Сердце. Как помочь нашему внутреннему мотору работать дольше

Электричество и клетки сердца

Чтобы понять принцип работы ЭКГ-аппарата и как им пользуются, нам придется рассмотреть, что происходит в сердце на клеточном уровне. Однако электрическая активность сердечных клеток – явление крайне сложное, и даже большинство новоиспеченных врачей имеют о ней лишь слабое представление. Поэтому я постараюсь представить ее здесь в очень упрощенном виде.

Если подсоединить вольтметр к двум полюсам батареи, можно измерить разность потенциалов между ними, или, другими словами, электрическое напряжение. Если же специальным вольтметром измерить разность потенциалов между наружной и внутренней поверхностями клеточной мембраны, то становится видно, что с внутренней стороны клетка заряжена отрицательно, а с наружной – положительно. Эта разница называется мембранным потенциалом покоя и складывается за счет ряда факторов: концентрации различных ионов (натрий⁺, калий⁺, хлор^–, кальций²⁺) внутри и снаружи клетки, пропускной способности стенок клетки для этих ионов, а также различных ионных каналов и насосов. Благодаря разнице в зарядах между внутренней и внешней сторонами клетки мы видим, что клетка поляризована.

Однако этот показатель относится к состоянию покоя, а как мы знаем, наше сердце – орган беспокойный. Клетки сердечных мышц постоянно деполяризуются (то есть их поляризация выравнивается) и реполяризуются (поляризация восстанавливается), и именно эти процессы заставляют клетки сокращаться и расслабляться при каждом ударе сердца. Разность потенциалов возникает так: различные каналы в клеточной стенке открываются, и через клеточную мембрану проходят электрически заряженные ионы. Изменения в концентрации ионов, особенно кальция, заставляют клетки сердечных мышц сокращаться. При деполяризации, когда клетка сокращается, процесс за несколько миллисекунд передается соседней клетке, потом следующей и далее, так что за долю секунды все клетки сердечной мышцы успевают деполяризоваться и сократиться, и в результате сердце выталкивает кровь.

Поток заряженных ионов, проходящий через клеточные мембраны в сердечной мышце, представляет собой электрический ток, который можно измерить, подсоединив к телу пациента электроды. Разумеется, полученные показатели относятся не к одной-единственной клетке, а отражают процессы, происходящие в миллионах клеток практически одновременно, – в этом случае величины тока достаточно высоки для того, чтобы их уловил электрокардиограф.