心臓の仕組みと働き

血液をポンプのように送り出す

心臓病は、当たり前ですが、心臓が正常に働かないことによりトラブルが生じ起きます。なぜ、どのようにしてトラブルが起こるのか、その仕組みをしっかり理解することで、病気の治療や予防などの対策が立てやすくなります。また、医師の言うことも理解しやすくなります。
そのための基礎知識として、まず心臓のしくみと働きについてです。
人間のからだは、一つ一つの細胞が活動することで生命を保っています。細胞の活動に必要な酸素と栄養素は血液によって運ばれますが、その血液を全身にくまなく循環させているのが心臓です。
心臓は、一定のリズムで拡張(弛緩)して血液を受け入れてから、収縮して全身に血液を送り出します。いわば、自動ポンプの役割を果たしています。私たちは心臓のポンプ作用をドキドキという鼓動(拍動)や脈拍に触れることで確認することができます。

4つの部屋の心筋が働く

心臓はどのようなしくみでポンプを動かしているのでしょうか?まず、心臓の構造かです。心臓の重さは成人で約200~300gくらい、握りこぶしくらいの大きさです。胸の中心線よりやや左にあります。

心臓を縦割りにすると、その中は左心房、左心室、右心房、右心室という4つの部屋に分かれています。左右の心室と心房の問には、心室中隔、心房中隔という壁があり、左右それぞれの心室と心房の問は弁で仕切られています。
心臓の壁は、そのほとんどが心筋という特別な筋肉でできています。
この心筋の強い力によって、心臓のポンプ作用が作動し、血液を全身に循環させているのです。なかでも左右の心室はそれぞれの心房から血液を受け取ってから、動脈へ送り出すメインとなるポンプの役割を果たします。一方、左右の心房は静脈からの血液を受け入れ、心室の補助ポンプとして働きます。
心室と動脈、心室と心房の問にある合計4つの弁は、ポンプの動きに連動して開閉し、血液の逆流を防ぎます。心臓は毎分60回前後、収縮と拡張を繰り返し、1日の収縮回数は10万回以上にもなります。

全身の血液循環には2系統

血液は心臓から送り出され、全身を巡って心臓に戻ってきます。この血液循環には、左心室から全身を巡り、右心房に還流する体循環(大循環)と、右心室から肺を経て左心房に還流する肺循環(小循環)があります。

心臓というポンプのうちで最も大きい役割をしているのは、左心室になります。肺で酸素を取り入れた血液は、左心房から左心室に入り、左心室の強力な収縮によって大動脈に送り出されます。大動脈から枝分かれした動脈は、さらに小動脈、毛細血管となって、筋肉や皮膚などの組織、細胞に酸素や栄養分を運搬します。
酸素をたくさん含んだ血液は、動脈血と呼ばれます。細胞の生命活動の結果、不要となった老廃物や炭酸ガスは、静脈血となって小静脈から大静脈を運ばれ右心房に還流します。

右心房から右心室に入った静脈血は、右心室の収縮によって肺動脈に送り出され、肺小動脈を通って肺胞に接した肺毛細管に運ばれます。そこで肺毛細管から炭酸ガスが肺胞に排泄、逆に酸素が肺胞から取り込まれ、酸素を含む新鮮な動脈血が肺静脈を通って左心房に還流します。

心筋にエネルギーを供給する冠動脈

心臓がポンプとして働き続けるためには、これを動かす心筋に十分な酸素と栄養分が供給されなければなりません。その役割を担うのが、心筋に冠のように張り巡らされた冠動脈(冠状動脈 です。冠動脈は大動脈の根元から左冠動脈、右冠動脈に枝分かれして心臓の表面を走ります。
左冠動脈は、すぐに前下行枝と回旋枝に分かれます。この二本と右冠動脈を合わせた三本が主要な冠動脈で、さらに細かく枝分かれした血管が心筋全体を網の目のように走っています。
左冠動脈前下行枝はおもに左心室の前壁と心室中隔に、左冠動脈回旋枝は左心室の側壁から後壁に酸素と栄養分を供給しています。右冠動脈はおもに右心房と右心室、左心室の下側の壁に酸素と栄養分を供給します。冠動脈は毛細血管でガス交換をしたあと、冠静脈となって右心房に流入し、上下の大静脈を流れてきた静脈血と合流します。

ペースメーカーの役割は特殊な細胞が担う

心筋が規則正しくポンプ運動を続けられるのは、ペースメーカとなる特殊な心筋細胞と、心筋全体にその電気信号を伝える刺激伝導系というシステムのおかげです。心筋にはポンプの働きをしている作業心筋とは別に、特殊心筋という筋組織があります。心筋組織は、作業心筋を収縮させるための電気信号を発生させ、さらにその信号を伝える中継所や電線の役割を担っています。
電気信号は、右心房の上部にある洞結節という特殊心筋のかたまりから発信されます。
こから出た信号は、心房の中を走る電線、心房内伝導路を伝わって心房筋を収縮させます。心房内に広がった信号は、房室結節という特殊心筋のかたまりに中継され、一時的に速度を落とし、ヒス束から右脚・左脚に分かれます。さらにプルキンエ繊維という網目状の特殊心筋を経て、心室全体に伝わり、心室の筋肉を収縮させます。
この一連の回路を刺激伝導系といい、これにより心臓の自動式ポンプは円滑に動いています。