Серце людини

Кожна клітина серцевої тканини повинна постійно одержувати кисень і поживні речовини, що забезпечується власним кровообігом серця по системі його коронарних судин — коронарним кровообігом. Назва походить від назви двох артерій, лівої і правої, які «оплітають» серце неначе вінцем і постачають багату на кисень кров до міокарда. Коронарні артерії відгалужуються безпосередньо від аорти. Судини, що відводять збіднену на кисень кров від серцевого м'яза, називаються коронарними венами. Через коронарну систему проходить до 20 % крові, що виштовхується серцем.

Права і ліва коронарні артерії проходять по поверхні серця і відтак називаються ендокардіальними. Здорові коронарні артерії здатні до саморегуляції з метою підтримки величини потоку крові, що відповідає потребам серцевого м'яза. Ці судини, будучі відносно вузькими, часто страждають від атеросклерозу. Коронарні артерії, що проходять всередині міокарду, називаються субендокардіальними.

Серце іннервується вегетативною нервовою системою, що регулює зародження збудження та проведення імпульсів і складається з симпатичних і парасимпатичних нервів. Прегангліонарні симпатичні волокна відходять від верхніх п'яти сегментів спинного мозку. Вони мають синапси у верхньому, середньому і нижньому шийних гангліях і у зірчастому ганглії. Від них відходять постгангліонарні волокна, що утворюють симпатичні серцеві нерви. Гілочки цих нервів йдуть до синусового й атріовентрикулярного вузлів, провідникової тканини м'язів передсердь і шлуночків і коронарних артерій. Ефект симпатичного нерва здійснюється за допомогою медіатора норадреналіну, що утворюється у закінченнях симпатичних волокон у міокарді. Симпатичні волокна збільшують частоту серцевих скорочень, тому їх називають кардіостимуляторами.

Парасимпатичні волокна серце одержує з блукаючого нерва, ядра якого розташовані у довгастому мозку. Від шийної частини стовбура блукаючого нерва відходять 1—2 гілочки, а від грудної частини — 3—4 гілочки. Прегангліонарні волокна мають свої синапси у внутрішньостінкових гангліях, що містяться у серці.

Постгангліонарні волокна йдуть до синусового й атріовентрикулярного вузлів, передсердної мускулатури, верхньої частини пучка Гіса і коронарних артерій. Наявність парасимпатичних волокон у м'язі шлуночків ще не доведено. Медіатором парасимпатичних волокон є ацетилхолін. Блукаючий нерв є кардіоінгібітором: він сповільнює серцевий ритм, загальмовуючи синусовий й атріовентрикулярний вузли.

Аферентні нервові імпульси від кровоносних судин, дуги аорти і каротидного синуса проводяться до серцево-судинного регуляторного центру у довгастому мозку, а еферентні — від того ж центру через парасимпатичні і симпатичні нервові волокна у синусовий вузол і решту частини провідникової системи і коронарні судини.

• Автоматизм — здатність серця ритмічно скорочуватись під впливом імпульсів збудження, що спонтанно виробляються у ньому. У нормі найбільший автоматизм мають клітини синусового вузла, що розташований у правому передсерді.
• Збудливість — здатність серцевого м'яза збуджуватися від різних подразників фізичної або хімічної природи, що супроводжується змінами фізико-хімічних властивостей тканини. Під час збудження серця утворюється електричний струм, що реєструється гальванометром у вигляді електрокардіограми.
• Провідність — здатність серцевого м'яза проводити імпульси від місця їх виникнення до скоротного міокарда. При нормальній провідності відділи серця збуджуються у певному порядку. У нормі імпульси проводяться від синусового вузла до м'яза передсердь і шлуночків. Найбільшу провідність має провідна система серця.
• Скоротливість — здатність серця скорочуватися під впливом імпульсів. Сила скорочення серцевого м'яза прямо пропорційна початковій довжині м'язових волокон.
• Рефрактерність — неможливість збуджених клітин міокарду знову активізуватися при виникненні додаткових імпульсів. Розрізняють абсолютну і відносну рефрактерність. Під час абсолютної рефрактерності на серце не впливають імпульси будь-якої сили. Під час відносного рефрактерного періоду серце здатне до збудження, якщо сила імпульсу, що надходить, є більшою за звичайну.

Кров проходить через серце завжди в одному і тому ж напрямку, з передсердь до шлуночків та зі шлуночків у легеневу артерію й аорту. Рухові крові у зворотному напрямку перешкоджають трикуспідальний, мітральний, аортальний і легеневий клапани.

Серце діє як подвійний насос. Ліве передсердя і лівий шлуночок у сукупності утворюють «артеріальне серце», назване так за типом крові, що проходить через нього; праве передсердя і правий шлуночок об'єднуються у «венозне серце», назване за тим самим принципом. Збіднена на кисень кров, що надходить з великого кола кровообігу через верхню і нижню порожнисті вени, збирається до правого передсердя, а з нього потрапляє до правого шлуночка, який через легеневу артерію виштовхує її у мале коло кровообігу, де шляхом пасивного процесу дифузії відбувається газообмін. Збагатившись на кисень, кров з малого кола кровообігу через легеневі вени надходить до лівого передсердя, з нього до лівого шлуночка, який через аорту виштовхує її у велике коло кровообігу.

Скорочення передсердь чи шлуночків для нагнітання крові у систему кровообігу називається систолою, розслаблення серцевого м'яза, під час якого серце може прийняти кров — діастолою.

Зображення серцевої діяльності, одержане за допомогою магнітно-резонансної томографії (показано усі чотири камери)

Робота серця являє собою безперервне чергування періодів скорочення (систола) і розслаблення (діастола), що і складає серцевий цикл. Оскільки у спокої частота скорочень серця становить 60—80 циклів на хвилину, то кожен з них триває близько 0,8 с. При цьому 0,1 с триває систола передсердь, 0,3 с — систола шлуночків, а решту часу — спільна діастола серця.

До початку систоли міокард розслаблений, а серцеві камери заповнені кров'ю, що надходить з вен. Атріовентрикулярні клапани в цей час розкриті, і тиск у передсердях і шлуночках практично однаковий. Генерація збудження у синоатріальному вузлі призводить до систоли передсердь, під час якої завдяки різниці тисків, кінцево-діастолічний об'єм шлуночків зростає приблизно на 15 %. Із закінченням систоли передсердь тиск у них знижується.

Закручений візерунок міокарда серця людини, допомагає серцевому насосу дієво перекачувати кров. Atrial musculature — м'язова система передсердь, Ventricular  musculature — м'язова система шлуночків.

Оскільки клапанів між магістральними венами і передсердями немає, під час систоли передсердь відбувається скорочення кільцевої м'язової системи, яка оточує устя порожнистих і легеневих вен, що перешкоджає відтоку крові з передсердь назад у вени. У той же час систола передсердь супроводжується певним підвищенням тиску у порожнистих венах. Важливе значення у систолі передсердь має забезпечення турбулентного характеру потоку крові, яка надходить у шлуночки, що сприяє закриттю атріовентрикулярних клапанів.

З переходом збудження на атріовентрикулярний вузол і провідну систему шлуночків починається систола останніх, в ході якої тиск у них підвищується до величини, достатньої для закриття атріовентрикулярних клапанів, згодом — до величини, достатньої для відкриття півмісячних клапанів, і настає період вигнання крові з серця, загальна тривалість якого становить 0,25 с. По закінченню скорочення, тиск у шлуночках різко падає; у магістральних артеріях він знижується значно повільніше, що забезпечує закриття півмісячних клапанів і запобігає зворотному токові крові.

Після завершення систоли шлуночків виникає початковий етап діастоли — фаза ізометричного розслаблення, що проявляється при ще закритих клапанах і триває до миті, коли тиск у передсердях стає вищим за тиск у шлуночках, що призводить до відкриття атріовентрикулярних клапанів, і кров переходить у шлуночок. Цей період називається фазою швидкого наповнення; переміщення крові в цей період обумовлюється винятково різницею тисків у передсердях і шлуночках, в той час як його абсолютна величина в усіх серцевих камерах продовжує знижуватися. Діастола завершується фазою повільного наповнення (діастазису), протягом якої відбувається безперервне надходження крові з магістральних вен як у передсердя, так і у шлуночки.

Робота серця регулюється нервовою й ендокринною системами, вмістом у крові іонів кальцію Ca²⁺ і калію K⁺. Також наявна локальна міогенна регуляція роботи серця: закон Франка-Старлінга, феномен Анрепа, драбина Боудіча.

Нервова система регулює частоту і силу серцевих скорочень: симпатична нервова система обумовлює посилення скорочень, парасимпатична — їхнє послаблення.

У стінках серця знаходяться численні внутрішньосерцеві ганглії, об'єднані в гангліозне сплетення, яке іноді називають «серцевим мозком».[9]

Парасимпатична регуляція здійснюється крізь гілки блукаючого нерву, симпатична — крізь 1-6-й грудні ганглії симпатичного стовбуру. Переважним, є гальмівний вплив парасимпатичної системи, яка відзначається вищою швидкістю нервової передачі, а також тим, що нейромедіатор ацетилхолін також гальмує виділення збуджувального медіатору норадреналіну.[10]

Автономна нервова регуляція роботи серця є динамічною та змінюється при різних захворюваннях[11].

Вплив ендокринної системи на серце відбувається за допомогою гормонів, які можуть збільшувати чи зменшувати силу серцевих скорочень та змінювати їхню частоту. Основною ендокринною залозою, яка регулює роботу серця, можна вважати наднирники: дія їхніх гормонів адреналіну й ацетилхоліну на серце відповідає функціям симпатичної і парасимпатичної систем.