Фізіологічні властивості міокарда

Структурною основою серця є міокард, або серцевий м’яз. Товщина його в різних відділах серця є різна. Міокард передсердя має два шари: циркулярний і поздовжній. Міокард шлуночків складається з трьох шарів: зовнішнього і внутрішнього спіралевидного; середнього циркулярного.

У дітей серце відносно більше, ніж у дорослих. Його маса становить 0,6-0,8 % маси тіла, а у дорослих - близько 0,5 %. Найбільш інтенсивно серце росте на першому році життя. До народження дитини її серце вже має чотири камери, але між двома передсердями ще є отвір, характерний для кровообігу плода. Цей отвір заростає в перші місяці життя. Маса серця у хлопчиків в перші роки життя більша, ніж у дівчаток. В 12-13 років починається період посиленого росту серця у дівчаток і його маса стає більшою, ніж у хлопчиків. До 16 років серце у дівчаток знову починає відставати у масі від серця хлопчиків.

Кардіоміоцити мають прямокутну форму. Містять всі структури, які характерні для поперечносмугастих м’язів: ядра, міофібрили, мітохондрії, саркоплазматичний ретикулум та ін. Між окремими кардіоміоцитами є численні міжмембранні контакти – нексуси. Вони забезпечують електричні взаємодії між клітинами, утворюючи функціональний синцитій міокарда. Така структура забезпечує скорочення міокарда з великою швидкістю і силою.

Серед скоротливих клітин міокарда (типові клітини) розташована провідникова система серця. Це система атипових клітин і їх відростків, які виконують функцію генерації збудження і проведення його до кардіоміоцитів. Ці клітини менші за розмірами, мають мало міофібрил, але більше саркоплазми. Вони стійкіші до гіпоксії, бо в них енергія утворюється за рахунок анаеробного гліколізу. Атипові клітини мають велику кількість взаємопереплетених виростів.

Кардіоцити (атипові клітини) згруповані в певних ділянках міокарда у вузли:

- синусний вузол;

- атріовентрикулярний вузол;

- пучок Гіса, який ділиться на дві ніжки – праву і ліву, що йдуть по боках міжшлуночкової перегородки і переходить у волокна Пуркиньє, котрі безпосередньо контактують із скоротливими клітинами міокарду.

Міокард має такі властивості: збудливість; провідність; здатність до скорочення; рефрактерність; автоматизм.

Збудливість. Клітини міокарда відповідають на порогові подразнення генерацією потенціалу дії. Збудження що виникло в якому-небудь відділі серця поширюється на інші клітини. Завдяки цій особливості серце підкоряється закону: “все або нічого”, тобто на подразнення воно відповідає збудженням всіх клітин або зовсім не реагує.

В кардіоміоцитах виділяють 5 фаз розвитку потенціалу дії (ПД):

нульова фаза – швидка деполяризація;

перша фаза – швидка рання реполяризація;

друга фаза – плато, або повільна реполяризація;

третя фаза – швидка кінцева реполяризація;

четверта – фаза спокою.

У кардіоміоцитах одночасно з натрієвими каналами відкриваються повільні кальцієві канали. Са²⁺ що входить в клітини підтримує тривалу деполяризацію, тобто зумовлює плато. Число повільних кальцієвих каналів на мембрані кардіоміоцитів не постійне, воно модулюється внутрішньоклітинними циклічними нуклеотидами (цАМФ). Використовуючи ці речовини можна впливати на виникнення і розвиток ПД.

Автоматизм. Характерною особливістю атипових клітин серця є відсутність в них справжніх потенціалів спокою (ПС). Коли ПД повертається до рівня -60 мВ, то одразу починає розвиватись наступна повільна діастолічна деполяризація, яка плавно переходить у фазу швидкої деполяризації. Для ПД атипових характерна відсутність овершуту, мало виражене плато і низький ПС.

Повільна діастолічна деполяризація виникає спонтанно, тобто без дії подразника. Механізм її розвитку пов'язаний з входом в атипові клітини Na⁺ і Са²⁺ через кальцієві канали. Це відбувається після реполяризації мембрани, коли закриваються калієві канали. Вказаний механізм збудження одержав назву “автоматизм серця”. Спонтанна проникність мембрани для Na⁺ у клітинах синусного вузла найвища, у клітинах атріовентрикулярного вузла вона 1,5-2 рази нижча, а ще нижча в волокнах пучка Гіса. Тому в серці збудження, або ПД спочатку виникає в синусному вузлі, далі проводиться до атріовентрикулярного вузла, де спонтанна деполяризація не досягла критичного рівня, а далі збудження йде до пучка Гіса і до волокон Пуркиньє.

У зв’язку з тим, що синусний вузол має найшвидший пейсмекерний ритм, він домінує над іншими структурами провідної системи і його називають водієм ритму І-го порядку. Атріовентрикулярний вузол називають водієм ритму ІІ-го порядку.

Між різними частинами провідної системи серця існує градієнт автоматизму. Синусний вузол генерує ПД з частотою 70 за хв., атріовентрикулярний з частотою 40-50 ПД за хв.; пучок Гіса – 20-30 ПД за хв., а волокна Пуркиньє не мають здатності до автоматизму.

Провідність. Збудження, яке виникло в синусному вузлі, проводиться передсердями із швидкістю 0,8-1 м/с. При передачі збудження з передсердь на шлуночки відбувається затримка в атріовентрикулярному вузлі. Ця затримка має значення для послідовного скорочення спочатку передсердь, а потім шлуночків. Наступна затримка є в місці контакту волокон Пуркиньє з кардіоміоцитами. Вона має значення для синхронізації скорочень міокарду. Швидкість поширення ПД в шлуночках становить 0,3-0,9 м/с.

Рефрактерність. Період абсолютної рефрактерності для карідоміоцитів триває біля 0,25 с. Період відносної рефрактерності (коли дія сильнішого, ніж звичайно подразника може спричинити появу позачергового ПД) триває 0,03 с. Для міокарда довготривалість періоду рефрактерності має особливе значення: запобігає виникненню надто частих повторних збуджень міокарду, які б могли призвести до титанусу і зупинки серця в систулі.

Здатність до скорочення. Скорочення кардіоміоцитів забезпечується взаємодією актинових і міозинових ниток, коли в саркоплазмі зростає концентрація Са²⁺. Са²⁺ надходить із саркоплазматичного ретикулуму, а також ззовні через відкриті повільні кальцієві канали мембрани. У кардіоміоцитах ємність саркоплазматичного ретикулуму менша, менша потужність кальцієвих насосів, які закачують Са²⁺ в депо після збудження. Частина Са²⁺ виходить з волокон у міжклітинну рідину і тому його кількість без надходження ззовні швидко б виснажилася.

Кількість крові, яка викидається шлуночком за одне скорочення називається систолічним об’ємом. Кількість крові, яка викидається в аорту серцем новонародженого при одному скороченні становить лише 2,5 см³. До 12 років вона збільшується у 16 разів.

Частота серцевих скорочень у новонароджених досягає 140 разів на хвилину. До 13 років знижується до 80 разів на хвилину.

Кількість крові, яка виштовхується серцем за одну хвилину називається хвилинним об’ємом. Хвилинний об’єм у тренованих людей збільшується головним чином за рахунок величини систолічного об’єму, а у нетренованих - за рахунок збільшення частоти скорочень серця.