Строение сердца человека и его функции

Все о строении и работе человеческого сердца: доступно о сложном

Сердце по праву определено важнейшим органом человеческого тела: еще с древних времен считалось, что душа расположена за грудиной и покидает тело с последним ударом. Закладка органа происходит на шестой недели внутриутробного развития. Значимость адекватного функционирования всех структур сердца определяет длину и качество жизни каждого человека. Поэтому знание основных составных анатомии и физиологии органа необходимо для ясного понимания возможных проблем и их последствий.

Сердце (лат. сor) – мышечно-полостное образование, которое обеспечивает адекватную поставку крови ко всем клеткам и тканям. Особенность органа заключается в автономности: индивидуальной иннервации и регуляции сократительной функции. Однако мышечные, клапанные и структуры проводящей системы крайне чувствительны к изменениям во всем организме.

Топография органа: сердце располагается в грудной полости в комплексе структур средостения (образования, которое находится между двумя легкими), занимая среднюю нижнюю часть. Орган «лежит» на диафрагме, заключенный в околосердечную сумку – перикард. Боковыми стенками прилегает к корням легких и магистральным сосудам.

Схематическое изображение внутренней структуры сердца:

При общем клиническом осмотре путем перкуссии (поколачивания) по передней стенке грудной клетки определяется относительная и абсолютная сердечная тупость. Преимущественная часть органа находится с левой стороны, правая граница – по внешнему краю грудины.

Выслушивают деятельность сердца, функционирования клапанов с помощью фонендоскопа в точках их проекции.

Анатомия

Морфологическая структура сердца определяется экспертами по-разному. Анатомически орган делят на правую и левую половину, которые соединяются посредством сосудов большого и малого круга циркуляции крови.

Во время внутриутробного развития сердце проходит разные стадии формирования камер. В случае незавершенного процесса при рождении сохраняются патологические шунты между левыми и правыми отделами, которые вызывают нарушения гемодинамики.

Камеры (полости) обеих половин соединены между собой с помощью отверстий, где направление потока регулируется деятельностью створчатых структур клапанов.

Стенка органа представлена тремя основными оболочками:

эндокард – выстилает внутреннюю поверхность сердца, формирует сухожильные хорды (нити) и клапанный аппарат;
миокард – мышечный слой, формирующий стенку органа, межжелудочковую перегородку и папиллярные мышцы;
эпикард – внешняя соединительнотканная оболочка, которая считается внутренним листком околосердечной сумки. Между слоями перикарда находится небольшое количество (до 2 мл) жидкости, что обеспечивает гладкое скольжение органа во время разных фаз сердечного цикла.

Воспалительные патологии околосердечной сумки или реактивные изменения на фоне других заболеваний (например, панкреатита или острой почечной недостаточности) ведут к повышенному синтезу жидкости, которая препятствует расширению полостей сердца и адекватному притоку крови.

Камеры

Схема строения сердца подразумевает разделение органа на половины, которые представлены четырьмя основными и двумя дополнительными камерами.

Правая часть	Левые отделы
Предсердие (атриум), что собирает кровь с большим содержанием углекислого газа (венозную) со всего организма	Предсердие, куда впадают четыре легочные вены, несущие артериальную кровь с высокой концентрацией кислорода
Желудочек, который соединен с верхней камерой через атриовентрикулярное отверстие. Выносящий тракт несет кровь по малому кругу для газообмена	Желудочек – самая большая камера с толстым слоем мышечных волокон, сокращение которых обеспечивает адекватный выброс крови для доставки на периферию
Ушко – полость небольших размеров, соединенное с предсердием (меньше, чем слева)	Ушко – дополнительная камера с входом в атриум

Клиническое значение ушек – дополнительный объем, которым заполняется сердце при повышенных нагрузках. Однако застой крови в камерах повышает риск развития тромбов (сгустков) с возможным разнесением в сосуды мозга или миокарда и последующим инсультом или инфарктом.

Клапанные структуры

Регуляция потока крови в определенном направлении задается клапанными структурами, производными соединительнотканной внутренней оболочки (эндокарда). В гемодинамической системе органа выделяют четыре основных клапана:

митральный (левый атриовентрикулярный) – представлен двумя створками, которые открываются в полость желудочков во время сокращения предсердий;
аортальный (состоит из трех створок) – расположен на выходе из левого желудочка;
трехстворчатый, определяющий движение крови в правых отделах;
клапан легочной артерии (трехстворчатый), регулирующий поток жидкости из желудочка в малый круг циркуляции крови.

Смыкание и открытие створок клапанов обеспечивается сокращением папиллярных мышц и протяженностью сухожильных хорд (слишком короткие или длинные волокна последних ведут к недостаточности аппарата и обратному забросу крови).

Сосудистая система органа

Постоянная мышечная работа сердца требует большого количества энергии, которая поставляется по венечным артериям с питательными веществами и кислородом. Коронарные сосуды органа отделяются от аорты непосредственно у основания створок клапана.

Выделяют две основные артерии, кровоснабжающие миокард:

Правая, выходящая из аорты на заднюю поверхность сердца, обеспечивает трофику правого предсердия и желудочка.
Левая, которая огибает предсердие и ложится в переднюю борозду, обеспечивает кровоснабжение основной мышечной массы сердца (левые отделы, межжелудочковая перегородка и передняя стенка). Нарушение кровотока в этом сосуде чаще всего вызывает боли и ощущение покалывания за грудиной.

Существуют индивидуальные особенности отхождения артерий, потому при контрастных методах исследования выделяют разные типы кровоснабжения сердца.

Отток венозной крови происходит по одноименным сосудам, которые открываются небольшими отверстиями в полость правого предсердия.

Гистология: как выглядит сердце под микроскопом?

Структура сердца организована тремя основными оболочками, клеточное строение которых определяется выполняемыми функциями. Микроскопическое расположение тканей в разрезе (гистология) представлено в таблице:

плоские клетки, расположенные на соединительнотканной мембране;
гладкомышечные волокна (больше в папиллярных мышцах);
толстый слой соединительной ткани (наиболее выражен в створках клапанов).

Пейсмекеры (задающие ритм) – клетки с сократительными волокнами без четкой направленности, расположенные в стенке правого предсердия. Задача элементов – генерировать импульсы с правильным ритмом и частотой.
Переходные – расположенные в толще миокарда предсердий и в атриовентрикулярном соединении. Основная функция – проводить возбуждение.
Волокна Пуркинье – находятся в толще межжелудочковой перегородки и стенках. Основные характеристики: большой размер, низкая концентрация сократительных волокон. Структуры необходимы для последовательной передачи возбуждения во все отделы миокарда

На фото представлено гистологическое строение сердца (мышечного слоя):

Сердце и сосуды

Сердечно-сосудистая система человека замкнутая. Это означает, что кровь перемещается только по сосудам и отсутствуют какие-либо полости, куда кровь изливается. Благодаря работе сердца и разветвленной системе сосудов, каждая клетка нашего организма получает кислород и питательные вещества, которые необходимы для жизнедеятельности.

Обратите внимание на устоявшееся название — сердечно-сосудистая система. На первое место выносится именно сердечная мышца, которая выполняет важнейшую функцию. Мы переходим к изучению этого уникального органа.

Сердце

Раздел медицины, изучающий сердце, носит название кардиология (от др.-греч. καρδία — сердце и λόγος — изучение). Сердце — полый мышечный орган, сокращающийся с определенным ритмом в течение всей жизни человека.

Снаружи сердце покрыто околосердечной сумкой — перикардом. Состоит из 4 камер: 2 желудочков — правого и левого, и 2 предсердий — правого и левого. Запомните, что между желудочками и предсердиями находятся створчатые клапаны.

Между правым предсердием и правым желудочком расположен трехстворчатый (трикуспидальный) клапан, между левым предсердием и левым желудочком — двустворчатый (митральный) клапан.

В сердце кровь движется однонаправленно: из предсердий в желудочки, благодаря наличию створчатых (атриовентрикулярных) клапанов (от лат. atrium — предсердие и ventriculus — желудочек).

От левого желудочка отходит самый крупный сосуд человека — аорта, диаметром 2.5 см, кровь в которой течет со скоростью 50 см в секунду. От правого желудочка отходит легочный ствол. Между левым желудочком и аортой, а также правым желудочком и легочным стволом находятся полулунные клапаны.

Мышечная ткань сердца представлена одиночными клетками — кардиомиоцитами, обладающими поперечной исчерченностью. Сердце обладает особым свойством — автоматией: изолированное от организма сердце продолжает сокращаться без внешних воздействий. Это связано с наличием в толще мышечной ткани особых клеток — пейсмекерных (клетки водителя ритма, атипичные кардиомиоциты), которые сами периодически генерируют нервные импульсы.

В сердце имеется проводящая система благодаря которой возбуждение, возникшее в одной части сердца, постепенно охватывает другие части. В проводящей системе выделяют синусный, атриовентрикулярный узлы, пучок Гиса и волокна Пуркинье. Именно благодаря наличию этих проводящих структур сердце способно к автоматии.

Сердечный цикл

Длится 0,1 сек. В эту фазу предсердия сокращаются, их объем уменьшается, и кровь из них поступает в желудочки. Створчатые клапаны в период этой фазы открыты, полулунные — закрыты.

Длится 0,3 сек. Створчатые (атриовентрикулярные) клапаны закрываются, чтобы не допустить обратного тока крови в предсердия. Мышечная ткань желудочков начинает сокращаться, их объем уменьшается: открываются полулунные клапаны. Кровь изгоняется из желудочков в аорту (из левого желудочка) и легочный ствол (из правого желудочка).

Длится 0,4 сек. В диастолу полости сердца расширяются — мышцы расслабляются, полулунные клапаны закрываются. Створчатые клапаны открыты. В эту фазу предсердия наполняются кровью, которая пассивно поступает в желудочки. Затем цикл повторяется.

Мы уже разобрали сердечный цикл, однако я хочу акцентировать ваше внимание на некоторых деталях. В общей сложности один цикл длится 0,8 сек. Предсердия отдыхают 0,7 секунд — во время систолы желудочков и общей диастолы, а желудочки отдыхают 0,5 секунд — во время систолы предсердий и общей диастолы. Благодаря такому энергетически выгодному циклу, сердечная мышца мало утомляется при работе.

Частоту сокращений сердца (ЧСС) можно измерить с помощью пульса — толчкообразных колебаний стенок сосудов, связанных с сердечным циклом. Средняя частота пульса в норме — 60-80 ударов в минуту. У спортсмена ЧСС реже, чем у нетренированного человека. При больших физических нагрузках ЧСС может возрастать до 150 уд/мин.

Возможны изменения сердечного ритма в виде его чрезмерного урежения или учащения, соответственно выделяют: брадикардию (от греч. βραδυ — медленный и καρδιά — сердце) и тахикардию (от др.-греч. ταχύς — быстрый и καρδία — сердце). Брадикардия характеризуется урежением пульса до 30-60 уд/мин, тахикардия — выше 90 уд/мин.

Регуляторный центр деятельности сердечно-сосудистой системы лежит в продолговатом и спинном мозге. Парасимпатическая нервная система замедляет, а симпатическая нервная система ускоряет ЧСС. Оказывают влияние также гуморальные факторы (от лат. humor — влага), главным образом гормоны: надпочечников — адреналин (усиливает работу сердца), щитовидной железы — тироксин (ускоряет ЧСС).

Сосуды

К тканям и органам кровь движется внутри сосудов. Они подразделяются на артерии, вены и капилляры. В общих чертах мы обсудим их строение и функции. Хочу заметить: если вы считаете, что по венам течет венозная, а по артериям — артериальная кровь, вы ошибаетесь. В следующей статье вы найдете конкретные примеры, опровергающие это заблуждение.

По артериям кровь течет от сердца к внутренним органам и тканям. Они обладают толстыми стенками, в составе которых имеются эластические и гладкие мышечные волокна. Давление крови в них наиболее высокое, по сравнению с венами и капиллярами, в связи с чем они и имеют вышеуказанную толстую стенку.

Изнутри артерия выстлана эндотелием — эпителиальными клетками, которые образуют однослойный пласт тонких клеток. Благодаря наличию гладких мышечных клеток в толще стенки, артерии могут сужаться и расширяться. Скорость кровотока в артериях примерно 20-40 см в секунду.

Большей частью артерии несут артериальную кровь, однако нельзя забывать об исключениях: от правого желудочка по легочным артериям к легким идет венозная кровь.

По венам кровь течет к сердцу. По сравнению со стенкой артерии, в венах меньше эластических и мышечных волокон. Давление крови в них небольшое, поэтому стенка вен тоньше, чем у артерий.

Характерный признак вен (который вы всегда заметите на схеме) наличие внутри вены клапанов. Клапаны препятствуют обратному току крови в венах — обеспечивают однонаправленное движение крови. Скорость кровотока в венах около 20 см в секунду.

Только представьте: вены поднимают кровь от ног к сердцу, действуя против силы тяжести. В этом им помогают вышеупомянутые клапаны и сокращения скелетных мышц. Вот почему очень важна физическая активность, противопоставленная гиподинамии, которая вредит здоровью, нарушая движение крови по венам.

Преимущественно в венах находится венозная кровь, однако нельзя забывать об исключениях: к левому предсердию подходят легочные вены с артериальной кровью, обогащенной кислородом после прохождения легких.

Самые мелкие кровеносные сосуды — капилляры (от лат. capillaris — волосяной). Их стенка состоит из одного слоя клеток, что делает возможным газообмен и обменные процессы различными веществами (питательными, побочными продуктами) между клетками, окружающими капилляр, и кровью в капилляре. Скорость движения крови по капиллярам самая низкая (по сравнению с артериями, венами) — составляет 0,05 мм в секунду, что необходимо для процессов обмена.

Суммарный просвет капилляров больше, чему у артерий и вен. Они подходят к каждой клетке нашего организма, именно они являются связующим звеном, благодаря которому ткани получают кислород, питательные вещества.

По мере прохождения крови по капиллярам, она теряет кислород и насыщается углекислым газом. Поэтому на картинке выше вы видите, что поначалу кровь в капиллярах артериальная, а затем — венозная.

Гемодинамика

Гемодинамикой называют процесс циркуляции крови. Важным показателем является кровяное давление — давление, оказываемое кровью на стенки кровеносных сосудов. Его величина зависит от силы сокращения сердца и сопротивления сосудов. Различают систолическое (в среднем 120 мм. рт. ст.) и диастолическое (в среднем 80 мм. рт. ст.) артериальное давление.

Систолическое артериальное давление подразумевает давление в кровеносном русле в момент сокращения сердца, диастолическое — в момент его расслабления.

При физической нагрузке и стрессе артериальное давление повышается, пульс учащается. Во время сна артериальное давление снижается, как и частота сердечных сокращений.

Уровень артериального давления — важный показатель для врача. Артериальное давление может быть повышено у пациента с болезнью почек, надпочечников, поэтому крайне важно знать и контролировать его уровень.

Повышение артериального давления, к примеру 220/120 мм рт. ст. врачи называют артериальной гипертензией (от греч. hyper — чрезмерно; говорить гипертония не совсем верно, гипертония — повышенный тонус мышц), а понижение, например до 90/60 мм. рт. ст. будет называться артериальной гипотензией (от греч. hypo — под, внизу).

Все мы, вероятно, хотя бы раз в жизни испытывали ортостатическую гипотензию — снижение уровня артериального давления при резком подъеме из положения сидя или лежа. Сопровождается легким головокружением, однако может приводить и к обмороку, потере сознания. Ортостатическая гипотензия может (в рамках нормы) проявляться у подростков.

Существует нервная регуляция гемодинамики, заключающаяся в действии на сосуды волокон симпатической нервной системы, которая сужает сосуды (давление повышается), парасимпатической нервной системы, которая расширяет сосуды (давление соответственно понижается).

На просвет сосудов оказывают действия также гуморальные факторы, распространяющиеся через жидкие среды организма. Ряд веществ оказывает сосудосуживающие действие: вазопрессин, норадреналин, адреналин, другая часть оказывает сосудорасширяющее действие — ацетилхолин, гистамин, окись азота (NO).

Заболевания

Атеросклероз (греч. athḗra — кашица + sklḗrōsis — затвердевание) — хроническое заболевание артерий, возникающее в результате нарушения в них обмена жиров и белков. При атеросклерозе в сосуде формируется холестериновая бляшка, которая постепенно увеличивается в размерах, приводя в итоге к полной закупорке сосуда.

Бляшка суживает просвет сосуда, уменьшая количество крови, протекающей по нему к органу. Атеросклероз нередко затрагивает сосуды, которые питают сердце — коронарные артерии. В этом случае болезнь может проявляться болями в сердце при незначительных физических нагрузках. Если атеросклероз затрагивает сосуды головного мозга — у пациента ухудшается память, концентрация внимания, когнитивные (интеллектуальные) функции.

В какой-то момент атеросклеротическая бляшка может лопнуть, в этом случае происходит невероятное: кровь начинает сворачиваться прямо внутри сосуда, ведь клетки реагируют на разрыв бляшки, как на повреждение сосуда! Образуется тромб, который может закупорить просвет сосуда, после чего кровь полностью перестает поступать к органу, который этот сосуд кровоснабжает.

Такое состояние называется инфаркт (лат. infarcire — «начинять, набивать») — резкое прекращения кровотока при спазме артерии или закупорке. Инфаркт выражается в омертвлении тканей органа вследствие острого недостатка кровоснабжения. Инфаркт головного мозга называют — инсульт (лат. insultus — нападение, удар).

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Физиология сердечной деятельности

Главная функция сердца – сократительная. Этот орган является своеобразным насосом, обеспечивающим постоянный поток крови по сосудам.
Сердечный цикл — повторяющиеся периоды сокращения (систолы) и расслабления (диастолы) сердечной мышцы.
Систола обеспечивает выброс крови из сердечных камер. Во время диастолы происходит восстановление энергетического потенциала клеток сердца.
Во время систолы левый желудочек выбрасывает в аорту около 50 – 70 мл крови. Сердце перекачивает 4 – 5 литров крови в минуту. При нагрузке этот объем может достигать 30 литров и более.
Сокращение предсердий сопровождается повышением в них давления, при этом смыкаются устья впадающих в них полых вен. Кровь из предсердных камер «выдавливается» в желудочки. Затем наступает диастола предсердий, давление в них падает, при этом закрываются створки трехстворчатого и митрального клапанов. Начинается сокращение желудочков, в результате чего кровь выходит в легочный ствол и аорту. Когда систола заканчивается, давление в желудочках уменьшается, клапаны легочного ствола и аорты захлопываются. Таким образом обеспечивается однонаправленное движение крови по сердцу.
При пороках клапанов, эндокардите и других патологических состояниях клапанный аппарат не может обеспечить герметичность сердечных камер. Кровь начинает поступать ретроградно, нарушая сократимость миокарда.
Сократимость сердца обеспечивается электрическими импульсами, возникающими в синусовом узле. Эти импульсы возникают без внешнего воздействия, то есть автоматически. Затем они проводятся по проводящей системе и возбуждают мышечные клетки, вызывая их сокращение.
Сердце обладает и внутрисекреторной активностью. Оно выделяет в кровь биологически активные вещества, в частности, предсердный натрийуретический пептид, способствующий выделению через почки воды и ионов натрия.

Медицинская анимация на тему «Как работает сердце человека»:

Образовательное видео на тему «Сердце человека: внутреннее строение» (англ.):