Электрофизиология сердца животных
Введение
Знания о физиологии системы сердечной проводимости и принадлежности к ее методам исследования чрезвычайно важны, потому что болезнь сердца часто встречается в нарушение работы ее проводящей системы, практически на практике. Выясните основные закономерности физиологических процессов, знание функции органов и систем организма во взаимодействии с окружающей средой, можно повысить продуктивность животных (молоко, мясо, яйца, шерсти и т.) и успешно вести животноводство. Физиология тесно связана с такими морфологическими науками, как анатомия и гистология.
Сердце животных - это уникальный орган, клетки которого могут спонтанно генерировать и сжимать электрические импульсы без необходимости постоянного потока «ордеров» из спинного мозга или мозга. Текущие импульсы генерируются так называемыми «клетками-драйверами» и кардиомиоцитами, мышечными клетками, чтобы сократить их или расслабиться в нужное время.
Целью данного реферата является изучение электрофизиологии сердца животных.
В соответствии с целью, в ходе исследования предстоит решить следующие задачи:
1) проанализировать строения и функции сердечной мышцы;
2) зафиксировать знания о потенциале покоя и потенциале действия;
3) зафиксировать знания о пейсмеркерных клетках сердца;
4) исследовать ионные каналы клеточных мембран кардиомиоцитов;
5) провести анализ строения проводящей системы.
Закономерности организации сердечной деятельности предусматривают функционирование сердца как единой многоуровневой системы, которая содержит различные по своей природе и происхождению структурные элементы.
Понять работу любого органа возможно, если знать его структуру, потому что функция и форма неотделимы. Эта взаимосвязь является следствием долгой эволюции - с изменением формы в процессе адаптации структура неизбежно изменилась. С животными человек развивал свойства, необходимые ему для себя, что, разумеется, в разной степени влияло на развитие отдельных органов.
Следовательно, электрофизиология исследует не только общие закономерности различных функций организма, но и их качественные различия у животных разных видов. Но невозможно определить взаимосвязь между функциями органов и систем, изолированными от окружающей среды, в которой живет организм и которая постоянно влияет на нее. Вы также должны обратить внимание на то, что тело животного постоянно меняется: оно растет, развивается и в конечном итоге старое.
1.Строение и функции сердечной мышцы
Сердце у млекопитающих состоит из четырех камер: две камеры, называемые предсердий, две толстостенные - желудочки. Основой сердца является сердечная мышца - миокард, построенная с поперечной сердечной мышечной ткани и прослойки рыхлой волокнистой ткани с кровеносными и лимфатическими сосудами и нервами.
Так как сердечная мышца имеет своеобразную структуру, это также влияет на ее функциональные свойства. Организм всегда адаптирует ритм работы сердца к бремени, которое он выполняет. Например, частота сердечных сокращений у рысаков во время пробега достигает 200 или более ударов в минуту, что превышает исходный уровень в 4-5 раз. У коров во время отела он может достигать 110 ходов. Такой широкий спектр работы сердца объясняется физиологическими свойствами сердечной мышцы: автоматизмом, возбудимостью, проводимостью, сократимостью и рефрактерностью.
Автоматия сердца означает способность ритмично сокращаться без внешних импульсов под воздействием импульсов, которые возникают сами по себе. Развитие ритмических импульсов больше связано с функцией мышечной ткани, чем с нервными структурами. Последние влияют на силу и частоту импульсов, но процесс автоматического ритма генерируется в мышечной ткани, которая находится в узлах сердца.
В каждой группе клеток, которые устанавливают ритм автоматии, так называемых пейсмекеры, заложены не только регуляторы частоты, но закладывается целая программа частотных сокращений.
Различные части сердца показывают разный автоматизм. Клетки миокарда в течение десятилетий жизни животных могут находиться в состоянии непрерывной ритмической активности, обеспечиваемой энергичной работой ионных насосов этих клеток. Движение ионов через мембраны кардиостимуляторов определяет процесс самовозбуждения в них, который распространяется на проводящие миоциты и миокард. Инициирующий принудительный механизм самовозбуждения, встроенный в клетки водителя сердечного ритма, называется триггерной теорией автоматии, что объясняет движение ионов через кардиостимулятор, указывающий тон; Когда отдельные клетки сердечной мышцы культивируются, можно наблюдать их автоматическое сокращение
Сердечная мышца может возбуждаться различными раздражителями: электрическими, химическими, тепловыми и т. Д. Процесс возбуждения основан на возникновении отрицательного электрического потенциала в первоначально возбужденной области сердца. Температура ткани увеличивается, метаболизм увеличивается. Возбуждение сердечной мышцы обычно оценивается путем изменения разности потенциалов, возникающей между возбужденной областью (отрицательный заряд) и невозбужденным (положительный заряд). В момент возбуждения электродвижущая сила сердца увеличивается от 100 до 120 мВ. Последнее связано с переносом катионов Na + через мембрану внутрь мышечного волокна. Затем мембрана деполяризуется и получает положительный заряд.
Возбуждение в сердце происходит электрически через формирование потенциалов действия в клетках пейсмекерах. Межклеточные контакты – нексусы служат местом перехода возбуждения из одной клетки в другую. Во-первых, процесс возбуждения происходит в сердце в области устья полой вены, в сино-аурикулярном узле, а затем распространяется на другие части системы проводимости.
Сократимость сердечной мышцы является особенностью из-за ультраструктурных особенностей волокон миокарда и соотношениям между длиной и удлинением саркомамера (сократительная единица миокарда). Сокращение саркомера всего на 20% обеспечивает полную функцию сокращения желудочков.
Важно, что сердечная мышечная ткань не содержит камбиальных элементов и не способна к регенерации. Участки миокарда с разрушенными кардиомиоцитами замещаются волокнистой соединительной тканью.
Между миокардом предсердий и желудочков расположены волокнистые кольца (правое и левое), которые образованы плотной волокнистой соединительной тканью. Подобные кольца находятся и в устье артерий, выходящих из желудочков. В кольцах может быть хрящевая или костная ткань.
2. Потенциал покоя и потенциал действия
В основе возникновения электрических явлений в сердце лежит, как известно, проникновение ионов калия (К + ), натрия (N + ), кальция (Са2^), хлора (СІ_ ) и др
Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы
. через мембрану мышечной клетки. В электрохимическом отношениии клеточная мембрана представляет собой оболочку, обладающую разной проницаемостью для различных ионов. Она как бы разделяет два раствора электролитов, существенно отличающихся по своему составу. Внутри клетки, которая находится в невозбужденном состоянии, концентрация К+ в 30 раз выше, чем во внеклеточной жидкости. Наоборот, во внеклеточной среде примерно в 20 раз выше концентрация Nа+, в 13 раз выше концентрация С1 и в 25’раз выше концентрация Са2+ по сравнению с внутриклеточной средой. Такие высокие градиенты концентрации ионов по обе стороны мембраны поддерживаются благодаря функционированию в ней ионных насосов, с помощью которых ионы Nа, Са и С1 выводятся из клегки, а ионы К входят внутрь клетки. Этот процесс осуществляется против концентрационных градиентов этих ионов и требует затраты энергии. В невозбужденной клетке мембрана более проницаема для К+ и С1 . Поэтому ионы К+ в силу концентрационного градиента стремятся выйти из клетки, перенося свой положительный заряд во внеклеточную среду. Ионы С1_, наоборот, входят внутрь клетки, увеличивая тем самым отрицательный заряд внутриклеточной жидкости. Это перемещение ионов и приводит к поляризации клеточной мембраны невозбужденной клетки: наружная ее поверхность становится положительной, а внутренняя. Возникающая таким образом на мембране разность потенциалов препятствует дальнейшему перемещению ионов (К — из клетки и С1 — в клетку), и наступает стабильное состояние поляризации мембраны клеток сократительного миокарда в период диастолы. Если с помощью микроэлектродов измерить разность потенциалов между наружной и внутренней поверхностью клеточной мембраны, то зарегистрируем так называемый трансмембранный потенциал, имеющий отрицательную величину, в норме составляющую около - 90 mV.
Величина потенциала покоя у разных типов животных клеток варьирует в большом диапазоне. В специализированных тканях, которые известны в совокупности как возбудимые ткани, потенциал покоя достигает значений от –60 до –90 мВ. К возбудимым тканям относятся нервная, мышечная и железистая ткани. В невозбудимых тканях потенциал покоя составляет примерно –10 мВ.
При возбуждении клетки резко изменяется проницаемость ее стенки по отношению к ионам различных типов. Это приводит к изменению ионных потоков через клеточную мембрану и, следовательно, к изменению величины самого потенциала покоя. Кривая изменения трансмембранного потенциала во время возбуждения получила название трансмембранного потенциала действия. Различают несколько фаз потенциала действия миокардиальной клетки.
Фаза 0. Во время этой начальной фазы возбуждения - фазы деполяризации - резко увеличивается проницаемость мембраны клетки для ионов Nа, которые быстро устремляются внутрь клетки (быстрый натриевый ток). При этом, естественно, меняется заряд мембраны: внутренняя поверхность мембраны становится положительной, а наружная - отрицательной. Величина потенциала действия изменяется от — 90 mV до + 20mV ,т. е. происходит реверсия заряда - перезарядка мембраны. Продолжительность этой фазы не превышает 10 мс.
Фаза 1. Как только величина потенциала действия достигнет примерно + 2 0 mV, проницаемость мембраны для Na+ уменьшается, а для Сl- увеличивается. Это приводит к возникновению небольшого тока отрицательных ионов С1 внутри клетки, которые частично нейтрализуют избыток положительных ионов Nа внутри клетки, что ведет к некоторому падению потенциала действия примерно до 0 или ниже. Эта фаза носит название фазы начальной быстрой реполяризации.
Фаза 2. В течение этой фазы величина потенциала действия поддерживается примерно на одном уровне, что приводит к формированию на кривой потенциала действия своеобразного плато. Постоянный уровень величины потенциала действия поддерживается при этом за счет медленного входящего тока Са2+ и Nа + , направленного внутрь клетки, и тока К + из клетки. Продолжительность этой фазы велика и составляет около 200 мс. В течение фазы 2 мышечная клетка остается в возбужденном состоянии, начало ее характеризуется деполяризацией, окончание - реполяризацией мембраны.
Фаза 4. Во время этой фазы потенциал действия, называемой фазой диастолы, происходит восстановление исходной концентрации К+, Nа+, Са2+, С1-_ соответственно внутри и вне клетки благодаря действию «Nа+ - К+ -насоса». При этом уровень потенциала действия мышечных клеток остается на уровне примерно -90 mV.
Клетки проводящей системы сердца и клетки синусового узла обладают способностью к спонтанному медленному увеличению потенциала действия уменьшению отрицательного заряда внутренней поверхности мембраны во время фазы 4. Этот процесс получил название спонтанной диастолической деполяризации и лежит в основе автоматической активности клеток синоатриального (синусового) узла и проводящей системы сердца, т. е. способности к «самопроизвольному» зарождению в них электрического импульса. Стоит подитожить выше изложенный материал. Наружная поверхность клеточной мембраны заряжена:
1) положительно - в невозбужденной мышечной клетке, находящейся в состоянии покоя;
2) отрицательно - в клетке, находящейся в состоянии возбуждения в фазе 0 и 1 потенциала действия (деполяризация и ранняя быстрая реполяризация);
3) положительно в клетке, восстанавливающей свой исходный потенциал (реполяризация клетки).
3. Пейсмейкерные клетки сердца
Образование импульсов связано с функцией мышечной ткани. Ритм автоматии задают клетки пейсмекера, в которых заложена программа регуляции частоты сокращений. Различные отделы сердца проявляют разную способность к автоматии.
Клетки миокарда способны непрерывно генерировать импульсы, которые обеспечиваются интенсивной работой ионные насосов этих клеток. Во время диастолы из клеток выводятся ионы Na +, а в середину проникают ионы К +. Ионы Са 2+ проникают в цитоплазму, где их захватывает саркоплазматический ретикулюм.
Среди ведущих кардиомиоцитов выделяют пейсмейкерные и переходные клетки и клетки пучка и его разветвлений. Пейсмейкерные клетки генерируют нервный импульс. Они расположены в центре синусно-предсердного узла. Переходные клетки передают нервные импульсы от пейсмейкерных клеток к клеткам пучка [7]. Они расположены на периферии синусно-предсердного узла. Клетки пучка и его разветвления передают нервные импульсы от переходных клеток к сократительных кардиомиоцитов
50% реферата недоступно для прочтения
Закажи написание реферата по выбранной теме всего за пару кликов. Персональная работа в кратчайшее
время!
на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.
Задать вопрос
