Се́рце — це конусоподібний м'язовий порожнистий орган кровоносної системи, який своїми розміреними скороченнями прокачує кров або гемолімфу крізь судини тіла, забезпечуючи живлення і дихання тканин. У вищих тварин і людини серце є життєво потрібним органом. Під час ембріонального розвитку цей орган виникає одним із перших.
Призначення Серце перекачує кров з частотою, визначеною групою кардіостимуляційних клітин у синоатріальному вузлі. Вони виробляють струм, який викликає скорочення серця, подорожуючи атріовентрикулярним вузлом і вздовж провідної системи серця. Серце отримує кров із низьким вмістом кисню із системного кровообігу, яка надходить у праве передсердя з верхніх та нижчих порожнистих вен і переходить у правий шлуночок. Звідси вона закачується в легеневий кровообіг крізь легені, де отримує кисень і виділяє вуглекислий газ. Потім збагачена киснем кров повертається в ліве передсердя, проходить крізь лівий шлуночок і викачується по аорті до системного кровообігу — де використовується кисень і метаболізується до діоксиду вуглецю. Серце у спокої здійснює близько 72 ударів на хвилину, тож у людини, яка досягла віку 60 років, серце відбило понад 2 мільярди разів. Фізичні вправи тимчасово збільшують частоту серцевих скорочень, але з плином часу знижують її середній рівень у спокої, тому вони корисні для здоров'я серця.
Патології Серцево-судинні захворювання (ССЗ) є найпоширенішою причиною смерті в усьому світі і станом на 2008 рік становили 30 % смертей. З них понад три чверті є наслідком ішемічної хвороби та інсульту. До чинників ризику ССЗ належать: куріння; надмірна вага; нестача фізичних вправ; високий рівень холестерину; високий кров'яний тиск; погано контрольований діабет. Серцево-судинні захворювання часто не мають симптомів, можуть спричиняти біль у грудях чи задишку. Діагностика серцевих захворювань часто проводиться шляхом дослідження історії хвороби, прослуховування серцевих звуків за допомогою стетоскопа, ЕКГ та УЗД. Фахівці, які зосереджуються на захворюваннях серця, називаються кардіологами, хоча до лікування може бути залучено багато медичних фахівців.
Вроджені патології Вроджені вади серця — це структурні аномалії та деформації клапанів, отворів або перегородок між камерами серця чи судин, що відходять від нього. Такі порушення спричиняють зміни внутрішньосерцевої та системної гемодинаміки, що призводить до розвитку гострої або хронічної недостатності кровообігу.Частота вроджених вад серця становить близько 1% всіх захворювань серця. Виникнення вад може бути зумовлене генними мутаціями, різними інфекційними процесами та інтоксикаціями (ендогенними і екзогенними) у період вагітності.https://compendium.com.ua/uk/clinical-guidelines-uk/cardiology-uk/section-12-uk/glava-3-vrodzheni-vadi-sertsya/
Історія досліджень
Стародавня Греція Клапани серця були описані медиками школи Гіппократа ще за 4 ст. до н. е., хоча їхні функції ще не розуміли. При розтині артерії зазвичай порожні, а кров збирається у венах. Древні анатоми вважали, що артерії заповнені повітрям і служать для циркуляції його в тілі. Ерасистрат зауважив, що при порізі живої людини артерії кровоточать. Він пояснив це тим, що повітря витісняється кров'ю через дрібні судини, постулювавши існування капілярів.
Гален уже знав, що в судинах тече кров й розрізняв темну венозну кров і світлу артеріальну. На тодішню його думку, ріст і енергія продукуються венозною кров'ю, що створюється в печінці, а артеріальна кров виробляється в серці й містить пневму. Він вважав, що серце не перекачує кров, а всмоктує її під час діастол, а рух крові забезпечує пульсація самих артерій. Також, визначивши, що серце є найбільш гарячим органом тіла, він припустив, що саме у серці виробляється тепло, що розноситься по тілу.
Середні віки Перший опис малого кола кровообігу і коронарного кровообігу був зроблений у 1242 році сирійським вченим Ібн ан-Нафісом у його коментарях до канону лікарської науки Авіцени.Pulmonary Arterial Hypertension. Yesterday, Today, Tomorrow
У Європі тим часом панували теорії Галена. Андреас Везалій у власній роботі Про будову людського тіла (1543), спробував посперечатися з ними, проте зазнав різкої критики. Мігель Сервет у своїй роботі 1553 року писав, що шлях, яким кров перетікає з однієї половини серця до іншої, проходить через легені, тобто, також описав мале коло кровообігу.Galen and the beginnings of Western physiology
Новий час Переламним у розумінні роботи серця, було оприлюднення 1628 року Вільямом Гарвейем праці «Анатомічне дослідження про рух серця і крові у тварин», у якій він показував, що артерії та вени з'єднуються дрібними судинами (капілярами), і, таким чином, уся система кровообігу є замкненою. Роль серця в цій системі полягала в перекачуванні крові судинами.
Пальпація була відома ще з древніх часів, але тепер її роль для обстеження серця оцінена заново. В. Гарвей викрив причину верхівкового поштовху: «Таким чином, наступні по- дії відбуваються разом або одночасно: серце напружується, вдаряє верхівкою, що відчувається ззовні грудної стінки ударом... і з силою виштовхує кров скороченням шлуночків».Carty J.A. (Ed.) (2016) On the motion of the heart and blood in animals. Eugene: Wipf and Stock Publishers.
Пульсація вен шиї, яка до цього часу взагалі ігнорувалася, вперше описана у пацієнтів з недостатністю трикуспідального клапана Джовані Ланчізі у XVII ст., більш глибоко вивчена в ХІХ–ХХ ст. Сучасні принципи аналізу венозного пульсу розробив Джеймс МакКензі (США). У своїй книзі «Дослідження пульсу» (1902 р.) він пояснив: «Вивчаючи венний пульс, ми часто отримуємо в руки інструмент спостереження тих процесів, які відбуваються під час систоли і діастоли правого передсердя, а також систоли і діастоли правого шлуночка... можна судити про такі нюанси хворого, які не чинять видимого впливу на артеріальний тиск».Mackenzie J. (1902) The study of the pulse: arterial, venous, and hepatic, and of the movements of the heart. Edinburgh: Pentland Press. wellcomecollection.org/works/ r29u5ba4.
Впродовж XIX ст. було відкрито такі частини провідної системи серця як пучок Гіса і волокна Пуркіньє, проте роль цієї системи була описана японським фізіологістом Сунао Тавара лише в 1906 році. Відкриття Артуром Кейтом і Мартіном Флаком невдовзі після цього водія ритму серця дозволило у 1924 році винайти електрокардіографію.
Перший докладний опис серцевих нападів (гострих інфарктів міокарда), що не призвели до летального наслідку, належить українським лікарям Стражеску М.Д. та Образцову В. П. — 1910 рік.
На початку XX ст. фізіологи Отто Франк і Ернест Стерлінг, незалежно відкрили закон Франка-Старлінга, що описує залежність сили стискання серця від розтягнення його камер.
1967 року, південно-африканським хірургом Крістіаном Барнардом була проведена перша операція з трансплантації серця.
МРТ-дослідження серцево-судинної системи в нормі і при патології розпочалися у 1983 році.Herfkens R.J., Higgins C.B., Hricak H. et al. (1983) Nuclear magnetic resonance imaging of the cardiovascular system: normal and pathologic findings. Radiology, 147(3): 749–759. doi.org/10.1148/radiology.147.3.6601813. https://umj.com.ua/uk/publikatsia-238417-evolyutsiya-diagnostiki-v-kardiologiyi
Типи сердець у тваринному світі
Види сердець за будовою Серця різних груп тварин за будовою можна віднести до трубчастого або камерного типу.
Трубчасте серце прокачує кров чи гемолімфу за допомогою хвилеподібних скорочень стінок (перистальтики). Таким чином, однонапрямлений потік рідини створюється навіть за відсутності серцевих клапанів. Трубчасте серце членистоногих знаходиться у спинній ділянці. В комах і деяких ракоподібних, таких, як артемія, серцева трубка може сягати значної довжини, тоді як у інших вона являє собою короткий м'язовий мішок. Кров чи гемолімфа надходить у трубчасте серце переважно через бічні отвори () або ж з каудального кінця через вену, і скороченнями серцевої трубки нагнітається у краніальному напрямку в артерію, зворотному рухові крові з якої, перешкоджає клапан. Під час розслаблення серця, отвори відкриваються і воно розширюється, що уможливлює надходження до нього крові (гемолімфи). Відтак серце членистоногих можна порівняти із всмоктувальним насосом. Трубчасті серця наявні також у покривників і в ембріонів хребетних.
У камерних серцях рухові крові у неправильному напрямку перешкоджають клапани, здатні відкриватися лише в один бік. Цей вид серця зустрічається переважно у молюсків та хребетних. Завдяки дужим м'язам, таке серце діє як всмоктувально-нагнітальний насос, що забезпечує високий тиск. У багатьох молюсків, зокрема в равликів, а також у нижчих хребетних, наповнення серця кров'ю відбувається завдяки створенню вакууму у порожнині перикарду, яким воно оточене. Кожен шлуночок камерного серця має товсті м'язові стінки; кров у нього нагнітається внаслідок скорочень розташованого перед ним передсердя, м'язові стінки якого є менш товстими.
Типи сердець за видом регуляції Механізми регуляції роботи серця поділяються на міогенні (пов'язані з особливостями кардіоміоцитів) та нейрогенні (пов'язані із внутрішньосерцевою нервовою системою).
Серце скорочується у відповідь на дію електричного імпульсу. У міогенному серці цей імпульс виникає мимовільно та через рівні проміжки часу, у спеціалізованій ділянці серцевого м'яза, що називається водієм ритму серця. Міогенні серця мають хребетні, покривники, молюски, чимало кільчастих червів і членистоногих (у тому числі комах). У птахів і ссавців клітини, що породжують такі імпульси, зосереджені у синусово-передсердному вузлі. Загальна електрична активність міогенного серця може бути зображена електрокардіограмою (ЕКГ), яка для кожного виду тварин матиме свій типовий вигляд.
У нейрогенному серці імпульс, що викликає його скорочення, виникає в його нервових клітинах (точніше — у клітинах його гангліїв. Такий нейрогенний автоматизм зустрічається у деяких кільчастих червив і членистоногих, зокрема у представників ряду десятиногих, до яких належать омари, краби та інші. Якщо у міогенному серці збудження від водія серцевого ритму поширюється суміжними кардіоміоцитами і врешті-решт охоплює все серце, то для нейрогенних сердець подібного способу поширення збудження поки що не виявлено, натомість вони мають розвинену іннервацію м'язових клітин.Однак міогенні серця (наприклад, серця молюсків і хребетних) часто також високою мірою іннервовані. Таким чином, скорочення міогенного серця — як і нейрогенного — можуть відбуватися під впливом нервової системи. Відповідні нервові імпульси можуть спонукати чи гальмувати водій ритму серця, тим самим пришвидшуючи чи сповільнюючи серцебиття.
У членистоногих «довгі» серця частіше бувають нейрогенними, а «короткі» — міогенними. Серцеві скорочення сердець обох типів є зазвичай, незалежними від будь-яких сигналів центральної нервової системи; ця властивість серця відома як автоматія, чи авторитмія.
Другорядні серця
Більшість молюсків мають відкриту кровоносну систему з одним серцем, що містить передсердя і шлуночок. У головоногих молюсків, які мають більш досконалу закриту кровоносну систему, поряд із головним серцем є два допоміжних, котрі забезпечують кровообіг у зябрах. Таким чином, ці допоміжні серця працюють подібно до правої половини серця ссавців, пов'язаної з легеневим колом кровообігу.
У міксин поряд із головним серцем є також портальне, кардинальні й каудальне серця. Другорядні серця знаходяться і у венах крил кажанів. До системи лімфо- та кровообігу земноводних входять так звані лімфосерця, що знаходяться в області куприка, мають нейрогенну автоматію, без водія ритму, і керуються автономною нервовою системою. Лімфосерця є також у деяких плазунів і птахів, зокрема у страусів.
У багатьох видів комах другорядні серця беруть участь у роботі крил, ніг й антен, покращуючи нагнітання гемолімфи крізь судини цих дрібних частин тіла.
Інші органи, що забезпечують кровообіг