Wykładowca: prof..dr hab..n. med. S. Pańko

Wykład z dnia 20-21.05.2011
(piątek - sobota)

EGZAMIN - 17-18.06.2011 - CZWARTEK - Godzina - bliżej nie znana…

Układ krążenia zbudowany jest z 2 zasadniczych elementów. Jeden to serce, drugi to naczynia krwionośne. Serce pełni funkcję pompy, która wytwarza różnicę ciśnień krwi w obrębie układu krążenia i przepompowuje krew z układu żylnego do układu tętniczego. Zbudowane jest z:

1. Komórek mięśniowych roboczych (kardiomiocyty) które mają zdolność do pobudzania i kurczliwości

2. Komórki mięśniowe tworzące układ bodźcowy przewodzący i które mają zdolność do automatycznego generowania potencjałów czynnościowych bez udziału UN.

Rozrusznik. Węzeł zatokowo-przedsionkowy, który inicjuje stan czynny i tym samym stanowi fizjologiczny rozrusznik serca. Natomiast węzeł przedsionkowo-komorowy, pęczek przedsionkowo-komorowy, odnogi pęczka przedsionkowo-komorowego (tzw. pęczek Hissa) oraz włókna Purkinjego przewodzą impulsy czynnościowe do komórek roboczych serca.

Zapis czynności bioelektrycznej serca dokonywany z powierzchni ciała bądź z jam ciała (przełyk) nazywa się EKG. Mogą być jedno i dwubiegunowe odprowadzenia.

Potencjał czynnościowy docierający do komórek roboczych serca zapoczątkowuje skurcz przedsionków i komór.

Objętość wyrzutowa serca - ilość krwi tłoczona przez każdą z komór do tętnic podczas jednego skurczu serca. Objętość wyrzutowa wynosi 100 ml. Tłoczy 70 ml.

Ilość krwi tłoczonej przez każdą komórkę serca nazywa się objętością minutową. Minutowa objętość serca w stanie spoczynku wynosi 4900 ml.

Serce unerwione jest przez obie gałęzie AUN (nerw X - błędny):

1. Współczulna część zwiększa ilość skurczów serca

2. Przywspółczulna część zmniejsza ilość skurczów serca

Istnieje kilka rodzajów naczyń krwionośnych:

• Tętnice zawierające w ścianie mięśnie gładkie jednostkowe; są naczyniami umożliwiającymi przepływ krwi z serca do narządów i tkanek

• Kapilary - naczynia włosowate o bardzo cienkiej ścianie; umożliwiają wymianę gazów i substancji chemicznych między krwią a komórkami tkanek i organów

• Żyły - umożliwiają przepływ krwi z narządów do serca

Wspomaganie pracy serca:

• Kurczące się mm szkieletowe, które wywierają zmienny ucisk na ściany naczyń krwionośnych wywołują zmianę promienia tych naczyń - nazywa się to pompą wspomagającą

• Rytmiczne wdechowo-wydechowe zmiany ciśnienia śródopłucnego determinują zmiany objętości krwi w naczyniach krwionośnych w obrębie klatki piersiowej - „zasysanie” krwi przez żyły główne do przedsionków.

• Rytmiczne wdechowo-wydechowe zmiany ciśnień w jamie brzusznej (przepona) zasysają krew do żyły głównej dolnej

Potencjał czynnościowy komórek roboczych (5 faz):

• 0 - faza wysokiej depolaryzacji - dokomórkowa dyfuzja jonów sodu przez kanały sodowe

• 1 - faza wstępnej repolaryzacji - dokomórkowy napływ jonów chlorku

• 2 - faza plateau - dokomórkowy napływ jonów wapnia i jonów sodu, odkomórkowa dyfuzja jonów potasu

• 3 - faza końcowej repolaryzacji - odkomórkowa dyfuzja jonów potasu przez kanały szybkie

• 4 - potencjał błonowy pomiędzy kolejnymi pobudzeniami komórki

W czasie trwania potencjału czynnościowego ulega zmianie pobudliwość kadriomiocytów. W fazie 0-1-2 i początkowej części fazy 3 komórki są niepobudliwe ze względu na refrakcję bezwzględną. W końcowej części fazy 3 kardiomiocyty odzyskują pobudliwość, ale mniejszą niż w spoczynku - refrakcja względna.

Powrót do potencjału spoczynkowego poprzedza okres zwiększonej pobudliwości (nadwrażliwości) w którym ponowne ich pobudzenie może spowodować migotanie komór.

Potencjały czynnościowe komórek przewodzących:

Potencjał czynnościowy węzła zatokowo-przedsionkowego oraz przedsionkowo-komorowego składa się z faz:

• 1 - depolaryzacji

• 2 - repolaryzacji

Jonowym podłożem fazy 1 jest powolna dyfuzja jonów wapnia a fazy 2 dokomórkowa dyfuzja jonów potasu.

Cechą charakterystyczną komórek obu węzłów i komórek bodźcowo-przewodzących serca jest brak stabilnego potencjału spoczynkowego. Z chwilą powrotu potencjału wnętrza komórki do wartości spoczynkowej jego elektroujemność ulega stopniowemu zmniejszeniu i zbliży się w kierunku poziomu wyładowania - jest to „powolna spoczynkowa depolaryzacja”.

Podłożem automatyzmu generowania impulsu - stopniowe zmniejszenie przewodności komórkowej dla jonów potasowych oraz wolna dyfuzja jonów wapniowych przy stałej dokomórkowej dyfuzji jonów sodowych.

Regulacja przepływu krwi

Regulacja promienia naczynia i oporu naczyń:

1. Za pośrednictwem dwu gałęzi AUN:

• Włókna współczulne adrenergiczne o wpływie naczyniozwężającym

• Włókna przywspółczulne o wpływie niaczyniozwężającym

2. Bez układu nerwowego - w wyniku autoregulacji

Cechy przepływu krwi

1. Krążenie płucne jest krążeniem niskociśnieniowym, niskooporowym i wysokoobjętościowym

2. Krążenie mózgowe, przepływ krwi w naczyniach jest regulowany miejscowo

3. Krążenie wieńcowe - przepływ krwi w naczyniach zaopatrujący mm szkieletowe

4. Krążenie skórne uczestniczące w regulacji temperatury ciała

Rezultaty wpływu AUN na serce

1. Efekt chronotropowy - układ współczulny przyspiesza, układ przywspółczulny hamuje częstotliwość rytmu serca

2. Efekt dromotropowy - układ współczulny przyspiesza, układ przywspółczulny hamuje przewodzenie stanu czynnego

3. Efekt inotropowy - układ współczulny zwiększa kurczliwość mięśni warstwy przywspółczulnej, układ przywspółczulny zmniejsza kurczliwość warstwy roboczej komór

Czynniki izotropowe

1. Dodatnie

• Endogenne (aminy katecholowe, glukagon, ibrozyna)

• Egzogenne (glikozydy naparstnicy, metyloksantyny)

2. Ujemne

• Endogenne (adenozyna, acetylocholina)

• Egzogenne (blokery wolnego kanału wapniowego)

Cykl hemodynamiczny serca obejmuje generowanie zmian ciśnienia krwi oraz zmian objętości krwi w obrębie serca. Jego formy:

1. Skurczu przedsionków - skurcz komór mm ścian przedsionków w rezultacie którego ciśnienie zmniejsza się o 5 mmHg - krew z przedsionków do komory, obj. Krwi w komorach po skurczu przedsionków - objętość późnorozkurczowa, a ciśnienie wywierane przez tą objętość - ciśnienie późnorozkurczowe.
   Objętość późnorozkurczowa wynosi 140 ml.

2. Skurcz komór - podczas której zastawki przedsionkowo-komorowe, a także zastawki półksiężycowate aorty są zamknięte, objętość krwi nie ulega zmianie - skurcz izowolumetryczny (a napięcie mm rośnie). W rezultacie wzrasta ciśnienie krwi w komorach do momentu osiągnięcia wartoci wyższej od ciśnienia rozkurczu w aorcie i tętnicach (aorta 80 mmHg, tętnica płucna 10 mmHg).
   Wtedy rozpoczyna się faza wyrzutu. Prędkość skracania miocytów maleje w trakcie jej trwania. Z chwilą, gdy prędkość przepływu krwi do tętnic osiągnie wartość równą 0 odwraca się różnica ciśnień między komorami i tętnicami, następuje cofnięcie krwi do komór co powoduje zamknięcie zastawek półksiężycowatych.

Faza skurczu izowolumetrycznego - z chwilą, gdy ciśnienie krwi w komorach stanie się niższe niż w przedsionkach otwierają się zastawki przedsionkowo-komorowe i rozpoczyna się faza wypełniania komór.

Regulacja miejscowa przepływu krwi. Utrzymuje przepływ krwi na stałym poziomie pomimo różnicy ciśnienia trans moralnego.

Regulacja miogenna

Zwiększenie ciśnienia -> rozciągnięcie ściany naczyń -> skurcz komórek mięśniowych -> zmniejszenie promienia naczyń -> zwiększenie oporu naczyniowego -> wzrost ciśnienia krwi -> przepływ krwi utrzymuje się na niezmienionym poziomie.

Regulacja metaboliczna

Wzrost stężenia produkcji przemiany materii -> zmniejszenie napięcia komórek mm typu jednostkowego -> zwiększenie promienia naczynia -> zmniejszenie oporu naczyniowego -> zwiększenie przepływu krwi -> redukcja stężenia metabolizmów

Prawidłowe granice ciśnienia:

- skurczowe 110-139

- rozkurczowe - 65-89

Mechanizm regulujący śródbłonkowy:

- czynnik rozluźniający mm naczyń - jest to tlenek azotu NO, który oddziałuje od 1 do 6 sekund.

- śródbłonkowy czynnik zwężający - uczestniczący w regulacji przepływu krwi i mózgu

Endokelina - nie tylko zwęża naczynia krwionośne, ale też stymuluje komórki bodźca i przyspiesza rytm serca oraz aktywuje współczulny układ skurczu naczyń płucnych w odpowiedzi na brak tlenu.

Układowa regulacja krwi - odruch z baroreceptorów znajdujących się w łuku aorty, znajduje się na tętnicy szyjnej z tych baroreceptorów informacje do mózgu przenoszą się włóknami eferentnymi.

Bodźcem przepływowym dla baroreceptorów tętniczych jest ciśnienie krwi o wysokości 50 mmHg.

Zwolnienie akcji serca w odpowiedzi na pobudzenie baroreceptorów ma składowa sercowa zawierająca:

- komplement przywspółczulny

- komplement współczulny

HRmax = 220 - wiek

HRmax - maksymalne tętno, które może osiągnąć serce.

Wzór Starra

Obj. Wyrzutowa = [(101 + 0,5) x ciśnienie skurczowe) - (0,6 x ciśnienie rozkurczowe)] - 0,6 x wiek pacjenta

Układ oddechowy

Stanowi dużą powierzchnię dyfuzyjną przez którą tlen wprowadzany jest do organizmu a dwutlenek węgla wyprowadzany. Utrzymuje adekwatny gradient pomiędzy ciśnieniem cząstkowym tlenu i dwutlenku węgla w powietrzu pęcherzykowym a prężnością tych gazów we krwi dopływającej do pęcherzyków płucnych. Gradient ten jest siłą napędową dyfuzji w wyniku której tlen jest wprowadzany do ustroju, a dwutlenek węgla eliminowany. Układ oddechowy nawilża i ogrzewa powietrze wprowadzane oraz oczyszcza z czynników potencjalnie szkodliwych. Uczestniczy w utrzymaniu równowagi kwasowo-zasadowej. Uczestniczy w reakcjach obronnych organizmu ze względu na obecność komórek fagocytujących.

Jest systemem kolejno rozszerzających się rur zakończonych woreczkiem pęcherzykowym. Każde kolejne rozgałęzienie kolejnych generacji zwiększa sumaryczną przekroju kolejnej generacji i zmniejsza prędkość powietrza. Ściana kolejnych generacji staje się coraz cieńsza (strefa oddechowa).

Nabłonek cylindryczny jest urzęsiony i przechodzi w nabłonek sześcienny, a następnie płaski.

Etapy oddychania (3):

1. Oddychanie zewnętrzne, które zachodzi w płucach; składa się na to wymiana gazów pomiędzy:
   - powietrzem atmosferycznym a pęcherzykiem płucnym
   - pęcherzykiem płucnym a osoczem krwi
   - osoczem krwi a krwinkami czerwonymi

2. Transport gazów pomiędzy płucami a tkankami organizmu
   - hemoglobina
   - transport dwutlenku węgla - osocze

3. Oddychanie wewnętrzne (tkankowe) stanowi wymianę gazów pomiędzy środowiskiem zewnątrzkomórkowym a wnętrzem komórek oraz wykorzystywaniem tlenu i wytwarzaniem dwutlenku węgla.

Fazy cyklu wdechowego

1. Wdech (inspiratio) - faza czynna powstająca w wyniku skurczu mm wdechowych. Skurcz mm oddechowych doprowadza do zwiększenia 3 wymiarów klatki piersiowej. Zwiększa się objętość, co zmniejsza ciśnienie śródpłucne (powstaje ciśnienie ujemne). Zwiększenie powoduje zwiększenie objętości pęcherzyków płucnych i powoduje zmniejszenie ciśnienia pęcherzyków. Zmniejszenie ciśnienia wytwarza różnicę ciśnień pomiędzy pęcherzykiem a ciśnieniem atmosferycznym. W momencie, gdy gradient osiąga wystarczającą wartość do pokonania oporu dróg oddechowych pojawia się ruch powietrza do pęcherzyków i następuje wdech.

2. Wydech (expiratio) - faza bierna rozkurczu przepony, dzięki sprężystości klatki piersiowej jej wymiary zmniejszają się do wartości spoczynkowych i dzięki temu zwiększa się ciśnienie w pęcherzykach opłucnowych. Ciśnienie w pęcherzykach płucnych rośnie i przewyższa atmosferyczne, następuje przepływ powietrza na zewnątrz. Wypływ powietrza trwa dopóty dopóki ciśnienie się nie wyrównają - szczyt wydechu.

Opory w układzie oddechowym

1. Opór niesprężysty pojawia się w wyniku tarcia cząsteczek powietrza w czasie wdechu i wydechu, jest determinowana promieniem dróg oddechowych. Mniejszy im mniejszy promień.

2. Opór sprężysty

1. Siła retrakcji płuc wywołuje tendencję do zapadania pęcherzyków płucnych

2. Sprężystość ścian klatki piersiowej

Zmiana objętości płuc w następstwie zmiany ciśnienia transpomuralnego w pęcherzyku płucnym a ciśnienie w jamie opłucnowej.

Zgodnie z prawem Laplace'a „Im większa objętość pęcherzyków płuc (większe rozciągnięcie) tym większe jest napięcie sprężyste. Im mniejsza objętość pęcherzyków płuc tym większe siły kohezji pomiędzy cząsteczkami płynu zwilżającego wewnętrzne ściany pęcherzyków i tym większe napięcie powierzchowne.”

Surfaktant:

1. Zmniejsza napięcie powierzchowne

2. W fazie wdechu zapobiega rozerwaniu płuc

3. W fazie wydechu zapobiega zapadaniu płuc

W fazie wdechu ciśnienie śródopłucnowe spada w stosunku do atmosferycznego o 5 do 8 cm H₂O (słupa wody), a w fazie wydechu o 2-3 cm H₂O.

Rodzaje objętości płuc:

1. Objętość oddechowa - ilość powietrza wchodząca i wychodząca z płuc podczas normalnego, swobodnego oddychania. Dla dorosłego człowieka wynosi około 500 ml tj. 5-10ml/kg masy ciała w spoczynku.

2. Zapasowa objętość wdechowa - ilość powietrza dostającego się do płuc w czasie maksymalnego wdechu wykonywanego na szczycie swobodnego wdechu

3. Zapasowa objętość wydechowa - objętość gazu oddechowego jaką można wydalić z płuc podczas maksymalnego wydechu. Nie obejmuje objętości wydechowej, która jest wydalana podczas spokojnego oddychania

4. Objętość zalegająca - objętość gazu oddechowego, jaka pozostaje w płucach po wykonaniu maksymalnego wydechu. Składa się z objętości zapadowej, która jest możliwa do usunięcia dopiero po otwarciu jam opłucnowych i zapadnięciu płuca, oraz objętości minimalnej (resztkowej), która nie opuszcza płuc nawet po ich zapadnięciu.

Reakcje pojemności płuc

1. Pojemność wdechowa to pojemność płuc mierzona podczas badania spirometrycznego będąca maksymalną objętością powietrza jaką można dostarczyć do płuc w trakcie maksymalnego wdechu. Jest sumą objętości oddechowej (TV) i objętości zapasowej wdechowej (IRV).

2. Czynnościowa pojemność zalegająca - ilość gazu oddechowego, która pozostaje w drogach oddechowych po zakończeniu spokojnego wydechu. Jest sumą zapasowej objętości wydechowej (ERV) i objętości zalegającej (RV).

3. Pojemność życiowa - największa objętość powietrza, jaką można wydmuchać z płuc po wykonaniu maksymalnego wdechu. Podczas spokojnego oddychania nabieramy pewną objętość powietrza, tak zwaną objętość oddechową (TV - tidal volume). W każdym momencie możemy jednak zrobić głębszy wdech pobierając dodatkowo tak zwaną zapasową objętość wdechową (ang.IRV inspiratory reserve volume). Podobnie w trakcie spokojnego oddychania w każdej chwili możemy pogłębić wydech o tak zwaną zapasową objętość wydechową (ang. ERV expiratory reserve volume). Suma tych 3 składników (TV, ERV i IRV) stanowi pojemność życiową. Pojemność życiową określamy w trakcie wykonywania spirometrii.

4. Całkowita pojemność płuc to cała objętość powietrza zawartego w płucach

Spirogram

- wentylacja płuc - ilość powietrza wprowadzana do układu oddechowego lub usuwana z układu oddechowego w ciągu minuty. Zależy od głębokości poszczególnych oddechów oraz liczby oddechów w jednostce czasu.

- maksymalna wentylacja płuc - największa ilość powietrza mogąca być wprowadzona lub usunięta w ciągu minuty. Towarzyszy ona wysiłkom fizycznym bądź oddychaniu powietrzem o wzrastającym ciśnieniu cząstkowym dwutlenku węgla.

- maksymalna wentylacja dowolna -

- natężona pojemność życiowa płuc - Największa objętość powietrza wydmuchnięta przy maksymalnym wysiłku wydechowym po uprzednim możliwie największym wdechu.

- natężona objętość wydechowa sekundowa - objętość powietrza wydmuchnięta w czasie pierwszych sekund natężonego wydechu.

Geneza rytmu oddechowego

Ruchy oddechowe charakteryzuje cykliczność. Po wdechu następuje dłuższa faza wydechu. Zależą od struktur nerwowych zlokalizowanych w obrębie dróg oddechowych. Struktury te generują cykliczną aktywność motoneuronów zaopatrujących mm wdechowe i wydechowe. Neurony te noszą nazwę kompleksu oddechowego pnia mózgu. Są wzajemnie powiązane połączeniami synaptycznymi i otrzymują toniczną informację z:

1. układu siarkowego wstępującego pobudzającego

2. chemoreceptorów tętniczych

3. obszarów chemowrażliwych na dwutlenek węgla

4. receptorów obwodowych z przepony

Czynność układu oddechowego podczas wysiłku

Podczas wysiłku fizycznego natychmiast po rozpoczęciu wzrasta wentylacja płuc. Wzrost jest proporcjonalny do pobierania tlenu do poziomu. W tym zakresie obciążeń występuje próg wentylacyjny po przekroczeniu którego wzrost wentylacji jest nadmierny w stosunku do pobierania tlenu.

Przy obciążeniach większych od progu wentylacyjnego rośnie również stosunek wydalania dwutlenku węgla i pobierania tlenu, co spowodowane jest dwutlenkiem węgla z wodorowęglanów osocza. Przez mleczan przechodzący z mm do krwi dochodzi do kwasicy metabolicznej.

Miarą dostosowania funkcji układu oddechowego do zapotrzebowania metabolicznego jest prężność tlenu we krwi tętniczej i wysycenie tlenem hemoglobiny.

U ludzi zdrowych podczas wysiłków maksymalnych wskaźniki te utrzymane są na tym samym poziomie, co oznacza, że funkcja układu oddechowego nie ogranicza zdolności pobierania tlenu. Wyjątek stanowią ludzie wytrenowani pokonujący ekstremalne obciążenia.

Maksymalny pobór tlenu - pułap tlenowy - to największa ilość tlenu jaką zużywa organizm w ciągu jednej minuty.

1. Czynniki związane z funkcjonowaniem układu oddechowego

• Wentylacja minutowa płuc

• Stosunek wentylacji pęcherzyków do perfuzji krwi

2. Czynniki związane z krążeniem

• Objętość minutowa serca

• Stężenie hemoglobiny we krwi

• Powinowactwo tlenu do hemoglobiny (efekt Bohra)

• Tętnicze ciśnienie krwi

3. Czynniki związane z przepływem mięśniowym

• Przepływ krwi przez mięśnie

• Gęstość kapilarów mięśniowych

• Dyfuzja tlenu do mitochondriów

4. Czynniki związane z metabolizmem mięśniowym

• Gęstość w miocytach

• Masa włókien mięśniowych

• Aktywność enzymów oksydacyjnych

Cechy sprawności fizycznej związane ze stanem zdrowia

1. Komponenty morfologiczne

• Stosunek masy do wysokości ciała

• Masa tłuszczowa ciała

• Rozmiar tkanki tłuszczowej

2. Komponenty motoryczne

• Siła

• Wytrzymałość

• Gibkość

• Szybkość

3. Komponenty krążeniowo-oddechowe

• Moc aerobowa

• Czynność serca w spoczynku i wysiłku submaksymalnego

• Ciśnienie tętnicze

4. Komponenty metaboliczne

• Tolerancja glukozy

• Wrażliwość na insulinę

---