Serduszko puka w rytmie cha-cha

Tak, nasze zdrowe serca pracują w konkretnym, stałym rytmie, choć niekoniecznie akurat w rytmie cha-cha.

Serce jest organem, który jest kluczowy dla działania całego organizmu. Razem z pozostałymi elementami układu krwionośnego dostarcza substancje odżywcze i tlen w każdy zakamarek ciała, jednocześnie zabierając stamtąd produkty przemiany materii i dwutlenek węgla (dokładnie odwrotnie dzieje się w liściach, można o tym poczytać tutaj). Serce zbudowane jest z mięśni, które rytmicznie się kurczą, działając jak pompa. Składa się z czterech mięśniowych jam, dwóch mniejszych zwanych przedsionkami i dwóch większych zwanych komorami.

Serce jest jednocześnie prostym i skomplikowanym organem. Dlatego jeden artykuł nie wyczerpie wszystkich informacji. W tym artykule skupię się na budowie serca, a jego działanie opiszę bardziej szczegółowo w innym miejscu, ponieważ do zrozumienia jego działania potrzebna jest też znajomość praw fizyki.

Serce człowieka jest w przybliżeniu wielkości jego pięści.

Rysunek serca widzianego od przodu.

Budowa ściany serca

Serce składa się ze szkieletu zbudowanego z pierścieni włóknistych, ścian zbudowanych z tkanki mięśniowej, zastawek zamykających wejście i wyjście z komór, dużych naczyń krwionośnych, którymi krew dopływa i wypływa z serca oraz układu bodźco-przewodzącego sterującego jego pracą.

Ściana serca składa się z trzech warstw:

• Wsierdzie. Tworzy go śródbłonek, czyli wysoce wyspecjalizowana warstwa komórek. Śródbłonek jest rodzajem tkanki nabłonkowej, która występuje w naczyniach krwionośnych i również w sercu. Pod śródbłonkiem znajdują się liczne naczynia krwionośne, nerwy i część układu przewodzącego serca.
• Śródsierdzie. To najgrubsza warstwa ściany serca składająca się z tkanki mięśniowej oraz szkieletu serca (pierścienie włókniste) i układu bodźco-przewodzącego.
• Nasierdzie. Jak nazwa wskazuje znajduje się na zewnątrz serca. Składa się z dwóch warstw tkanki łącznej, pomiędzy którymi znajduje się niewielka ilość płynu osierdziowego. Całkowicie zewnętrzna część nazywana jest osierdziem i tworzy tzw. worek osierdziowy.

Ściana komór zbudowana jest z 3 warstw mięśniowych biegnących w różnych kierunkach.

Gdzie znajduje się serce?

Serce znajduje się pośrodku klatki piersiowej, gdzie jest przesunięte nieco na lewą stronę i ulokowane między płucami. W związku z tym lewe płuco jest trochę mniejsze, żeby serce się mogło zmieścić. Klatka piersiowa jest kostno-chrzęstnym rusztowaniem, którego zadaniem jest chronić narządy znajdujące się w jej wnętrzu. Od przodu klatkę piersiową ogranicza mostek, z boków znajdują się żebra, z tyłu biegnie kręgosłup. Dół klatki piersiowej zamyka przepona.

Serce można porównać ze stożkiem ustawionym do góry nogami. Na podstawie tego stożka (czyli w górnej części serca) znajdują się przedsionki, tam też wchodzą i wychodzą wszystkie duże naczynia. Górną część stożka (a dolną część serca) tworzą komory. Czubek lewej komory, zwany koniuszkiem serca, ustawiony jest na dół, do przodu i na lewo. Serce ulokowane jest tuż nad przeponą. Oprócz tego, że serce w klatce piersiowej jest ustawione nieco asymetrycznie, to ruchy oddechowe również nieznacznie zmieniają jego pozycje.

RTG klatki piersiowej z widocznym zarysem serca.

Przedsionki a komory serca

Przedsionki są dużo mniejsze i mają cieńsze ściany, bo do nich krew wpływa i wypływa bez problemu. W przedsionkach znajdują się uszka. Są to wypustki, które wypełniając się krwią przyczyniają się do wyrównania powierzchni serca w momencie skurczu komory. Komory muszą wypchnąć krew na obwód i to na nich spoczywa największa część pracy serca, dlatego mają grubszą warstwę mięśniową. A dodatkowo ściana lewej komory jest dwa razy grubsza od prawej. Wynika to z różnic ciśnienia potrzebnego do opróżnienia komory. Jednakże obie komory kurczą się równocześnie i wypychają tą samą ilość krwi.

Rys. Porównania grubości ścian komór.

Prawe i lewe serce

Krew krąży w systemie zamkniętym, czyli w warunkach fizjologicznych nie opuszcza systemu. Każda strona serca związana jest w innym krwiobiegiem. Wyróżniamy mały i duży krwiobieg. Mały krwiobieg związany jest z płucami i utlenowaniem krwi, a duży ma za zadanie dostarczyć tlen i substancje odżywcze do każdego zakątka ciała.

Prawa część serca obsługuje mały krwiobieg inaczej płucny.

„Zużyta” krew z obwodu za pomocą żyły głównej górnej i dolnej wpływa do prawego przedsionka. Stamtąd mijając zastawkę trójdzielną dostaje się do prawej komory. I ta komora wypycha krew poprzez zastawkę płucną do pnia płucnego. Kolejnym przystankiem są płuca, gdzie dochodzi do wymiany gazowej, czyli oddania dwutlenku węgla i pobrania tlenu. Utlenowana krew wraca do serca poprzez żyłę płucną.

I tu się zaczyna duży krwiobieg.

Jak już żyła płucna dostarczy krew do lewego przedsionka, to poprzez zastawkę dwudzielną krew kontynuuje swoją podróż do lewej komory. Ta komora poprzez zastawkę aortalną wypycha krew do aorty. Aorta jest największą w organizmie tętnicą, w której utlenowana krew zaczyna swoją wędrówkę do zakamarków ciała.

Ryc. Schemat małego i dużego krwiobiegu.

Zastawki serca

Mięśniówkę przedsionków i komór oddzielają pierścienie włókniste (szkielet serca), do których przyczepione są zastawki przedsionkowo-komorowe. Składają się one z 2-3 części zwanych płatkami, ponieważ są to cienkie jak płatki kwiatów błony. Do wolnych brzegów zastawek i do ich powierzchni od strony komory przyczepione są struny ścięgniste (zbudowane z kolagenu), które je napinają.

Poza tym struny ścięgniste trzymają zastawki w ryzach, nie pozwalając im wywijać się lub wpadać do przedsionka, wtedy kiedy ciśnienie w komorze jest wysokie, czyli podczas jej skurczu. Drugi koniec strun przytwierdzony jest do mięśni brodawkowatych lub beleczek mięśniowych w ścianie komory. Zastawki zbudowane są z tkanki włóknistej przykrytej wsierdziem.  

Zastawka prawego serca jest trójdzielna (składa się z 3 płatków), a lewego serca dwudzielna, zwana też mitralną (składa się z 2 płatków). Określenie mitralna pochodzi od słowa mitra, czyli liturgicznego nakrycia głowy wyższych dostojników kościelnych, która ma kształt dwóch połączonych trójkątów.

Zastawki półksiężycowate zamykające wyjście z komór (aortalna i płucna) składają się z trzech płatków, które po rozciągnięciu wyglądają jak gniazda jaskółek.

Ryc. Schemat zastawek.

Podczas cyklu serca jeśli otwarte są zastawki przedsionkowo-komorowe, to zastawki półksiężycowate są zamknięte.

Dwuczęściowy dźwięk, który jest wysłuchiwany przez lekarza podczas badania pacjenta, ale może być słyszalny również w ciszy, wynika z zamknięcia zastawek. Pierwszy ton to zamknięcie zastawek przedsionkowo-komorowych, drugi zamknięcie zastawki aorty i tętnicy płucnej. Kiedy zastawki przedsionkowo-komorowe się zamykają, to otwierają się zastawki półksiężycowate.

Osierdzie

Osierdzie jest workiem, w którym serce jest schowane. Worek osierdziowy w związku z jego budową spełnia następujące funkcje:

• Chroni przed ewentualnymi urazami. Ja bym to porównała to etui, w którym można przechowywać okulary lub inny drobny sprzęt.
• Łączy z okolicznymi tkankami, żeby serce nie wykonywało fikołków w klatce piersiowej.
• Jest mało elastyczne, tworząc w ten sposób przestrzenną granicę dla wypełnienia się serca krwią.
• W worku osierdziowym jest niewielka ilość płynu, co powoduje, że w naszym biologicznym „silniku” nie ma tarcia.

W niektórych stanach chorobowych (np. infekcjach) w osierdziu może się zbierać zbyt dużo płynu, co wpływa na ograniczenie pracy serca. W skrajnych wypadkach może dojść do tamponady serca, czyli takiej sytuacji, że płynu jest tak dużo i nie ma miejsca na skurcz mięśnia. Serce przestaje pracować.

Unaczynienie wieńcowe

Jak każdy inny organ, żeby serce mogło wykonywać swoją pracę, musi być regularnie zaopatrywane w tlen i substancje odżywcze. Na powierzchni serca znajdują się tętnice wieńcowe. Wychodzą one z aorty zaraz za zastawką półksiężycowatą. Ta część aorty jest nieco rozszerzona i dlatego nazywa się ją opuszką aorty. Po zaopatrzeniu całego serca naczynia wieńcowe uchodzą do prawego przedsionka.

Unaczynienie wieńcowe tworzą dwie tętnice wieńcowe:

• Tętnica wieńcowa prawa
• Tętnica wieńcowa lewa, która dzieli się na gałąź

      – przednią

      – okalającą.

Zablokowanie tętnic w jakimkolwiek miejscu powoduje zawał serca, nazywany w nomenklaturze medycznej zawałem mięśnia sercowego. Im bliżej wyjścia z aorty dojdzie do zatkania tętnicy, tym zawał jest rozleglejszy.

Układ przewodzący

Aby serce mogło wydajnie pracować, musi być odżywione i coś musi regulować jego pracę. Tą drugą rolę spełnia układ bodźco-przewodzący, który przesyła falę impulsów nerwowych synchronizujących skurcze komórek mięśnia sercowego. Można to porównać z okablowaniem elektrycznym budynku. Taki impuls idzie z góry na dół serca. System kontroluje rytm i częstość bicia serca i składa się z następujących elementów:

• Węzeł zatokowo-przedsionkowy, węzeł SA. Wysyła impulsy jak rozrusznik. Znajduje się w ścianie prawego przedsionka.
• Węzeł przedsionkowo-komorowy AV. Przesyła impulsy między przedsionkami a komorami, ale potrafi też sam inicjować impulsy, jednak są one rzadsze. Leży blisko przegrody międzyprzedsionkowej.
• Pęczek przedsionkowo-komorowy inaczej pęczek Hisa. Przebiega przez przegrodę międzykomorową i dzieli się na dwie odnogi.
• Lewa i prawa odnoga pęczka Hisa. Każda z nich prowadzi impuls do odpowiedniej komory.
• Włókna Purkiniego rozchodzą się w ścianie komór. Są to zmodyfikowane włókna mięśniowe.

Ryc. Schemat układu bodźco-przewodzącego.

Serce działa autonomicznie, ale wpływ na jego działanie mają również układ nerwowy i hormonalny. Dlatego nawet jak siedzimy, ale się czegoś przestraszymy, to rytm serca staje się szybszy.

Przechodzenie fali impulsów elektrycznych w sercu możemy zobrazować w badaniu EKG, czyli elektrokardiografii. Na grafice poniżej możemy zobaczyć wykres EKG zdrowego serca, na który naniosłam kolejne etapy pracy serca.

Praca serca

Serce może wypychać od 3 do 30 litrów krwi na minutę w zależności od aktywności. I potrafi bardzo szybko wprowadzać zmiany. Możemy obudzić się i od razu biec (w przypadku niebezpieczeństwa) i serce daje sobie z tym radę. Jest to zatem bardzo wydajny silnik. Chociaż wydaje się, że serce pracuje przez całe nasze życie bez przerwy, to jednak po każdym skurczu następuje rozluźnienie mięśnia sercowego, czyli taka jego przerwa w pracy.

Cykl serca możemy podzielić na:

1. Rozkurcz przedsionków i komór, podczas którego serce wypełnia się krwią. To jest właśnie taka przerwa w pracy.
2. Skurcz przedsionków. Krew przepływa z przedsionków do komór i zamykają się zastawki przedsionkowo-komorowe (dwudzielna i trójdzielna).
3. Skurcz komór. Ponieważ wzrasta ciśnienie w komorach, otwierają się zastawki półksiężycowate. Krew wypływa z komór. I znowu cykl się powtarza i serce odpoczywa.

Ile trwa cykl pracy serca? Przy założeniu, że cały cykl serca trwa 0,83 sekundy:

• Rozkurcz 0,40 s
• Skurcz przedsionków 0,11 s
• Skurcz komór 0,32 s

Czyli możemy założyć oczywiście w dużym zaokrągleniu, że nasze serce odpoczywa co pół sekundy. Wszystko zależy oczywiście od tempa jego pracy. Im szybciej bije nasze serce, tym mniej czasu ma na odpoczynek.

Tworzenie się serca

Serce zaczyna się tworzyć pod koniec 3 tygodnia życia płodowego, jest wtedy tylko rurką sercową, ale już zaczyna się kurczyć. Koordynacja tych skurczów pojawia się już w 4 tygodniu. W ciągu następnych czterech tygodni serce przechodzi intensywne przemiany. Można powiedzieć, że składa się jak origami i w końcu staje się 4 komorowym organem. Jednak dopiero około 20 tygodnia serce jest w pełni wykształconym organem i to jedna z przyczyn, dlaczego dopiero od 22 tygodnia jest szansa uratować przychodzącego na świat wcześniaka.

W życiu płodowym miedzy przedsionkami znajduje otwór owalny, przez który krew może przepływać i się mieszać, ponieważ płód tlen i substancje odżywcze dostaje od matki. Otwór owalny zamyka się po porodzie po pierwszym oddechu. Oddech uruchamia pracę płuc i powoduje zmiany ciśnienia. W lewym przedsionku wzrasta ciśnienie, a to powoduje zamknięcie się otworu, który powinien zarosnąć do 1 roku życia. Czasem u noworodków istnieje jeszcze niewielki przeciek między przedsionkami i w trakcie intensywnego płaczu, może objawiać się sinicą ust. Jednakże otwór ten może występować u nawet 20% dorosłych.

Kto szybki, a kto wolny?

Choć ten artykuł dotyczy budowy serca człowieka, to nie byłabym sobą, jeśli nie wspomniałabym o zwierzętach. Budowa ich serca jest podobna, a częstość jego pracy spoczynkowej zależy przede wszystkim od wielkości zwierzęcia. Zasada jest taka, że im mniejsze zwierzę, tym szybciej bije mu serce. Podobnie jest z wiekiem. Im młodsze zwierzę, tym szybciej bije serce.

U człowieka tętno spoczynkowe jest na poziomie 70 uderzeń/minutę, ale u noworodka serce bije 120-160/minutę, a w trakcie płaczu nawet 190/minutę. Serce można też wytrenować. U zawodowych sportowców częstotliwość uderzeń serca może spadać nawet do 30 uderzeń/minutę, co powoduje, że serce ma więcej czasu na odpoczynek między treningami.

Największe zwierzę na ziemi, czyli płetwal błękitny, ma tętno ok. 25 uderzeń/minutę, ale podczas głębokiego nurkowania, kiedy nie może oddychać, jego tętno może spaść nawet do 2 uderzeń/minutę.

Mysz jako jedna z najmniejszych ma tętno 350-700 (czyli u niej przy tętnie 500 uderzeń/minutę cykl pracy trwa 0,12 sekundy, a jej serce odpoczywa 0,057 sekundy, czyli co 0,062 sekundy).

Poniżej przykłady częstości bicia serca u różnych gatunków.

Ciekawostki

• Śmiech zwiększa przepływ krwi w organizmie i poprawia funkcje układu naczyniowego.
• Serce pompuje krew do całego ciała w mniej niż minutę.
• Jako mięsień jest bardziej wydajny niż mięśnie szkieletowe, bo posiada więcej mitochondriów.
• Jeśli dojdzie do niedotleniania jakiegoś fragmentu serca przy zawale, to ta część już się nie regeneruje. Powstaje tkanka bliznowata.
• Prowadzone są badania wykorzystania komórek macierzystych do regeneracji takiej uszkodzonej tkanki.
• Pierwszy przeszczep serca w Polsce wykonał profesor Zbigniew Religa wraz z zespołem w roku 1985.

Jak dbać o serce?

Choroby układu krążenia są najczęstszą przyczyną zgonów w Polsce. Dlatego warto zadbać o serce, gdy ono jeszcze prawidłowo pracuje. Poniżej kilka wskazówek:

• Zdrowa dieta
• Dbanie o swój dobrostan, wysypianie się, optymalna ilość odpoczynku
• Niedopuszczanie do otyłości
• Odpowiednia porcja ruchu
• Rezygnacja z palenia papierosów i picia alkoholu

Nawiązując do tytułu artykułu, to na pewno tańczenie cha-chy będzie dla serca zdrowe.

A dla osób o silnych nerwach film z sekcji serca, gdzie widoczna jest wyraźna różnica między grubością prawej i lewej komory.

Bibliografia

Adam Bochenek Anatomia człowieka 1993 PZWL

Hieronim Bartel Embriologia 2004 PZWL

Peter Abrahams Atlas anatomii. Ciało człowieka: budowa i funkcjonowanie 2008 Świat Książki

Źródła