Введение
Аспект функции сердца
Система сердечной проводимости (ССС, также называемая электрической системой проводимости сердца) передает сигналы, генерируемые синоатриальным узлом – естественным водителем ритма сердца, – для вызова сокращения сердечной мышцы и перекачивания крови по кровеносной системе организма. Импульс, формирующий ритм, распространяется через правое предсердие к предсердечно-желудочковому узлу, затем по пучку Гиса и его ветвям к волокнам Пуркинье в стенках желудочков. Волокна Пуркинье быстро передают сигналы, стимулируя сокращение желудочков. Вокруг системы проводимости имеется каркас из фиброзной ткани, который можно увидеть на ЭКГ. Нарушение функции системы проводимости может приводить к нерегулярным сердечным ритмам, включая слишком быстрые или слишком медленные ритмы.
Структура
Электрические сигналы, возникающие в синусовом узле (расположенном в правом предсердии), стимулируют предсердия к сокращению. Затем сигналы перемещаются в предсердно-желудочковый узел (АВ-узел), который расположен в межпредсердной перегородке. После короткой задержки, дающей желудочкам время для наполнения кровью, электрический сигнал разделяется и проводится через левую и правую ножки пучка Гиса к соответствующим волокнам Пуркинье на каждой стороне сердца, а также к эндокарду у верхушки сердца, а затем, наконец, к желудочковому эпикарду, вызывая сокращение желудочков. Эти сигналы генерируются ритмично, что обеспечивает скоординированное ритмическое сокращение и расслабление сердца. На микроскопическом уровне волна деполяризации распространяется на соседние клетки через щелевые контакты, расположенные на интеркалированных дисках. Сердце представляет собой функциональное синцитий, в отличие от скелетной мышечной синцитии. В функциональном синцитии электрические импульсы свободно распространяются между клетками во всех направлениях, благодаря чему миокард функционирует как единая сократительная единица. Это свойство обеспечивает быстрое и синхронное распространение деполяризации в миокарде. Хотя это свойство полезно в нормальных условиях, оно может быть вредным, поскольку потенциально позволяет распространению некорректных электрических сигналов. Эти щелевые контакты могут закрываться, изолируя поврежденную или погибающую ткань, как, например, при инфаркте миокарда (сердечном приступе).
Разработка
Эмбриологические данные о формировании системы проведения сердца проливают свет на соответствующие роли этого специализированного комплекса клеток. Иннервация сердца начинается с парасимпатической холинергической системы первого порядка, центрированной в головном мозге. За этим следует быстрый рост симпатической адренергической системы второго порядка, возникающей из формирования грудных спинномозговых ганглиев. Третий порядок электрического влияния на сердце обеспечивается блуждающим нервом по мере формирования других периферических органов.
Создание потенциала действий
Сердечная мышца имеет некоторые сходства с нейронами и скелетной мышцей, а также важные уникальные свойства. Как и нейрон, отдельная клетка миокарда имеет отрицательный мембранный потенциал в состоянии покоя. Стимуляция, превышающая пороговое значение, вызывает открытие воротённых напряжением ионных каналов и приток катионов в клетку. Поступающие в клетку положительно заряженные ионы вызывают деполяризацию, характерную для потенциала действия. Подобно скелетной мышце, деполяризация вызывает открытие воротённых напряжением кальциевых каналов и высвобождение Ca2+ из Т-трубочек. Этот приток кальция вызывает кальций-индуцированное высвобождение кальция из саркоплазматического ретикулума, а свободный Ca2+ вызывает сокращение мышцы. После задержки открываются калиевые каналы, и результирующий отток K+ из клетки вызывает реполяризацию до состояния покоя. Существуют важные физиологические различия между клетками синусового и желудочковых узлов; специфические различия в ионных каналах и механизмах поляризации обуславливают уникальные свойства клеток синусового узла, в первую очередь, спонтанную деполяризацию, необходимую для кардиостимулирующей активности синусового узла.
Электрическая активность
Электрокардиограмма — это запись электрической активности сердца.
SA-узл: P-волна
В нормальных условиях электрическая активность спонтанно генерируется синусовым узлом, естественным водителем ритма сердца. Этот электрический импульс распространяется по правому предсердию и через пучок Бахмана – в левое предсердие, вызывая сокращение миокарда предсердий. Распространение электрических импульсов по предсердиям отображается на ЭКГ в виде зубца P. По мере распространения электрической активности по предсердиям, она проходит через специализированные проводящие пути, известные как интернодальные тракты, от синусового узла к атриовентрикулярному узлу.
AV-узлы и пучки: PR-интервал
АВ-узел функционирует как критическая задержка в системе проводимости. Без этой задержки предсердия и желудочки сокращались бы одновременно, и кровь не могла бы эффективно перемещаться из предсердий в желудочки. Задержка в АВ-узле формирует большую часть PR-сегмента на ЭКГ, а часть реполяризации предсердий может быть представлена PR-сегментом. Дистальная часть АВ-узла известна как пучок Гиса. Пучок Гиса разделяется на две ветви в межжелудочковой перегородке: левую ветвь пучка и правую ветвь пучка. Левая ветвь пучка активирует левый желудочек, а правая ветвь пучка активирует правый желудочек. Левая ветвь пучка короткая и разделяется на левый передний фасцикл и левый задний фасцикл. Левый задний фасцикл относительно короткий и широкий, с двойным кровоснабжением, что делает его особенно устойчивым к ишемическому повреждению. Левый задний фасцикл передает импульсы к сосочковым мышцам, что приводит к закрытию митрального клапана. Поскольку левый задний фасцикл короче и шире правого, импульсы достигают сосочковых мышц непосредственно перед деполяризацией, а следовательно, сокращением, миокарда левого желудочка. Это позволяет предварительно натянуть хорды, увеличивая сопротивление потоку через митральный клапан во время сокращения левого желудочка. На трансторакально измеренную часть комплекса PQRS электрокардиограммы в основном влияет симпатическая нервная система. На волну T (и иногда волну U) в основном влияет парасимпатическая нервная система, регулируемая интегрированным контролем со стороны ствола мозга через блуждающий нерв и грудные спинальные ганглии. Импульс (потенциал действия), возникающий из синусового узла (SA-узла) со скоростью 60-100 ударов в минуту, известен как нормальный синусовый ритм. Если импульсы из SA-узла возникают со скоростью менее 60 ударов в минуту, сердечный ритм называется синусовой брадикардией. Если импульсы из SA-узла возникают со скоростью, превышающей 100 ударов в минуту, то в результате возникает синусовая тахикардия. Однако эти состояния не обязательно являются признаком патологии. Например, тренированные спортсмены обычно демонстрируют частоту сердечных сокращений ниже 60 ударов в минуту в состоянии покоя. Если SA-узел не может инициировать импульс, АВ-соединение может взять на себя функцию основного водителя ритма сердца. АВ-соединение состоит из АВ-узла, пучка Гиса и окружающей ткани; его частота составляет 40-60 ударов в минуту. Эти "АВ-соединительные" ритмы характеризуются отсутствием или инвертированной волной P. Если и SA-узел, и АВ-соединение не могут инициировать электрический импульс, желудочки могут генерировать электрические импульсы самостоятельно со скоростью 20-40 ударов в минуту и иметь комплекс QRS продолжительностью более 120 мс. Это необходимо для нормальной работы сердца.
Аритмия
Аритмия – это нарушение нормального ритма или частоты сердечных сокращений. Частота сердечных сокращений менее 60 ударов в минуту определяется как брадикардия. Частота сердечных сокращений более 100 ударов в минуту определяется как тахикардия. Аритмией считается состояние, не являющееся физиологической нормой, в отличие, например, от пониженной частоты сердечных сокращений, которая может естественным образом развиться у тренированного спортсмена; частота сердечных сокращений в состоянии покоя у таких людей может быть менее 60 ударов в минуту. Если аритмию невозможно вылечить медикаментозно (или другими стандартными методами кардиоверсии), может быть имплантирован искусственный кардиостимулятор для регулирования системы проведения.