Основные функции сердца, определяющие особенности его работы: автоматизма, проводимости, возбудимости и сократимости

Функция автоматизма - это способность сердца вырабатывать электрические импульсы при отсутствии внешних раздражений. Функцией автоматизма обладают только клетки синоатриального узла (СА-узла) (пейсмекеры) и проводящей системы предсердий и желудочков. Сократительный миокард лишен функции автоматизма.

Различают три центра автоматизма:

1. Центр автоматизма первого порядка - это клетки СА-узла, вырабатывающие электрические импульсы с частотой около 60–80 в минуту.

2. Центры автоматизма второго порядка - клетки АВ-соединения (зоны перехода АВ-узла в пучок Гиса и нижние отделы предсердий), а также пучка Гиса, которые продуцируют импульсы с частотой 40–60 в минуту.

3. Центры автоматизма третьего порядка - конечная часть пучка Гиса, ножки и ветви пучка Гиса. Они обладают самой низкой функцией автоматизма, вырабатывая около 25–45 импульсов в минуту.

В норме единственным водителем ритма является СА-узел, который подавляет автоматическую активность остальных (эктопических) водителей ритма.

Функция проводимости - это способность к проведению возбуждения волокон проводящей системы сердца и сократительного миокарда. В последнем случае скорость проведения электрического импульса значительно ниже. В предсердиях возбуждение распространяется от СА-узла по трем межузловым трактам (Бахмана, Венкебаха и Тореля) к АВ-узлу и по межпредсердному пучку Бахмана - на левое предсердие. Вначале возбуждается правое, затем правое и левое, в конце - только левое предсердие. Скорость проведения возбуждения 30-80 см. с–1, время охвата возбуждением обоих предсердий не превышает в норме 0,1 с.

Функция возбудимости - это способность клеток проводящей системы сердца и сократительного миокарда возбуждаться под влиянием внешних электрических импульсов. Возбуждение сердечной мышцы сопровождается возникновением трансмембранного потенциала действия (ТМПД) — изменяющейся разности потенциалов между наружной и внутренней поверхностями клеточной мембраны. В исходном состоянии наружная поверхность невозбужденной миокардиальной клетки заряжена положительно, а внутренняя — отрицательно.

Трансмембранный потенциал действия (ТМПД)

Различают несколько фаз ТМПД миокардиальной клетки:

Фаза 0 - во время которой происходит быстрая (в течение 0,01 с) перезарядка клеточной мембраны: внутренняя ее поверхность заряжается положительно, а наружная отрицательно.

Фаза 1 - небольшое начальное снижение ТМПД от +20 мV до 0 или чуть ниже (фаза начальной быстрой реполяризации).

Фаза 2 - относительно продолжительная (около 0,2 с) фаза плато, во время которой величина ТМПД поддерживается на одном уровне.

Фаза 3 (конечной быстрой реполяризации), в течение которой восстанавливается прежняя поляризация клеточной мембраны: наружная ее поверхность заряжается положительно, а внутренняя отрицательно (- 90 мV).

Фаза 4 (фаза диастолы). Величина ТМПД сократительной клетки сохраняется примерно на уровне -90 мV. Происходит восстановление исходной концентрации К+, Na+, Ca2+ и Cl–, благодаря работе «Na+–К+-насоса».

В разные фазы ТМПД возбудимость мышечного волокна различна. В начале ТМПД (фаза 0, 1, 2) клетки полностью невозбудимы (абсолютный рефрактерный период). Во время быстрой конечной реполяризации (фаза 3) возбудимость частично восстанавливается (относительный рефрактерный период). Во время диастолы (фаза 4 ТМПД) рефрактерность отсутствует, и миокардиальное волокно полностью возбудимо.

Функция сократимости - это способность сердечной мышцы сокращаться в ответ на возбуждение. Этой функцией обладает, в основном, сократительный миокард. Процесс сокращения запускается ионами Ca²⁺, входящими в клетку во время ТМПД. Во время реполяризации мембраны происходит удаление ионов кальция из клетки в межклеточную жидкость, в результате чего наступает расслабление мышечного волокна. В результате последовательного сокращения и расслабления различных отделов сердца осуществляется основная — насосная функция сердца.