов кальция к сократительным протофибриллам. Сократительная система сердца представлена сократительными белками -- актином и миозином, и модуляторными белками -- тропомиозином и тропонином. Молекулы миозина формируют толстые нити саркомера, молекулы актина- это тонкие нити. В состоянии диастолы тонкие актиновые нити входят своими концами в промежутки между толстыми и более короткими миозиновыми нитями. На толстых нитях миозина располагаются поперечные мостики, содержащие АТФ, а на нитях актина -- модуляторные белки -- тропомиозин и тропонин. Эти белки образуют единый комплекс, блокирующий активные центры актина, предназначенные для связывания миозина и стимуляции его АТФазной активности.