CZYNNOŚĆ MECHANICZNA SERCA
Układ krążenia jest głównym układem odpowiedzialnym za utrzymywanie homeostazy. Jego główne zadania to:
Transport substancji pokarmowych z układu pokarmowego i wątroby do wszystkich tkanek organizmu.
Transport tlenu z płuc do tkanek.
Transport metabolitów z tkanek do nerek, płuc oraz skóry.
Transport dwutlenku węgla z tkanek do płuc i skóry.
Transport hormonów z gruczołów wydzielania wewnętrznego do tkanek.
Transport witamin, elektrolitów.
Transport energii w postaci ciepła z wątroby i pracujących mięśni szkieletowych do pozostałych tkanek.
Pełnienie tych funkcji możliwe jest tylko dzięki temu, że układ krążenia wypełniony jest optymalnym nośnikiem jakim jest krew i dzięki jej krążeniu. Serce jako pompa generuje ciśnienie tętnicze krwi.
Wartość ciśnienia tętniczego krwi zależna jest od trzech podstawowych parametrów:
Praca serca
Obwodowy opór naczyniowy
Objętość krążącej krwi
PRACA MECHANICZNA SERCA
Serce wykonuje swoją pracę dzięki rytmicznym skurczom i rozkurczom przedsionków i komór. Sprzężenie elektromechaniczne, jakie występuje w mięśniu sercowym jest następstwem rozchodzenia się bodźców generowanych w układzie bodźcotwórczo-bodźcoprzewodzącym.
Istnieją pewne różnice pomiędzy sprzężeniem elektromechanicznym w mięśniach szkieletowych i w mięśniu sercowym:
W mięśniu sercowym do skurczów kardiomiocytów potrzebne są jony wapnia pochodzące z zewnątrz komórki (z osocza).
Występują różnice w budowie kanalików wewnątrzkomórkowych, w którym gromadzone, a następnie uwalniane są jony wapnia.
Mięsień sercowy nie jest w stanie zaciągać długu tlenowego.
Mięsień sercowy nie może kurczyć się skurczem tężcowym.
Mięsień sercowy jest znacznie lepiej ukrwiony niż mięśnie szkieletowe, gdyż na jedno włókno mięśniowe przypada jedna włośniczka.
Mięsień sercowy jest znacznie bardziej wrażliwy na niedotlenienie (tylko 100 skurczów po całkowitym zablokowaniu dostępu tlenu)
CZYNNOŚĆ MECHANICZNA PRZEDSIONKÓW
Występuje przed czynnością mechaniczną komór dzięki tzw. Opóźnieniu węzłowemu w przewodzeniu w węźle przedsionkowo-komorowym. Wyróżnia się skurcz i rozkurcz przedsionków.
Przy założeniu, że serce kurczy się 75 razy na minutę to cały cykl sercowy trwa 0,8 sekundy, z czego na skurcz przedsionków przypada 0,1 sekundy. W tym czasie w prawym przedsionku generowane jest ciśnienie 5 mmHg, a w lewym 10 mmHg. Krew przepływa przez ujścia przedsionkowo-komorowe do komór serca. Zastawki w tych ujściach zamykają się wraz z zakończeniem fazy skurczu przedsionków.
Rozkurcz przedsionków trwa ok. 0,7 sekundy, i w tym czasie ciśnienie spada do 0 mmHg, a krew napływa do światła przedsionków. Już w trakcie trwania rozkurczu otwierają się zastawki przedsionkowo-komorowe i krew przepływa do komór serca.
CZYNNOŚĆ MECHANICZNA KOMÓR
Podobnie jak w przedsionkach, również w komorach wyróżnia się fazy skurczu i rozkurczu – obrazuje je krzywa ciśnienie-objętość.
[wykres 1 – lewa komora]
Fazy skurczu lewej komory serca:
Skurcz izowolumetryczny – rozpoczyna się w punkcie A, gdy w lewej komorze panuje ciśnienie końcowo rozkurczowe (10 mmHg) i zalega objętość końcowo rozkurczowa (130 ml). Na skutek skurczu kardiomiocytów komór ciśnienie w lewej komorze wzrasta do 80 mmHg (punkt B). Objętość komory nie zmienia się.
Skurcz izotoniczny – rozpoczyna się w punkcie B, gdy otwierają się zastawki aorty i pnia płucnego, ponieważ aktualnie panujące ciśnienie w komorze przewyższa wartość aktualnego ciśnienia w aorcie. Krew początkowo szybko, a następnie powoli wypływa z komory (okres szybkiego i zredukowanego wyrzutu). Objętość lewej komory zmniejsza się o ok. 70 ml (objętość wyrzutowa), a ciśnienie wzrasta do 120 mmHg.
Fazy rozkurczu serca:
Okres protodiastoliczny – obejmuje czas od zwiotczenia mięśniówki roboczej komór do zamknięcia zastawek aorty i pnia płucnego (odcinek CD).
Rozkurcz izowolumetryczny (odcinek DE) – w związku z rozkurczem mięśniówki roboczej komór ciśnienie spada w nim do 0 mmHg bez zmiany objętości komór. Oba rodzaje zastawek są zamknięte.
Rozkurcz izotoniczny (odcinek EA) – faza ta rozpoczyna się od otwarcia zastawek przedsionkowo-komorowych (punkt E). Podczas tej fazy objętość komór zwiększa się, ponieważ krew napływa z przedsionków. Wyróżnia się trzy podokresy wypełniania komór krwią: szybkiego wypełniania, zredukowanego wypełniania, wypełniania związanego ze skurczem przedsionków.
Objętość komory w tej fazie zwiększa się z 60 do 130 ml, a ciśnienie osiąga wartość końcowo rozkurczową, czyli 10 mmHg. W punkcie A następuje zamknięcie zastawek przedsionkowo-komorowych.
[wykres 2 – prawa komora]
Objętość końcowo skurczowa – jest to minimalna objętość komory (na koniec fazy skurczu izotonicznego).
Objętość końcowo rozkurczowa – największa objętość komory (na koniec fazy rozkurczu izotonicznego).
Objętość wyrzutowa – ilość krwi przepompowywana przez prawą bądź lewą komorę serca podczas pojedynczego skurczu.
Frakcja wyrzutowa – stosunek objętości wyrzutowej do objętości końcowo rozkurczowej
EF=(objętość wyrzutowa/objętość końcowo rozkurczowa)%
Pojemność minutowa serca – ilość krwi przepompowywana przez prawą lub lewą komorę serca w czasie jednej minuty. Najłatwiej obliczyć ją mnożąc objętość wyrzutową przez częstość skurczów serca. U dorosłego mężczyzny w spoczynku pojemność minutowa wynosi 5-6 l/min, a u kobiet 4-5 l/min.
Prawo Franka-Starlinga dla serca – w przedziale optymalnej wyjściowej długości kardiomiocytów siła ich skurczu jest wprost proporcjonalna do tej długości.