Механизм сокращения и систола предсердий
Сокращение миокарда происходит благодаря взаимодействию белков актина и миозина при участии ионов кальция. В отличие от скелетных мышц, кардиомиоциты получают $Ca^{2+}$ не только из эндоплазматической сети, но и из внеклеточной среды. Это явление называется «кальциевым залпом».
Цикл начинается с систолы предсердий, которая длится 110 мс справа и 100 мс слева. В этот момент кровь выбрасывается в желудочки. Важную роль играют ушки сердца: они обеспечивают необходимое растяжение предсердий и работают как дополнительный насос. Правая и левая половины сердца сокращаются практически одновременно, с минимальной асинхронностью из-за особенностей распространения возбуждения.
Период напряжения и изгнание крови
Систола желудочков начинается с периода напряжения, который состоит из двух этапов:
- Асинхронное сокращение.
- Изометрическое сокращение: кардиомиоциты напрягаются, но не укорачиваются. Объем камер не меняется, так как кровь несжимаема, а все клапаны закрыты.
Как только давление в правом желудочке достигает 15 мм рт. ст., а в левом — 80 мм рт. ст., открываются полулунные клапаны, и кровь устремляется в сосуды.
В это время атриовентрикулярные (митральный и трехстворчатый) клапаны захлопнуты. Чтобы створки не вывернулись обратно в предсердия (пролабирование), их удерживают сухожильные нити, прикрепленные к сокращающимся сосочковым мышцам. Эти нити также играют роль амортизаторов, гася гидравлический удар.
Расслабление и диастола
Когда желудочки начинают расслабляться, давление в них падает ниже, чем в аорте и легочном стволе. Кровь устремляется обратно, заполняет «кармашки» полулунных клапанов и захлопывает их. В стенке аорты находятся эластичные и коллагеновые волокна: они амортизируют удар крови и возвращают клапаны в исходное положение (эта функция учитывается при создании искусственных клапанов).
Далее наступает фаза изометрического расслабления (60 мс для правого и 80 мс для левого желудочка). Длина мышечных волокон постоянна, клапаны закрыты, а давление снижается до 5–10 мм рт. ст.
Наполнение желудочков кровью
Кровь поступает в сердце из вен только во время диастолы. Наполнение желудочков делится на несколько фаз:
- Быстрое наполнение (80 мс). Открываются атриовентрикулярные клапаны. Кровь быстро заполняет камеры за счет разницы давлений и резкого расслабления стенок. Наполнение коронарных артерий создает так называемый «гидравлический каркас», который физически помогает желудочкам расправиться. Давление падает почти до нуля.
- Медленное наполнение (160–170 мс). Скорость тока крови падает из-за снижения градиента давлений и упругого сопротивления стенок желудочков.
Завершается наполнение очередной систолой предсердий.
Работа сердца и гемодинамика
Физическая работа сердца равна произведению изменения давления на изменение объема крови ($ \Delta P \times \Delta V $). На графике «давление—объем» эта работа выглядит как площадь петли.
- Увеличение венозного возврата (закон Старлинга): приводит к росту ударного объема и работы сердца, при этом артериальное давление не повышается.
- Увеличение сосудистого сопротивления (постнагрузка): заставляет сердце совершать большую работу и повышает артериальное давление, но ударный объем остается без изменений.
Запомнить последовательность движения крови в диастолу просто: Вены → Предсердия → Желудочки. Во время систолы вход крови в сердце полностью блокирован.
Вопросы с занятий и экзамена
Почему во время изометрического сокращения не меняется объем желудочков?
В эту фазу атриовентрикулярные и полулунные клапаны плотно закрыты, а кровь является несжимаемой жидкостью. Поэтому мышечные волокна напрягаются, но не могут изменить общую длину и объем камеры.
Что такое «гидравлический каркас сердца»?
Это физический эффект, возникающий в начале расслабления миокарда при заполнении коронарных сосудов кровью. Наполненные сосуды придают стенкам желудочков жесткость, помогая им расправляться и всасывать кровь.
Чем обеспечивается долговечность клапанов сердца?
Долговечность достигается за счет амортизации: атриовентрикулярные клапаны страхуются натяжением упругих сухожильных нитей, а полулунные — комплексом коллагеновых и эластичных волокон в стенках сосудов.
Что ещё разобрать по теме
- Сопряжение возбуждения и сокращения (роль Т-системы)
- Графики изменения давления в камерах сердца
- Механизм возникновения тонов сердца на ФКГ
- Закон Франка-Старлинга и регуляция ударного объема
- Физика гемодинамики: расчет работы сердца
Разберите тему целиком в курсе «Физиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Фазы сердечного цикла» и ещё 4 085 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 106 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Физиология сердца»
Бесплатные видеоуроки: физиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.