Südame automatiseerimine on organi rütmiline kokkutõmbumine selles tekkivate impulsside mõjul ilma väljast tulevate stiimulite mõjuta. Automatiseerimine on omane tervele elundile ja üksikutele osadele, kuid mitte südamelihasele. Selle nähtuse kohta on tõendeid – loomade ja inimeste elundi rütmilised kokkutõmbed, mis on kõigest isoleeritud ja kehast välja viidud.
Esimese tellimuse südamestimulaatorid
Südame automatismi mõiste määratlemisel leiti, et atüüpilise müokardi rakkudes võib tekkida närviimpulsse. Kui inimene on terve, täheldatakse seda protsessi sinoatriaalse sõlme lähedal, kuna rakkude omadused ja struktuur erinevad teistest struktuurikomponentidest. Need on koondunud, spindlikujulised ja ümbritsetud keldrimembraaniga. Nende rakkude teine nimi on esimese järgu südamestimulaatorid (stimulaatorid). Ainevahetusprotsessid neis kulgevad suure kiirusega ja sel põhjusel jäävad metaboliidid sisseinterstitsiaalne vedelik, mida pole aega välja võtta.
Lisaks on iseloomulikud omadused järgmised:
- Üsna kõrge k altsiumi- ja naatriumioonide läbilaskvus.
- Väike membraanipotentsiaal.
Naatriumi ja kaaliumi kontsentratsiooni erinevuse tõttu on naatrium-kaaliumpumba töös kerge aktiivsus.
Südame automatismi uurimine
Pikka aega ei ole südame automatismi täielikult uuritud, isegi hoolimata teadlaste suurenenud huvist selle protsessi vastu. Stanniuse ligatuurimeetod on tuntud katsete tsükkel, mis põhineb konnasüdame mõningate osade eemaldamisel sidemete abil. Selle tulemusena selgus, et organis on vähem alt 2 automatiseerimiskeskust.
Üks neist asub venoosse siinuse piirkonnas, aitab kaasa kontraktsioonide rütmistamisele, teine asub vatsakese ja aatria vahelises osas (seda nimetatakse ka peidetuks). Tema töö algab alles pärast 1 keskuse väljajätmist. Mõlemast keskusest kaugel asuv südamelihas töötab – tõmbub kokku – iseseisv alt. Seega on inimese südame automaatsus seotud nendest keskustest lähtuvate impulssidega.
Landergorfi meetod
Kehavälise südame vähendamiseks kasutatakse Landergorfi meetodit. Tähendus on:
- Süda lõigatakse välja ja aordi sisestatakse kanüül, mis on ühendatud klaasanumaga.
- Anum valatakseRingeri lahus koos glükoosiga või võib-olla defibrineeritud vere lisamine.
- Lahus küllastatakse hapnikuga ja kuumutatakse teatud temperatuurini (umbes 48 kraadi Celsiuse järgi).
- Vedelik hakkab rõhu all voolama aordi, klapid sulguvad ja vedelik suunatakse koronaararteritesse, mille ülesandeks on kogu elundi toitmine.
Sellistes tingimustes on looma või inimese elund võimeline töötama pikka aega, see on südame automatism. Seda meetodit kasutades on võimalik juba paar tundi tagasi seiskunud südame impulsid tagasi tuua. 20. sajandi alguses õnnestus esimest korda elustada väikelapse organit, hiljem taastati ligi 48 tundi mittetoiminud südame töö. Pärast lahuse läbilaskmist veresoontest püsis südamelöök umbes 15 tundi.
Automatiseerimisprotsessi kirjeldus
Inimese südame automatism saab alguse diastoli faasist, selle manifestatsiooniks on naatriumi liikumine rakku. Sel juhul väheneb membraani potentsiaal oluliselt, väärtus kaldub depolarisatsiooni minimaalsele tasemele. Membraani laeng väheneb ja diastooli aeglane depolariseerumine algab. K altsiumi ja naatriumi kanalid avanevad kiiresti voolava depolarisatsiooni faasis, ioonid hakkavad aktiivselt liikuma raku suunas. Selle tulemusena väheneb laeng kõigepe alt järsult ja jõuab nullini, seejärel asendatakse see vastupidisega. Naatrium liigub, kuni saavutatakse ioonide tasakaal (elektrokeemiline).
Platoofaas on tulemas. Siin jätkub k altsiumi liikumine. Südame kude jääb sel hetkel erutumatuks. Kui vastavate ioonide tasakaal saavutatakse, faas lõpeb ja toimub repolariseerumine, mis tähendab membraani laengu naasmist algsele tasemele.
Südame automatismi sõlmed
Keerulises protsessis erilise koha hõivavad südame automatismi sõlmed. Esimest järku sõlme nimetatakse sinoatriaalseks sõlmeks. Tegemist on esmajärgulise südamestimulaatoriga, mis tagab normaalse pulsisageduse. See asub ülemise õõnesveeni liitumiskoha lähedal. Selle struktuur on väike arv südamelihase kiude, millel on närvilõpmed. Teist järku sõlme nimetatakse atrioventrikulaarseks sõlmeks. See on peidetud teise järgu südamestimulaator. Kolmandat järku sõlme esindavad juhtiva vatsakeste süsteemi rakud.
Kõik madalama astme südamestimulaatorid säilitavad organi kontraktsioonide sageduse, kui esineb täielik südameblokaad. Samal ajal läheneb vatsakeste kontraktsioonide sagedus miinimummärgile ja patsientidele implanteeritakse elektrilist tüüpi südamestimulaator, st kunstlik südamestimulaator.
Potentsiaalide tekkimine
Sinoatriaalse sõlme potentsiaal erineb tavalisest väiksema amplituudi võrra - 50 mV võrra. Normaalses olekus ilmnevad sõlmes potentsiaalid, mis on tingitud rakkude olemasolust, mis on esimest järku südamestimulaatorid. Ülejäänud südameosakonnad tekitavad teatud tingimustel ka närviimpulsse, kui täiendavadstiimul, samuti esimese järgu sõlme väljalülitamine. Sel juhul jälgitakse impulsside teket teist järku sõlmes (sagedus on umbes 60 korda/min). Kui sõlmes stimuleeritakse, erutuvad His kimbu rakud, sagedus väheneb 30-ni (kolmandat järku südamestimulaatorid).
Kõigi südamestimulaatorite aktsioonipotentsiaal on otseselt võrdeline membraani suure k altsiumi- ja naatriumioonide läbilaskvusega, samuti kaaliumiioonide läbilaskvuse vähenemisega.
Automaatne gradient
Südame automatismi normaalsetes tingimustes süsteemi kõikides osades pärsib sinoarteriaalne sõlm, "kehtestades" oma rütmi. Sel põhjusel on kõik süsteemi komponendid oma rütmiga ümber korraldatud töötama samas tempos. Südame automatismi gradient on nähtus, mille puhul automatiseerimisvõime väheneb impulsside üldistuskohast ehk esimest järku sõlmest kaugenedes.
Ikka pole teada, mis põhjustab spontaanselt toimuva raku laengu järsu muutuse. Südame automatismi võib seostada atsetüülkoliini sisaldusega südamestimulaatorites. Paljud teadlased usuvad, et nähtus on tingitud nendes juhtrakkudes toimuvate ainevahetusprotsesside iseärasustest, mis on võimelised muutma pinnamembraanide olekut.
