Jak serce samo reguluje swój rytm i co się dzieje, gdy system zawodzi?
Serce to nie tylko mięsień – to także zaawansowany biologiczny mikrokomputer. W jego wnętrzu działa precyzyjny układ elektryczny, który generuje impulsy i steruje pracą całego narządu. Co ciekawe, nawet uszkodzony system potrafi się „ratować”, by podtrzymać życie. Jak to możliwe? Oto fascynujący świat układu bodźco-przewodzącego serca.
Układ elektryczny serca – biologiczny mikrokomputer
Zadaniem serca i układu krążenia jest zapewnienie efektywnego dopływu krwi i niesionego przez nią tlenu i substancji odżywczych do tkanek i narządów tworzących organizm. Drugą ważną funkcją jest odebranie produktów przemiany materii i dostarczenie ich do narządów wydalniczych. Równie istotna jest funkcja integrująca krążenia krwi – dystrybucja wydzielanych do krwi hormonów do narządów docelowych oraz utrzymanie stałej temperatury ciała. Do tych celów oprócz wydajnego systemu pompującego, podłączonego do rozległego systemu naczyniowego, niezbędny jest skuteczny i niezawodny system sterujący. Każde serce posiada w sobie od urodzenia biologiczny mikrokomputer, kierujący pracą elektryczną i przewodzeniem impulsów bioelektrycznych. Na drodze sprzężenia elektro-mechanicznego impulsy te są przekładane bezpośrednio na czynność mechaniczną mięśnia sercowego. W procesie ewolucji z typowych komórek mięśniowych powstały wyspecjalizowane komórki układu bodźco-przewodzącego, mające właściwości przewodzenia w określony sposób impulsów elektrycznych przy zredukowanej funkcji skurczowej. Anatomiczna budowa tego układu to węzły – skupiska komórek tworzące generatory impulsów oraz łączące je ze sobą oraz z pozostałymi komórkami serca drogi przewodzące. Fizjologicznie układ bodźco-przewodzący ma strukturę hierarchiczną – ośrodki wyższego rzędu narzucają częstotliwość rytmu ośrodkom niższego rzędu. Jednocześnie każdy ośrodek ma zaprogramowaną określoną częstość rytmu serca i w przypadku przerwania przewodzenia, podejmuje pracę. W sytuacji dramatycznego uszkodzenia przewodzenia najniższe ośrodki mogą generować impulsy o częstotliwości ok. 20/min., pozwalające na przeżycie.
Najważniejszym ośrodkiem w warunkach fizjologicznych prowadzącym rytm serca jest położony w górnej części prawego przedsionka węzeł zatokowo-przedsionkowy (Keitha-Flacka). Tworzące go komórki mają unikalną w skali całego organizmu właściwość samoistnej spoczynkowej depolaryzacji. To właśnie to zjawisko odpowiada za generowanie impulsów elektrycznych powodujących w efekcie skurcz mięśnia serca. Węzeł zatokowy może tworzyć rytm serca w bardzo szerokim zakresie, od ok. 40/min. w czasie głębokiego snu do ponad 200/min. w czasie intensywnego wysiłku fizycznego. Jest on opleciony gęstą siecią włókien nerwowych autonomicznego układu nerwowego – to one odpowiadają za regulację rytmu serca zależną od emocji, temperatury, wysiłku. Być może dlatego przed rozwojem medycyny naukowej to w sercu lokalizowano centrum uczuć – szybkie bicie serduszka pod wpływem wzruszenia zdecydowanie to potwierdzało…
Kolejna ważna struktura węzłowa to węzeł przedsionkowo-komorowy (Aschoffa-Tawary), położony w dolnej części prawego przedsionka. Jego samoistna częstotliwość pracy to 40–60/min. Ujawnia się ona tylko przy przerwaniu połączenia z węzłem zatokowym i wystąpieniu bloku przedsionkowo-komorowego. Węzeł ten jest także częstym miejscem powstawania specyficznych zaburzeń rytmu – częstoskurczów węzłowych o częstości ok. 140–180/min., polegających na podobnym komputerom zapętleniach przewodzenia w tym miejscu. Węzeł przedsionkowo-komorowy płynnie przechodzi w pęczek Hisa, a ten z kolei w swą prawą i lewą odnogę. Odgałęzienia odnóg tworzą wiązki, a te z kolei sieć włókien Purkinjego bezpośrednio łączących się z komórkami mięśniowymi. Budowa anatomiczna układu przewodzącego warunkuje prawidłową synchronię skurczu komór – prawa wyprzedza lewą o ok. 30 msek. Utrata tej synchronii spowodowana wystąpieniem bloku lewej odnogi pęczka Hisa (LBBB) jest jednym ze skutków zaawansowanej niewydolności serca. Zjawisko to próbuje odwrócić terapia resynchronizująca (CRT). Badaniem czynności elektrycznej układu bodźco-przewodzącego zajmują się elektrokardiografia i elektrofizjologia. Początki tych nauk to pierwsza połowa XX wieku. Potencjały czynnościowe mają wartości rzędu miliwoltów – to obrazuje skalę trudności badań.
Włodzimierz Stawski, specjalista kardiolog, CONCORDIA
