Сердце человека: строение, функции и роль в кровообращении

Анатомия сердца: расположение, размеры и внешнее строение

Сердце — полый мышечный орган, расположенный в грудной клетке в области переднего средостения. Оно занимает асимметричное положение: примерно две трети его объёма находятся левее срединной линии тела, одна треть — правее. Спереди сердце прикрыто грудиной и рёберными хрящами, сзади граничит с пищеводом и нисходящей аортой, снизу опирается на диафрагму, с боков соприкасается с лёгкими и плевральными мешками. Такое расположение не случайно: оно обеспечивает органу надёжную костно-хрящевую защиту и одновременно оставляет достаточно пространства для ритмичного расширения при каждом ударе.

По размерам сердце взрослого человека сопоставимо с его сжатым кулаком. Средняя масса органа у мужчин составляет 250–350 г, у женщин — 200–300 г. Длина сердца от основания до верхушки — около 12–15 см, поперечный размер — 8–11 см. У тренированных людей, особенно у спортсменов, занимающихся видами спорта на выносливость, сердце может быть несколько крупнее за счёт физиологической гипертрофии миокарда — это нормальная адаптация к систематической нагрузке, а не патология.

Снаружи сердце покрыто перикардом — двуслойной соединительнотканной сумкой. Между его листками находится небольшое количество серозной жидкости (15–50 мл), которая выполняет роль смазки и снижает трение при сердечных сокращениях. Внешняя поверхность органа пронизана бороздами — венечной (отделяющей предсердия от желудочков) и межжелудочковыми (передней и задней), в которых залегают крупные сосуды и жировая клетчатка. Верхушка сердца направлена вниз, влево и вперёд — именно здесь при аускультации лучше всего выслушивается верхушечный толчок.

Стенка сердца состоит из трёх слоёв. Наружный — эпикард — это висцеральный листок перикарда, плотно сращённый с мышечным слоем. Средний и самый мощный слой — миокард — образован поперечнополосатой сердечной мышечной тканью, способной работать в непрерывном автоматическом режиме всю жизнь без утомления. Внутренний слой — эндокард — выстилает полости сердца и непосредственно переходит в эндотелий сосудов, обеспечивая гладкое ламинарное движение крови.

Внутреннее строение сердца: камеры, клапаны и стенки

Внутри сердце разделено на четыре камеры: два предсердия и два желудочка. Правые и левые отделы полностью разобщены межпредсердной и межжелудочковой перегородками, что исключает смешение артериальной и венозной крови в норме. Каждое предсердие сообщается с соответствующим желудочком через предсердно-желудочковое отверстие, снабжённое клапаном.

Правое предсердие принимает венозную кровь из всего тела через верхнюю и нижнюю полые вены, а также через венечный синус — коллектор вен самого сердца. Полость правого предсердия относительно тонкостенна, поскольку работает в условиях низкого давления. В его стенке находится синусно-предсердный узел — водитель ритма первого порядка, генерирующий электрические импульсы с частотой 60–100 в минуту в покое.

Правый желудочек нагнетает венозную кровь в лёгочный ствол и далее в малый круг кровообращения. Его стенка значительно тоньше стенки левого желудочка (3–5 мм против 10–15 мм), так как давление в лёгочной артерии несравнимо ниже системного. Между правым предсердием и желудочком расположен трёхстворчатый (трикуспидальный) клапан, а на выходе из желудочка в лёгочный ствол — полулунный клапан лёгочной артерии.

Левое предсердие получает уже оксигенированную кровь из лёгких через четыре лёгочные вены (по две с каждой стороны). Несмотря на небольшой объём, оно выполняет важную буферную функцию, сглаживая пульсирующий поток крови перед её поступлением в мощный левый желудочек.

Левый желудочек — самая мощная камера сердца. Именно он создаёт давление, необходимое для продвижения крови по всему большому кругу кровообращения — от аорты до мельчайших капилляров. Его стенка толщиной 10–15 мм образована несколькими слоями мышечных волокон, ориентированных в разных направлениях, что обеспечивает максимальную эффективность выброса. На входе расположен митральный (двустворчатый) клапан, на выходе в аорту — аортальный полулунный клапан. Клапаны удерживаются от выворачивания сухожильными хордами, прикреплёнными к сосочковым мышцам желудочков.

Кровоснабжение самого сердца: венечные артерии

Миокард потребляет около 10% всего кислорода, поступающего в организм, несмотря на то что его масса составляет менее 0,5% массы тела. Столь высокая метаболическая активность требует бесперебойного кровоснабжения, которое обеспечивается венечными (коронарными) артериями — первыми ветвями аорты, отходящими сразу же над аортальным клапаном.

Правая венечная артерия кровоснабжает правый желудочек, заднюю стенку левого желудочка и, в большинстве случаев, синусно-предсердный и предсердно-желудочковый узлы проводящей системы. Нарушение её проходимости нередко проявляется аритмиями и блокадами проведения импульса — именно потому, что страдает электрическая «автоматика» сердца.

Левая венечная артерия делится на две крупные ветви: переднюю межжелудочковую (ПМЖА) и огибающую. ПМЖА — наиболее клинически значимый сосуд: она питает переднюю стенку левого желудочка, большую часть межжелудочковой перегородки и верхушку сердца. Именно поэтому инфаркт в бассейне ПМЖА часто называют «передним» и он сопряжён с наиболее значительным объёмом поражения миокарда. Огибающая артерия снабжает боковую и частично заднюю стенки левого желудочка.

Важная особенность венечного кровотока состоит в том, что наполнение коронарных артерий происходит преимущественно в фазу диастолы — когда миокард расслаблен. Во время систолы мышечные волокна пережимают внутримиокардиальные сосуды, и кровоток временно снижается. Поэтому учащённое сердцебиение, укорачивающее диастолу, уменьшает время для коронарного наполнения и при уже существующем стенозе может провоцировать ишемию. Венозный отток от миокарда осуществляется преимущественно через венечный синус, впадающий в правое предсердие.

Проводящая система сердца и сердечный цикл

Уникальное свойство сердечной мышцы — автоматизм: способность самостоятельно генерировать электрические импульсы без участия нервной системы. Эту функцию выполняет проводящая система — специализированные кардиомиоциты, утратившие сократительную функцию, но приобретшие способность к ритмичной деполяризации.

Синусно-предсердный (синоатриальный) узел — главный водитель ритма, расположенный в стенке правого предсердия у места впадения верхней полой вены. Он генерирует импульсы с частотой 60–100 в минуту, которые распространяются по предсердиям, вызывая их сокращение, и достигают предсердно-желудочкового (атриовентрикулярного) узла. АВ-узел — «фильтр»: он задерживает проведение импульса на 80–120 мс, давая предсердиям закончить выброс крови в желудочки прежде, чем те начнут сокращаться.

Далее импульс стремительно распространяется по пучку Гиса, его правой и левой ножкам, а затем по волокнам Пуркинье к рабочим кардиомиоцитам желудочков. Благодаря такой архитектуре проводящей системы волна возбуждения охватывает желудочки практически одновременно, обеспечивая скоординированное и эффективное сокращение.

Сердечный цикл состоит из двух фаз: систолы (сокращения) и диастолы (расслабления). Полный цикл при частоте 75 уд/мин занимает около 0,8 с. В фазу систолы желудочков (0,3 с) давление в их полостях резко возрастает, атриовентрикулярные клапаны захлопываются (первый тон сердца), полулунные клапаны открываются и кровь выбрасывается в аорту и лёгочный ствол. В конце систолы давление в желудочках падает, полулунные клапаны закрываются (второй тон), начинается диастола (0,5 с): желудочки расслабляются, атриовентрикулярные клапаны открываются, кровь из предсердий пассивно заполняет желудочки. В конце диастолы предсердия сокращаются, досылая оставшиеся 20–25% объёма — «предсердная подкачка». Ударный объём сердца в покое составляет 60–80 мл, а минутный объём — 4–6 литров крови.

Функции сердца в организме человека

Сердце выполняет несколько взаимосвязанных функций, каждая из которых критически важна для поддержания жизни. Рассмотрим их подробнее, чтобы понять, почему нарушение работы этого органа немедленно отражается на состоянии всего организма.

Насосная функция. Это главная и наиболее очевидная роль сердца. За одну минуту в покое оно перекачивает 4–6 литров крови, при интенсивной физической нагрузке — до 20–25 литров и более у тренированных людей. За сутки сердце совершает около 100 000 сокращений и перемещает суммарно 7000–10 000 литров крови. Именно насосная функция обеспечивает непрерывную доставку кислорода и питательных веществ к каждой клетке тела и удаление продуктов метаболизма.

Функция поддержания артериального давления. Сила и частота сердечных сокращений вместе с периферическим сосудистым сопротивлением формируют системное артериальное давление — движущую силу кровотока. Без достаточного давления кровь не сможет преодолеть гравитацию и достичь головного мозга, что в течение нескольких секунд приводит к потере сознания, а в течение минут — к необратимому повреждению нейронов.

Эндокринная функция. Кардиомиоциты предсердий синтезируют и выделяют предсердный натрийуретический пептид (ПНП) в ответ на растяжение стенок при повышении давления наполнения. ПНП расширяет сосуды, усиливает выделение натрия и воды почками, снижая объём циркулирующей крови и нагрузку на само сердце. Это пример тонкой саморегуляции сердечно-сосудистой системы.

Рефлекторная и интегративная функция. Сердце насыщено механо- и хеморецепторами, которые передают информацию в центральную нервную систему о давлении наполнения, составе крови и метаболических потребностях тканей. В ответ вегетативная нервная система корректирует частоту и силу сокращений: симпатические нервы учащают и усиливают сердечный ритм, парасимпатические (блуждающий нерв) — замедляют. Благодаря этому сердце мгновенно реагирует на изменение потребностей организма — при переходе из покоя к движению, при стрессе, при изменении положения тела.

Роль сердца в большом и малом кругах кровообращения

Система кровообращения человека замкнута и состоит из двух последовательно соединённых кругов, каждый из которых начинается и заканчивается в сердце. Именно сердце служит «общим насосом», одновременно обеспечивающим оба круга — принципиально важный факт, который объясняет, почему поражение одного отдела сердца неизбежно сказывается на гемодинамике в целом.

Большой круг кровообращения начинается в левом желудочке. При каждом сокращении оксигенированная кровь выбрасывается в аорту — крупнейшую артерию организма с диаметром около 2,5–3 см. От аорты отходят ветви ко всем органам и тканям: головному мозгу, внутренним органам, мышцам, коже. В капиллярах тканей кровь отдаёт кислород и питательные вещества, насыщается углекислым газом и продуктами обмена. Обеднённая кислородом кровь собирается в вены, которые сливаются в верхнюю и нижнюю полые вены и возвращаются в правое предсердие. Таким образом, большой круг обеспечивает трофику и газообмен всего тела.

Малый круг кровообращения начинается в правом желудочке. Венозная кровь выбрасывается в лёгочный ствол, разделяющийся на правую и левую лёгочные артерии — единственные артерии организма, несущие венозную кровь. В лёгочных капиллярах, оплетающих альвеолы, происходит газообмен: углекислый газ диффундирует в альвеолярный воздух и выдыхается, кислород из вдыхаемого воздуха переходит в кровь и связывается с гемоглобином эритроцитов. Оксигенированная кровь по четырём лёгочным венам возвращается в левое предсердие, завершая малый круг. Давление в малом круге значительно ниже, чем в большом: систолическое давление в лёгочной артерии в норме составляет 15–30 мм рт. ст. против 100–140 мм рт. ст. в аорте.

Оба круга функционируют строго параллельно: за одно и то же время правый желудочек перекачивает ровно столько крови, сколько левый. Нарушение этого баланса — например, при недостаточности клапанов — ведёт к застою крови в малом или большом круге и соответствующим клиническим проявлениям: отёку лёгких или периферическим отёкам, асциту, гепатомегалии.

Факторы, влияющие на работу сердца

Работа сердца регулируется на нескольких уровнях — от молекулярных механизмов внутри кардиомиоцита до рефлекторных и гормональных воздействий. Понимание этих факторов принципиально важно как для клинической практики, так и для разработки программ реабилитации и профилактики сердечно-сосудистых заболеваний.

Нейрогуморальная регуляция. Вегетативная нервная система оказывает постоянное модулирующее воздействие на сердце. Симпатическая активация увеличивает частоту сердечных сокращений (хронотропный эффект), силу сокращений (инотропный эффект) и скорость проведения импульса. Это реализуется через норадреналин и адреналин, действующие на β1-адренорецепторы миокарда. Парасимпатическая нервная система через блуждающий нерв и ацетилхолин оказывает противоположные эффекты, замедляя ритм. В покое у здорового человека преобладает парасимпатический тонус, что объясняет относительно невысокую частоту пульса в состоянии отдыха.

Закон Франка-Старлинга. Этот фундаментальный физиологический принцип гласит: чем больше растянут миокард в конце диастолы (то есть чем больше крови поступило в желудочек), тем сильнее последующее сокращение. Механизм основан на оптимальном перекрытии нитей актина и миозина при умеренном растяжении. Благодаря этому закону сердце автоматически адаптирует ударный объём к изменяющемуся венозному возврату без участия нервной системы — например, при перемене позы или при физической нагрузке.

Метаболические и гуморальные факторы. Гипоксия, ацидоз, гиперкалиемия, гипотермия угнетают сократимость миокарда и могут провоцировать аритмии. Напротив, умеренная гиперкальциемия усиливает сердечные сокращения. Гормоны щитовидной железы (тироксин, трийодтиронин) повышают чувствительность миокарда к катехоламинам и увеличивают количество β-рецепторов — этим объясняется тахикардия при гипертиреозе. Кортизол, глюкагон, инсулин также участвуют в тонкой регуляции сердечной функции.

Возраст и физическая форма. С возрастом миокард теряет часть эластичности, максимальная частота сердечных сокращений снижается (приблизительно по формуле: ЧСС макс. = 220 − возраст), а время расслабления желудочков удлиняется. У людей с регулярной физической активностью эти изменения развиваются значительно медленнее. У спортсменов наблюдается физиологическая брадикардия (ЧСС 40–50 уд/мин в покое), более высокий ударный объём и более эффективная диастолическая функция — результат долгосрочной адаптации сердца к нагрузкам.

Физическая активность и здоровье сердца: рекомендации

Регулярная двигательная активность — один из наиболее мощных немедикаментозных инструментов поддержания здоровья сердечно-сосудистой системы. Это положение подтверждено многочисленными клиническими исследованиями и лежит в основе современных рекомендаций по кардиологической реабилитации и первичной профилактике. Приведённый комплекс упражнений разработан с учётом принципов лечебной физкультуры и подходит для людей, стремящихся поддержать кардиореспираторную функцию, улучшить постуральный контроль и нормализовать тонус вегетативной нервной системы. Перед началом занятий рекомендуется проконсультироваться с врачом или специалистом по лечебной физкультуре, особенно при наличии хронических заболеваний. Выполняйте комплекс 3–5 раз в неделю, в умеренном темпе, ориентируясь на самочувствие; при появлении болей в груди, одышки или головокружения немедленно прекратите занятие.