Проводящая система сердца
Естественный ритм — как сердце задаёт себе такт.
Что такое проводящая система сердца
Сердце бьётся само — без команды мозга и без нашего участия. Мы не думаем о том, чтобы сердце сокращалось, и не можем усилием воли его остановить. Но что тогда задаёт ему ритм? Ответ — проводящая система сердца. Это особая «электрическая сеть» внутри сердечной мышцы, которая сама рождает импульсы и разносит их по сердцу в строгом порядке.
Слово «проводящая» здесь ключевое: эти клетки не просто сокращаются, как обычные мышцы, а проводят сигнал — как провода. Именно они превращают сердце из простого мешка в слаженный насос, который работает десятилетиями без сбоев. О самом органе — в статье Сердце.
Основное свойство этих клеток — они умеют работать автоматически. Разберём, что это значит.
Почему сердце бьётся само: автоматизм
Обычные мышцы тела — например, мышца руки — сокращаются только тогда, когда к ним приходит сигнал от нервной системы. Без команды они молчат. Клетки проводящей системы сердца устроены иначе: они сами создают электрический импульс, без всякого внешнего приказа. Это свойство называют автоматизмом (от греч. «самодействие»).
Работает это так. Каждая клетка несёт на своей оболочке крошечный электрический заряд. В клетках проводящей системы этот заряд сам по себе, без внешнего толчка, постепенно меняется — и в какой-то момент «переполняется» и даёт разряд, то есть электрический импульс. Такой клетке не нужен «приказ» снаружи: она — маленький самозаводящийся генератор. Поэтому сердце сокращается автономно, даже если полностью отключить его от мозга.
Именно это свойство делает сердце по-настоящему независимым органом. Но если бы каждая клетка «разряжалась» в своё время, сердце сокращалось бы хаотично. Поэтому в нём есть иерархия: одни клетки задают ритм, а другие ему подчиняются.
Синусовый узел — главный водитель ритма
Главный «дирижёр» системы — синусовый узел (его также называют синоатриальным, сокращённо СА-узлом). Это небольшая группа особых клеток, расположенная в стенке правого предсердия — у самого верха, рядом с местом, где в сердце впадает крупная вена (полая вена). Синусовый узел задаёт ритм всему сердцу и потому носит имя водителя ритма (по-научному — пейсмейкера, от англ. pacemaker — «задающий темп, ритмоводитель».
Его клетки обладают самым быстрым автоматизмом: они «разряжаются» чаще всех остальных. Синусовый узел задаёт ритм примерно 60–80 импульсов в минуту в покое — именно поэтому у спокойного взрослого человека пульс около этого значения. Каждый импульс отсюда запускает новое сокращение.
Путь импульса: как сигнал идёт по сердцу
Порядок распространения импульса строго подчинён одной цели: сначала должны сократиться предсердия, а потом — желудочки. Проследим путь сигнала по шагам. Так его удобно запомнить:
- 1. Синусовый узел рождает импульс в правом предсердии.
- 2. Предсердия. Импульс расходится по мышце предсердий, и они сокращаются, выталкивая кровь вниз, в желудочки.
- 3. Атриовентрикулярный узел. Сигнал доходит до второго узла — «шлюза» между предсердиями и желудочками — и на мгновение задерживается.
- 4. Пучок Гиса. От узла импульс спускается вниз, в перегородку между желудочками.
- 5. Ножки пучка. Сигнал разделяется на две ветви — к правому и левому желудочку.
- 6. Волокна Пуркинье. По ним импульс расходится по стенкам желудочков, и те сокращаются мощно и слаженно, выбрасывая кровь в сосуды.
Как видно из этого пути, вся система — это одна длинная «дорожка» сигнала с несколькими станциями. Разберём ключевые станции подробнее.
Атриовентрикулярный узел: «шлюз» с задержкой
Атриовентрикулярный узел (сокращённо АВ-узел, от слов «предсердие» и «желудочек») расположен в нижней части правого предсердия, у самой границы с желудочками. Его главная особенность — он задерживает импульс примерно на 0,1 секунды.
Зачем нужна эта задержка? Вспомним порядок работы сердца: предсердия должны успеть сократиться и наполнить желудочки кровью — и только потом желудочки могут сокращаться. Если бы сигнал проходил к желудочкам мгновенно, они сокращались бы раньше, чем наполнятся, и выбросили бы мало крови. Короткая пауза в АВ-узле решает ровно эту задачу: она даёт желудочкам время наполниться. Это гениально простое и надёжное решение.
Кроме того, АВ-узел работает как охранительный шлюз: он не пропускает к желудочкам слишком частые импульсы. Если предсердия начнут сокращаться с бешеной скоростью (при некоторых аритмиях), узел не даст всем этим сигналам пройти — желудочки будут биться медленнее и не потеряют способность нормально качать кровь.
Пучок Гиса, ножки и волокна Пуркинье
Пройдя «шлюз», импульс попадает в систему быстрой проводимости, которая разносит его по желудочкам.
- Пучок Гиса (назван по имени швейцарского врача Вильгельма Гиса) — атриовентрикулярный пучок. Это «ствол», который спускается от АВ-узла вниз, в перегородку между желудочками.
- Правая и левая ножки пучка — две ветви, на которые распадается ствол: одна идёт к правому желудочку, другая — к левому. По ним сигнал спускается по перегородке.
- Волокна Пуркинье (по имени чешского физиолога Яна Эвангелисты Пуркинье) — тонкие веточки, которыми ножки заканчиваются. Они пронизывают стенки желудочков и передают импульс мышечным клеткам. Именно благодаря им желудочки сокращаются не по частям, а целиком, почти одновременно — так давление получается мощным, а кровь уходит в сосуды полной волной.
Проводит сигнал эта система очень быстро — это позволяет желудочкам включиться в работу одновременно и слаженно. О строении желудочков и их мышцы, которой они командуют, — в статье Сердце.
Запасные водители ритма
Оказывается, автоматизмом обладают не только клетки синусового узла — но они самые «быстрые» и потому подавляют всех остальных. Остальные узлы и волокна как бы «ждут своей очереди». Вот как выглядит эта иерархия:
60–80 импульсов в минуту. Главный водитель ритма в норме. Пока он работает, все остальные клетки проводящей системы подчиняются ему.
Около 40–60 импульсов в минуту. Если синусовый узел откажет (например, при повреждении), АВ-узел может взять ритм на себя — сердце продолжит работать, хотя и медленнее.
Всего 20–40 импульсов в минуту. Это «последний рубеж»: если не работают оба узла, желудочки всё же могут сокращаться сами — но в медленном темпе.
Все клетки-генераторы разряжаются с разной частотой, но те, что делают это чаще, успевают «перезапустить» остальные прежде, чем те дадут собственный импульс. Поэтому ритм всегда задаёт самый быстрый узел — пока он исправен.
Эта система запасных водителей ритма — встроенная страховка. Но и у неё есть предел: если нарушена проводимость самих путей (например, между узлами), запасные механизмы не всегда спасают. О нарушениях — ниже.
Как регулируется ритм
Хотя проводящая система работает автономно, мозг и гормоны постоянно «подстраивают» её ритм под нужды тела. В покое сердце бьётся медленнее, при беге — чаще. Управляют этим два «педали»:
- Ускоряющая (симпатическая) система. При стрессе, волнении, нагрузке вегетативная нервная система через нерв ускоряет сердце, а гормон адреналин (из надпочечников) усиливает этот эффект. Так сердце готовится качать больше крови.
- Замедляющая (парасимпатическая) система. В покое, особенно во сне, блуждающий нерв (особый крупный нерв, идущий от мозга к внутренним органам) замедляет сердце. Именно поэтому в спокойном состоянии пульс ниже, чем «собственный» ритм синусового узла.
Интересно, что синусовый узел сам по себе «разряжается» чаще, чем 60–80 раз в минуту; но в покое блуждающий нерв постоянно его притормаживает. Стоит человеку испугаться или побежать — притормаживание снимается, включается адреналин, и пульс резко растёт. О гормонах — в разделе Что такое гормоны, о самой нервной системе — в разделе Нервная система.
ЭКГ: как «читают» работу системы
Работу проводящей системы можно увидеть. Поскольку она управляет электрическими сигналами, эти сигналы улавливают с поверхности тела. Такую запись называют ЭКГ — электрокардиограммой (от «электро» — электрический, «кардио» — сердце, «грамма» — запись). На плёнке ЭКГ видна характерная кривая из зубцов, и каждый зубец соответствует определённому этапу:
Соответствует возбуждению предсердий: сигнал идёт от синусового узла и предсердия сокращаются.
Возбуждение желудочков: импульс проходит через АВ-узел, пучок Гиса, ножки и волокна Пуркинье, и желудочки сокращаются. Самый крупный зубец.
Восстановление («перезарядка») желудочков — они готовятся к следующему удару.
По форме и ритму зубцов видно, ровно ли работает синусовый узел, нет ли задержки в АВ-узле, правильно ли проводится сигнал по пучку и ножкам. Часто именно ЭКГ выявляет болезнь проводящей системы — задолго до жалоб.
Что происходит при нарушениях
Нарушения проводящей системы называют аритмиями (от греч. «без ритма») — это сбои в ритме или в проведении сигнала. Их удобно разбить на группы.
Тахикардия (от греч. «быстрый» и «сердце») — ускорение ритма. Если виноват сам синусовый узел, это обычно реакция на нагрузку, волнение или температуру. Но бывает и так, что ритм задаёт не синусовый узел, а «лишний» очаг возбуждения в предсердиях или желудочках — и тогда сердце бьётся слишком часто без всякой причины.
Брадикардия (от греч. «медленный» и «сердце») — замедление ритма. Чаще всего причина в том, что синусовый узел отказывает, и ритм берут на себя его «запасные» — АВ-узел или волокна Пуркинье, которые задают темп медленнее. Это встроенная страховка, но она не всегда достаточна.
Самая частая настоящая аритмия. При ней предсердия перестают сокращаться слаженно и «мерцают» — хаотично вспыхивают сотни беспорядочных импульсов. АВ-узел пропускает к желудочкам лишь часть из них, поэтому сердце бьётся неритмично — то быстрее, то медленнее. Кровь в предсердиях застаивается, что опасно образованием тромбов.
Если сигнал не может пройти по какому-то участку системы — чаще всего через АВ-узел или по ножкам пучка Гиса, — говорят о блокаде. При этом предсердия могут сокращаться нормально, а к желудочкам сигнал или доходит с задержкой, или не доходит вовсе. В тяжёлых случаях желудочки работают на «резервном» ритме и слишком медленно, и тогда сердцу нужен искусственный помощник.
Если собственная проводящая система не справляется, на помощь приходит искусственный водитель ритма — кардиостимулятор. Это небольшой прибор, который вживляют под кожу и который посылает слабые электрические сигналы, задавая сердцу ровный ритм. По сути, он заменяет отказавший узел — прямая аналогия с тем, как очки заменяют хрусталик, когда собственная фокусировка перестаёт работать.
Связи с другими системами
- Сердце и его мышца: проводящая система управляет сокращениями миокарда. Без неё мышца не могла бы сокращаться слаженно: у каждого волокна был бы свой ритм. Вместе они образуют единый насос.
- Нервная система: она не создаёт ритм, но постоянно его подстраивает — ускоряет через симпатическую систему и замедляет через блуждающий нерв. Именно поэтому пульс так чутко отражает наши эмоции и состояние. Подробнее — в разделе Нервная система.
- Эндокринная система: гормон адреналин ускоряет сердце, а гормоны щитовидной железы влияют на общий темп обмена и ритма. Поэтому сбои в железах нередко проявляются нарушениями пульса.
- Сосуды и давление: от частоты и силы сокращений зависит артериальное давление. Регуляция ритма и регуляция давления работают рука об руку: мозг управляет ими одними и теми же сигналами.
- Кровь: от того, как ритмично сокращается сердце, зависит, насколько ровно кровь движется по сосудам. При аритмиях поток становится неравномерным, а в застойных участках могут образовываться сгустки. О крови — в статье Кровь.
Проводящая система сердца — это удивительное решение природы: небольшая сеть особых клеток, которая превращает скопление мышц в точный и надёжный насос. Синусовый узел задаёт ритм, АВ-узел вовремя придерживает сигнал, пучок Гиса, его ножки и волокна Пуркинье разносят возбуждение по желудочкам — и всё это работает автоматически, без участия сознания. А иерархия запасных водителей ритма служит встроенной страховкой на случай поломки. Именно поэтому сердце способно биться ровно всю жизнь — а когда эта система даёт сбой, на помощь приходят лекарства и кардиостимуляторы. Понимание того, как рождается и идёт по сердцу импульс, — ключ к пониманию и здорового ритма, и самых частых аритмий.