СЕРДЦЕ КАК МЫШЕЧНЫЙ НАСОС [ heart as a muscle pump ]

     Сердце можно представить как два самостоятельных насоса, которые обеспечивают кровообращение посредством перекачивания крови по кровеносным сосудам. Правый насос (правая половина сердца) и левый насос (левая половина сердца) дважды последовательно соединены друг с другом кровеносными сосудами так, что образуют замкнутый круг кровеносного русла.
     Одно последовательное соединение двух половин сердца образовано кровеносными сосудами легочного русла, то есть сосудами малого круга кровообращения, так что выход правого сердца является входом левого сердца. Другое последовательное соединение двух половин сердца образовано сосудами системного русла, то есть сосудами большого круга кровообращения, так что выход левого сердца является входом правого сердца.
     Мышцы предсердий и мышцы желудочков последовательно ритмически сокращаются и расслабляются. Сокращение мышц создает силу давления, передающегося на кровь, содержащуюся в камерах сердца. В соответствии с направлением и величиной создаваемого сокращением градиента давления, кровь продвигается только в одном направлении. Свойства пейсмекеров, проводящей системы сердца, мышц сердца обеспечивают согласованную работу всех элементов сердца, как на клеточном, так и на органном уровне. Одно координированное сокращение и расслабление мышц сердца называется циклом деятельности сердца.
     Сокращение предсердий начинается в области устьев полых вен. Устья полых вен концентрически сжимаются и в последующем предотвращают поток крови из предсердий в полые вены. Далее предсердия сокращаются так, что создают градиент давления крови в направлении от предсердий к желудочкам. В результате кровь может двигаться только из левого и правого предсердий через открытые предсердно-желудочковые отверстия в желудочки. Предсердно-желудочковые отверстия имеют атриовентрикулярные клапаны. Во время диастолы желудочков и последующей систолы предсердий створки клапанов расходятся, то есть клапаны открываются, и пропускают кровь из предсердий в желудочки. В левой половине сердца находится атриовентрикулярный двустворчатый (митральный) клапан, в правой половине сердца атриовентрикулярный трехстворчатый клапан. Систола предсердий заканчивается и начинается систола желудочков. Сокращение мышц желудочков создает давление крови, которое направлено во все стороны камеры желудочка (закон Паскаля, Blaise Pascal, 1623-1662, математик, физик, философ, один из основателей теории вероятностей). Кровь движется в направлении градиента давления. Поток крови в направлении предсердий закрывает створки атриовентрикулярных клапанов. Створки атриовентрикулярных клапанов могут открываться в сторону желудочков, но не могут открыться в сторону предсердий. Этому препятствуют сухожильные нити сосочковых мышц, прикрепленные к краям створок клапанов. Сосочковые мышцы представляют собой пальцеобразные выросты внутреннего слоя миокарда желудочков. Сосочковые мышцы сокращаются координировано с мышцами сердца, натягивают сухожильные нити и удерживают створки атриовентрикулярных клапанов.
     Дальнейшее сокращение мышц желудочков ведет к повышению давления крови в их полостях и приводит к изгнанию крови из желудочков только в артериальные сосуды: из правого желудочка в легочную артерию, а из левого - в аорту. В устьях аорты и легочной артерии имеются полулунные клапаны - полулунный клапан аорты и полулунный клапан легочного ствола соответственно. Каждый из клапанов состоит из трех лепестков, прикрепленных наподобие накладных карманов к внутренней поверхности указанных артериальных сосудов. При систоле желудочков выбрасываемая ими кровь прижимает эти лепестки к внутренним стенкам артериальных сосудов. Во время диастолы желудочков давление крови в их полостях снижается. Кровь устремляется из аорты и легочной артерии обратно в желудочки. Обратный поток крови наполняет карманы полулунных клапанов и закрывает их лепестки. Закрытые полулунные клапаны не пропускают кровь из аорты и легочной артерии в желудочки.
     Существует несколько причин наполнения предсердий кровью. Первая и главная из них заключается в следующем. Во время диастолы предсердий и желудочков давление крови в камерах сердца падает до нуля. Вследствие градиента давления, направленного из вен в предсердия, кровь начинает притекать из вен в предсердия и далее через атриовентрикулярные отверстия - в желудочки.
     Градиент давления, направленный из вен в предсердия - это остаток движущей силы, созданной предыдущим сокращением желудочков. О наличии этой остаточной силы свидетельствует то, что из периферического конца нижней полой вены, перерезанной вблизи сердца, течет кровь, чего не могло бы быть, если бы сила предыдущего сердечного сокращения была полностью израсходована.
     Среднее давление крови в венах большого круга кровообращения составляет ~7 мм рт ст. В полостях сердца во время диастолы давление близко к нулю. Таким образом, величина градиента давления, обеспечивающего приток венозной крови к сердцу, составляет ~7 мм рт ст . Это очень небольшая величина. Так как сердце перекачивает в артерии лишь ту кровь, которая притекает к нему из вен, любые незначительные препятствия потоку венозной крови могут полностью прекратить доступ крови к сердцу.
     Вторая причина поступления крови в сердце - присасывание её грудной клеткой во время вдоха. Грудная клетка является герметически закрытой полостью. В грудной клетке вследствие эластической тяги легких существует отрицательный градиент давления. В момент вдоха сокращение межреберных мышц и диафрагмы увеличивает объём грудной клетки. В результате органы грудной полости, в частности полые вены, растягиваются. Давление крови в полых венах и в предсердиях становится отрицательным, и кровь притекает к ним с периферии.
     Третья причина притока крови к сердцу - это сокращение скелетных мышц, сопровождающееся сдавливанием снаружи вен конечностей и туловища. В венах имеются клапаны, которые пропускают кровь только в одном направлении - к сердцу. Периодическое сокращение мышц и сопутствующее сдавливание вен вызывает систематическую подкачку крови к сердцу. Этот венозный насос обеспечивает значительное усиление притока венозной крови к сердцу. Увеличение притока крови к сердцу ведет к увеличению потока крови сердца при физической работе.
     Четвертая причина притока крови в предсердия состоит в особенностях сокращения сердца. Во время систолы желудочков их продольный размер укорачивается и предсердно-желудочковая перегородка оттягивается книзу. Это вызывает расширение предсердий и усиление потока крови из полых вен в предсердия. Предполагают наличие и других механизмов, активно доставляющих кровь в сердце.
     Роль предсердий в наполнении сердца кровью сравнительно невелика. Во время диастолы сердца в желудочки поступает около 70% систолического объёма крови. Таким образом, при систоле предсердий в желудочки поступает только около 30% крови. Предсердия являются резервуаром для притекающей крови, легко изменяющим свою вместимость благодаря небольшой толщине стенок. Объём этого резервуара может возрастать за счет наличия дополнительных ёмкостей - ушек предсердий, способных при расправлении вместить значительные объёмы крови.