Физиологические особенности сердечной мышцы

Сердечная мышца (миокард) как и скелетные мышцы относится к поперечно-полосатой мышечной ткани, но имеет ряд особенностей. Функциональным элементом сердца служит мышечное волокно – цепочка из клеток миокарда, соединенных «конец в конец» и заключенных в общую саркоплазматическую оболочку. В зависимости от морфологических и функциональных особенностей различают два типа волокон. Волокна «рабочего» (сократительного) миокарда предсердий и желудочков составляют основную массу сердца и обеспечивают его нагнетательную функцию. Волокна проводящей системы отвечают за генерацию возбуждения и проведение его к рабочему миокарду. Нагнетательная функция сердца основана на чередовании сокращений (систол) и расслаблений (диастол) отделов сердца. Сердечная мышца характеризуется автоматией, возбудимостью, проводимостью и сократимостью.

Автоматия и проводимость миокарда. Автоматия – способность сердца ритмически сокращаться под действием импульсов, возникающих спонтанно без внешних раздражений в самом сердце. Миокард, подобно нервной ткани и скелетным мышцам, принадлежит к возбудимым тканям. Волокна миокарда обладают потенциалом покоя, отвечают на надпороговые стимулы генерацией потенциала действия и способны проводить эти потенциалы без затухания. Миокард ведет себя как функциональный синцитий: возбуждение, возникающее в одном отделе, охватывает все волокна. Сердце либо отвечает на раздражение возбуждением всех волокон, либо не отвечает вовсе, т.е. подчиняется закону «все или ничего». Этим сердце отличается от нервов и скелетных мышц, где каждая клетка возбуждается изолированно.

В норме ритмические импульсы генерируются cпонтанно специализированными волокнами проводящей системы сердца, которая образует узлы, пучки и скопления среди волокон рабочего миокарда. В области впадения верхней полой вены в правое предсердие расположен ведущий водитель ритма синоатриальный узел, в котором генерируются 70 – 90 импульсов в минуту у взрослого человека. От этого узла возбуждение распространяется по рабочему миокарду обоих предсердий и к атриовентрикулярному узлу (предсердно – желудочковому), расположенному в толще межжелудочковой перегородки на границе предсердий и желудочков. Здесь генерируются 40 – 60 импульсов в минуту. От атриовентрикулярного узла отходит пучок Гиса, разделяясь на правую и левую ножки, которые расположены на соответствующей стороне межжелудочковой перегородки. Конечные разветвления проводящей системы – волокна Пуркинье – проводят импульсы непосредственно к рабочему миокарду желудочков, вызывая его сокращение.

Проводимость – способность миокарда проводить возбуждение. Импульсы от синусного узла проводятся со скоростью 1 м/с, при прохождении предсердно-желудочкового узла задерживаются до 0,4 с, по ножкам пучка Гиса передаются к верхушке сердца со скоростью 4м/с и по волокнам Пуркинье направляются к основанию желудочков.

Атриовентрикулярная задержка имеет важное физиологическое значение: обеспечивает направленное проведение возбуждения от предсердий к желудочкам.

Возбудимость миокарда. Возбудимость волокон миокарда имеет ту же биоэлектрическую природу, что в нервных и мышечных клетках. Потенциал действия (ПД) возникает в результате изменений мембранной проницаемости для различных ионных потоков (калиевых, кальциевых и натриевых). Специфической особенностью волокон миокарда является: наличие фазы быстрой деполяризации, обусловленной кратковременным повышением натриевой проницаемости, и дальнейшим формированием плато ПД, обусловленным транспортом внутрь клеток ионов кальция (рис. 1)..

Определенным фазам возбуждения в сердце соответствуют периоды невозбудимости (абсолютной рефрактерности) и периоды пониженной возбудимости (относительной рефрактерности).

Особенностью миокарда является длительный рефрактерный период. Это предохраняет миокард от быстрого повторного возбуждения, препятствует круговому движению возбуждения, предотвращает нарушение ритмичного чередования сокращения и расслабления. За фазой относительной рефрактерности следует фаза повышенной возбудимости (совпадающая по времени с началом диастолы). При возбуждении сердца возникает электрическое поле, которое можно зарегистрировать на поверхности тела методом электрокардиографии (рис. 2, 3).

Сократимость миокарда. Сокращение сердца, как и скелетных мышц запускается потенциалом действия. Тем не менее временные соотношения между возбуждением и сокращением в этих мышцах существенно различаются (рис. 1). Длительность потенциала действия скелетных мышц составляет несколько миллисекунд, и сокращение начинается, когда возбуждение закончилось. В миокарде возбуждении и сокращение во времени перекрываются значительно. Потенциал действия клеток миокарда заканчивается только после начала расслабления. Сердечная мышца в отличие от скелетной не может отвечать на частые раздражения суммацией одиночных сокращений т.е. тетанусом. Это свойство миокарда – работать в режиме одиночного мышечного сокращения имеет большое значение для нагнетательной (насосной) функции сердца. Сократимость миокарда в отличие от скелетных мышц не может изменяться путем вовлечения в сокращение различного числа двигательных единиц: миокард представляет функциональный синцитий, в каждом сокращении участвуют все волокна или не участвует ни одно (закон «все или ничего»).

Раздражитель сильнее порогового в конце систолы и начале диастолы может вызвать дополнительное внеочередное сокращение – экстрасистолу, за которой последует более продолжительная компенсаторная пауза.