Wykład 4 SERCE

Cztery główne czynniki wpływające na pracę komór: obciążenie wstępne, obciążenie następcze, stan inotropowy,
tętno

1. Obciążenie wstępne (Preload)

Napięcie ścian na końcu diastole – wyznacza spoczynkową długość włókien

Szczególnie jest to końcowa rozkurczowa komorowa objętość lub końcowe rozkurczowe komorowe ciśnienie

Wpływa na pracę serca przez prawo Starlinga dla serca

Wzrost objętości końcowej rozkurczowej komory powoduje wzrost objętości wyrzutowej serca i prędkość
wyrzutu. Szczyt ciśnienia w izowolumetrycznym uderzeniu jest zwiększony

Znaczenie skurczu przedsionków dla funkcjonowania komór

2. Obciążenie następcze (Afteroad)

Głównym determinantem afterloadu – ciśnienie skurczowe aorty lub ciśnienie skurczowe lewej komory
Opadające ciśnienie aortalne (podczas zamknięcia zastawki aorty) → lewa objętość wyrzutowa jest wyższa i krew jest
wyrzucana z większą prędkością.
Wzrost ciśnienia w aorcie powoduje zmniejszenie objętości wyrzutowej

3. Stan inotropowy (Inotropic state)

Warunki eksperymentalne – Obciążenia wstępne i następcze są stałe
Czynnik dodatnio-inotropowy – naparstnica
Czynnik ujemno-inotropowy – β-blokery
Powodują zmiany w kurczliwości komór
Wzrost kurczliwości komór powoduje wzrost:

Szczytu izowolumetrycznego skurczowego ciśnienia

Rzutu serca

Prędkości wyrzutu

4. Tętno

Częstość skurczu serca wpływa na inotropowy stan miokardium –zależność siły i częstotliwości skurczu (staircase
effect

1

)

Wzrost tętna powoduje wzrost kurczliwości miokardium. Efekt jest mały przy jednym uderzeniu.
Dla pojemności minutowej serca (Co – praca serca na minutę) jest znacząca.
Spoczynek: Tętno 70/min , rzut serca 67 ml
Co=70 x 67 = 4690 ml/min
Wysiłek: Tętno 140/min, rzut serca 74 ml (wzrost o 7 ml)
Co=140 x 74 = 10360 ml/min
Co przy rzucie serca 67 ml = 140 x 67 = 9380 ml/min
Effect of staircase = 10360-9380 = 980 ml/min ≈ 1l/min

CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA STAN INOTROPOWY
Stan inotropowy (wewnętrzny stopień kurczliwości miokardium)
(-) negatywny (hamujący) wpływ
(+) pozytywny (stymulujący) wpływ

1

http://en.wikipedia.org/wiki/Bowditch_effect

- nie znalazłam polskiego tłumaczenia

Wewnętrzny czynnik

Działanie

Zewnętrzny czynnik

Działanie

Częstość skurczu serca

+

Noradrenalina

+

Niedokrwienie

-

Adrenalina

+

Zawał serca

-

Acetylocholina

-

(tylko w przedsionkach)

Zewnątrz komórkowy Ca

2+

+

Glukagon

+

Antagoniści wapnia

-

Większość leków

przeciwarytmicznych i

znieczulających

-

Naparstnica

+

POJEMNOŚĆ MINUTOWA SERA

Objętość wyrzutowa serca x tętno
Wskaźnik sercowy = pojemność minutowa serca/powierzchnia ciała
Przedział 2.4 - 3.5 liter/min/m

2

Trochę większy u mężczyzn niż u kobiet
Niedokrwistość powoduje wzrost pojemności minutowej serca

DETERMINANTY ZYŻYCIA TLENU PRZEZ MIKARDIUM

Czynniki przyczyniające się do zużycia tlenu przez bijące serce głównie przez lewą komorę
8 ml O

2

/100g mięśnia/min w spoczynku

• Podstawowe zużycie O

2

(K

+

- zatrzymanie lewej komory) – 1,5 ml/100g/min ->20% prawidłowego skurczu

komory

• Energia aktywacji – aktywacja elektryczna; mała< 0.05% całkowitej

Główne czynniki pobudzające

• Tętno (prawie zależność liniowa)
• Ciśnienie skurczowe (wywołanie napięcia)
• Wyrzut krwi (skrócenie się ścian) – ciśnienie aorty
• Poziom stanu inotropowego – wzrost powoduje zwiększenie zużycia tlenu

HIPOKSEMIA I NIEDOKRWIENIE

• Hipoksemia – spadek zawartości tlenu we krwi; zwiększa się szybkość przepływu krwi
• Ischemia – nieodpowiedni ładunek O

2

do tkanek z powody słabego przepływu krwi

Serce – niedrożność tętnic wieńcowych (całkowity brak O

2

)

↓

W ciągu 30 s zatrzymanie skurczu

↓ po dalszych 40 min

Nieodwracalne uszkodzenie komórek (nekroza)

KRĄŻENIE WIEŃCOWE

• Poboczne naczynia wieńcowe – małe naczynia które pozwalają na przepływ krwi z jednej tętnicy do drugiej
• Ich liczba wzrasta u ludzi z czasem wraz z miażdżycą naczyń wieńcowych

Zapas O

2

w mięśniu sercowym

• Wysoka ekstrakcja O

2

przez krążenie wieńcowe

• Przepływ krwi jest głównym czynnikiem wpływającym na dostarczenie O

2

• Inne czynniki: P

a

O

2

, stężenie Hb

Determinanty wieńcowego przepływu krwi

Kontrola metabliczna (zapotrzebowanie O

2

)

• Wieńcowe ciśnienie perfuzji
• Sprężanie skurczowy (Systolic compression)
• AUN
• Krążące katecholaminy I inne wazoaktywne substancje I leki

DETERMINANTY WIEŃCOWEGO KRĄŻENIA KRWI

• Kontrola metaboliczna

Ekstrakcja O

2

jest praktycznie całkowita w sercu w czasie spoczynku

Wzrost zapotrzebowania na O

2

→ wzrost szybkości krążenia wieńcowego

ATP → ADP → AMP → adenozyna → rozkurcz naczyń

↓

Inozyna i hipoksantyna

przekrwienie odczynowe – akumulacja adenozyny

• Wieńcowe ciśnienie perfuzji

Autoregulacja krążenia wieńcowego
Ciśnienie 60-150 mmHg , przepływ jest względnie niezależny od ciśnienia perfuzji

WIEŃCOWE KRĄŻENIE KRWI

• Sprężanie skurczowe

Spadek całkowitego krążenia wieńcowego podczas skurczu komór

Substancje rozkurczające naczynia wieńcowe

NO – tlenek azotu (EDRF – endothelium derived relaxing factor, śródbłonkowy współczynnik relaksacji)
Prostacyklina
Prostaglandyna E

2

Substancje skurczające naczynia wieńcowe

Prostaglandyna H

2

Tromboksan (TxA

2

)

• β 2-agoniści – rozkurcz naczyń

SYSTEMOWE KRĄŻENIE KRWI

Q= Δ P /R
Q – krążenie krwi, R – opór, Δ P – różnice ciśnień
Przewodnictwo = 1/R (przepływ krwi przez naczynie dla danej różnicy ciśnień)
Całkowity opór naczyń płucnych ≈ 1/7 oporu krążenia systemowego

• Przewodnictwo ~ Φ

4

, Φ – średnica naczynia

• Opór ~ 1/Φ

4

• Prawo Poiseuille’a

Q = Π Δ P r

2

/ 8ηl

R – promień naczynia, η – lepkość krwi, l – długość naczynia

HUMRALNE CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA FUNKCJONOWANIE KRĄŻENIA

• Substancje rozkurczające naczynia

1. Bradykinina

2-globulina ↓ zapalenie tkanek
↓ ← kalikreina ← prekalikreina
Kalidina (?)

↓ ← enzymy tkankowe
bradykinina
T

1/2

= kilka minut, rozkładana przez karboksypaptydazy lub konwertazę

Aktywność: rozszerzenie tętnic, zwiększenie przepuszczalności kapilar, miejscowy obrzęk

2. Histamina, źródło: komórki tuczne. Bazofile, aktywność taka jak bradykininy

• Mogą działać miejscowo lub ogólnie
• Substancje skurczające naczynia

1. Noradrenalina I adrenalina (źródło: nerwy współczulne, rdzeń nadnerczy) noradrenalina > adrenalina
2. Angiotensyna – podwyższenie całkowitego oporu obwodowego
3. Wazopresyna (hormone antydiuretyczny), podwzgórze → tylny płat przysadki → krew
4. Endotelina (peptyd 21-aminokwasowy), komórki śródbłonka, uszkodzenie śródbłonka

INNE CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA KRĄŻENIE

Jon

Zmiany stężenia

Efekt

Ca

2+

↑

Skurcz

Mg

2+

↑

Rozkurcz

K

+

↑

Rozkurcz

H

+

↑

Rozkurcz

CO

2

↑

Rozkurcz

GRAWITACYJNY EFEKT POSTAWY

Leżąca postawa → pozycja stojąca
Ciśnienie hydrostatyczne: 1cm wody lub krwi ≈ 1.36 mm Hg
50 cm – od prawego przedsionka do głowy
120 cm – od prawego przedsionka do stopy
Ciśnienie żylne w nogach rośnie
Żyły są rozciągnięte
Sekwestracja krwi w żyłach kończyn dolnych i żył w jamie brzusznej
Zmniejszony powrót krwi żylnej do serca

GRAWITACYJNY EFEKT POSTAWY

Pionowa postawa

• Wzrost ciśnienia w kapilarach w kończynach dolnych
• Obrzęk
• Zwłaszcza postawa pionowa bez zmiany pozycji nóg np. żołnierze na musztrze którzy stoją długi czas na

baczność bez ruchu

• Żyły obwodowe mają jednostronne zastawki w niewielkich odstępach – zapobiegają cofaniu się krwi w żyłach

z wyższych partii

• Ucisk żył przez sąsiednie mięśnie
• Pompa mięśniowa – zapobiega obrzękowi podczas chodzenia

ŻYŁY JAKO REZERWUAR KRWI

60% krwi jest w żyłach, które są podatne na odkształcenie (śledziona, wątroba, żyły jamy brzusznej, splot żylny pod
skórą)
Strata krwi z ciała

↓

Spadek ciśnienia krwi

↓

Baroreceptory

↓

Mózg, rdzeń kręgowy

↓

Nerwy współczulne

↓

Skurcz żył
Utrata krwi ≤ 20% - sprawne funkcjonowanie układu krwionośnego

NERWOWA REGULACJA KRĄŻENIA

• AUN
• Współczulna (większość – włókna nerwowe kurczące naczynia)
• Przywspółczulna (błędna), powoduje spadek tętna

Ośrodek naczynioruchowy (mózg, w rdzeniu, tworze siatkowatym)

↓

Stała generacja sygnału współczulnego kurczącego naczynia

↓

Napięcie współczulne zwężające naczynia (noradrenalina, receptory)
Ośrodek naczynioruchowy – wpływ na tętno

• Ośrodek naczynioruchowy → nerwy współczulne → rdzeń nadnerczy → adrenalina → α-receptory (skurcz

naczyń) i β-receptory (rozkurcz naczyń)

NERWOWA REGULACJA KRĄŻENIA

Potrzeba szybkiego wzrostu ciśnienia tętniczego (5-20 sekund)

↓

Szybka aktywacja współczulnego układu nerwowego
3 mechanizmy

1. Skurcz prawie wszystkich tętnic (wzrost całkowitego oporu i ciśnienia krwi)
2. Skurcz żył – więcej krwi wpływa do komór – wzrost pojemności minutowej serca
3. Pobudzenie serca – (dodatnio-inotropowe, dromotropowe, chronotropowe, aktywność regulująca

pobudliwość (batmotropic

2

activity) – wzrost pojemności minutowej serca

ODRUCH BARORECEPTORÓW – REGULACJA CIŚNIENIA TĘTNICZEGO

Baroreceptory (presoreceptory, receptory wrażliwe na rozciąganie), zakończenia nerwowe głównie zlokalizowane w

1. Zatoce tętnicy szyjnej (wewnątrz rozdwojenia tętnicy szyjnej)
2. Ścianie łuku aorty

baroreceptory → nerw Heringa, nerw językowogardłowy, nerw błędny →
Pasmo samotne (pień mózgu)

↓

hamowanie ośrodka kurczącego naczynia i aktywacja błędnego ośrodka przywspółczulnego

↓

Rozkurcz naczyń żylnych i tętniczych (spadek oporu)
Spadek tętna i inotropizm (spadek pojemności minutowej serca)

↓

Spadek ciśnienia tętniczego

2

http://en.wikipedia.org/wiki/Bathmotropic

- nie bardzo wiem jakie jest poprawne tłumaczenie

ODRUCH BARORECEPTORÓW

• Użyteczny w krótkoterminowej regulacji ciśnienia tętniczego
• Długoterminowa regulacja jest realizowana przez nerki – system kontroli ciśnień płynów ciała
• Odruch chemoreceptorów

Spadek ciśnienia tętniczego → spadek przepływu krwi w chemoreceptorach → brak O

2

powoduje aktywację włókien

czuciowych nerwów błędnego i językowogardłowego →…

• Odpowiedź na niedokrwienie CUN – pobudzenie współczulnej części ośrodka naczynioruchowego

DŁUGOTERMINOWA REGULACJA CIŚNIENIA TĘTNICZEGO

Dwa determinanty

1. Wydalanie przez nerkę soli i wody

2. Wchłanianie wody i soli

Pacjenci z niewydolnością nerki cierpią na nadciśnienie

UKŁAD RENINA-ANGIOTENSYNA

• Renina (prorenina – niektywna forma), źródło – komórki aparatu przykłębuszkowego w nerce (komórki JC)
• Komórki JC – zmodyfikowane komórki mięsni gładkich, zlokalizowane w tętniczce doprowadzającej

kłębuszka

• Spadek ciśnienia tętniczego → uwolnienie reniny → odpowiedź lokalna i ogólna
• Angiotensynogen (globulina osocza wytwarzana przez hepatocyty) – substrat reniny
• Angiotensyna I (produkt 10-aminokwasowy) słabo kurczy naczynia
• Angiotensyna II (8-aminokwasowa, konwertaza angiotensyny w śródbłonku naczyń płucnych) bardzo silnie

kurczy naczynia w ciągu T

1/2

≈ 1 min (inaktywacja przez angiotensynazę)

Angiotensyna II aktywuje

1. Skurcz naczyń (głównie tętnic) – silny wzrost całkowitego oporu obwodowego
2. Obniżenie (bezpośredni wpływ) ekskrecję soli i wody przez nerki
3. Pobudzenie sekrecji aldosteronu przez korę nadnerczy. Aldosteron pobudza reabsorpcję soli i wody w

nerkach

LOKALNA TKANKOWA REGULACJA PRZEPŁYWU KRWI

Ostra kontrola

Kontrola długoterminowa

Sekundy, minuty

Dni, tygodnie, miesiące

Skurcz/rozkurcz

tętnic,

tętniczek

i

zwieraczy

prekapilarnych

Zmiany w rozmiarze i liczbie naczyń w tkankach

Substancje rozkurczowe: NO

Działanie długoterminowe: Stężenie tlenu

Przekrwienie odczynowe (reactive hiperemia [* zachodzi
tuż po krótkotrwałym niedokrwieniu i próbie
nadrobienia braku dostarczonych substancji, w tym

tlenu – przyp. Tłum.]

3

)

Przekrwienie (hiperemia) czynne (pracujący mięsień
powoduje wzrost przepływu krwi aż do 20x)

Mózg i nerki mają dodatkowe mechanizmy własne kontroli przepływu krwi

KONTROLA PRZEPŁYWU KRWI PRZEZ MIĘŚNIE

Włókna współczulne kurczące naczynia - adrenergiczne napięcie współczulne (noradrenalina)

↓

α-receptrory → skurcz żył

↓

Wzrost oporu naczyniowego
Podczas wysiłku ten mechanizm jest osłabione lub zniesione przez miejscowe mechanizmy rozkurczowe
Przywspółczulne włókna nerwowe rozkurczające naczynia

(* w wykładzie chyba jest błąd, ponieważ jest napisane sympathetic)

(acetylocholina) receptory muskarynowe

↓

Rozkurcz naczyń (blokada przez atropinę)
Szybko przemijający (1 min)
Zachodzi w czasie stresującej aktywności umysłowej

PRZEPŁYW KRWI PRZEZ MIĘŚNIE

3

http://en.wikipedia.org/wiki/Hyperaemia

Krążenie katecholamin
α-

i

β- receptory (w mięśniówce gładkiej naczyń)

↓

↓

Skurcz naczyń

rozkurcz naczyń

Efekt całkowity jest sumą działań przeciwstawnych

• Fizjologiczna ilość adrenaliny podwyższa przepływ krwi w mięśniach

AUTOREGULACJA PRZEPŁYWU KRWI PRZEZ MIĘŚNIE

Obecna zarówno podczas wysiłku jak i spoczynku
Mediatory wysiłku indukujące rozkurcz naczyń

• Niskie PO

2

• Wzrost PCO

2

• H

+

(niskie pH)

• Bradykinina
• Histamina
• Acetylocholina
• Adenozyna
• K

+

• NO