Глава 10. Сердце. Энергетический метаболизм сердца в норме и при старении

Сердце непрерывно занято энергоемкой работой перекачивания крови по сосудистой системе организма в течение всей жизни человека. Неудивительно, что на первом месте в большинстве стран причиной смертей являются болезни сердца. Это сложно устроенный мышечный орган, деятельность которого хотя и является автономной, но сильно зависит от эмоционального и физического состояния человека, а также от качества питания. Если человек родился с нормальным сердцем, без пороков эмбрионального развития, то бóльшую часть жизни он не думает о нем, однако, с приближением старости все чаще возникают проблемы, вызванные нарушением сердечной деятельности. Сердце подвержено старению, а после 60 лет старение сердца ускоряется. Чтобы разобраться в механизмах и причинах старения сердца, нам прежде всего нужно разобраться в устройстве этого органа, особенностях его метаболизма, а значит, функциях митохондрий сердца. Много новой информации было получено в последние 2–3 десятилетия, которая еще не осмыслена до конца и не вошла в учебники для врачей.

Анатомия и физиология сердца

Анатомическое строение. Сердце является мышечным органом, которое выполняет функцию насоса, перегоняя кровь по кровеносным сосудам (рис. 10.1). Сердце и кровеносные сосуды являются общей системой, каждая из которых имеет специальные функции и регуляцию. Кровеносная система делится на малый и большой кровеносные круги (рис. 10.2). Полость сердца разделена на 2 предсердия и 2 желудочка. Левое предсердие и левый желудочек в совокупности образуют «артериальное сердце», названное так по типу проходящей через него богатой кислородом крови, правый желудочек и правое предсердие объединяются в «венозное сердце», названное по тому же принципу. Сокращение сердца называется систолой, а расслабление — диастола.

Рис. 10.1. Сердце человека. Основные сосуды и камеры сердца. Перикард удален

Рис. 10.2. Схема системы кровообращения

Сердце находится в центре грудной клетки, в так называемой околосердечной сумке — перикарде, который отделяет сердце от других органов. По отношению к средней линии тела сердце располагается несимметрично: около 2/3 — слева от нее и около 1/3 — справа.

Форма сердца неодинакова у разных людей. Она определяется возрастом, полом, телосложением, здоровьем и другими факторами. Форма сердца определяется отношением наибольших продольного и поперечного линейных его размеров. При гиперстеническом (низкое и широкое тело) типе телосложения отношение близко к 1 (поперечное положение сердца), при астеническом (высокое и худое тело) — порядка 1,5 (вертикальное положение сердца).

Длина сердца взрослого человека колеблется от 10 до 15 см (чаще 12–13 см), ширина в основании — 8–11 см (чаще 9–10 см) и переднезадний размер — 5–8,5 см (чаще 6,5–7 см). Масса сердца в среднем составляет у мужчин 332 г (от 274 до 385 г), у женщин — 253 г (от 203 до 302 г).

Кровеносные сосуды, идущие от сердца, называются артериями, а идущие к сердцу — венами. Сердце состоит из 4 отдельных полостей, называемых камерами: левое предсердие, правое предсердие, левый желудочек, правый желудочек. Они разделены перегородками. В правое предсердие входят полые, в левое предсердие — легочные вены.

В малом кровеносном круге бедная кислородом венозная кровь из правого желудочка сердца подается по легочной артерии в легкие, откуда обогащенная кислородом кровь поступает по легочным венам в левое предсердие, замыкая малый круг. Большой кровеносный круг начинается из левого желудочка, из которого богатая кислородом кровь поступает под давлением в артерии большого кровеносного круга и далее к различным органам и тканям организма. В тканях и органах артерии делятся на многочисленные мелкие артерии, которые в свою очередь образуют капилляры, из которых кислород передается в клетки органа, а углекислый газ поступает в капилляры. Обедненная О₂ и обогащенная СО₂ кровь движется из органов по капиллярам, которые теперь называются венозными. В свою очередь по мере движения крови от органов к сердцу венозные сосуды объединяются в крупные вены. При впадении в правое предсердие нижняя полая вена несет венозную кровь от нижних конечностей и органов брюшной полости, а верхняя полая вена — венозную кровь от головы и верхних конечностей.

Соответственно, чтобы осуществлять кровообращение по малому и большому кругам, сердце состоит из правой и левой частей, разделенных перегородкой (рис. 10.3). В сравнении с предсердиями, желудочки имеют более толстые мышечные стенки, поскольку они осуществляют функцию насосов, подавая под давлением кровь в выходящие артерии, чтобы преодолевать гравитацию и сопротивление капилляров. При этом мышечная стенка левого желудочка примерно в 3 раза толще, чем правого желудочка. Соответственно артериальное давление крови в сосудах большого круга в несколько раз выше, чем в сосудах малого круга кровообращения.

Рис. 10.3. Строение сердца человека

Объем левого желудочка меньше, чем правого, поскольку он имеет в 3 раза более толстую мышечную стенку. Мышечные стенки предсердий сравнительно тонкие, так как они больше ограничивают объем, а желудочки активно «накачивают» кровь в малый и большой круги кровообращения. При этом клапаны между предсердиями и желудочками препятствуют обратному току крови.

Существует необходимость поддержания тока крови в одном направлении, в противном случае сердце могло бы наполниться той самой кровью, которая перед этим была отправлена в артерии. Ответственными за ток крови в одном направлении являются клапаны, которые в соответствующие моменты открываются и закрываются, пропуская кровь или ставя ей заслон. Клапан между левым предсердием и левым желудочком называется митральным клапаном, или двухстворчатым, так как состоит из 2 лепестков. Клапан между правым предсердием и правым желудочком называется трехстворчатым клапаном, поскольку состоит из 3 лепестков. В сердце находятся еще аортальный и легочный клапаны. Они контролируют вытекание крови из обоих желудочков. Кроме того, обратному току крови препятствуют клапаны по ходу крупных вен, особенно в венах ног.

В стенке сердца различают 3 слоя: эндокард (эпителиальный слой внутренней поверхности со стороны предсердий и желудочков), миокард (мышечные клетки среднего слоя), эпикард (оболочка наружного слоя).

Эндокард состоит из эпителиальной ткани и выстилает изнутри камеры сердца, а также клапаны сердца. Он толще в левых камерах сердца. Эндокард выстлан эндотелием и под ним находится мышечно-эластический слой, в котором эластические волокна переплетаются с гладкими мышечными клетками. Эластические волокна гораздо лучше выражены в эндокарде предсердий, чем в желудочках. Наружный соединительнотканный слой лежит на границе с миокардом. Он состоит из соединительной ткани, содержащей толстые эластические, коллагеновые и ретикулярные волокна, сосуды. Питание эндокарда осуществляется диффузно за счет крови, находящейся в камерах сердца.