Automatyzacja serca to rytmiczne skurcze narządu pod wpływem powstających w nim impulsów bez wpływu bodźców z zewnątrz. Automatyzacja tkwi w całym narządzie i poszczególnych jego częściach, ale nie w mięśniu sercowym. Istnieją dowody na to zjawisko - rytmiczne skurcze narządu zwierząt i ludzi, odizolowane od wszystkiego i wyjęte z ciała.
Rozruszniki serca pierwszego rzędu
Przy definiowaniu, co należy rozumieć przez automatyzm serca, stwierdzono, że impulsy nerwowe mogą być generowane w komórkach atypowego mięśnia sercowego. Jeśli osoba jest zdrowa, proces ten obserwuje się w pobliżu węzła zatokowo-przedsionkowego ze względu na różnicę we właściwościach i strukturze komórek z innych składników strukturalnych. Są skupione, wrzecionowate i otoczone błoną podstawną. Druga nazwa tych komórek to rozruszniki pierwszego rzędu (rozruszniki). Procesy metaboliczne w nich przebiegają z dużą szybkością, dlatego metabolity pozostają wpłyn tkankowy, nie mając czasu na usunięcie.
Ponadto charakterystyczne właściwości są następujące:
- Dość wysoka przepuszczalność jonów wapnia i sodu.
- Mały potencjał błonowy.
Ze względu na różnicę w stężeniu sodu i potasu występuje niewielka aktywność działania pompy sodowo-potasowej.
Badania nad automatyzmem serca
Od dłuższego czasu automatyzm serca nie został w pełni zbadany, nawet pomimo zwiększonego zainteresowania naukowców tym procesem. Metoda ligatur Stanniusa to znany cykl eksperymentów polegających na usuwaniu niektórych części żabiego serca poprzez nakładanie bandaży. W rezultacie okazało się, że w narządzie znajdują się co najmniej 2 ośrodki automatyzacji.
Jeden z nich znajduje się w okolicy zatoki żylnej, przyczynia się do rytmizacji skurczów, drugi znajduje się w części między komorą a przedsionkami (nazywany jest również ukrytym). Jego praca rozpoczyna się dopiero po wykluczeniu 1 ośrodka. Mięsień sercowy, który jest oddalony od obu ośrodków, pracuje - kurczy się - niezależnie. Tak więc automatyzm ludzkiego serca jest związany z impulsami emanującymi z tych ośrodków.
Metoda Landergorf
W celu zmniejszenia serca poza ciałem stosuje się metodę Landergorf. Znaczenie to:
- Serce jest wycinane i wprowadzana jest kaniula do aorty, która jest połączona ze szklanym naczyniem.
- Naczynie jest nalewaneRoztwór Ringera wraz z glukozą lub ewentualnie dodanie odwłóknionej krwi.
- Roztwór jest nasycony tlenem i podgrzewany do określonej temperatury (około 48 stopni Celsjusza).
- Płyn zaczyna płynąć pod ciśnieniem do aorty, zastawki zamykają się, a płyn jest kierowany do tętnic wieńcowych, których funkcją jest zasilanie całego narządu.
W takich warunkach narząd zwierzęcia lub człowieka może pracować przez długi czas, to jest automatyzm serca. Za pomocą tej metody można przywrócić impulsy serca, które zatrzymało się już kilka godzin temu. Na początku XX wieku po raz pierwszy udało się ożywić narząd małego dziecka, a później przywrócili pracę serca, które nie funkcjonowało przez prawie 48 godzin. Po przepuszczeniu roztworu przez naczynia bicie serca utrzymywało się przez około 15 godzin.
Opis procesu automatyzacji
Automatyzm ludzkiego serca zaczyna się od fazy rozkurczu, jego manifestacją jest ruch sodu do komórki. W tym przypadku potencjał błonowy znacznie spada, wartość dąży do minimalnego poziomu depolaryzacji. Ładunek błony maleje i zaczyna się powolna depolaryzacja rozkurczu. Kanały dla wapnia i sodu otwierają się w fazie szybko płynącej depolaryzacji, jony zaczynają aktywnie przemieszczać się w kierunku komórki. W rezultacie ładunek najpierw gwałtownie spada i osiąga zero, po czym zostaje zastąpiony przez odwrotny. Sód porusza się aż do osiągnięcia równowagi w jego jonach (elektrochemicznych).
Nadchodzi faza plateau. Tutaj ruch wapnia trwa. Tkanka serca pozostaje w tym momencie niepobudliwa. Kiedy równowaga zostaje osiągnięta dla odpowiednich jonów, kończy się faza i następuje repolaryzacja, co oznacza powrót ładunku membrany do pierwotnego poziomu.
Węzły automatyzmu serca
Szczególne miejsce w złożonym procesie zajmują węzły automatyzmu serca. Węzeł pierwszego rzędu nazywa się węzłem zatokowo-przedsionkowym. Jest to stymulator pierwszego rzędu, który zapewnia normalne tętno. Znajduje się w pobliżu zbiegu górnej żyły głównej. Jego struktura to niewielka liczba włókien mięśnia sercowego z zakończeniami nerwowymi. Węzeł drugiego rzędu nazywa się węzłem przedsionkowo-komorowym. Jest to ukryty rozrusznik drugiego rzędu. Węzeł trzeciego rzędu jest reprezentowany przez komórki przewodzącego układu komorowego.
Wszystkie stymulatory niższego rzędu utrzymują tempo skurczu narządu, jeśli występuje całkowity blok serca. Jednocześnie częstotliwość skurczów komór zbliża się do minimum, a pacjentom wszczepia się rozrusznik elektryczny, czyli sztuczny.
Pojawienie się potencjałów
Potencjał węzła zatokowo-przedsionkowego różni się od zwykłego o mniejszą amplitudę - o 50 mV. W stanie normalnym w węźle pojawiają się potencjały ze względu na obecność komórek będących stymulatorami pierwszego rzędu. Pozostałe działy serca, w określonych warunkach, również generują impulsy nerwowe, gdy dodatkowebodziec, a także wyłączenie węzła pierwszego rzędu. W tym przypadku obserwuje się generowanie impulsów w węźle drugiego rzędu (częstotliwość około 60 razy/min). Po stymulacji w węźle, komórki wiązki His są wzbudzone, częstotliwość spada do 30 (stymulatory trzeciego rzędu).
Potencjał czynnościowy wszystkich rozruszników serca jest wprost proporcjonalny do wysokiej przepuszczalności błony dla jonów wapnia i sodu, a także do zmniejszenia przepuszczalności jonów potasu.
Automatyczny gradient
Automatyzm serca w normalnych warunkach wszystkich części systemu jest tłumiony przez węzeł zatokowo-tętniczy, „narzucający” własny rytm. Z tego powodu wszystkie elementy systemu, we własnym rytmie, są przeorganizowane tak, aby działały w tym samym tempie. Gradient automatyzmu serca to zjawisko, w którym zdolność do automatyzacji maleje wraz z odległością od miejsca uogólnienia impulsów, czyli węzła pierwszego rzędu.
Wciąż nie wiadomo, co powoduje nagłą zmianę ładunku komórkowego, która następuje samoistnie. Automatyzm serca może być związany z zawartością acetylocholiny w rozrusznikach serca. Wielu naukowców uważa, że zjawisko to wynika ze specyfiki procesów metabolicznych w tych komórkach sterujących, które są w stanie zmienić stan błon powierzchniowych.
