Ответить на вопрос, сколько камер в сердце человека, может любой учащийся средней школы, который хотя бы раз заглядывал в учебник биологии или присутствовал на уроке анатомии. Устройство кровеносной системы и особенно кровообращения - это один из факторов эволюции, отличающий высших позвоночных млекопитающих, к которым относятся люди, от других видов живых организмов.

Особенности строения главного органа

Особое строение сердечно-сосудистой системы позволяет ей выдерживать большие нагрузки. Это сложная физическая работа и сильные стрессы, которым подвергается современный человек в течение всей жизни. Знание устройства и функционирования главного органа в человеческом организме помогает современной медицине оказывать своевременную помощь и спасать тысячи жизней.

Человека называют венцом творения. В научном мире признано, что Homo sapiens находится на верхней ступени эволюции. Главным отличием людей и животных является способность мыслить. Но развитый интеллект не единственное отличие. В ходе эволюции все системы органов человека приобрели сложную структуру. Сердечно-сосудистая система не стала исключением.

Сердце в теле человека выполняет роль двигателя. Его работа не останавливается ни на секунду в течение всего жизненного цикла. Остановка сердца означает смерть. Это связано с тем, что сердце поддерживает кровообращение, необходимое для постоянного насыщения всех органов человека кислородом. Как только поступление кислорода прекращается, клетки отмирают, работа жизненно важного органа останавливается.

Камеры человеческого сердца

Сердце представляет собой небольшой полый орган, состоящий из мышечной ткани и по форме напоминающий конус. Оно располагается в области грудной клетки с небольшим отклонением влево. Мышечную ткань, из которой состоит сердце, называют миокардом. Она покрыта густой сетью капилляров и сосудов с внешней стороны и большим количеством нервных окончаний - с внутренней.

Определить примерный размер своего сердца может каждый человек без проведения сложных диагностических исследований. Для этого достаточно сжать кулак. Вес этого жизненно важного органа составляет около 250-300 г. Чтобы понять, насколько напряженной является работа сердца, достаточно знать, что при среднем количестве сокращений, равном 70, орган перекачивает до 5 л крови в минуту. Это возможно благодаря его особому строению.

Сердце человека называют четырехкамерным. Это значит, что в его структуре есть 4 особых полости, поддерживающих кровообращение:

1. 1. Левое предсердие.
2. 2. Левый желудочек.
3. 3. Правое предсердие.
4. 4. Правый желудочек.

Каждая из камер сердца выполняет особую функцию, поэтому отклонения в работе хотя бы одной из них могут иметь серьезные последствия для здоровья.

Особенности работы сердечных отделов

Левый и правый отделы органа разделены сердечной перегородкой. А внутри каждого отдела существуют особые клапаны, посредством которых предсердие сообщается с желудочком. Наполнение кровью каждой камеры сердца проходит по очереди, что позволяет поддерживать большой круг кровообращения.

Функцию насосов в сердце человека выполняют желудочки. Они находятся в нижней части сердца и имеют более толстые мышечные стенки, позволяющие при сокращении перекачивать нужный объем крови. Сокращения этих камер и называют сердцебиением. Предсердия расположены в верхней части органа. Они имеют более тонкие стенки, которые позволяют этим сердечным камерам растягиваться и вмещать кровь, поступающую из вен.

В правый отдел сердца поступает отработанная кровь из органов. Она бедна кислородом. Поступление крови в данном случае обеспечивают 2 крупных сосуда, соединенных с правым предсердием: верхняя полая вена и нижняя полая вена. Каждый из сосудов отвечает за прохождение крови из верхней и нижней частей тела. Из правого предсердия бедная кислородом кровь проходит в правый желудочек. Сокращаясь, он направляет ее в крупную легочную артерию, а из нее - в легкие.

Проходя по венам легких, кровь насыщается необходимым кислородом и вновь поступает в сердце через левое предсердие, а из него - в левый желудочек, который является самой мощной частью сердца, так как выполняет основную работу по выталкиванию крови в большой круг кровообращения. Сокращаясь, левый желудочек направляет обогащенную кислородом кровь в самую крупную артерию человека - аорту. Она имеет диаметр до 2,5 см у основания, а внизу разветвляется на сеть более мелких кровеносных сосудов, которые питают не только все системы органов человека, но и само сердце.

Последовательность включения

Все камеры человеческого сердца выполняют свою работу последовательно. Между предсердиями и желудочками существуют специальные клапаны из эластичной коллагеновой ткани. Они не дают крови двигаться в обратном направлении. Время, за которое кровь проходит через все камеры сердца, называют сердечным циклом. За это время каждая из сердечных камер успевает сократиться и расслабиться.

Правое предсердие сокращается первым. Оно выталкивает кровь в правый желудочек. Следом за ним сокращается левое предсердие. После этого оба предсердия расслабляются, наполняясь кровью из вен. А желудочки, в свою очередь, сокращаются, направляя кровь в легкие и в большой круг кровообращения. Сердечный цикл, как правило, составляет 6-7 секунд. Именно столько необходимо сердцу, чтобы перекачать кровь из полых вен в легкие, а затем из легких в аорту.

Сердце - единственный человеческий орган, который способен к самопроизвольным сокращениям, не требующим для этого нервных импульсов, посылаемых мозгом. Дело в том, что в самом сердце возникают электрические сигналы, которые заставляют его биться. Количество сердечных сокращений в норме составляет 60-80 уд./мин у взрослого человека. Проверить эту цифру можно простым измерением сердечного пульса. Любое отклонение частоты сердечных сокращений от нормы может быть связано с различными факторами: от обычной физической нагрузки до серьезных нарушений в работе сердечно-сосудистой системы.

Сложное строение сердца объясняется важностью функции, которую оно выполняет. Поэтому даже самые незначительные, на первый взгляд, симптомы, которые указывают на проблемы с сердцем, не должны остаться незамеченными. Поводом обратиться к врачу могут стать следующие факторы:

1. 1. Сонливость, повышенная утомляемость.
2. 2. Частые обмороки и головная боль.
3. 3. Нестабильное артериальное давление.
4. 4. Одышка (особенно в состоянии покоя).
5. 5. Лишний вес.
6. 6. Храп.
7. 7. Учащенное сердцебиение.
8. 8. Отеки.
9. 9. Боль в области грудной клетки, шеи, лопаток, верхней части живота.

Лучшей профилактикой заболеваний сердца может стать здоровый образ жизни. Прогулки на свежем воздухе, правильное питание, регулярные физические нагрузки, занятия спортом, отсутствие стрессов и своевременная диагностика помогают избежать многих серьезных последствий, связанных с болезнями сердца и системы кровообращения.

Сердце, это источник энергии, которых отвечает за движение крови в организме. Четырехкамерным строением органа наделены человек и высшие позвоночные животные. Если говорить кратко о строение, то сердце состоит из предсердий и желудочков, которые разделены между собой межпредсердной перегородкой. Однако это не дает глубокого понимания, как устроено сердце.

ВНИМАНИЕ!

В этой статье будут освещены такие вопросы, как внешнее строение сердца, физиологические особенности и анатомия сердца. Подобные знания необходимы каждому человеку не только для расширения кругозора об организме человека, но и позволяет определять момент сбоя в работе органа.

Если в процессе ознакомления возникнут вопросы, можно обратиться к специалистам портала. Консультации проводятся в бесплатной форме 24 часа в сутки.

Сердце является полым мышечным органом и имеет вытянутую форму в виде конуса. Как выглядит сердце, с точки зрения топографии, можно увидеть на рисунке №1.

Рисунок №1_Как выглядит сердце

Верхняя часть органа имеет расширенный вид и называется основанием. Зауженная нижняя часть – верхушка сердца. Вес варьируется в диапазоне 250-300 г у взрослого. Однако, это среднестатистический показатель, т.к. у детей масса органа меньше, а у взрослых вес изменяется от физических нагрузок, эмоциональной составляющей и здоровья. На рисунке мы видим, что поверхность сердца испещрена системой сосудов. С внутренней стороны располагается система нервных окончаний.

Главный орган находится в области грудной клетки с отклонением влево. Внешняя ткань сращена с грудной полостью и ребрами, а внутренняя ткань застилает весь орган и сращена с мышцей органа. Между этими частями есть полость, заполненная специальной жидкостью, которая амортизирует орган в момент диастолы и систолы.

ВНИМАНИЕ!

Многие наши читатели для лечения ЗАБОЛЕВАНИЙ СЕРДЦА активно применяют широко известную методику на основе натуральных ингредиентов, открытую Еленой Малышевой. Советуем обязательно ознакомиться.

Четырехкамерное сердце имеет три основные ткани мышц:

1. миокард желудочков;
2. миокард предсердий;
3. средний слой проводящей системы.

Мышца имеет структуру сетки, которая образовалась из волокон. Такое внутреннее строение сердца образовалось за счет межволокнистых взаимосвязей, установленными боковыми перемычками. В итоге мы видим, что система представляется собой узкопетлистый sintsitii.

На рисунке №2 наглядно представлено строение сердечной мышцы.

Рисунок №2_ Строение сердечной мышцы

На внешней поверхности органа существует поперечная венозная борозда, условно разделяющая отделы сердца.

На рисунке №3 изображено, как выглядит орган изнутри.

Рисунок №3_Внутреннее строение сердца

Теперь мы подробно осветим каждый из отделов сердца.

Камера сердца

Как говорилось выше, четырехкамерное сердце имеет два отдела, разделенные между собой перегородкой. Предсердия через специальные отверстия поддерживают связь с желудочками. Через них во время диастолы кровь проходит в желудочки, а потом за счет разницы уровня давления в камерах она выталкивается в вены и артерии.

В правое предсердие входит специальная вена (полая). Её основным назначением является перегонка крови в верхние органы и конечности. Внизу в это же предсердие входит аналогичная вена, но ее предназначение – насыщение кровью в нижние органы и конечности. Как говорилось выше, внизу есть небольшое отверстие, за счет чего левая и правая камера сообщаются друг с другом.

Правый желудочек

Желудочек правой камеры имеет неровную поверхность, на которой расположены три мышцы, название которым – сосочковые.

На рисунке №4 изображена схема правой камеры.

Рисунок №4_Схема правого желудочка

Как мы можем видеть, у желудочка в верхней области расположены 2 отверстия:

• Предсердно-желудочковое, обладающее трёхстворчатым клапаном, который крепится на нитях сухожилий. Они тонкие, но при этом очень крепкие.
• Входное отверстие в легочный ствол. Оно состоит из 3-х специальных заслонок, благодаря которым желудочек может направлять кровообращение в сторону легких.

У левого предсердия существует четыре таких отверстий и две вены. Клапаны в этой части камеры отсутствует.

Левый желудочек

Внешний вид левого желудочка имеет 2 сосочковые мышцы, соединенные между собой двустворчатым клапаном.

На рисунке №5 изображена левая камера с предсердием и желудочком.

Рисунок №5_Строение левого желудочка

На изображении есть отверстие, топография его верхняя область органа. С помощью него поток крови перемещается в желудочек из предсердия. В обратную сторону кровообращения нет, т.к. его блокирует двустворчатый клапан.

Анатомическое строение сердца таково, что клапаны являются неактивными и открывают за счет напора потока крови. Иными словами, это можно объяснить так – мышца переходит в фазу сокращения и из-за этого открываются клапаны и впускают кровяной поток внутрь желудочков. Кровь не попадает в предсердия, т.к. они защищены сосочковыми мышцами и их нитями.

Стенки органа имеют три оболочки сердца:

• внутренняя;
• средняя;
• внешняя.

Каждая из стенок обладает разной толщиной ткани. У предсердий тонкая ткань от 2 до 3 мм. Желудочек левой камеры имеет толщину стенок от 9 до 11 мм, а правый от 4 до 6 мм.

Внутренняя ткань человеческого сердца застилает камеру и она же отвечает за образование створок клапанов. Миокард образовался за счет мышечных тканей (кардиомиоциты), которые выглядят как поперечнополосатые борозды. Так как у предсердий мышечная ткань более тонкая, она стоит из 2-х слоев, в отличие от трехслойной мышцы желудочков.

Эпикард по своей форме напоминает листок. Он плотно сращен с миокардом. Наружная оболочка образовалась из пластины ткани, которая покрыта плоскими клетками в области перикарда.

На рисунке №6 мы можем увидеть строение стенок органа.

Рисунок №6_Стенки сердца

Проводящая система, это основа работы человеческого сердца, т.к. именно эта особенность органа позволяет сокращаться мышце в автономном режиме под действием тех импульсов, которые генерирует орган, невзирая на раздражения и команды, поступающих из внешней среды (к примеру, из головного мозга).

Те клетки и ткани, которые образуют проводящую систему, отличаются от мышечного строения миокарда следующими признаками:

• крупный размер;
• наличие саркоплазм;
• низкий уровень миофибрилл.

Мы уже знаем, что сердце наделено функцией – автоматизм, т.е. способность самостоятельно сокращаться и вырабатывать электрические импульсы. Даже если перерезать все нервные окончания, сердце продолжит биться. Импульсы, возникающие в органе, направляются к сердцу за счет проводящей системы.

Рассмотрим строение и функции сердца, а точнее, данной системы:

• Синусо-предсердный узел, это главный исток импульсов. Именно в этих тканях возникают электрические посылы. Данный узел расположен в области правой камеры сверху предсердия, между впадиной полых вен, поступающих к органу сверху и снизу.
• Предсердно-желудочковый узел (AV) – или фильтр. На рисунке №7 мы видим, что он расположился между камерами. Кстати, именно в этом узле скорость импульсов очень низкая – 1 м/сек.
• Пучок Гикса расположился в ткани межжелудочковой перегородки. Его длина – 2 см, которая имеет два разветвления, идущие в левый и правый желудочек.
• Волокна Пуркинье выполняют роль окончания ножек пучка Гикса.

Рисунок №7_Проводящая система

Логичный вопрос – зачем нужны такие знания. Ответ прост – информация, изложенная в статье, дает понимание о строении органа, а, следовательно, расшифровать данные ЭКГ можно самостоятельно в полной мере или частично.

Обратите внимание, что орган весь испещрен кровеносными сосудами, речь о которых пойдет дальше.

Клапаны сердца

С точки зрения анатомии, сердце, это орган, состоящий из мышцы и работающий всю жизнь человека. Размер его у каждого человеческого индивидуума – разный и соизмерим сжатому кулаку. Знаете ли вы, сколько в минуту перекачивается крови сердцем, а за счет чего его объем растет? За одну минуту орган способен перекачать 6 литров, а объем изменяется при физических нагрузках (спорт, работа и т.д.)

Мы уже выяснили, что данный орган выполняет насосную функцию, которая обеспечивает непрерывный поток крови и тем самым снабжает сосуды в автономном режиме. Сердечнососудистая система состоит из сосудов, образующих круги кровообращения.

Анатомия и физиология сердца таковы, что внутри органа находится четыре камеры, которые разделены перегородкой. Так как мы уже рассмотрели, из чего состоит сердце изнутри, и знаем, сколько у него камер, можно осветить клапанных аппарат.

Этот аппарат состоит из:

• Трёхстворчатого клапана, находящегося в правой камере на границе предсердия и желудочка. Когда клапан открывается, кровяной поток спускается в желудочек, а когда он заполнен, то мышца сжимается и он закрывается.
• Легочного, который начинается действовать при закрытом трехстворчатом. Таким образом, он позволяет потоку крови идти в легочный ствол.
• Митрального. Его местоположение – левая камера и его назначение аналогично трехстворчатому. Но в своем строении имеет только 2 створки.
• Аортального, который по внешнему виду напоминает полулунный клапан. Его открытие происходит в момент, когда желудочек сокращается, тем самым открывая «дверь» в аорту. Закрытие клапана происходит в расслабленном состоянии желудочка.

Открытие и закрытие клапанов происходит в необходимый момент. В открытом состоянии они являются отверстиям для выхода крови. В закрытом состоянии действуют как блокировка.

И немного о секретах...

• У Вас часто возникают неприятные ощущения в области сердца (колящая или сжимающая боль, чуство жжения)?
• Внезапно можете почувствовать слабость и усталость...
• Постоянно скачет давление...
• Об одышке после малейшего физического напряжения и нечего говорить…
• И Вы уже давно принимаете кучу лекарств, сидите на диете и следите за весом...

Но судя по тому, что вы читаете эти строки – победа не на Вашей стороне. Именно поэтому мы рекомендуем ознакомиться с новой методикой Ольги Маркович , которая нашла эффективное средство для лечения заболеваний СЕРДЦА, атеросклероза, гипертонии и чистки сосудов.

Наша планета густо заселена животными различных классов, отрядов и видов. Ученые изучают их строение и функциональное значение отдельных органов. О том, какое сердце у земноводных и пресмыкающихся, читайте в статье.

Как сердце из трех камер превратилось в четырехкамерное?

Позвоночные вышли на сушу из-за того, что их легочное дыхание стало интенсивно развиваться. Кровеносная система начала перестраиваться. Рыбы, дышащие жабрами, обладают одним кругом обращения крови, их сердце состоит всего из двух камер. Они не могут жить на суше.

Трех- или четырехкамерное сердце имеют наземные позвоночные. Они отличаются наличием двух кругов кровообращения. Их постоянная среда обитания - суша. Орган с тремя камерами имеют амфибии и рептилии. Хотя у отдельных видов пресмыкающихся имеется неполное его разделение на четыре части. Развитие настоящего четырехкамерного сердца в процессе эволюции происходило параллельно у млекопитающих, птиц и крокодилов.

Пресмыкающиеся и земноводные

У этих двух классов животных имеется по два круга обращения крови и сердце, состоящее из трех камер. Только у одной рептилии есть неполноценное, но обладающее четырьмя Это крокодил. Полноценный сердечный орган впервые появился у примитивных млекопитающих. В будущем сердце с таким строением унаследовали потомки динозавров - птицы. Оно передалось по наследству и современным млекопитающим.

Птицы

Четырехкамерное сердце имеют пернатые. Птицы отличаются полным разобщением кругов кровообращения: большого и малого, как у человека, когда не происходит смешивание крови - артериальной и венозной. Правая и левая половины органа полностью разделены.

Большой круг обращения крови берет начало с От него отходит один-единственный сосуд, который называется правой дугой аорты, которая сразу на выходе из сердца отделяет две безымянные артерии: левую и правую. Сама же аорта разворачивается в области расположения правого бронха и идет параллельно позвоночному столбу уже в качестве спинной аорты. Каждая безымянная артерия разделяется на сонную и подключичную. Первая идет в голову, а вторая снова разделяется на грудную и плечевую. От спинной аорты отходят крупные артерии. Непарные предназначены для снабжения кровью желудка и кишечника, а парные - задних конечностей, органов полости таза и мышц стенок брюшины.

Четырехкамерное сердце имеют птицы, оно отличается тем, что у пернатых движение крови осуществляется в основном по сосудам крупных размеров, и только небольшая ее часть поступает в почечные капилляры. Птицы отличаются наличием крупного сердца с частыми сокращениями и поступлением в органы только чистой артериальной крови. Это позволило считать птиц теплокровными животными.

Кровеносная система млекопитающих

У млекопитающих четырехкамерное сердце, как у человека или птиц. Его формирование с полным разделением кругов обращения крови вызвано необходимостью развития такого качества, как теплокровность. Это объясняется так: теплокровные животные испытывают постоянную потребность в кислороде, удовлетворить которую способна лишь чистая кровь артерий с большим количеством кислорода. Обеспечить ею организм способно только четырехкамерное сердце. А смешанная кровь позвоночных, у которых сердце имеет три камеры, не способна дать нужную температуру тела. Поэтому такие животные и называются хладнокровными.

Благодаря наличию полных перегородок кровь не смешивается. По большому кругу обращения течет только артериальная кровь, которой в нужной мере снабжаются все органы млекопитающего, что способствует ускорению обмена веществ. Этот процесс способствует поддержанию температуры на постоянном уровне. Четырехкамерное сердце имеют млекопитающие, птицы и другие классы животных, которым жизненно необходима постоянная и устойчивая температура тела. Теперь окружающая среда не влияет на них.

Ящерицы

На самом деле сердце у этих пресмыкающихся имеет три камеры с двумя предсердиями и одним желудочком. Но принцип его работы дает возможность утверждать, что четырехкамерное сердце имеют ящерицы. Объяснение это явление имеет следующее. Венозная полость заполняется бедной кислородом кровью, источником поступления которой является правое предсердие. Артериальная кровь, обогащенная кислородом, поступает из противоположного предсердия.

Легочная артерия и обе дуги аорты сообщаются. Казалось бы, кровь должна полностью смешаться. Но этого не происходит, так как наличие мышечного лоскута в совокупности с двухфазным сокращением желудочка и дальнейшая работа сердца препятствуют смешиванию крови. Оно имеется, но в очень маленьких количествах. Поэтому по функциональному значению ящериц похоже на четырехкамерное.

Рептилии

Крокодил имеет четырехкамерное сердце, хотя круги обращения крови полностью не разделены перегородкой. У пресмыкающегося орган (сердце), отвечающий за снабжение всего организма питанием через кровь, имеет особое строение. Кроме легочной артерии, отходящей от желудочка с правой стороны, имеется дополнительная, левая. По ней основная масса крови поступает в пищеварительную систему.

Между двумя артериями, правой и левой, сердце крокодила имеет отверстие. Через него кровь из вен имеет возможность попадать в большой круг обращения, и наоборот. Ученые долго считали, что сердце рептилии имеет тип переходного характера на пути следования к развитию полноценного сердца из четырех камер, как у теплокровных млекопитающих. Но это не так.

Черепахи

Система сосудов и сердца у этих пресмыкающихся такая же, как у других рептилий: сердце с тремя камерами, соединенные между собой вены и артерии. Содержание недостаточно окисленной крови увеличивается, когда возрастает внешнее давление. Это может происходить, когда животное ныряет или быстро передвигается. Частота сокращений сердца уменьшается, хотя значительно увеличивается концентрация углекислого газа.

Четырехкамерное сердце имеют черепахи, хотя по физиологическому строению орган имеет всего три камеры. Дело в том, что сердце черепахи отличается неполной перегородкой желудочка, вокруг которой кровь функционирует, имея разное количество кислорода.

Появление четырехкамерного сердца у птиц и млекопитающих было важнейшим эволюционным событием, благодаря которому эти животные смогли стать теплокровными. Детальное изучение развития сердца у эмбрионов ящерицы и черепахи и сравнение его с имеющимися данными по амфибиям, птицам и млекопитающим показало, что ключевую роль в превращении трехкамерного сердца в четырехкамерное сыграли изменения в работе регуляторного гена Tbx5 , который функционирует в изначально едином зачатке желудочка. Если Tbx5 эспрессируется (работает) равномерно по всему зачатку, сердце получается трехкамерным, если только с левой стороны — четырехкамерным.

Выход позвоночных на сушу был связан с развитием легочного дыхания, что потребовало радикальной перестройки кровеносной системы. У дышащих жабрами рыб один круг кровообращения, а сердце, соответственно, двухкамерное (состоит из одного предсердия и одного желудочка). У наземных позвоночных — трех- или четырехкамерное сердце и два круга кровообращения. Один из них (малый) прогоняет кровь через легкие, где она насыщается кислородом; затем кровь возвращается к сердцу и попадает в левое предсердие. Большой круг направляет обогащенную кислородом (артериальную) кровь ко всем прочим органам, где она отдает кислород и по венам возвращается к сердцу, попадая в правое предсердие.

У животных с трехкамерным сердцем кровь из обоих предсердий попадает в единый желудочек, откуда она затем направляется и к легким, и ко всем прочим органам. При этом артериальная кровь в той или иной степени смешивается с венозной. У животных с четырехкамерным сердцем в ходе эмбрионального развития изначально единый желудочек подразделяется перегородкой на левую и правую половины. В результате два круга кровообращения оказываются полностью разделены: венозная кровь попадает только в правый желудочек и идет оттуда к легким, артериальная — только в левый желудочек и идет оттуда ко всем прочим органам.

Формирование четырехкамерного сердца и полное разделение кругов кровообращения было необходимой предпосылкой развития теплокровности у млекопитающих и птиц. Ткани теплокровных животных потребляют очень много кислорода, поэтому им необходима «чистая» артериальная кровь, максимально насыщенная кислородом, а не смешанная артериально-венозная, которой довольствуются холоднокровные позвоночные с трехкамерным сердцем (см.: Филогенез кровеносной системы хордовых).

Трехкамерное сердце характерно для амфибий и большинства рептилий, хотя у последних намечается частичное разделение желудочка на две части (развивается неполная внутрижелудочковая перегородка). Настоящее четырехкамерное сердце развилось независимо в трех эволюционных линиях: у крокодилов, птиц и млекопитающих. Это считается одним из ярких примеров конвергентной (или параллельной) эволюции (см.: Ароморфозы и параллельная эволюция ; Параллелизмы и гомологическая изменчивость).

Большая группа исследователей из США, Канады и Японии, опубликовавшая свои результаты в последнем номере журнала Nature , задалась целью выяснить молекулярно-генетические основы этого важнейшего ароморфоза .

Авторы детально изучили развитие сердца у эмбрионов двух рептилий — красноухой черепахи Trachemys scripta и ящерицы анолиса (Anolis carolinensis ). Рептилии (кроме крокодилов) представляют особый интерес для решения поставленной задачи, поскольку строение их сердца по многим признакам — промежуточное между типичным трехкамерным (таким, как у амфибий) и настоящим четырехкамерным, как у крокодилов, птиц и зверей. Между тем, по утверждению авторов статьи, вот уже 100 лет никто всерьез не изучал эмбриональное развитие сердца рептилий.

Исследования, выполненные на других позвоночных, до сих пор не дали однозначного ответа на вопрос о том, какие генетические изменения обусловили формирование четырехкамерного сердца в ходе эволюции. Было, однако, замечено, что регуляторный ген Tbx5 , кодирующий белок — регулятор транскрипции (см. транскрипционные факторы), по-разному работает (экспрессируется) в развивающемся сердце у амфибий и теплокровных. У первых он равномерно экспрессируется по всему будущему желудочку, у вторых его экспрессия максимальна в левой части зачатка, из которой в дальнейшем формируется левый желудочек, и минимальна справа. Обнаружилось также, что уменьшение активности Tbx5 ведет к дефектам в развитии перегородки между желудочками. Эти факты позволили авторам предположить, что изменения в активности гена Tbx5 могли сыграть какую-то роль в эволюции четырехкамерного сердца.

В ходе развития сердца ящерицы в желудочке развивается мышечный валик, частично отделяющий выходное отверстие желудочка от его основной полости. Этот валик некоторыми авторами трактовался как структура, гомологичная межжелудочной перегородке позвоночных с четырехкамерным сердцем. Авторы обсуждаемой статьи на основе изучения роста валика и его тонкой структуры отвергают эту трактовку. Они обращают внимание на то, что такой же валик ненадолго появляется и в ходе развития сердца куриного эмбриона — наряду с настоящей перегородкой.

Полученные авторами данные свидетельствуют о том, что у ящерицы никаких структур, гомологичных настоящей межжелудочной перегородке, по-видимому, не формируется. У черепахи, напротив, формируется неполная перегородка (наряду с менее развитым мышечным валиком). Формирование этой перегородки у черепахи начинается намного позже, чем у цыпленка. Тем не менее получается, что у ящерицы сердце более «примитивное», чем у черепахи. Сердце черепахи занимает промежуточное положение между типичным трехкамерным (таким как у амфибий и ящериц) и четырехкамерным, таким как у крокодилов и теплокровных. Это противоречит общепринятым представлениям об эволюции и классификации рептилий. На основе анатомических признаков черепах традиционно считали самой примитивной (базальной) группой среди современных рептилий. Однако сравнительный анализ ДНК, проведенный рядом исследователей, раз за разом упрямо указывал на близость черепах к архозаврам (группе, включающей крокодилов, динозавров и птиц) и на более базальное положение чешуйчатых (ящериц и змей). Строение сердца подтверждает эту новую эволюционную схему (см. рисунок).

Авторы изучили экспрессию нескольких регуляторных генов в развивающемся сердце черепахи и ящерицы, в том числе гена Tbx5. У птиц и млекопитающих уже на очень ранних стадиях эмбриогенеза в зачатке желудочков образуется резкий градиент экспрессии этого гена (экспрессия быстро убывает слева направо). Оказалось, что у ящерицы и черепахи на ранних стадиях ген Tbx5 экспрессируется так же, как у лягушки, то есть равномерно по всему будущему желудочку. У ящерицы такая ситуация сохраняется до конца эмбриогенеза, а у черепахи на поздних стадиях формируется градиент экспрессии — по существу, такой же, как у цыпленка, только выраженный слабее. Иными словами, в правой части желудочка активность гена постепенно снижается, а в левой остается высокой. Таким образом, по характеру экспрессии гена Tbx5 черепаха тоже занимает промежуточное положение между ящерицей и курицей.

Известно, что белок, кодируемый геном Tbx5 , является регуляторным — он регулирует активность многих других генов. На основе полученных данных естественно было предположить, что развитие желудочков и закладка межжелудочковой перегородки идут под управлением гена Tbx5 . Ранее уже было показано, что уменьшение активности Tbx5 у мышиных эмбрионов ведет к дефектам в развитии желудочков. Этого, однако, было недостаточно, чтобы считать доказанной «руководящую» роль Tbx5 в формировании четырехкамерного сердца.

Для получения более веских доказательств авторы использовали несколько линий генетически модифицированных мышей, у которых в ходе эмбрионального развития ген Tbx5 можно было отключать в той или иной части сердечного зачатка по желанию экспериментатора.

Оказалось, что если выключить ген во всем зачатке желудочков, то зачаток даже не начинает подразделяться на две половинки: из него развивается единый желудочек без всяких следов межжелудочной перегородки. Характерные морфологические признаки, по которым можно отличить правый желудочек от левого независимо от наличия перегородки, тоже не формируются. Иными словами, получаются мышиные зародыши с трехкамерным сердцем! Такие зародыши погибают на 12-й день эмбрионального развития.

Следующий эксперимент состоял в том, что ген Tbx5 отключили только в правой части зачатка желудочков. Тем самым градиент концентрации регуляторного белка, кодируемого этим геном, был резко смещен влево. В принципе, можно было ожидать, что в такой ситуации межжелудочная перегородка начнет формироваться левее, чем положено. Но этого не произошло: перегородка не начала формироваться вовсе, зато наметилось подразделение зачатка на левую и правую части по другим морфологическим признакам. Это значит, что градиент экспрессии Tbx5 — не единственный фактор, управляющий развитием четырехкамерного сердца.

В другом эксперименте авторам удалось добиться, чтобы ген Tbx5 равномерно экспрессировался во всем зачатке желудочков мышиного эмбриона — примерно так же, как у лягушки или ящерицы. Это опять-таки привело к развитию мышиных эмбрионов с трехкамерным сердцем.

Полученные результаты показывают, что изменения в работе регуляторного гена Tbx5 действительно могли сыграть важную роль в эволюции четырехкамерного сердца, причем эти изменения произошли параллельно и независимо у млекопитающих и архозавров (крокодилов и птиц). Таким образом, исследование еще раз подтвердило, что в эволюции животных ключевую роль играют изменения в активности генов — регуляторов индивидуального развития.

Конечно, было бы еще интереснее сконструировать таких генно-модифицированных ящериц или черепах, у которых Tbx5 экспрессировался бы как у мышей и кур, то есть в левой части желудочка сильно, а в правой — слабо, и посмотреть, не станет ли у них от этого сердце больше похожим на четырехкамерное. Но это пока технически неосуществимо: генная инженерия рептилий еще не продвинулась так далеко.

Эволюционное развитие

Предпосылки появления сердца

Для небольших организмов нет проблемы с доставкой питательных веществ и удаления продуктов обмена из организма (достаточно скорости диффузии). Однако по мере увеличения размеров, возникает необходимость обеспечения всё возрастающих потребностей организма в процессах получения энергии и пищи и удаления израсходованного. В результате у примитивных организмов уже имеются так называемые «сердца», обеспечивающие необходимые функции. Далее, как и для всех гомологичных (сходных) органов, происходит уменьшение множества отсеков до двух (у человека, например, по два на каждый круг кровообращения).

Хордовые

Сердце всех хордовых обязательно имеет сердечную сумку (перикард), клапанный аппарат. Сердца моллюсков также могут иметь клапаны, имеют перикард, который у брюхоногих обхватывает заднюю кишку. У насекомых и других членистоногих сердцами могут называть органы кровеносной системы в виде перистальтирующих расширений магистральных сосудов. У хордовых сердце - непарный орган. У моллюсков и членистоногих количество может меняться. Понятие «сердце» не применимо к червям и т. п.

Сердце млекопитающих и птиц

Сердце млекопитающих и птиц - четырёхкамерное. Различают (по току крови): правое предсердие , правый желудочек , левое предсердие и левый желудочек. Между предсердиями и желудочками находятся фиброзно-мышечные клапаны - справа трикуспидальный, слева митральный. На выходе из желудочков соединительнотканные клапаны (лёгочный справа и аортальный слева). Из одной или двух передних (верхних) и задней (нижней) полых вен кровь поступает в правое предсердие, затем в правый желудочек, затем по малому кругу кровообращения кровь проходит через легкие, где обогащается кислородом, поступает в левое предсердие, затем в левый желудочек и, далее, в основную артерию организма - аорту (птицы имеют правую дугу аорты, млекопитающие - левую).

Регенерация

Мышечная ткань сердца млекопитающих не имеет возможности восстанавливаться после повреждений (исключение - млекопитающие в эмбриональном периоде способны к регенерации органа в определённых рамках), в отличие от тканей некоторых рыб и амфибий . Однако исследователи Юго-Западного медицинского центра системы Техасского университета доказали, что сердце мышонка, которому всего день от рождения ещё может восстанавливаться, а сердце семидневного мышонка - уже нет.

Эмбриональное развитие

Нервная регуляция работы сердца

В полости сердца и в стенках крупных сосудов расположены рецепторы , воспринимающие колебания давления крови. Нервные импульсы, приходящие от этих рецепторов, вызывают рефлексы, подстраивающие работу сердца к потребностям организма. Импульсы-команды о перестройке работы сердца поступают от нервных центров продолговатого мозга и спинного мозга . Парасимпатические нервы передают импульсы, снижающие частоту сердечных сокращений, симпатические нервы доставляют импульсы, повышающие частоту сокращений. Любая физическая нагрузка, сопровождающаяся подключением к работе большой группы мышц, даже простое изменение положение тела, требует коррекции работы сердца и может возбудить центр, ускоряющий деятельность сердца. Болевые раздражители и эмоции также могут изменить ритм работы сердца.

Примечания

Литература

• // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : В 86 томах (82 т. и 4 доп.). - СПб. , 1890-1907.

Ссылки

• Как работает сердце человека - Наглядный анимационный видеоролик
• Возбудимость сердечной мышцы, тетанус, закон Старлинга
• Сердце. Сердечно - сосудистая система // Анатомия и физиология человека. Бийский лицей

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Сердце" в других словарях:

- [рц] сердца, мн., сердца, сердец, сердцам, ср. 1. Центральный орган кровообращения, мускульный мешок, у человека находящийся в левой стороне грудной полости. «Пощупайте ка, как у меня сердце бьется.» Чехов. Болезни сердца. Порок сердца… … Толковый словарь Ушакова

Ср. (cor, cordis?) грудное черево, принимающее в себя кровь из всего тела, очищающее ее чрез легкие и рассылающее обновленную кровь по всем частям, для питания, для обращения ее в плоть. Сердце, у человека, полая, сильная мышца, разгороженная… … Толковый словарь Даля

СЕРДЦЕ - СЕРДЦЕ. Содержание: I. Сравнительная анатомия........... 162 II. Анатомия и гистология........... 167 III. Сравнительная физиология.......... 183 IV. Физиология................... 188 V. Патофизиология................ 207 VІ. Физиология, пат.… … Большая медицинская энциклопедия