Układ krążenia
Praca serca i przepływ krwi w naczyniach krwionośnych
Przedstawisz automatyzm pracy serca.
Ludzkie serce kurczy się ok. 108 000 razy w ciągu jednego dnia, ponad 39 milionów razy w ciągu roku i prawie 3 miliardy razy w ciągu 75‑letniego okresu życia człowieka. U dorosłego człowieka w stanie spoczynku każda z kurczących się komór serca wyrzuca około 70 ml krwi, co rocznie daje sumę 10 000 000 litrów krwi przepływającej przez około 100 000 km naczyń krwionośnych. Aby zrozumieć, jak to jest możliwe, konieczne jest poznanie fizjologii serca.
Układ bodźcotwórczo‑przewodzący serca
Czy wiesz, że ludzkie serce wyjęte z ciała i przetrzymywane w odpowiednich warunkach, może bić jeszcze nawet przez kilka minut? Jest to możliwe dzięki obecności w sercu układu bodźcotwórczo‑przewodzącego (układu przewodzącego). Układ ten tworzą zmodyfikowane włókna mięśniowe zdolne do samopobudzania się (niezależnego od pobudzenia układu nerwowego). Ta zdolność serca do samodzielnego wytwarzania impulsów elektrycznych, które wywołują jego rytmiczne skurcze, bez udziału układu nerwowego nazywana jest automatyzmem serca.
Komórki układu przewodzącego serca są skupione w kilku strukturach, z których najważniejsze są:
węzeł zatokowo‑przedsionkowy;
węzeł przedsionkowo‑komorowy;
pęczek Hisa
włókna Purkiniego
Skurcze inicjowane są w węźle zatokowo‑przedsionkowym u ujścia żyły głównej górnej do prawego przedsionka. Powstały impuls przemieszcza się, powodując skurcz przedsionków. Dalej pobudzenie przekazywane jest do węzła przedsionkowo‑komorowego, a z niego przez pęczek Hisa do rozgałęziających się w obu komorach włókien Purkiniego. Następuje skurcz komór.
Gdy węzeł zatokowo‑przedsionkowy ulegnie uszkodzeniu to jego funkcję przejmuje węzeł przedsionkowo‑komorowy.
Przeprowadź symulację, a następnie wykonaj polecenia.
Kliknij na węzeł zatokowo‑przedsionkowy i obserwuj symulację propagacji impulsów w układzie bodźcotwórczo‑przewodzącym serca.
1. (stan początkowy):
Interaktywna grafika przedstawia trójwymiarowy model serca z zaznaczonym układem bodźcotwórczo‑przewodzącym (jasne linie wewnątrz serca). U góry po prawej wyświetla się komunikat: „Kliknij na węzeł zatokowo‑przedsionkowy i obserwuj propagację impulsów w układzie bodźcotwórczo‑przewodzącym serca.” Po prawej stronie widoczne są dwa okrągłe przyciski z literą „i” (czerwony i niebieski).
2. (po błędnym kliknięciu):
Po kliknięciu w niewłaściwe miejsce odtwarzany jest dźwięk błędu i pojawia się komunikat: „To nie jest węzeł zatokowo‑przedsionkowy, spróbuj jeszcze raz.” Model serca pozostaje widoczny po lewej, a po prawej znajdują się dwa przyciski „i”.
5. (po prawidłowym kliknięciu)
Na ekranie widać trójwymiarowy model serca z zaznaczonym jasnymi liniami układem bodźcotwórczo‑przewodzącym. U góry po prawej wyświetla się duży niebieski komunikat „Poprawny wybór!”. W lewym górnym rogu znajduje się ikona odświeżenia (okrężna strzałka). Po prawej stronie widoczne są dwa okrągłe przyciski z literą „i” (czerwony i niebieski). Po potwierdzeniu poprawnego wyboru uruchamiana jest animacja przedstawiająca działanie serca.
4. (po kliknięciu niebieskiego „i”)
Od serca poprowadzono białe linie opisowe do listy po prawej z podpisami: „Węzeł zatokowo‑przedsionkowy”, „Węzeł przedsionkowo‑komorowy”, „Pęczek Hisa”, „Odnogi pęczka Hisa”, „Włókna Purkiniego”.
5. (po kliknięciu czerwonego „i”)
Pojawia się napis: Węzeł zatokowo‑przedsionkowy jest nadrzędnym ośrodkiem układu bodźcotwórczo‑przewodzącego i rozpoczyna każdy cykl pracy serca. Gdy ulegnie uszkodzeniu jego zadanie przejmują kolejne drugorzędowe ośrodki pobudzania. Są to kolejno węzeł przedsionkowo‑komorowy, włókna Purkiniego i kardiomiocyty. Częstotliwość generowania impulsów przez te ośrodki jest mniejsza niż w przypadku węzła zatokowo‑przedsionkowego.
Do oceny elektrycznych czynności serca stosuje się metodę diagnostyczną zwaną elektrokardiografią (EKG). Polega ona na rejestracji potencjałów czynnościowychpotencjałów czynnościowych mięśnia sercowego, które — po odebraniu ich przez układ elektrod przyłożonych w określonych miejscach do ciała badanego pacjenta — są wzmacniane w specjalnym aparacie — elektrokardiografie, i rejestrowane w formie krzywych, tworzących elektrokardiogram. Rozmieszczenie elektrod pozwala na uchwycenie zmian czynności serca w różnych jego rejonach. Krzywa EKG wykazuje charakterystyczne załamki (oznaczone P, Q, R, S, T). Zmiany kształtu i odległości między poszczególnymi załamkami pozwalają na wnioskowanie o stanie mięśnia sercowego i jego ukrwieniu oraz sposobie przewodzenia pobudzeń.
Za odkrycie mechanizmu powstawania elektrokardiogramu W. Einthoven otrzymał w 1924 Nagrodę Nobla.
Załamek P – odpowiada momentowi depolaryzacjidepolaryzacji włókien mięśniowych przedsionków serca. Poprzedza bezpośrednio skurcz przedsionków. Na podstawie kształtu i czasu trwania załamka P można ocenić, czy rytm w węźle zatokowo‑przedsionkowym (nadrzędnym ośrodku układu bodźcotwórczo‑przewodzącego serca) został wygenerowany prawidłowo.
Zespół załamków QRS – odpowiada momentowi depolaryzacji włókien mięśniowych komór serca i szybkiej repolaryzacji przedsionków. W skład tego zespołu wchodzą trzy elementy: załamek Q – wychylony w dół w stosunku do linii podstawowej, załamek R – wychylony w górę, załamek S – wychylony w dół.
Załamek T – odpowiada repolaryzacjirepolaryzacji włókien mięśniowych komór serca. Poprzedza moment rozkurczu komór.
Praca serca
Serce pracuje wg. schematu określanego jako cykl pracy serca. Obejmuje on powtarzający się proces skurczów i rozkurczów przedsionków i komór, który umożliwia pompowanie krwi do płuc i reszty ciała. Cykl pracy serca trwa ok. 0,83 s i składają się na niego trzy fazy: skurcz przedsionków (faza I), skurcz komór (faza II) i rozkurcz całego serca (faza III).
Skurczom i rozkurczom komór i przedsionków towarzyszą zjawiska akustyczne słyszalne jako tony serca, czyli dźwięki wysłuchiwane na powierzchni klatki piersiowej za pomocą słuchawki lekarskiej. Zamknięcie zastawek przedsionkowo‑komorowych odpowiada za pierwszy ton serca, natomiast zamknięcie półksiężycowatych - za drugi ton.
Przeanalizuj multimedium i wykonaj polecenia.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D78ETOAQV
Interaktywna animacja przedstawia tony serca i cykl pracy serca. Po lewej stronie widoczny jest zielony wykres na ciemnym tle w kratkę, a pod nim szare pole z tekstem. Na dole znajdują się przyciski: „Ton I”, „Ton II” i „Cykl pracy serca”. Po prawej stronie wyświetlana jest animacja serca z podpisami jego elementów. W zależności od wybranego przycisku zmieniają się oznaczenia na wykresie i na animacji serca oraz treść w szarym polu.
Po wybraniu „Ton I” na wykresie pojawiają się oznaczenia „S1”, a na animacji widać przepływ krwi z przedsionków do komór: niebieskim kolorem przez prawą część serca, czerwonym przez lewą. Po przepływie krwi zaznaczone są okręgami miejsca oznaczone „S1” wskazujące na zastawki przedsionkowo‑komorowe trójdzielną i dwudzielną. W szarym polu widnieje tekst: „Ton I (S1) jest wynikiem zamknięcia zastawek przedsionkowo‑komorowych (lewej – mitralnej, dwudzielnej, i prawej – trójdzielnej) po napełnieniu komór krwią z przedsionków we wczesnej fazie skurczu komór. Ich pełny skurcz wyrzuca następnie krew do aorty i pnia płucnego.”
Po wybraniu „Ton II” na wykresie pojawiają się oznaczenia „S2”, a na animacji widać przepływ krwi z przedsionków do komór i tętnic: niebieskim kolorem przez prawą część serca, czerwonym przez lewą. Po zakończeniu przepływu krwi zaznaczone są okręgami miejsca oznaczone „S2” wskazujące na zastawki półksiężycowate: aortalne i pnia płucnego. W szarym polu widnieje tekst:
„Ton II (S2) jest wynikiem zamknięcia zastawek półksiężycowatych – aortalnej i pnia płucnego – po skurczu komór, gdy ciśnienie w komorach zaczyna spadać. Mięsień sercowy rozkurcza się.”
Po wybraniu „Cykl pracy serca” na wykresie widoczne są oznaczenia „S1” i „S2”, a na animacji serca przez cały czas wyświetlane są oznaczenia „S1” oraz „S2” w miejscach ich występowania (dwie etykiety „S1” i dwie „S2”). Słyszalne jest bicie serca i można zaobserwować przepływ krwi przez serce: niebieskim kolorem przez prawą część serca, czerwonym przez lewą. W szarym polu widnieje tekst: „Obserwujemy pełny cykl pracy serca z przepływem krwi i tonami S1 i S2.”
W warunkach spoczynku węzeł zatokowo‑przedsionkowy inicjuje skurcz przedsionków z częstością ok. 70 razy na minutę. Tempo pracy serca może jednak ulegać zmianom pod wpływem czynników środowiska zewnętrznego i wewnętrznego, np. wysiłku fizycznego lub temperatury, które oddziałują na serce za pośrednictwem układu nerwowego i hormonalnego.
Kolejnym czynnikiem mającym wpływ na pracę serca są hormony. Adrenalina, wydzielana przez rdzeń nadnerczy, nazywana hormonem walki i ucieczki, przyspiesza czynność serca równie silnie jak pobudzenie włókien współczulnych. Podobnie działają inne hormony – glukagon, produkowany przez trzustkę w momencie spadku poziomu cukru we krwi, oraz tyroksyna, produkowana przez tarczycę. Natomiast hormon trzustki insulina powoduje efekt odwrotny – spowolnienie pracy serca.
Objętość wyrzutowa i pojemność minutowa serca
Mimo pełnego oddzielenia prawej i lewej części serca oraz różnych rodzajów pompowanej przez nie krwi serce jest całością pod względem czynnościowym. Skurcze i rozkurcze obydwu części zachodzą równocześnie. Objętość wyrzutowa serca to objętość krwi tłoczonej do tętnic przez jedną z komór w czasie jednego cyklu pracy serca. U dorosłego mężczyzny objętość ta wynosi w przybliżeniu od 70 do 80 ml.
Objętość krwi wypchniętą w z komory czasie jednej minuty nazywamy pojemnością minutową serca (objętość wyrzutowa × liczba skurczów serca na minutę). W ciągu minuty serce wyrzuca ok. 6 litrów krwi, w ciągu doby ok. 400 litrów, a w ciągu przeciętnego życia – ok. 250 mln litrów. Pojemność minutowa serca może ulegać zmianom. Wzrasta przy wykonywaniu intensywnej pracy lub ćwiczeń fizycznych, w stanach emocjonalnych, przy wysokiej temperaturze otoczenia, po posiłku czy też po wypiciu filiżanki kawy. Wynika to ze zwiększonego zapotrzebowania intensywnie kurczących się mięśni na krew niosącą tlen.
Objętość wyrzutowa i pojemność minutowa serca mogą się również zmniejszać. Dzieje się tak np. w przebiegu niewydolności serca, w wyniki nadciśnienia tętniczego, zawału, w których zaburzona zostaje kurczliwość tego narządu.
Przepływ krwi w naczyniach krwionośnych
Krew płynąca przez naczynia krwionośne wywiera na ich ściany nacisk, czyli ciśnienie. Najwyższe wartości obserwuje się w aorcie i dużych tętnicach, a następnie ciśnienie stopniowo spada wraz z oddalaniem się od serca. Największy spadek ciśnienia występuje w drobnych tętnicach, prowadzących do naczyń włosowatych, gdzie ciśnienie jest już znacznie niższe.
Niskie ciśnienie krwi panuje również w żyłach, dlatego też są one zaopatrzone w zastawki, które zabezpieczają przed jej cofaniem się. Dodatkowo, duże naczynia żylne położone są zwykle w pobliżu mięśni szkieletowych, których skurcze wspomagają przepływ krwi. Aktywność fizyczna poprawia więc krążenie krwi, a tym samym zaopatrzenie tkanek (np. mózgu) w tlen.
Mniejsze tętnice i tętniczki zawierają w ścianach dużo mięśni gładkich, dzięki czemu mogą się kurczyć lub rozkurczać – proces kontrolowany przez układ nerwowy i hormony. W ten sposób regulują całkowity opór obwodowy, wpływając naciśnienie tętniczeciśnienie tętniczei szybkość przepływu krwi do poszczególnych tkanek. Jest to kluczowy mechanizm fizjologiczny, który dostosowuje ukrwienie do bieżących potrzeb narządów, decydując o ilości dostarczanego tlenu i składników odżywczych i odprowadzaniu z komórek produktów szkodliwych lub niepotrzebnych.
Przeprowadź symulację, a następnie wykonaj polecenie.
Zmiany szybkości przepływu krwi w zależności od rodzaju naczynia krwionośnego, w którym płynie.
Film dostępny pod adresem /preview/resource/RQZxaqeLuFU5E
Film przedstawia przepływ krwi przez naczynia krwionośne.
Numer | Naczynie krwionośne | Średnica | Elastyczność |
|---|---|---|---|
1 | Aorta | 25 mm | Wysoka |
2 | Tętnice | 4 mm | Wysoka |
3 | Tętniczki | 30 µm | Wysoka |
4 | Naczynia włosowate | 1 µm | Niska |
5 | Żyłki | 2 µm | Niska |
6 | Żyły | 5 mm | Niska |
7 | Żyła główna | 30 mm | Niska |
Tętno
W podtrzymywaniu fali ciśnienia krwi uczestniczą elastyczne ściany naczyń krwionośnych. Ich rytmiczne odkształcanie się wywołane skurczami (wzrost ciśnienia) i rozkurczami serca (spadek ciśnienia) nazywamy tętnem. Jeżeli główny rozrusznik serca pobudza serce do skurczu około 70 razy na minutę, to tyle samo lekkich uderzeń w ciągu minuty odczujemy, uciskając palcami wewnętrzną powierzchnię nadgarstka (w tych miejscach tętnice są łatwo wyczuwalne). Pomiar tętna jest więc łatwą metodą skontrolowania częstości i rytmiczności uderzeń serca.
Obejrzyj film o tętnie i jego pomiarze, a następnie wykonaj polecenia.
Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1MWoQOHf0NZ1
Film pt. "Tętno i jego pomiar"
Podsumowanie
Pracę serca cechuje automatyzm, czyli zdolność do skurczu bez udziału układu nerwowego.
Automatyzm serca warunkowany jest obecnością układu bodźcotwórczo‑przewodzącego.
Głównym rozrusznikiem serca jest węzeł zatokowo‑przedsionkowy, generujący w spoczynku ok. 70 impulsów elektrycznych skutkujących skurczem przedsionków, a po rozprowadzeniu przez pozostałe elementy układu bodźcotwórczo‑przewodzącego – komór.
Elektrokardiogram (EKG) to zapis czynności bioelektrycznej serca w postaci krzywej; kształt krzywej pozwala na wnioskowanie o stanie mięśnia sercowego i jego ukrwieniu oraz sposobie przewodzenia pobudzeń.
Cykl pracy serca to powtarzający się proces skurczów i rozkurczów przedsionków i komór, który umożliwia pompowanie krwi do płuc i reszty ciała. Wyróżnia się w nim trzy fazy: skurcz przedsionków (faza I), skurcz komór (faza II) i rozkurcz całego serca (faza III).
Tempo pracy serca może ulegać zmianom pod wpływem czynników środowiska zewnętrznego i wewnętrznego, np. wysiłku fizycznego lub temperatury, które oddziałują na serce za pośrednictwem układu nerwowego i hormonalnego.
Objętość wyrzutowa serca to objętość krwi wytłaczanej przez jedną komorę w czasie jednego cyklu pracy serca, natomiast pojemność minutowa serca to objętość krwi pompowana przez komorę w ciągu jednej minuty.
Najwyższe ciśnienie krwi występuje w aorcie i dużych tętnicach, niższe w naczyniach włosowatych, a najniższe w żyłach wpadających do serca.
Tętno to rytmiczne rozszerzanie się tętnic wywołane falą krwi wytłaczaną z lewej komory serca; w spoczynku u dorosłego człowieka wynosi ok. 70 uderzeń na minutę.
Ośrodek nerwowy przyspieszający pracę serca znajduje się w odcinku piersiowo- lędźwiowym rdzenia kręgowego, a ośrodek zwalniający w rdzeniu przedłużonym. Do hormonów przyspieszających pracę serca należy adrenalina i tyroksyna, natomiast do zwalniających - insulina.
Ćwiczenia utrwalające
Wróć do polecenia na stronie „Na dobry początek” i dopisz brakujące definicje. Pamiętaj, żeby nie kopiować słownika, ale wyjaśnić każde słowo kluczowe w miarę możliwości swoimi słowami.