Kiedy dziecko ma coś z sercem - ebook

1 Jak działa serce • Wojciech Szczepański •

Chyba nikogo nie trzeba przekonywać, że serce stanowi najważniejszy organ w ciele człowieka. Bez niego życie byłoby niemożliwe. Serce wykonuje tytaniczną pracę, bijąc około 100 tysięcy razy na dobę, czyli około 3 miliardów razy w ciągu życia przeciętnego człowieka. W każdej minucie pompuje ponad 5 litrów krwi, co daje imponujące 210 milionów litrów w ciągu życia (prawie dwukrotnie więcej niż objętość wody w najgłębszym jeziorze w Polsce). I robi to non stop. Niestety komórki mięśnia sercowego nie potrafią się regenerować, ani my nie potrafimy (jeszcze) ich do tego zmusić, dlatego dbanie o serce jest bardzo ważne.

Serce znajduje się w przedniej części klatki piersiowej. U większości ludzi zlokalizowane jest za mostkiem i po lewej stronie, koniuszkiem sięgając okolicy poniżej lewego sutka . W związku z tym, że serce zajmuje lewą część klatki piersiowej, lewe płuco jest mniejsze od prawego. Dekstrokardia, czyli położenie serca po prawej stronie, zdarza się u jednej osoby na 12 tysięcy. Serce dorosłego ma mniej więcej wielkość zaciśniętej pięści i waży około 300 g.

Podstawową funkcję serca stanowi wprawianie w ruch krwi, która dostarcza organizmowi niezbędne do jego funkcjonowania składniki, w tym tlen, usuwając jednocześnie szkodliwe produkty przemiany materii.

Rycina 1 Lokalizacja serca w klatce piersiowej nastolatka.

Budowa serca

Obrazowo serce człowieka można porównać do bukłaka zbudowanego z mięśni i podzielonego na cztery części (dwa przedsionki i dwie komory) . Górna część serca, zwana podstawą (to nie pomyłka), daje początek dużym naczyniom – aorcie i pniu płucnemu. Najniższa część, koniuszek serca, stanowi fragment lewej komory i u osób szczupłych można wyczuć jej rytmiczne skurcze po przyłożeniu ręki tuż poniżej lewego sutka.

W warunkach prawidłowych prawe serce (prawy przedsionek i prawa komora) jest całkowicie oddzielone od lewego serca (lewy przedsionek i lewa komora), żeby nie dochodziło do mieszania się krwi zawierającej tlen i ubogiej w ten pierwiastek. Struktura oddzielająca przedsionki nosi nazwę przegroda międzyprzedsionkowa. Komory oddziela przegroda międzykomorowa. Lewa komora serca jest większa i bardziej „umięśniona” od prawej.

Rycina 2 Przekrój przez serce. Na rycinach anatomicznych tradycyjnie kolorem czerwonym oznacza się naczynia krwionośne, którymi płynie krew bogata w tlen, a kolorem niebieskim te, którymi płynie krew uboga w ten pierwiastek.

Zastawki

Przedsionki od komór i komory od dużych naczyń oddzielają zastawki. Jak sama nazwa wskazuje są to struktury, które w warunkach prawidłowych przepuszczają krew tylko w jednym kierunku, uniemożliwiając jej cofanie się. Zastawka mitralna znajduje się między lewym przedsionkiem a lewą komorą, zastawka aorty między lewą komorą i aortą, zastawka trójdzielna między prawym przedsionkiem i prawą komorą, a zastawka pnia płucnego między prawą komorą i pniem płucnym. Przykładowo gdyby podczas skurczu lewej komory zastawka mitralna, oddzielająca tę komorę od lewego przedsionka, nie była zamknięta, krew z komory wypełniłaby lewy przedsionek i nie byłoby w nim już miejsca na kolejną porcję krwi płynącej z płuc. W płucach powstałby zastój krwi, który może mieć tragiczne konsekwencje. Prawidłowe funkcjonowanie zastawek jest więc bardzo ważne.

Zastawki zbudowane są z płatków – zastawka mitralna z dwóch, a wszystkie pozostałe zastawki z trzech. Zastawki otwierają się i zamykają dzięki różnicy ciśnień. W przypadku zastawek przedsionkowo-komorowych (mitralna i trójdzielna) wyższe ciśnienie w przedsionku niż w komorze skutkuje otwarciem zastawki – taka sytuacja ma miejsce w fazie rozkurczu serca, a wyższe w komorze niż w przedsionku zamyka zastawkę – faza skurczu. Zastawki pnia płucnego i aorty są zamknięte wtedy, gdy ciśnienie w dużych naczyniach przewyższa to w komorach (rozkurcz), a otwierają się, gdy ciśnienie w komorach rośnie (skurcz). Zastawki zamykają się dość gwałtownie. Moment ich zamknięcia i uderzenia fali krwi w płatki można usłyszeć stetoskopem jako tony serca.

Każda zastawka ma swój pierścień, czyli ścięgniste rusztowanie, które umożliwia utrzymanie jej kształtu przy działających na nią ciśnieniach. Oprócz tego zastawki mają też dodatkowe zabezpieczenia uniemożliwiające ich otwarcie w nieodpowiednim momencie. Części płatków zastawek aorty i pnia płucnego, nazywanych zastawkami półksiężycowatymi, wyginają się pod wpływem krwi cofającej się z dużych naczyń, w ten sposób jeszcze bardziej dociskając krawędzie płatków do siebie. Płatki zastawki mitralnej i trójdzielnej są natomiast podtrzymywane przez struny ścięgniste biegnące od mięśni brodawkowatych w obrębie komór.

Najczęstsze wady zastawek opisano tutaj.

Osierdzie i ściana serca

Serce otoczone jest przez osierdzie, czyli worek złożony z podwójnej błony surowiczej. Osierdzie włókniste, stanowiące część zewnętrzną, stabilizuje pozycję serca w klatce piersiowej, łącząc się z innymi strukturami wewnątrz klatki piersiowej (między innymi z mostkiem), a także chroni serce przed urazami i zapobiega jego nadmiernemu rozciągnięciu przez napływającą krew. Osierdzie surowicze, położone bliżej mięśnia sercowego, tworzy tak zwaną jamę osierdzia. Jest to przestrzeń wypełniona płynem, która umożliwia przesuwanie się komór serca w trakcie jego pracy, zdecydowanie zmniejszając też tarcie.

Za najbardziej zewnętrzną część ściany serca uznaje się blaszkę trzewną osierdzia, czyli jego fragment położony najbliżej mięśnia sercowego. Nosi on też inną nazwę – nasierdzie.

Środkowa część ściany serca to śródsierdzie. W jego skład wchodzą przede wszystkim komórki mięśniowe poprzecznie prążkowane typu sercowego. Występują one tylko w sercu i różnią się od wszystkich pozostałych komórek mięśniowych organizmu. Odpowiadają za skurcz serca i razem określane są mianem mięsień sercowy. Jest on zbudowany z pasm poukładanych w bardzo przemyślany sposób, tworzących niejako spiralę. Warunkuje ona odpowiednią kolejność kurczenia się poszczególnych fragmentów komór, by jak najszybciej wypchnąć z serca jak najwięcej krwi.

Do śródsierdzia zalicza się też szkielet serca. Nie budują go kości, ale wspomniane już wcześniej włókniste pierścienie zastawek, 2 trójkąty włókniste stabilizujące położenie zastawek i fragment przegrody międzykomorowej. Bardzo ważną składową śródsierdzia jest też układ bodźcoprzewodzący serca.

Komory i przedsionki serca wysłane są przez wsierdzie, będące najbardziej wewnętrzną częścią ściany serca. Warstwie tej przypisuje się najważniejszą rolę w kontroli wzrostu i rozwoju serca.

Zapalenie osierdzia, mięśnia sercowego i wsierdzia opisano tutaj.

Krążenie krwi

Lewy przedsionek serca przyjmuje krew bogatą w tlen, która dociera tutaj z płuc. W fazie rozkurczu serca krew swobodnie wpływa do tego przedsionka i przez otwartą zastawkę mitralną (dwudzielną) przepływa do lewej komory. W fazie skurczu najpierw kurczą się przedsionki, a potem komory. Skurcz lewego przedsionka powoduje wypchnięcie pozostałej w nim objętości krwi do lewej komory. Chwilę później zamyka się zastawka mitralna, uniemożliwiając powrót krwi z komory do przedsionka. W fazie skurczu serca krew pompowana jest z lewej komory przez otwartą zastawkę aorty do aorty (głównej tętnicy organizmu) i przez system coraz mniejszych naczyń aż do najdalszych krańców ciała.

Przeciętnie krwinka znajduje się ponownie w sercu po 20 sekundach. Bardzo szybko w porównaniu z tym, co pamiętamy z pewnego świetnego serialu, w którym krwinki wędrowały z jednego organu do drugiego przez pół godziny. Teraz nie ma już tlenu, gdyż oddała go tkankom. Dociera do prawego przedsionka serca albo przez żyłę główną górną, jeśli popłynęła do głowy, rąk lub klatki piersiowej, albo przez żyłę główną dolną, jeśli zaniosła tlen do narządów poniżej przepony. Z prawego przedsionka przez zastawkę trójdzielną krew przepływa do prawej komory. Następnie, podczas skurczu, gdy zastawka trójdzielna jest zamknięta, pompowana jest przez zastawkę pnia płucnego w stronę płuc, właśnie do pnia płucnego, od którego odchodzą dwie tętnice płucne dzielące się na coraz mniejsze naczynia, w których ostatecznie krew ponownie otrzymuje tlen. Potem żyłami płucnymi wraca do lewego przedsionka i koło się zamyka .

Pojęcie krążenie małe obejmuje prawą komorę serca, naczynia doprowadzające z niej krew do płuc, naczynia odprowadzające krew do lewego przedsionka i właśnie ten przedsionek. Układ ten ma za zadanie natlenić krew.

Krążenie duże to lewa komora, aorta i odchodzące od niej i jej gałęzi coraz mniejsze naczynia do tkanek, aż do sieci najmniejszych naczyń włosowatych, a także naczynia zbierające krew z tkanek i doprowadzające ją do prawego przedsionka, wraz z tym przedsionkiem. Układ ten przede wszystkim dostarcza tlen i składniki odżywcze komórkom organizmu i usuwa z nich zbędne produkty.

W krążeniu dużym naczynia zawierające krew utlenowaną to tętnice, a prowadzące krew żylną to żyły. W krążeniu małym jest na odwrót – tętnicami płynie krew niezawierająca tlenu, a żyłami bogata w ten pierwiastek.

Powyższy opis wymaga jeszcze uzupełnienia o odpowiedź na pytanie, jak tlen i składniki odżywcze docierają do komórek płuc. Otóż niezależnie od bogatej sieci naczyń krążenia małego w płucach istnieją również rozbudowane połączenia naczyń pochodzących z krążenia dużego, a więc zawierających krew utlenowaną.

Oddzielne zagadnienie stanowi również zaopatrywanie w tlen i składniki odżywcze samego serca. Do tego celu służy krążenie wieńcowe. Naczynia prowadzące bogatą w tlen krew do komórek mięśnia sercowego to tętnice wieńcowe, a naczynia zbierające pozbawioną tlenu krew to żyły serca. Dwie główne tętnice wieńcowe odchodzą od aorty tuż powyżej jej ujścia z lewej komory serca.

Naczynia wieńcowe nie mają zbyt wielu rozgałęzień i połączeń między sobą. Dlatego u osób dorosłych zmiany w krążeniu wieńcowym, na przykład miażdżyca, przyczyniają się do wystąpienia zawału mięśnia sercowego, gdy jedyna doprowadzająca krew do określonej części serca tętnica ulegnie zatkaniu. U dzieci zawał serca występuje bardzo rzadko (1 przypadek na kilka milionów).

Skąd się biorą skurcze serca

Układ bodźcoprzewodzący

Układ bodźcoprzewodzący to wyspecjalizowany system komórek, znajdujących się w obrębie ściany serca, który tak jak druty pod napięciem przekazuje impulsy elektryczne powodujące skurcz mięśni.

Wiele komórek w obrębie serca ma zdolność do wytwarzania impulsów elektrycznych, czasem przez to pojawiają się zaburzenia rytmu serca . Prawidłowym miejscem powstawania impulsów jest węzeł zatokowy (zatokowo-przedsionkowy). Znajduje się on w górnej części prawego przedsionka . W jego skład wchodzą komórki, które automatycznie, niezależnie od woli człowieka, wytwarzają potencjał elektryczny pobudzający mięśnie znajdujące się dookoła. Wpływ na częstość wytwarzania impulsów mają nerwy układu przywspółczulnego (odpowiadającego za odpoczynek) i współczulnego (odpowiadającego za aktywność). Dlatego, mimo że serce pracuje niezależnie od naszej woli i nie musimy myśleć o tym, żeby się kurczyło, niektórzy ludzie, na przykład nurkowie głębinowi, siłą woli potrafią spowolnić częstość jego bicia. O tym, że serce kurczy się automatycznie, świadczy też jego kurczenie się po wyjęciu z ciała dawcy podczas przeszczepu.

Impuls wytworzony w węźle zatokowym pobudza okoliczne mięśnie do skurczu. Następnie jest przekazywany sąsiednim mięśniom w obrębie przedsionków i za ich pośrednictwem dociera do połączenia między przedsionkami a komorami. Niektórzy badacze uważają, że w obrębie przedsionków są wyspecjalizowane drogi przewodzące bodźce szybciej, inni negują takie twierdzenie wskazując, że samo ułożenie mięśni w obrębie ściany przedsionka sprzyja szybkiemu dotarciu pobudzenia we właściwe miejsce. Przedsionki kurczą się od góry (czyli podstawy serca), przepychając krew w dół, do komór.

Rycina 3 Główne elementy układu bodźcoprzewodzącego serca.

U większości ludzi istnieje jedno połączenie między mięśniami przedsionków i komór serca. Jest to łącze przedsionkowo-komorowe (łącze p.-k.). Niekiedy występują też dodatkowe drogi, którymi impuls może przedostać się do komór .

Łącze przedsionkowo-komorowe składa się z węzła przedsionkowo-komorowego i pęczka Hisa. Węzeł przedsionkowo-komorowy znajduje się na samym środku serca i często potrafi sam generować impulsy elektryczne, na przykład w sytuacji, gdy nie dostaje sygnału z przedsionków w odpowiednich odstępach czasu. Pęczek Hisa pełni rolę przewodu, sprawnie przekazującego pobudzenie do komór, w których dzieli się na dwie odnogi (prawą i lewą). Cienkie końce tych odnóg są miejscem stymulacji komórek mięśniowych komór do skurczu. Komory kurczą się od dołu i boku w górę, wypychając krew do położonych wyżej wielkich naczyń.

Jak powstaje impuls elektryczny w sercu

Serce nie jest podłączone do kontaktu, nie można go też nazwać dużą baterią, gdyż baterie z czasem tracą moc, a impulsy elektryczne w sercu się nie wyczerpują. Największy potencjał do wytwarzania impulsów mają komórki węzła zatokowego. Powstawanie bodźców wywołujących skurcz serca wynika z ciągłego ruchu jonów sodu, potasu, wapnia i chloru z jednej strony błony komórek budujących serce na drugą i z powrotem. Motywację do przemieszczania się stanowią dla nich różne stężenia poszczególnych jonów po obu stronach błony (jony dążą do wyrównania stężeń), a także niechęć do przebywania w sąsiedztwie jonów naładowanych w ten sam sposób (tak jak nie da się połączyć plusów na dwóch magnesach).

Jony nie mają szans przepchnąć się przez ciasną błonę poszczególnych komórek. Przemieszczają się wygodnie specjalnie dla nich przygotowanymi białkowymi kanałami, które w większości przepuszczają tylko jeden rodzaj jonów. Kanały otwierają się, a w zasadzie zmieniają swoją strukturę tak, żeby powstał tunel, pod wpływem określonych bodźców – zwykle kilku niezależnych i każdy innych. Wraz z różną szybkością przepuszczania przez poszczególne kanały skłania to jony do ciągłego przemieszczania się.

Rycina 4 Pojedynczy cykl pracy serca (skurcz i rozkurcz) w postaci zapisu EKG. Załamek P odzwierciedla pracę przedsionków, zespół QRS skurcz komór, a załamek T przygotowanie komórek komór na przyjęcie kolejnego impulsu.

Komórki serca są położone bardzo blisko siebie. Dlatego zmiana potencjału elektrycznego na powierzchni jednej komórki oddziałuje również na kanały w błonie komórek sąsiednich.

Impulsy generowane przez serce rozchodzą się poza mięsień sercowy. Docierają między innymi do skóry, gdzie można je zarejestrować w postaci elektrokardiogramu (EKG) .

Dlaczego mięśnie się kurczą

Komórki mięśniowe poprzecznie prążkowane typu sercowego (kardiomiocyty), które budują ścianę serca, tworzą strukturę przypominającą gęstą trójwymiarową sieć . Są to długie, cylindryczne komórki z jednym jądrem lub niekiedy dwoma jądrami. Wiele z nich ma rozdwojone końce, którymi łączą się z sąsiednimi komórkami. Nazwa poprzecznie prążkowane pochodzi od widocznych podczas oceniania w specjalnym mikroskopie (polaryzacyjnym) biegnących w poprzek komórki ciemniejszych i jaśniejszych pasków.

Kardiomiocyty mają dużą siłę skurczu, a dodatkowo pracują bez przerwy, więc wymagają dużo energii. Odpowiednią ilość tlenu i składników odżywczych dostarczają im bardzo liczne naczynia włosowate (najmniejsze spośród naczyń krwionośnych człowieka) znajdujące się pomiędzy komórkami mięśniowymi.

Częścią każdej komórki mięśnia sercowego odpowiadającą za jej kurczenie się jest sarkomer. Jest to złożona struktura zbudowana z różnych białek, tworzących nitkowate włókna zwane filamentami . Dzieli się je na grube, złożone z miozyny, i cienkie, w skład których wchodzą aktyna, troponina i tropomiozyna. Największą sławę zyskała troponina, która w warunkach prawidłowych występuje we krwi w nieoznaczalnym stężeniu, natomiast po uszkodzeniu komórki mięśnia sercowego przedostaje się do krwiobiegu. Stanowi jeden z najczulszych znanych markerów „zepsucia” komórek serca, na przykład wskutek zawału czy zapalenia.

Rycina 5 Ułożenie i budowa komórek mięśnia sercowego (kardiomiocytów) w ścianie serca.

Rycina 6 Kurczący się sarkomer (szczegóły w tekście).

Mechanizm kurczenia się komórki mięśnia sercowego można porównać do wiosłowania kajakiem po jeziorze. Żeby przemieścić kajak należy wielokrotnie powtórzyć identyczne ruchy zanurzenia wioseł, przeciągnięcia ich pod wodą i wynurzenia. Rolę wiosła w komórce mięśnia sercowego pełni miozyna, zbudowana z główki i ogonka. Ogonki cząsteczek miozyny budują rdzeń grubych filamentów, a główki wystają na zewnątrz w kierunku filamentów aktynowych. Te z kolei zbudowane są z dwóch splatających się łańcuchów kulistych cząsteczek aktyny. Filamenty aktynowe są zakotwiczone w bardzo trwałej strukturze o nazwie prążek Z.

Aktyna i miozyna tak bardzo się przyciągają, że w organizmie musiały powstać mechanizmy zabezpieczające przed ich ciągłym stykaniem się i związanymi z tym niekontrolowanymi skurczami. Bardzo ważną rolę w regulacji dostępności tych cząsteczek dla siebie nawzajem pełnią jony wapnia warunkujące powstanie impulsu elektrycznego w sercu, a także wspomniane wyżej troponina i tropomiozyna, które zabezpieczają miejsca wiązania aktyny i miozyny między sobą. Gdy odpowiednia liczba jonów wapnia napłynie do komórki, główka miozyny może związać się z aktyną. Wskutek tego kontaktu główka miozyny zgina się, powodując przesunięcie cienkich filamentów aktynowych. Bez połączenia z prążkiem Z poszczególne filamenty prześlizgnęłyby się po prostu między sobą. Natomiast dzięki tej stabilnej strukturze dochodzi do pociągania wszystkich struktur komórki mięśniowej, a w konsekwencji do jej skrócenia (skurczu). Chwilkę później stężenie jonów wapnia w komórce spada i dochodzi do rozkurczu.

Rozwój serca i układu krążenia

Rozwój serca i dużych naczyń zaczyna się już w 3. tygodniu po zapłodnieniu. Jest to proces niezwykle skomplikowany. Początkowo, około 20. dnia życia płodowego, formują się dwie tuby, które w kolejnych dniach łączą się i skręcają, przybierając kształt zbliżony do serca. Już w 4. tygodniu rozwoju w brzuchu mamy serce dziecka bije spontanicznie, dzięki czemu krew zaczyna płynąć. Wielu uważa, że to właśnie serce jest pierwszym organem, który podejmuje swoją właściwą funkcję u rozwijającego się embrionu ludzkiego.

Dokładny opis formowania się serca przekracza ramy tej książki. Podkreślić należy jednak, że już w pierwszych miesiącach ciąży formują się wszystkie najważniejsze części serca, w tym przegrody międzykomorowa i międzyprzedsionkowa oraz układ bodźcoprzewodzący. Różne niekorzystne czynniki działające na rozwijający się embrion w związku z postępowaniem matki (np. przyjmowane przez nią leki, używki) mogą zaburzyć ten proces i w konsekwencji prowadzić do wystąpienia wady serca u dziecka. Dlatego jeśli kobieta przyjmuje na stałe leki, najlepiej już w okresie planowania ciąży powinna zapytać lekarza, czy będą one bezpieczne dla płodu. Do tego bezwzględnie powinno się odstawić używki!

Układ krążenia w życiu płodowym istotnie różni się od występującego po urodzeniu . Przede wszystkim dziecko w brzuchu mamy nie oddycha przez nos, gdyż macica wypełniona jest płynem. Płuca nie są więc w tym okresie organem odpowiadającym za natlenianie krwi. Rolę tę pełni łożysko, z którego żyłą pępowinową, najpierw wewnątrz pępowiny, a potem przez układ wrotny wątroby i przewód żylny krew bogata w tlen dociera do żyły głównej dolnej. Tutaj miesza się z krwią odtlenowaną z dolnych partii ciała płodu, a w prawym przedsionku serca również z jego głowy i kończyn górnych. W związku z tym, że płuca nie pomogą w dalszym wzbogaceniu jej w tlen, większość krwi lepiej utlenowanej dzięki sprytnemu mechanizmowi zwanemu zastawką Eustachiusza przepływa przez otwór owalny w przegrodzie międzyprzedsionkowej do lewego przedsionka, potem lewej komory i aorty, zasilając w tlen ważne dla życia narządy, przede wszystkim mózg i serce. Trochę słabiej utlenowana krew płynie z prawego przedsionka do prawej komory i pnia płucnego. Następnie w niewielkiej części do płuc, a w większości przez tzw. przewód tętniczy (przewód Botalla) do aorty zstępującej i z niej do dolnej części ciała.

Rycina 7 Różnice w krążeniu płodowym (po lewej) i po urodzeniu.

Po urodzeniu, wraz z pierwszym oddechem dziecka, jego układ krążenia znacznie się zmienia. Dużo więcej krwi zaczyna płynąć przez płuca, które wreszcie pełnią swoją naturalną funkcję narządu dostarczającego tlen. Odcięcie pępowiny powoduje utratę żyły pępowinowej i tego sposobu utlenowania. Zarówno żyła pępowinowa, jak i przewód tętniczy pozbawione swojej funkcji zmieniają się w więzadła. Wzrost objętości krwi powracającej z płuc do lewego przedsionka skutkuje wzrostem ciśnienia w tej części serca i zamykaniem się otworu owalnego. Wskutek zwiększenia zawartości tlenu we krwi zamykać zaczyna się także przewód tętniczy, a jego pozostałością u dorosłych jest więzadło tętnicze. Po kilku dniach układ krążenia zaczyna funkcjonować tak jak u dorosłych.