Проводящая система сердца: как возникает и передается сердечный импульс

Проводящая система сердца (ПСС) — это уникальная сеть специализированных мышечных клеток, которая отвечает за генерацию и координацию электрических импульсов, заставляющих сердце биться ритмично и последовательно. По сути, это встроенный в сердце природный «водитель ритма» и «электросеть», которые обеспечивают слаженную работу предсердий и желудочков. Понимание того, как возникает и передается сердечный импульс, является ключом к осознанию, почему наше сердце способно работать автономно и эффективно на протяжении всей жизни, перекачивая кровь по всему организму.

Что такое проводящая система сердца и почему она так важна

Проводящая система сердца представляет собой группу особых кардиомиоцитов, которые утратили способность к сильному сокращению, но приобрели уникальные электрические свойства: автоматизм, проводимость и возбудимость. В отличие от обычных мышечных клеток, которые сокращаются в ответ на внешний стимул, клетки ПСС могут самостоятельно генерировать электрические сигналы. Эта система — не просто набор отдельных клеток, а четко организованная структура, работающая как единый дирижер для всего сердечного «оркестра».

Важность проводящей системы невозможно переоценить. Именно она обеспечивает:

• Регулярный ритм. Создает импульсы с определенной частотой, поддерживая нормальную частоту сердечных сокращений (ЧСС).
• Координированное сокращение. Гарантирует, что сначала сокращаются предсердия, выталкивая кровь в желудочки, и только затем — желудочки, направляя кровь в аорту и легочную артерию. Эта последовательность критически важна для эффективного кровообращения.
• Автономность работы. Сердце продолжает биться даже при нарушении связи с центральной нервной системой, так как импульсы зарождаются внутри самого органа.

Любые сбои в работе этой сложной сети приводят к нарушениям сердечного ритма, известным как аритмии. Поэтому здоровье проводящей системы сердца — это основа здоровья всей сердечно-сосудистой системы.

Основные компоненты проводящей системы сердца

Чтобы понять, как работает эта сложная сеть, важно познакомиться с ее ключевыми узлами и путями. Каждый элемент выполняет свою строго определенную задачу в общем процессе управления сердечным ритмом.

Путь сердечного импульса: пошаговое описание

Процесс распространения электрического возбуждения по сердцу строго упорядочен и напоминает хорошо срежиссированную цепную реакцию. Весь цикл от зарождения импульса до сокращения желудочков занимает менее одной секунды.

Шаг 1: Зарождение в синоатриальном узле. Все начинается в СА-узле. Его клетки спонтанно генерируют электрический импульс. Это происходит благодаря медленному изменению электрического заряда на их мембране. Как только заряд достигает порогового значения, возникает полноценный импульс.

Шаг 2: Распространение по предсердиям. От синоатриального узла импульс, как волна, расходится по мышечным стенкам правого и левого предсердий. Это заставляет их сокращаться и выталкивать кровь в желудочки.

Шаг 3: Пауза в атриовентрикулярном узле. Достигнув АВ-узла, импульс намеренно замедляется. Эта физиологическая задержка (около 0,1 секунды) критически важна. Она дает время предсердиям полностью опорожниться, а желудочкам — максимально наполниться кровью перед их собственным сокращением. Без этой паузы кровообращение было бы неэффективным.

Шаг 4: Быстрый спуск к желудочкам. После паузы импульс стремительно проходит через пучок Гиса и его ножки, направляясь к верхушке сердца. Эта часть проводящей системы сердца спроектирована для очень быстрой передачи сигнала.

Шаг 5: Активация и сокращение желудочков. По волокнам Пуркинье импульс молниеносно охватывает весь миокард желудочков. Это вызывает их мощное и скоординированное сокращение, которое происходит снизу вверх, что позволяет эффективно вытолкнуть кровь в аорту и легочную артерию. После сокращения наступает фаза расслабления, и цикл готов к повторению с новым импульсом от СА-узла.

Ключевые свойства клеток проводящей системы

Уникальная работа ПСС возможна благодаря трем фундаментальным свойствам ее клеток. Понимание этих свойств помогает осознать, почему сердце работает именно так, а не иначе.

• Автоматизм. Это способность клеток самостоятельно генерировать электрические импульсы без каких-либо внешних стимулов. Наивысшим автоматизмом обладают клетки синоатриального узла, поэтому именно он является водителем ритма первого порядка. Другие части системы (например, АВ-узел) тоже обладают автоматизмом, но их собственный ритм медленнее. Они могут взять на себя роль водителя ритма только в случае отказа СА-узла.
• Проводимость. Это способность передавать электрический импульс от одной клетки к другой. Скорость проведения импульса в разных частях ПСС различна. Например, в АВ-узле она минимальна (для создания задержки), а в волокнах Пуркинье — максимальна (для быстрого охвата желудочков).
• Возбудимость. Это способность клеток отвечать на электрический стимул (импульс) генерацией собственного потенциала действия, который и запускает процесс сокращения. После возбуждения клетка на короткое время становится невосприимчивой к новым стимулам — это называется периодом рефрактерности. Он защищает сердце от слишком частых, хаотичных сокращений.

Как регулируется работа проводящей системы

Хотя проводящая система сердца работает автономно, ее деятельность постоянно адаптируется к потребностям организма. Эта тонкая настройка осуществляется вегетативной нервной системой и гормонами.

Вегетативная нервная система состоит из двух отделов, действующих как педали «газа» и «тормоза»:

• Симпатическая нервная система («газ»): активируется при физической нагрузке, стрессе, волнении. Она увеличивает частоту генерации импульсов в СА-узле (учащает пульс) и ускоряет их проведение через АВ-узел.
• Парасимпатическая нервная система («тормоз»): преобладает в состоянии покоя, во сне. Она замедляет ритм синоатриального узла (уменьшает ЧСС) и замедляет проведение импульса.

Также на работу ПСС влияют гормоны, в первую очередь адреналин, выделяемый надпочечниками. Его действие схоже с влиянием симпатической нервной системы — он учащает и усиливает сердечные сокращения. Благодаря этим механизмам регуляции сердце может мгновенно адаптироваться к изменяющимся условиям, будь то спокойный сон или интенсивная пробежка.

Что происходит при сбоях в проводящей системе сердца

Когда этот сложный и слаженный механизм дает сбой, возникают нарушения в работе сердца. Проблемы могут возникнуть на любом уровне ПСС. Например, если синоатриальный узел перестает генерировать импульсы, делает это слишком редко или если импульс блокируется на пути от предсердий к желудочкам в области атриовентрикулярного узла.

Такие нарушения приводят к различным видам аритмий (нарушениям ритма) и блокад (нарушениям проведения). Симптомы могут варьироваться от легкого ощущения «перебоев» в работе сердца до головокружения, потери сознания и более серьезных состояний. Основным методом диагностики состояния проводящей системы сердца является электрокардиография (ЭКГ), которая графически регистрирует электрическую активность сердца. При появлении любых тревожащих симптомов необходимо обратиться к врачу-кардиологу для обследования и выяснения причин.

Список литературы

1. Физиология человека: в 3 т. / под ред. Р. Шмидта, Г. Тевса. — 3-е изд. — М.: Мир, 2005. — Т. 2. — С. 445–455.
2. Гайтон А. К., Холл Дж. Э. Медицинская физиология / под ред. В. И. Кобрина. — М.: Логосфера, 2008. — С. 119–129.
3. Клинические рекомендации. Желудочковые аритмии у взрослых. Российское кардиологическое общество (РКО), 2020.
4. Основы кардиологии: принципы и практика / под ред. Е. И. Чазова. — 5-е изд. — М.: Медицинское информационное агентство, 2019. — 848 с.
5. Braunwald's Heart Disease: A Textbook of Cardiovascular Medicine / P. Libby, R. O. Bonow, D. L. Mann, G. F. Tomaselli, D. L. Bhatt, S. D. Solomon. — 12th ed. — Elsevier, 2022. — Chapter 37.
6. Мухин Н. А., Моисеев В. С. Пропедевтика внутренних болезней: учебник. — 2-е изд., доп. и перераб. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012. — 848 с.