1.Введение

2.Сердце

3.Круги кровообращения

4.Строение миокарда  сердца

5. Физиологические особенности строения сердечной мышцы

6.Сердечный цикл

7.Систола желудочков

8.Диастола желудочков

9.Систола предсердий

10. Систолический  и минутный объем сердца.

11. Деятельность  сердечно-сосудистой системы при  физической нагрузке.

12.Заключение. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

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 д.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, В. Ф. Овсянников.

Сердце

Сердце центральный  орган кровообращения, благодаря  его работе кровы беспрерывно  циркулирует внутри организма. Сердце начинает свою работу с первым вздохом  новорожденного животного и заканчивает  лишь с его смертью.

Сердце представляет собой мышечный мешок разбитый двумя перегородками на четыре части. Правую (содержащую венозную кровь) и левую (содержащую артериальную кровь), и на предсердия, к которым кровь подтекает из соответствующих магистралей; и желудочков, которые выталкивают кровь. Между предсердиями и желудочками в левой и правой половинах сердца находятся атриовентрикулярные отверстия снабженные Двух- и трехстворчатым клапанами, предназначенными для свободного перехода крови из предсердий в желудочки и препятствующих оттоку крови в обратную сторону. Для тех же целей (односторонняя направленность кровотока) у артерий начинающихся от желудочков (аорта и легочная артерия) имеются полулунные клапаны.  

Круги кровообращения

В процессе эволюции у животных появляется два круга  кровообращения, которые разделяют на большой и малый круги.

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.

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.

Разделение кругов кровообращения способствовало повышению  давления в артериях и как следствие более интенсивному обмену веществ.

Строение  миокарда сердца

Сердце как  орган состоит из трех оболочек: эндокарда, самой глубокой оболочки представленной соединительно-тканной  оболочкой, покрытой эндотелием, миокарда -- мышечной оболочки сердца и эпикарда - наружной серозной- оболочки сердца.

Миокард построен из сердечной поперечно - полосатой  мышечной ткани и имеет ряд  особенностей связанных с самой  функцией сердца, как в целом, так  и его отделов: 
- В различных отделах толщина сердечной мышцы неодинакова, например в левом желудочке стенка толще чем в правом. 
- Мышцы предсердия обособлены от мышц желудочков. 
- В желудочках и предсердиях существуют общие мышечные пласты. 
- В области венозных устьев преддверий располагаются сфинктеры. 
- Наличие в миокарде двух морфофункциональных типов мышечных волокон.

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.

Типические  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.  

Нетипические  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 синатриальный (Кейт-Флерка) и атриовентрикулярный (Ашоффа-Тавара) узлы и пучек Гисса делящийся на ножки, которые разветвляются как волокна Пуркинье.

Схема работы проводящей системы сердца:

Типические миоциты  во время сокращения поддерживают стабильный мембранный потенциал, в то время  как потенциал нетипических миоцитов синатриального 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  Гисса настолько мала, что соответствующая  частота возникновения мембранного потенциала не совместима с жизнью.

Физиологические особенности строения сердечной мышцы

Для обеспечения  нормального существования организма  в различных условиях сердце может  работать в достаточно широком диапазоне  частот (например у лошади в процессе бега частота сердечных толчков может увеличиваться в 4 - 5 раз). Такое возможно благодаря некоторым свойствам, таким как:

1 - Автоматия  сердца, это способность сердца  ритмически сокращаться под влиянием  импульсов, зарождающихся в нем  самом. Описана выше.

2 - Возбудимость  сердца, это способность сердечной  мышцы возбуждаться от различных  раздражителей физической или  химической природы, сопровождающееся  изменениями физико - химических  свойств ткани. 

3 - Проводимость  сердца, осуществляется в сердце  электрическим путем вследствие образования потенциала действия в клетках пейс-мейкерах. Местом перехода возбуждения с одной клетки на другую, служат нексусы.

4 - Сократимость  сердца - Сила сокращения сердечной  мышцы прямо пропорциональна  начальной длине мышечных волокон

5 - Рефрактерность  миокарда - такое временое состояние  не возбудимости тканей 

При сбое сердечного ритма происходит мерцание, фибриляция - быстрые асинхронные сокращения сердца, что может привести к летальному исходу.

Сердечный цикл

Работу сердца можно разделить на несколько фаз (периодов):

Напряжения - систола,

Изгнания крови,

Расслабление - диастола.

Сердечным циклом называют согласованное чередование  систолы и диастолы сердца.

Началом сердечного цикла принято считать систолу  предсердий (причем левое сокращается незначительно раньше правого), при сокращении предсердий давление в них повышается, и кровь перетекает в желудочки сердца. Кровь не оттекает в вены, так как в момент систолы предсердий просвет вен сужен, а в желудочки кровь перетекает свободно, так как желудочки расслаблены, и атриовентрикулярные клапаны свободны. Время цикла 0,1 с.

Следующий этап цикла - систола желудочков. При их сокращение давление возрастает и кровь  стремясь оттечь захлопывает атриовентрикулярные  клапаны и устремляется в просвет артерий раскрывая полулунные клапаны. Время цикла 0,4 с.

После открытия полулунных клапанов давление в желудочках падает, а в артериях резко возрастает, полулунные клапаны захлопываются  наступает диастола желудочков.

Систола желудочков

В период напряжения повышается давление внутри желудочков, закрываются атриовентрикулярные  клапаны. Это происходит в том  случае, если давление в желудочках становится чуть выше, чем в предсердиях. Промежуток времени от начала возбуждения  и сокращения кардиомиоцитов желудочков до закрытия атриовентрикулярных клапанов называется фазой асинхронного сокращения. В оставшиеся 0,03 с происходит быстрое повышение внутрижелудочкового давления: кровь находится в замкнутом пространстве — атриовентрикулярные клапаны закрыты, а полулунные еще не открыты. Из-за несжимаемости крови и неподатливости стенок желудочков в результате продолжающегося сокращения миокардиоцитов в полостях желудочков сердца возрастает давление. Это фаза изометрического сокращения, в конце которой открываются полулунные клапаны. В левом желудочке это происходит при достижении давления 75—85 мм рт.ст., т.е. такого давления, которое чуть выше, чем в аорте в период диастолы, а в правом желудочке — 15—20 мм рт.ст., т.е. чуть выше, чем в легочном стволе. Открытие полулунных клапанов создает возможность изгнания крови в аорту и легочный ствол. В остальное время систолы желудочков — 0,25 с — происходит изгнание крови. В начале процесс изгнания совершается быстро — давление в выходящих из желудочков сосудах (аорте, легочном стволе) сравнительно небольшое, а в желудочках продолжает нарастать: в левом до 120—130 мм рт.ст., в правом до 25—30 мм рт.ст. Такое же давление создается соответственно в аорте и легочном стволе. По мере заполнения аорты и легочного ствола выходящей из желудочков кровью сопротивление выходящему потоку крови увеличивается и фаза быстрого изгнания сменяется фазой медленного изгнания.

Диастола  желудочков

Диастола желудочков занимает около 0,47 с. Она начинается с периода протодиастолы: это промежуток времени от начала снижения давления внутри желудочков до момента закрытия полулунных клапанов, т.е. до того момента, когда давление в желудочках станет меньше давления в аорте и легочном стволе. Этот период длится около 0,04 с. Давление в желудочках в следующие 0,08 с продолжает очень быстро падать. Как только оно снижается почти до нуля, открываются атриовентрикулярные клапаны и желудочки наполняются кровью, которая накопилась в предсердиях. Время от закрытия полулунных клапанов до открытия атриовентрикулярных клапанов называется периодом изометрического расслабления.

Период наполнения кровью желудочков длится 0,35 с. Начинается он с момента открытия атриовентрикулярных  клапанов: вся кровь (около 33 мл) в  фазу быстрого наполнения устремляется в желудочки. Затем наступает фаза медленного пассивного наполнения, или фаза диастазиса, — 0,26 с; в этот период вся кровь, которая поступает к предсердиям, протекает «транзитом» сразу из вен через предсердие в желудочки. 

Систола предсердий

В завершение наступает систола предсердий, которая за 0,1 с «выжимает» дополнительно около 40 мл крови в желудочки. Эту фазу называют пресистолической. Итак, длительность систолы предсердий составляет 0,1 с, длительность диастолы — 0,7 с, у желудочков соответственно 0,33 и 0,47 с. Эти цифры указывают на то, что 40% времени миокардиоциты желудочков находятся в активном состоянии и 60 % — «отдыхают»». При учащении сердечной деятельности, например во время мышечной работы, при эмоциональном напряжении длительность сердечного цикла укорачивается прежде всего за счет сокращения времени общей паузы. Дальнейшее увеличение нагрузки приводит к укорочению продолжительности систолы.

Систолический и минутный объем сердца

 
Желудочек сердца человека в состоянии  покоя при каждом сокращении выбрасывает приблизительно половину содержащейся в нем крови — 60—70 мл. Это количество крови называется систолическим объемом сердца./Он одинаков для левого и правого желудочков. При физической работе систолический объем возрастает, достигая у тренированных людей 200 мл и более. ^ Минутный объем сердца, т. е. количество крови, выбрасываемой сердцем за 1 мин, в покое составляет около 5 л. Так, например, если систолический объем равен 60 мл крови и сердце сокращается 70 раз в минуту, то минутный объем будет: 60 мл X 70 =4200 мл. С началом физической работы наблюдается усиление и учащение сердечной деятельности, что ведет к увеличению минутного объема сердца до 8—10 л. С увеличением частоты сердцебиений общая пауза укорачивается и, если сердце сокращается более 200 раз в минуту, становится настолько короткой, что сердце не успевает заполняться кровью. Это ведет к уменьшению и систолического, и минутного объема крови. Это наблюдается у нетренированных людей. У спортсменов при физической нагрузке увеличивается минутный объем сердца за счет возрастания силы сокращений, т. е. более полного опорожнения сердца. Минутный объем сердца у них может достигать 25—40 л. Гипокинезия (недостаток движений) оказывает отрицательное воздействие на скелетные мышцы: они теряют массу, силу сокращений, выносливость и быстро утомляются. Особенно вредна гипокинезия для сердечно-сосудистой системы. Число сокращений сердца у физически неактивных людей больше, объем полостей его меньше, стенки тоньше и минутный объем крови при предельных нагрузках мал (15—20 л). В пожилом возрасте у таких людей раньше и быстрее происходят склеротические изменения в стенках сосудов, особенно в сосудах сердца и головного мозга, что нарушает кровоснабжение этих органов. Физические нагрузки тренируют одновременно и скелетную мышцу, и сердечно-сосудистую систему.

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ  СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ПРИ ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТЕ

 При физической  нагрузке существенно возрастают  потребности организма, в частности  в кислороде. Наблюдается условнорефлекторное  усиление работы сердца, поступление части депонированной крови в общий круг кровообращения, увеличивается выброс адреналина мозговым веществом надпочечников. Адреналин стимулирует работу сердца, суживает сосуды внутренних органов, что ведет к подъему АД, росту линейной скорости кровотока через сердце, мозг, легкие. Значительно во время физической активности возрастает кровоснабжение мышц. Причиной этого является интенсивный обмен веществ в мышце, что способствует скоплению в ней продуктов метаболизма (углекислого газа, молочной кислоты и др.), которые обладают выраженным сосудорасширяющим эффектом и способствуют более мощному раскрытию капилляров. Расширение диаметра сосудов мышц не сопровождается падением артериального давления в результате активации прессорных механизмов в ЦНС, а так же повышенной концентрации глюкокортикоидов и катехоламинов в крови. Работа скелетных мышц усиливает венозный кровоток, что способствует быстрому венозному возврату крови. А повышение содержания продуктов метаболизма в крови, в частности углекислоты ведет к стимуляции дыхательного центра, увеличению глубины и частоты дыхания. Это в свою очередь увеличивает отрицательное давление грудной клетки, важнейшего механизма способствующего увеличению венозного возврата к сердцу. 

Ритмичные сокращения сердца вызываются электрическими импульсами, которые самовозникают в води теле сердечного ритма — синусовом узле сердца. Этот крохотный узелочек, величиной в 3 — 4 мм, играющий та кую важную роль в работе сердца, состоит из специфической ткани и расположен в самой верхней точке сердца, в стенке правого предсердия. Зародившийся импульс по проводниковой системе сердца, словно по линиям электропередачи, проводится вниз к желудочкам, вызывая их сокращение.

Синусовый узел способен генерировать очень частые импульсы, нередко 200 импульсов в минуту и больше. С годами способность синусового узла генерировать очень частые импульсы постепенно утрачивается. Однако физическая тренирозка увеличивает диапазон часто ты импульсов от 40 — 50 до 250 в минуту, что дает возможность сердцу работать в наиболее оптимальном ре жиме в зависимости от уровня нагрузки.

Работа  сердца, а точнее сердечнососудистой системы, регулируется нервной системой. Высшим регуляторным центром, как бы «командным пунктом», является центральная  нервная система. Сюда по центростремительным нервным путям поступает информация об изменениях химической среды, температуры, потребности в энергетических продуктах и т. п.

Выражаясь кибернетическим языком, этот непрерывный  поток информации мгновенно обрабатывается в центральной нервной системе, и уже в зависимости от результатов этой обработки к сердцу и сосудам по центробежным путям идут нервные импульсы — приказы, определяющие работу сердца и сосудов.

Заключение

Сердце важнейший  орган организма идеально приспособленное для поддержания жизнедеятельности организма. Сложно устроенное, имеющие собственную систему генерации сигнала и контроля частоты сокращений оно способно работать в течении всей жизни животного не утомляясь.

Являясь важнейшим  звеном в кровообращении, а следовательно всех обменных процессов организма, работа сердца мгновенно отражает любые физические либо химические отклонения организма от нормы. Поэтому знание принципов работы и физиологических свойств сердца необходимо для нормального контроля за здоровьем животного и обеспечения помощи при каких либо нарушениях в работе этого органа.  

Систолу желудочков принято делить на два периода — период напряжения и период изгнания крови, а диастолу — на три периода — протодиастолический период, период изометрического расслабления и период наполнения. 
 
Цикл систола—диастола желудочков представлен в следующем виде.

• Систола желудочков — 0,33 с.
• Период напряжения — 0,08 с: фаза асинхронного сокращения — 0,05 с; фаза изометрического сокращения — 0,03 с.
• Период изгнания крови — 0,25 с: фаза быстрого изгнания — 0,12 с; фаза медленного изгнания — 0,13 с.
• Диастола желудочков — 0,47 с.
• Протодиастолический период — 0,04 с.
• Период изометрического расслабления — 0,08 с. Период наполнения кровью — 0,35 с: фаза быстрого наполнения — 0,08 с; фаза медленного наполнения — 0,26 с; фаза наполнения, обусловленная систолой предсердия, — 0,1 с.
• Систола желудочков занимает 0,33 с.

http://blogmedika.ru/2008/10/11/sistola-zheludochkov/ 

http://5ka.su/ref/meditsina/0_object65975.html 

http://www.medkurs.ru/heart/nagr/30820.html