Введение

Физиология как наука началась с работ Вильяма Гарвея, который в 1628 г.

написал трактат «Анатомические исследования о движении сердца и крови у животных», в котором описал строение большого и малого кругов кровообращения и объяснил их функции, изложив тем самым основы учения о кровообращении. С тех пор история изучения кровообращения насчитывает уже почти четыре столетия. За последнее столетие многие выдающиеся исследования в этой области были отмечены Нобелевскими премиями: 1920г. - Крог получил премию за открытие механизма капиллярного кровообращения; 1924 г. - Эйнтговен за создание метода электрокардиографии; 1956 г. – группа американских учёных за методику катетеризации сердца; 1998 г. - группа американских учёных за изучение роли оксида азота как сигнальной молекулы в сердечно-сосудистой системе. К настоящему времени наука о кровообращении достигла такой степени развития, что позволила решить проблему пересадки сердца.

В настоящем пособии приводятся основные данные и современные представления о функционировании сердца и сосудов. Изложение начинается с сердечного цикла и его механизмов. Далее следует описание важнейших свойств сердечной мышцы, нервно-рефлекторные и гуморальные механизмы регуляции минутного объёма сердца. Затем идёт раздел физиологии сосудов, основные законы гемодинамики, особенности капиллярного кровообращения и регуляция кровообращения. Пособие может быть использовано как самостоятельный источник так и в качестве дополнения к учебнику. Оно поможет студентам систематизировать материал, разобраться в наиболее сложных вопросах темы, например, таких, как особенности возбудимости и возбуждения миокарда, природа автоматии водителя ритма сердца, регуляция сосудистого тонуса, проанализировать результаты лабораторных работ, выполняемых на занятии. Проверить полученные знания студенты могут с помощью вопросов для самоконтроля и ситуационных задач, которые приводятся в конце каждого раздела.

.

Занятие 1

Сердечный цикл. Автоматия План занятия Вопросы к занятию

1.Значение кровообращения для организма. Общий план строения сердечно-сосудистой системы. Роль сердца и сосудов.

2.Сердечный цикл, фазы. Изменение давления в полостях сердца и положение клапанного аппарата в различные фазы кардиоцикла. Тоны сердца и их происхождение.

3.Функции проводящей системы сердца. Градиент автоматии.

4.Скорость проведения возбуждения по различным отделам проводящей системы. Полный и неполный сердечный блок.

5.Потенциал действия клеток синусно-предсердного узла и его ионный механизм (график).

Дополнительные вопросы для студентов педиатрического факультета

1.Особенности строения сердца новорождённых.

2.Сердечный ритм и продолжительность сердечного цикла в разные возрастные периоды.

Система кровообращения обеспечивает движение крови в организме, в результате которого осуществляются её многообразные транспортные функции: дыхательная, питательная, экскреторная, терморегуляторная, гуморальной регуляции. Сердце является центральным органом кровообращения. Благодаря его энергии кровь движется по большому и малому кругу. Роль сосудов – создать направленное движение крови: в артериальных сосудах - от сердца к периферическим органам, а в венозных - от органов обратно к сердцу. Подробное описание функционального значения различных отделов сосудистого русла см. в занятии 4.

Сердечный цикл. Фазы

Сердце выполняет насосную функцию, ритмически нагнетая в артерии кровь, притекающую к нему из вен. При этом на артериальном и венозном концах сосудистой системы создаётся разность давлений, обеспечивающая непрерывное движение крови: 140 мм рт. ст. в аорте и 0 мм рт. ст. в крупных магистральных венах. Сердечный цикл состоит из последовательных чередований сокращений и расслаблений предсердий и желудочков (рис. 1). При сердечном ритме 75 сокращений в мин. сердечный цикл длится 0,8 сек.

Рис.1. Фазы сердечного цикла

I – предсердия, II – желудочки; серое поле – систола, светлое поле – диастола. а – асинхронное сокращение, б – изометрическое сокращение, а+б – фаза напряжения, в – фаза изгнания, г – протодиастолический период, д – изометрическое расслабление, е – фаза наполнения желудочков.

Началом сердечного цикла принято считать систолу предсердий, которая при ритме 75 сокращений в минуту длится 0,1 сек., диастола предсердий занимает 0,7 сек. Систола желудочков длится 0, 3 (рис.1 периоды а, б, в), а диастола – 0,5 сек (периоды г, д, е). Период, когда и предсердия и желудочки находятся в состоянии расслабления, называется общей паузой. В приведённом примере она равна 0,4 сек.

Общая пауза предшествует началу следующего цикла, она очень важна для наполнения желудочков кровью. Во время общей паузы одновременно расслаблены и предсердия, и желудочки, предсердно-желудочковые клапаны раскрыты, а полулунные закрыты, и кровь свободно поступает из магистральных вен в предсердия и далее в желудочки. В этот период в желудочки притекает около 80% объёма крови. Во время последующего сокращения предсердия подкачивают в желудочки остальные 20%. Клапаны между магистральными венами и предсердиями отсутствуют, но обратного движения крови в вены при сокращении предсердий не происходит благодаря сокращению кольцевых сфинктеров в устьях полых и лёгочных вен. Обращаем внимание на то, что большую часть поступающей в диастолу крови желудочки получают именно во время общей паузы. При учащении ритма сердца происходит укорочение общей паузы, время наполнения желудочков уменьшается, что приводит к снижению их ударного и минутного объёма и к ухудшению кровоснабжения органов и тканей.

Итак, сердечный цикл начинается с систолы предсердий, точнее правого предсердия, т.к. именно в нём находится главный водитель ритма сердца. Сокращаясь, предсердия создают толчок давления, который передаётся на кровь в желудочках, волна давления отражается от их стенок, и это облегчает закрытие предсердно-желудочковых клапанов в начале систолы желудочков.

Первый период систолы желудочков  период напряжения (табл.1). Начальная его фаза  фаза асинхронного сокращения  соответствует последовательному “включению” сократительных кардиомиоцитов. Давление в желудочках при этом растёт незначительно, но оно достаточно, чтобы закрылись предсердно-желудочковые клапаны.

С момента охвата возбуждением всего миокарда желудочков начинается фаза изометрического или изоволюмического сокращения. Она характеризуется синхронным сокращением всех кардиомиоцитов. В этот период атриовентрикулярные клапаны уже закрыты, а полулунные ещё не открылись, поскольку давление в аорте и лёгочном стволе ещё выше, чем в желудочках. В эту фазу объём желудочков не изменяется (отсюда и название  изоволюмическое сокращение), т.к. кровь, как всякая жидкость не сжимаема, но напряжение растёт, и давление в них резко возрастает. Когда оно превысит диастолическое давление в аорте и лёгочном стволе (соответственно 70 и 15 мм рт.ст.) открываются полулунные клапаны и начинается период изгнания крови из желудочков в магистральные артерии. Он в свою очередь разделяется на период быстрого и медленного изгнания. В период быстрого изгнания желудочки сокращаются в режиме близком к изотоническому, т.е. идёт быстрое сокращение желудочков, давление крови в них продолжает расти и достигает своего максимума (140 мм рт.ст.).

После окончания сокращения начинается период расслабления – диастола. Давление в желудочках начинает снижаться, и как только оно станет ниже давления в аорте и лёгочном стволе, закрываются полулунные клапаны. Время от начала периода расслабления до закрытия полулунных клапанов называется протодиастолическим периодом. После закрытия полулунных клапанов желудочки продолжают расслабляться при пока ещё закрытых атриовентрикулярных клапанах, т.к. давление в них пока ещё выше, чем давление в предсердиях. Данный период называется фазой изометрического или изоволюмического расслабления. Когда давление в желудочках упадет настолько, что станет меньше, чем в предсердиях, открываются атриовентрикулярные клапаны, и начинается период наполнения желудочков, во время которого в них поступает кровь из предсердий. Вначале кровь движется быстро  фаза быстрого наполнения, т.к. давление в желудочках близко к нулю. Именно в этот период происходит основное кровенаполнение желудочков. Затем по мере наполнения желудочков давление крови в них возрастает и движение крови замедляется  фаза медленного наполнения.

1. Таблица 1 Периоды и фазы систолы желудочков (в секундах)

Систола желудочков – 0,33	Период напряжения – 0,08	Фаза асинхронного сокращения – 0,05
		Фаза изометрического сокращения – 0,03
	Период изгнания – 0,25	Фаза быстрого изгнания – 0,12
		Фаза медленного изгнания – 0,13
Диастола желудочков – 0,47	Протодиастолический период – 0,04 Фаза изометрического расслабления – 0,08
	Период наполнения желудочков – 0,25	Фаза быстрого наполнения – 0,09
		Фаза медленного наполнения – 0,16
	Фаза наполнения желудочков, обусловленная систолой предсердий – 0,1

Таблица 2. Давление крови в полостях сердца