Как работает сердце¶
Сердце — полый мышечный орган, центральный насос сердечно-сосудистой системы человека и большинства позвоночных, обеспечивающий непрерывный кровоток по сосудам. Располагается в грудной клетке, вес взрослого человека составляет 250–350 граммов, размер примерно с кулак. Сердце сокращается ритмично, совершая в среднем 60–80 сокращений в минуту в покое и перекачивая около 5 литров крови в минуту; при физической нагрузке этот объём возрастает в 4–5 раз.
¶Строение сердца
Сердце состоит из четырёх камер: двух предсердий (правого и левого) и двух желудочков (правого и левого). Между предсердием и желудочком находится клапан, пропускающий кровь только в одном направлении — от предсердия к желудочку. Между правым и левым отделами сердца сплошной перегородки нет только в эмбриональном периоде; у взрослого человека камеры полностью разделены, что исключает смешение артериальной и венозной крови.
Клапанный аппарат представлен четырьмя клапанами:
- Трёхстворчатый (трёхстворчатый) клапан — между правым предсердием и правым желудочком.
- Митральный клапан — между левым предсердием и левым желудочком.
- Лёгочный (пульмональный) клапан — на выходе из правого желудочка в лёгочную артерию.
- Аортальный клапан — на выходе из левого желудочка в аорту.
Первые два называются предсердно-желудочковыми (атриовентрикулярными), вторые — полулунными. При сокращении желудочков атриовентрикулярные клапаны захлопываются, создавая характерный первый тон сердца; при расслаблении желудочков закрываются полулунные клапаны — это второй тон. Смыкание створок предотвращает обратный ток крови.
Стенка сердца состоит из трёх слоёв: внутреннего (эндокард), среднего мышечного (миокард) и наружного (эпикард), покрытого перикардом — соединительнотканной сумкой с жидкостью, снижающей трение при сокращениях. Мышца левого желудочка толще правого примерно втрое, поскольку левый желудочек нагнетает кровь по большому кругу кровообращения и должен преодолевать значительно большее сопротивление.
¶Круги кровообращения
Кровь движется по двум замкнутым контурам:
Малый (лёгочный) круг начинается в правом желудочке, откуда венозная кровь по лёгочной артерии поступает в лёгкие. В лёгочных капиллярах кровь отдаёт углекислый газ и насыщается кислородом, после чего по четырём лёгочным венам возвращается в левое предсердие.
Большой круг начинается в левом желудочке: богатая кислородом кровь выбрасывается в аорту и разносится по всему организму — головному мозгу, органам, мышцам. Отдав тканям кислород и забрав углекислый газ, кровь собирается в полые вены и возвращается в правое предсердие.
Таким образом, правая половина сердца перекачивает венозную кровь через лёгкие, левая — артериальную через весь организм.
¶Механика сердечного цикла
Работа сердца циклична. Один цикл состоит из систолы (сокращения) и диастолы (расслабления) и занимает при частоте 75 ударов в минуту около 0,8 секунды.
- Систола предсердий (≈0,1 с): предсердия сокращаются, выталкивая остаточную порцию крови в желудочки, которые к этому моменту уже заполнены на 70–80 %.
- Систола желудочков (≈0,3 с): миокард желудочков сжимается, давление внутри растёт, атриовентрикулярные клапаны захлопываются (первый тон), полулунные открываются — кровь уходит в аорту и лёгочную артерию.
- Диастола (≈0,4 с): все камеры расслабляются, полулунные клапаны закрываются (второй тон), кровь из вен заполняет предсердия, а затем и желудочки.
Длительность диастолы превышает длительность систолы — это даёт мышце сердца время для отдыха и питания через коронарные артерии, которые наполняются кровью именно в фазу расслабления.
¶Регуляция сердечного ритма
Сердце обладает способностью сокращаться автономно — даже в отрыве от организма оно продолжает ритмично сокращаться, поскольку обладает автоматизмом. Источник ритма — синусно-предсердный (синусовый) узел в правом предсердии, называемый водителем ритма. Клетки узла спонтанно генерируют электрические импульсы с частотой около 60–80 в минуту.
Импульс распространяется по предсердиям к атриовентрикулярному узлу, задерживается там на доли секунды (чтобы предсердия успели сократиться), затем спускается по пучку Гиса и волокнам Пуркинье в миокард желудочков, вызывая их сокращение сверху вниз — от основания к верхушке, что обеспечивает эффективное выталкивание крови.
Ритм регулируется двумя отделами вегетативной нервной системы:
- Симпатические нервы учащают и усиливают сокращения (при стрессе, нагрузке).
- Парасимпатический (блуждающий) нерв замедляет ритм в покое.
Дополнительно на частоту влияют гормоны (адреналин, тироксин), уровень углекислого газа, кислотность и температура крови.
¶Метаболизм и питание сердца
Миокард потребляет кислород интенсивнее почти всех других тканей и почти не использует анаэробный гликолиз. Питание осуществляется через коронарные артерии, отходящие от аорты сразу за аортальным клапаном. При сужении коронарных артерий атеросклеротическими бляшками возникает ишемическая болезнь сердца: при полной закупорке сосуда развивается инфаркт миокарда — гибель участка мышцы.
¶Основные заболевания
- Ишемическая болезнь сердца — сужение коронарных артерий.
- Артериальная гипертензия — постоянное повышение давления, увеличивающее нагрузку на сердце.
- Аритмии — нарушения ритма: мерцательная фибрилляция, желудочковая тахикардия, фибрилляция желудочков.
- Пороки сердца — нарушения строения клапанов или перегородок.
- Сердечная недостаточность — неспособность сердца перекачивать кровь в объёме, необходимом организму.
Диагностика включает электрокардиографию (ЭКГ), эхокардиографию, суточное мониторирование, коронарографию. Лечение зависит от заболевания: от медикаментозной терапии до хирургических вмешательств, включая установку кардиостимулятора и пересадку сердца.
Источники:
- Гайтон А. К., Холл Дж. Э. Медицинская физиология
- Синельников Р. Д. Атлас анатомии человека
- Руководство по кардиологии под ред. В. А. Мухина, Е. В. Шляхто
- Клинические рекомендации Российского кардиологического общества