Сократительная функция сердца

Основу сердца составляет сердечная мышца – миокард, построенная из сердечной поперечнополосатой мышечной ткани.

Мышцы сердца имеют ряд структурных особенностей, обусловленных функциями разных отделов сердца и сердца как органа в целом: 1) неодинаковая толщина миокарда в разных отделах сердца – в предсердиях она меньше, чем в желудочках, в правом желудочке меньше, чем в левом; 2) обособленность мышц предсердий от мышц желудочков; 3) существование общих мышечных пластов в обоих предсердиях и в обоих желудочках; 4) наличие сфинктерообразных пучков мышечных волокон в области венозных устьев в предсердиях; 5) наличие двух морфофункциональных типов мышечных волокон.

Различают два типа сердечных мышечных волокон: 1) волокна рабочего миокарда предсердий и желудочков, обеспечивающие сократительную функцию; 2) волокна проводящей системы, обеспечивающие генерацию и проведение возбуждения к рабочим волокнам.

Снаружи миокард прочно сращён с серозной оболочкой – эпикардом. В области отхождения крупных сосудов он продолжается в околосердечную сумку – перикард. В узком щелевидном пространстве между эпикардом и перикардом содержится небольшое количество серозной жидкости, увлажняющей поверхность сердца и облегчающей его сокращение.

Внутренняя оболочка сердца – эндокард – состоит из соединительно-тканной основы, покрытой эндотелием. Последний обеспечивает гладкость внутренней поверхности сердца, облегчая течение крови и препятствуя её свёртыванию. Складки эндотелия, внутри которых находятся соединительная ткань, нервы и сосуды, образуют створчатые (антриовентрикулярные) и полулунные клапаны.

В правом предсердно-желудочном отверстии располагается трёхстворчатый клапан, в левом – двухстворчатый. При сокращении предсердий створки клапанов опускаются вниз, свободно попуская кровь. При сокращении же желудочков они захлопываются; прогибанию их внутрь предсердий препятствуют сухожильные нити, соединяющие края клапанов с сосочковыми мышцами желудочков.

В устьях аорты и лёгочной артерии расположены по три полулунных (кармашковых) клапана, вогнутая поверхность которых обращена в просвет сосудов. Расправляясь под давлением крови со стороны сосудов и прилегая друг к другу, кармашки клапанов обеспечивают полную герметизацию отверстий.

О т н о с и т е л ь н ы е р а з м е р ы с е р д ц а (в процентах к массе тела) у мелких и крупных животных одного класса примерно одинаковы (у млекопитающих в среднем 0,5 – 0,6 %), несмотря на различную интенсивность метаболизма и разную потребность в кислороде. Последняя удовлетворяется не за счёт увеличения размеров сердца, а за счёт учащения сердечных сокращений.

Сердечный цикл. Периоды и фазы деятельности сердца. Характерной особенностью сердца является непрерывная ритмичная деятельность, которая проявляется в последовательном сокращении и расслаблении его отделов. Сокращение отделов сердца называется систолой, расслабление – диастолой.

В цепи непрерывной ритмической деятельности сердца выделяют отдельные повторяющиеся циклы. Сердечный цикл – это совокупность электрических, механических и биохимических процессов, происходящих в сердце в течение одного полного сокращения и расслабления.

Один цикл соответствует одному сердечному толчку или одному пульсовому удару.При 60 сокращениях сердца в 1 мин длительность одного сердечного цикла составляет 1 с, при 70 сокращениях – 0,85, при 75 сокращениях – 0,8 с. Каждый сердечный цикл включает по одной систоле и по одной диастоле предсердий и желудочков.

С и с т о л а о б о и х п р е д с е р д и й происходит практически одновременно. Возникающий усиленный ток крови полностью раскрывает отверстия клапанов, и кровь беспрепятственно проходит в желудочки, заполняя их. Большая часть объема желудочков заполняется кровью ранее, в начальный период их диастолы, поэтому роль нагнетательной функции предсердий сравнительно невелика.

Несмотря на повышенное давление в желудочках, обратный ток крови из предсердий в вены не происходит. Этому препятствует сфинктерообразные пучки мышечных волокон, зажимающие устья вен (у птиц – специальные заслонки в венах). При продолжительности цикла 0,8 с систола предсердий составляет 0,1 с.

Д и а с т о л а п р е д с е р д и й длится в несколько раз дольше, чем систола, захватывая весь период систолы, а также большую часть диастолы желудочков. Предсердия при этом заполняются кровью из полых и лёгочных вен.

С и с т о л а о б о и х ж е л у д о ч к о в совпадает с началом диастолы предсердий. Поскольку именно благодаря сокращению желудочков обеспечивается движение крови по большому и малому кругам кровообращения, при анализе сердечного цикла за основу берут деятельность желудочков.

В систоле желудочков различают два периода: период напряжения и период изгнания крови, каждый из которых делится на ряд фаз.

Д и а с т о л а ж е л у д о ч к о в начинается с захлопывания аортального клапана и клапана лёгочной артерии, что препятствует обратному выбросу крови в желудочки, а также резкому падению давления в аорте и лёгочной артерии. Короткий период между прекращением изгнания крови из желудочков и захлопыванием полулунных клапанов называется протодиастолой.

Диастола желудочков, так же как и систола, включает два периода – период расслабления и период наполнения с несколькими фазами.

Период наполнения желудочков включает две фазы: быстрого и медленного наполнения. В наибольшем количестве кровь поступает в желудочки в фазу быстрого наполнения, хотя по времени она короче. Фаза медленного наполнения предшествует систоле предсердий или совпадает с ней. В фазе быстрого и медленного наполнения объём желудочков возрастает, и, когда он достигает исходного уровня, происходит сокращение предсердий и начинается новый сердечный цикл.

Ударный и минутный объём сердца. Показателями, характеризующими силу и мощность сердечных сокращений, являются ударный и минутный объём сердца. Ударный (систолический) объём – это количество крови, выбрасываемое одним желудочком сердца при одной систоле. Эта величина примерно одинакова для обоих желудочков, хотя развиваемое левым желудочком систолическое давление в 5 раз больше, чем правым.

Ударный объём зависит от величины сердца, силы сокращений сердечной мышцы и от количества крови в желудочках в начале сокращения.

Объём кров, перекачиваемой желудочком сердца за 1 мин, называют минутным объёмом сердца, или сердечным выбросом.

Частота сердечных сокращений - это показатель, существенно варьирующий как у разных видов, так и у разных представителей одного вида. Средние величины этого показателя у животных в покое следующие (циклов в 1 мин):

лошади 25-42

крупный рогатый скот 50-75

овцы, козы 60-80

свиньи 60-80

собаки 80-120

кошки 100-140

Из приведённых данных следует, что у млекопитающих частота сокращений сердца зависит от массы тела. У мелких животных этот показатель выше; он возрастает в точном соответствии с потребностью животного в кислороде в расчёте на единицу массы.

Механические и звуковые явления сердца. Работа сердца сопровождается механическими (сердечный толчок) и звуковыми (сердечные тоны) явлениями. Сердечный толчок проявляется в виде сотрясения переднего участка грудной клетки при сокращении сердца. Исследование сердечного толчка применяется в клинической практике ветеринарными специалистами для оценки сократительной функции сердца.

Выброс крови из желудочков и её движение по крупным сосудам вызывают колебания (микроперемещения) всего тела. Регистрация этих перемещений с целью оценки силы и координированности сердечных сокращений называется баллистокардиографией (от лат. ballista – метательный снаряд).

Тоны сердца – это высокочастотные (до 1000 Гц) звуковые колебания, возникающие при работе сердца и регистрируемые на поверхности грудной клетки. Тоны сердца можно выслушать с помощью фонендоскопа (аускутация) или записать на приборе (фонокардиография).

Всего имеется пять тонов сердца, два из которых прослушиваются. Первый, или систолический, тон – глухой, низкий и протяжный, второй, или диастолический, - более высокий и отрывистый. Первый тон соответствует захлопыванию атриовентрикулярных клапанов и началу систолы желудочков (периоду напряжения). Он обусловлен колебанием створок клапанов и прикреплённых к ним сухожильных нитей, а также вибрацией напряжённой стенки желудочка.

Второй тон возникает при закрытии полулунных клапанов аорты и лёгочной артерии и обусловлен колебаниями крови вследствие её отдачи.

Функциональные группы сосудов. Сосуды кровеносной системы имеют разное строение и разное функциональное назначение. В зависимости от выполняемой ими функции сосуды подразделяют на 6 групп: 1) амортизирующие сосуды; 2) сосуды сопротивления; 3) сосуды-сфинктеры; 4) обменные сосуды; 5) ёмкостные сосуды; 6) шунтирующие сосуды.

Амортизирующие сосуды – это наиболее крупные магистральные артерии, в которых ритмически пульсирующий, изменчивый кровоток превращается в более равномерный и плавный.

Сосуды сопротивления (резистивные сосуды) делятся на прекапиллярные (мелкие артерии) и посткапиллярные (венулы и мелкие вены).

Сосуды-сфинктеры – это последние отделы прекапиллярных артериол. От их сужения или расширения зависит число функционирующих капилляров, т.е. площадь обменной поверхности.

Обменные сосуды (истинные капилляры) – важнейший отдел сердечно-сосудистой системы. Через тонкие стенки капилляров происходит обмен между кровью и тканями. Стенки капилляров не содержат гладкомышечных элементов и не способны к сокращению.

Ёмкостные сосуды составляют венозный отдел сердечно-сосудистой системы. Ёмкостными эти сосуды называют потому, сто они вмещают ¾ всей крови, но создают лишь малую часть общего периферического сопротивления. Некоторые вены обладают особой ёмкостью как депо крови, что связано с их анатомическим строением (вены печени, чревной области).

Шунтирующие сосуды – это артериовенозные анастомозы, обеспечивающие прямую связь между мелкими артериями и венами в обход капиллярного ложа.

Поскольку сердце выбрасывает кровь в сосуды большого и малого кругов кровообращения порциями, кровоток в артериях носит импульсирующий характер. Объёмная и линейная скорости движения крови при этом постоянно меняются. Она максимальна при систоле, в период изгнания, и минимальна при диастоле.

Форма, размеры и количество капилляров в разных органах неодинаковы, их больше там, где происходят интенсивные обменные процессы.

Артериальное давление крови. Давление крови на стенки артерий, обусловленное степенью сжатия крови, называется артериальным давлением. О наличии давления говорит тот факт, что при ранении крупных сосудов у животных кровь бьёт струёй, иногда на значительное расстояние. Факторами, обуславливающими кровяное давление, являются: деятельность сердца (сердечный выброс), упругое сопротивление растяжению сосудистых стенок, суммарное периферическое сопротивление кровотоку, вязкость и гидростатическое давление крови.

Давление, возникающее в артериях при систоле и выбросе крови, называется максимальным, или систолическим; давление, возникающее при диастоле, - минимальным, или диастолическим.

Разница между систолическим и диастолическим давлением, т.е. амплитуда колебаний, называется пульсовым давлением, или пульсовой разницей.

Артериальный пульс. Пульс – это толчкообразные колебания сосудистых стенок и прилегающих к ним тканей, вызываемые сокращениями сердца. Пульс прощупывается на поверхностных, достаточно отдалённых от сердца артериях (лучевой, подчелюстной и др.). Это возможно потому, что волна деформации стенок аорты, возникающая при сердечном выбросе (пульсовая волна), распространяется по артериальным стенкам, затухая в области артериол и капилляров.