Автомати серця являє собою ритмічне скорочення органу під дією імпульсів, що виникають у ньому без впливу подразників ззовні. Автоматия властива всьому органу і окремих частин, але не серцевому м'язі. Є доказ цього явища - ритмічні скорочення органу тварин і людини, ізольованого від всього і винесеного за межі організму.
Водії ритму першого порядку
При визначенні того, що розуміють під автоматией серця, було виявлено, що нервові імпульси здатні генеруватися в клітинах атипического міокарда. Якщо людина здорова, то цей процес спостерігається поруч з синоатріального вузлом через відмінності клітин за властивостями і будовою від інших структурних складових. Вони розташовуються групами, мають форму веретена, і їх оточує базальнамембрана. Друга назва цих клітин - водії ритму першого порядку (Пейсмекер). Процеси обміну в них протікають з високою швидкістю, і з цієї причини метаболіти залишаються в міжклітинної рідини, не встигаючи виноситися.
Крім цього, характерні властивості наступні:
- Досить висока проникність для іонів кальцію і натрію.
- Маленька величина мембранного потенціалу.
Через різницю в концентрації натрію і калію відзначається незначна активність функціонування натрій-калієвого насоса.
Дослідження автоматии серця
Досить довгий час автоматия серця до кінця не була досліджена, навіть незважаючи на підвищений інтерес науковців до цього процесу. Метод лігатур Станниуса - відомий цикл дослідів, проведених на основі видалення деяких частин серця жаби накладенням перев'язок. В результаті з'ясувалося, що в органі присутній 2 центри автоматии як мінімум.
Один з них розташовується в області венозного синуса, сприяє ритмування скорочень, другий - зберігається в частині між шлуночком і передсердям (його ще називають прихованим). Його робота починається тільки після того, як виключається 1 центр. М'яз серця, яка віддалена від обох центрів, працює - скорочується - самостійно. Таким чином, автоматия серця людини пов'язана з імпульсами, що виходять від цих центрів.
Методика Ландергорфа
З метою скорочення винесеного за межі організму серця використовується спосіб Ландергорфа. Сенс полягає в наступному:
- Серце вирізають і в аорту вставляють канюлю, яка з'єднується з посудиною зі скла.
- У посудину наливається розчин Рінгера разом з глюкозою, або ж можливо додавання дефібринованої крові.
- Розчин насичується киснем і нагрівається до певної температури (близько 48 градусів Цельсія).
- Рідина починає текти під тиском в аорту, клапани перекриваються, і рідина направляється в вінцеві артерії, функція яких - харчування за все органу.
При таких умовах орган тваринного або ж людини здатний працювати тривалий час, це і є автоматия серця. Використовуючи цей метод, можна повернути імпульси серця, яке вже зупинилося кілька годин тому. На початку 20 століття вперше вийшло оживити орган маленьку дитину, а вже пізніше відновили роботу серця, яка не функціонувало майже 48 годин. Після пропускання розчину через судини серцебиття зберігалося близько 15 годин.
Опис процесу автоматии
Автомати серця людини починається з фази діастоли, її прояв - рух натрію всередину клітини. Мембранний потенціал при цьому значно знижується, величина прагне до мінімального рівня деполяризації. Зменшується заряд мембрани, і починається повільна деполяризація діастоли. Відкриваються канали для кальцію і натрію в фазу швидко протікає деполяризації, іони починають активно направлятися до клітки. Внаслідок цього заряд спочатку різко знижується і доходить до нульової позначки, після чого змінюється протилежним. Натрій рухається до тих пір, поки не буде досягнута рівновага по його іонів (електрохімічне).
Настає фаза плато. Тут триває рух кальцію. Тканина серця залишається невозбудімості в цей момент. При досягненні рівноваги за відповідними іонів фаза закінчується і виникає реполяризация, що означає повернення мембранного заряду до первісної позначці.
Вузли автоматии серця
Особливе місце в складному процесі займають вузли автоматии серця. Вузол першого порядку називається Синоатріальна. Це водій ритму першого порядку, який забезпечує нормальну частоту скорочень серця. Розташовується поруч з місцем впадання верхньої порожнистої вени. Його структура - мале число волокон м'язів серця з нейронними закінченнями. Вузлом другого порядку називають атріовентрикулярний вузол. Це прихований водій ритму другого порядку. Вузол третього порядку представлений клітинами провідної вентрикулярной системи.
Всі водії ритму нижчого порядку підтримують частоту скорочень органу, якщо присутня повна блокада серця. При цьому частота скорочень шлуночків наближається до мінімальної позначки, а пацієнтам імплантують кардіостимулятор електричного типу, тобто штучний водій ритму.
виникнення потенціалів
Потенціал синоатріального вузла відрізняється від звичайного меншою амплітудою - на 50 мВ. У нормальному стані потенціали з'являються в вузлі через присутність клітин, які є водіями ритму першого порядку. Решта серцеві відділи при певних умовах теж генерують нервові імпульси при включенні додаткового подразника, а також виключення вузла першого порядку. При цьому спостерігається генерація імпульсів у вузлі другого порядку (частота близько 60 раз / хв). При подразненні в вузлі клітини пучка Гіса збуджуються, частота знижується до 30 (водії ритму третього порядку).
Потенціал дії всіх водіїв ритму прямо пропорційний високою мембранної проникності для кальцієвих і натрієвих іонів, а також зниження проникності іонів калію.
градієнт автоматии
Автомати серця в звичайних умовах всіх ділянок системи пригнічується сіноартеріальним вузлом, «нав'язує» свій ритм. З цієї причини всі складові системи зі своїм власним ритмом перебудовуються на роботу в єдиному темпі. Градієнт автоматии серця - явище, при якому знижується здатність до автоматии в міру віддалення від місця генералізації імпульсів, тобто вузла першого порядку.
