Серцевий м’яз, або міокард (лат. myocardium), — це спеціалізований тип поперечно-смугастої м’язової тканини, який зустрічається виключно в серці. Він поєднує риси скелетних і гладких м’язів, але має унікальні особливості, що дозволяють йому працювати автономно, ритмічно і протягом усього життя організму без втоми. Давайте розглянемо його будову, функції, механізм скорочення, розташування та значення детально.
Будова серцевого м’яза
Серцевий м’яз складається з кардіоміоцитів — спеціалізованих клітин, які утворюють функціональну тканину міокарда. Він має поперечну посмугованість, як скелетні м’язи, але скорочується мимовільно, подібно до гладких м’язів.
1. Кардіоміоцити
- Форма: Циліндричні або злегка розгалужені, коротші за скелетні волокна (довжина 50–150 мкм, діаметр 10–20 мкм).
- Ядра: Зазвичай одне або два, розташовані в центрі клітини (на відміну від периферії у скелетних м’язах).
- Цитоплазма: Містить:
- Міофібрили: Організовані в саркомери з A-, I-смугами, H-зонами і Z-лініями, що забезпечують посмугованість.
- Мітохондрії: Дуже численні (до 35–40% об’єму клітини), що дає високу здатність до окислювального метаболізму.
- Саркоплазматична сітка: Менш розвинена, ніж у скелетних м’язах, але регулює кальцій.
- Т-трубочки: Широкі, менш численні, розташовані на рівні Z-ліній (а не A-I переходу, як у скелетних м’язах).
2. Міжклітинні з’єднання
- Вставні диски (intercalated discs): Унікальна особливість серцевого м’яза, що з’єднує кардіоміоцити в мережу:
- Десмосоми: Забезпечують механічну міцність.
- Щілинні контакти (gap junctions): Дозволяють швидке поширення електричних імпульсів між клітинами.
- Завдяки вставним дискам серцевий м’яз функціонує як єдиний синцитій (функціональна одиниця).
3. Скоротливі білки
- Актин і міозин: Організовані в саркомери, подібно до скелетних м’язів.
- Тропонін і тропоміозин: Регулюють взаємодію актину і міозину за наявності кальцію.
4. Сполучна тканина
- Міокард оточений ендокардом (всередині) і епікардом (зовні), а між волокнами є пухка сполучна тканина з колагеном і еластином, яка підтримує структуру і містить кровоносні судини (коронарні артерії).
Механізм скорочення
Скорочення серцевого м’яза є мимовільним і регулюється автономною нервовою системою (симпатичною та парасимпатичною), гормонами та внутрішньою провідною системою серця.
Етапи:
1. Автоматизм:
- Провідна система (синусовий вузол, атріовентрикулярний вузол, пучок Гіса, волокна Пуркіньє) генерує імпульси без зовнішньої стимуляції.
- Потенціал дії виникає завдяки спонтанній деполяризації клітин вузлів (через іонні канали Na⁺, Ca²⁺).
2. Поширення імпульсу:
- Через щілинні контакти імпульс швидко передається між кардіоміоцитами.
- T-трубочки проводять сигнал углиб клітини.
3. Вивільнення кальцію:
- Деполяризація відкриває кальцієві канали в сарколемі, а невелика кількість Ca²⁺ іззовні запускає масове вивільнення кальцію із саркоплазматичної сітки (“кальцій-індуковане вивільнення кальцію”).
4. Скорочення:
- Кальцій зв’язується з тропоніном, відкриваючи сайти на актині для міозину.
- Міозинові головки “гребуть”, скорочуючи саркомер (теорія ковзання ниток).
5. Розслаблення:
- Кальцій повертається в сітку за допомогою Ca²⁺-насосів і виводиться з клітини через Na⁺/Ca²⁺-обмінники.
Особливості:
- Тривалість скорочення довша, ніж у скелетних м’язах (200–300 мс), що запобігає тетанусу (постійному скороченню).
- Залежить від аеробного метаболізму (жири, глюкоза як основне паливо).
Функції серцевого м’яза
1. Насосна функція:
- Перекачує кров по організму: правий шлуночок — у легені, лівий — у велике коло кровообігу.
2. Ритмічність:
- Забезпечує безперервні скорочення (близько 70 разів на хвилину в спокої у людини).
3. Транспорт:
- Доставляє кисень, поживні речовини і видаляє відходи через кров.
Розташування в організмі
- Серцевий м’яз утворює міокард — середній шар стінки серця між ендокардом (внутрішнім) і епікардом (зовнішнім).
- Розташований у грудній клітці, між легенями, у середостінні.
Особливості серцевого м’яза
- Автоматизм: Скорочується автономно завдяки провідній системі, навіть поза організмом (наприклад, у культурі).
- Мимовільність: Керується вегетативною нервовою системою (симпатична — прискорює, парасимпатична — уповільнює).
- Висока витривалість: Не втомлюється завдяки багатству мітохондрій і постійному кровопостачанню.
- Обмежена регенерація: Кардіоміоцити майже не діляться після народження; загоєння відбувається через рубцювання (фіброз).
Значення серцевого м’яза
1. Життєзабезпечення:
- Безперервна робота міокарда підтримує кровообіг, необхідний для життя.
2. Гомеостаз:
- Регулює тиск, температуру, обмін речовин через циркуляцію крові.
3. Патологія:
- Інфаркт міокарда: Некроз через закупорку коронарних артерій.
- Аритмії: Порушення ритму (тахікардія, фібриляція).
- Кардіоміопатія: Ослаблення м’яза (гіпертрофічна, дилатаційна).
Цікаві факти
- Серце скорочується близько 100 000 разів на день, перекачуючи 7 000 літрів крові.
- Міокард людини важить 250–350 г, але генерує силу, достатню для підняття ваги в кілька кілограмів.
- У новонароджених серцевий м’яз здатен до часткової регенерації, але ця здатність втрачається з віком.
- Енергетична потреба міокарда настільки висока, що він споживає до 10% кисню організму в спокої.
Порівняння з іншими м’язами
- Vs Скелетні: Мимовільний, має вставні диски, повільніший, витриваліший.
- Vs Гладкі: Поперечно-смугастий, швидший, але також мимовільний.
Серцевий м’яз — це унікальна тканина, адаптована до безперервної, ритмічної роботи, яка підтримує життя. Його складна структура і автономність роблять його одним із найдивовижніших компонентів організму.