A szív élettana. Dr. Kékesi Gabriella

2016.11.03.

A szív élettana • 27. A szívizom strukturális és funkcionális sajátságai, a szívizom anyagcseréje; az akciós potenciál jellemzése; elektromechanikai csatolás; a szívizom kontrakciós erejének befolyásolása. • 28. A mechanikai szívciklus. A szív munkavégzése (bal kamra munkadiagramja. • 29. A keringési perctérfogatot meghatározó tényezők. FrankStarling-szívtörvény. • 30. A szívizom celluláris elektrofiziológiája. Elektrokardiográfia. • 31. Coronaria keringés.

Dr. Kékesi Gabriella

I. II. III. IV. V. VI.

Anatómiai ismeretek A szív celluláris elektrofiziológiája Szívizom összehúzódásának élettana Mechanikai szívciklus Szívműködés szabályozása Elektrokardiogramm – EKG

1

2016.11.03.

Szív • Zárt keringési rendszer „pumpája” • Nyomásgrádienst generál, mely a vér áramlási irányát meghatározza – Passzív billentyű funkció

• Feladata: Változó szöveti igények kielégítése a mindennapi élet során

Az orvosi élettan tankönyve Fonyó Attila (2011) 9-1. ábra. A nagy és a kis vérkör soros és párhuzamos kapcsolása

I. a) A szív mérete, elhelyezkedése, felépítése

• • • •

4 g/ttkg (250-350 g) 150 mm x 110 mm – „ökölnyi” Mellkasban, szegycsont mögött, középvonaltól kissé balra (situs inversus) Határai: tüdő, rekeszizom, nyelőcső, mellkasfal

septum cordis

2

2016.11.03.

I. b) A szívfal szerkezete

• Pericardium (szívburok): fali és viszcerális lemez (epicardium) – Védőhártya; szalagok segítségével rögzítés

• Szívfal: – Myocardium - izomréteg – Endocardium (szív belhártya) - kötőszövet

I. c) Szívbillentyűk • •

Semilunáris / zsebes Cuspidális / vitorlás (vitorla, ínhúrok, szemölcsizmok) – Bicuspidális / mitrális (bal) – Tricuspidális (jobb)

Szívbillentyűk zárt/nyitott helyzetét a két oldaluk felől rájuk nehezedő nyomás különbsége határozza meg – PASSZÍV Nyitott helyzetben a billentyűk mögötti és előtti nyomás párhuzamosan változik

3

2016.11.03.

I. d) Szív vegetatív beidegzése

nervus vagus

nyúltvelő

Harántcsíkolt izom •A rostokban jellegzetes a „csíkolat”. •Több sejtmag a rostok perifériáján van. •A rost átmérője: 50 - 100 mm. •A rostok akár 10-20 cm hosszúak.

• Nervus vagus (X.) • Szimpatikus posztganglionáris rostok (Th1-4)

I.e) Szívizom

simaizom •Megnyúlt orsó alakú rostok a jellemzői. •Megnyúlt sejtmag a rost közepén helyeződik. •A rost átmérője: 5-6 mm, a rosthossz néhány cm lehet.

• Csak a szívben található izomtípus. • A rostjai összeolvadnak, és a sejtmagok a rost közepén helyezkednek el. • A rost átmérője: 10-15mm, ami elágazó és néhány cm hosszú is lehet. • Aktin és miozin szarkomerekbe rendeződik • Intercalaris korongok – gap junction - syncytium

4

2016.11.03.

intercalaris korongok

sejtmag

szívizom sejt

mitokondrium

I. Anatómiai ismeretek II. A szív celluláris elektrofiziológiája III. Szívizom összehúzódásának élettana IV. Mechanikai szívciklus V. Szívműködés szabályozása VI. Elektrokardiogramm – EKG VII. Coronaria keringés

5

2016.11.03.

II. A szív celluláris elektrofiziológiája  Pacemaker sejtek  Munkaizomzat syncytium

Az orvosi élettan tankönyve. Fonyó Attila (2011) 10-1. ábra . Az emberi szív ingerképző és ingerületvezető rendszere. Shepherd, J. T., Vanhoutte, P. M. (1979): The Human Cardiovascular System: Facts and Concepts. Raven Press, New York, 1979 alapján módosítva. A) Az emberi szív ingerképző (pacemaker) és ingerületvezető rendszere. B) A sinuscsomó és az AV-csomó közötti lehetséges gyors ingerületvezetési utak. Az ábrán bemutatjuk az AVcsomó eltérő vezetési tulajdonságú különböző részeit

Myocyta/rost

Vezetési sebesség (m/s)

Ingerképzési frekvencia

Sinus(SA)csomó

<0,01

Pitvari myocyta

1,0-1,2

Atrioventricularis (AV)csomó

0,02-0,05

40-55/perc

His-köteg

1,2-2,0

25-40/perc

Purkinje-rostok

2,0-4,0

Kamrai myocyták

0,3-1,0

Sir Arthur Keith (skót anatómus) SA csomó felfedezése

Szív ingervezetése

100/perc

Karl Albert Ludwig Aschoff (német patológus) AV csomó

Wilhelm His, Jr. (svájci kardiológus és anatómus) His-köteg

Jan Evangelista Purkyně (cseh anatómus és fiziológus) Purkinje-rostok

6

2016.11.03.

10-4. ábra . A különböző szívrészek intracellulárisan elvezetett lassú és gyors akciós potenciáljai (Fonyó A. 2011)

Nodális szövet: SA- és AV-csomó • •

•

Spontán depolarizáció Fluktuáló nyugalmi membránpotenciál: nem működnek a gyors ff. Na+ csatornák Akcióspotenciál – Lassú - ff. Ca2+ csatornák – Kis amplitúdó – Lassan terjed

munkaizomzat (pitvari és kamrai myocyták) + Purkinje-rendszer (Hisköteg?, Tawara-szárak, Purkinje rostok)

•

Akcióspotenciál – – – –

Gyors – ff. Na+ és Ca2+ csatornák Plató Nagy amplitúdó Gyorsan terjed

Bbbbbbbbbbbbbbbbbbbb v

Bbbbbbbbbbbbbbbbbbv

7

2016.11.03.

Szív munkaizomzatának akciós potenciálja idegsejt

vázizom

simaizom

SZÍVIZOM

Nyugalmi membránpotenciál (mV)

-80-90

-80-90

-40-60

-80-90

AP időtartama (ms)

0,2-2

1-5

20-300

200-300

1-4

50

0

10-100

200-3000

300

Na+ Na+ beáramlás beáramlás

Ca++ beáramlás

Na+ és Ca++ beáramlás

szomatikus

vegetatív

vegetatív

Késés ideje (ms) Kontrakció időtartama (ms) Akciós potenciál mechanizmusa Beidegzés


9-1. ábra. A nagy és a kis vérkör soros és párhuzamos kapcsolása

8

2016.11.03.

Elektromechanikai csatolása a szívizomban 1. 2. 3. 4.

5. 6. 7. 8.

Akciós potenciál a szívizomsejt membránján L-típusú kalcium csatorna (ff.) nyílása → Ca++-tranziens (10%) Kalcium-calmodulin komplex Kalcium-indukált kalcium felszabadulás (SR-ryanodin r.) (90%) IC kalcium szint emelkedés Ca++-troponin C kapcsolódás; ATP Akto-miozin komplex Elcsúszás - kontrakció

• Nyugalmi kalcium szint visszaállítása  Primer kalcium pumpa (SERCA)  Na+-Ca++-cserélő a sejtmembránban

• Szívizom ellazulása

9

2016.11.03.

1. Vázizomban a nyugalmi rosthosszúság megközelíti az optimális hosszt, mely maximális kontrakciót eredményez 2. A passzív feszülés hamarabb jelentkezik és meredekebben emelkedik szívizomban 3. Az aktív hossz-feszülés görbe szívizom esetén azt mutatja, hogy kismértékű sarcomerhosszváltozás jelentősen befolyásolja a feszülést: a) Jobb átfedés a kontraktilis filamentumok között b) Filamentumok kalcium-szenzitivitása emelkedik → nagyobb szarcomerhossznál több Troponin C köt kalciumot, ezzel emelve a kereszthídkötési ciklusok számát 4. Normálisan a görbének csak a felszálló szárán működik a szívizom (2.6 µm felett szakadás veszélye)

Szívizom kontrakciós erejének befolyásolása 1. 2.

Kezdeti sarcomerhossz – Frank-Starling szívtörvény – „heterometriás” szabályozás SY idegrendszer – „homometriás” szabályozás (β1 receptor)

3.

Extracelluláris kalcium koncentráció emelése (Coffein: SR Ca++ felszabadulás NŐ) a) Kevés: csak szisztolé alatt b) Sok: diasztolé alatt is – ellazulást rontja

4.

Na-K-pumpa részleges gátlása (szívglikozidok)

10

2016.11.03.

Szívglikozidok

Digitalis purpurea Piros gyűszűvirág (digitoxin)

Az akciós potenciál és a mechanikai válasz időbeli lefolyása

11

2016.11.03.


A mechanikai szívciklus során lejátszódó változások

Diasztole

Szisztole

A szív nem raktároz vért!

12

2016.11.03.

Mechanikai szívciklus

DIASZTOLE

fázisok

Időtartam (ms)

Semilunaris billentyű

Atrioventricularis billentyű

Nyomásváltozás

Térfogatváltozás

Protodiasztole

40

Záródik

Zárt

↓

Nem változik

Izovolumetriás relaxáció

80

Zárt

Zárt

↓

Nem változik

Gyors telődés

100

Zárt

Nyitott

Nem változik

↑

Lassú telődés

210

Zárt

Nyitott

Nem változik

↑

100

Zárt

Nyitott

Enyhén ↑

↑

50

Zárt

Zárt

↑

Nem változik

Gyors ejekció

90

Nyitott

Zárt

Enyhén

↓

Lassú ejekció

130

530 ms

Izotóniás relaxáció

Pitvari szisztole

SZISZTOLE Izovolumetriás kontrakció 270 ms Ejekció

↑


zárt

Nem változik

↓

Izotóniás relaxáció

Gyors telődés

Pitvar szisztole Lassú telődés

Nyomás (Hgmm)

Izovolumetriás kontrakció

Ejekció (gyors, lassú)

nyitott

Aorta nyomása

pitvar nyomása

Térfogat (ml)

Bal kamra nyomása Kamra térfogata

EKG

Szívhangok

szisztole

diasztole

szisztole

13

2016.11.03.

10-6. ábra . A szívciklus során lejátszódó változások (Fonyó A. 2011)

Jugularis pulzus

(anulus fibrosus felfelé mozdul, mely növeli a pitvari nyomást)

10-7. ábra . A jobb pitvari nyomásingadozások és a vena jugularis externa térfogatingadozásai a szívciklus alatt. Little, R. C., Little, W. C. (1989): Physiology of the Heart and Circulation. 4. kiadás, Year Book Medical Publ. Chicago ILL alapján. A felső (színes) görbén a v. jugularis externán regisztrált térfogatváltozás (vénapulzus), az alsó (fekete) görbén a jobb pitvar nyomásingadozásai láthatók. A függőleges szaggatott vonalak jelzik, hogy a vénapulzus később következik be, mint az azt létrehozó pitvari nyomásváltozás

14

2016.11.03.

Szívhangok Bú-Tup S1: atrioventricularis billentyűk záródásakor Mitrális billentyű – M Tricuspidalis billentyű - T S2: semilunaris billentyűk záródásakor Aorta billentyű - A Pulmonalis billentyű - P

SZISZTOLE szisztole

S1

szívhang

ideje

oka

S1

Izovolumetriás kontrakció

Atrioventriculáris billentyűk záródása

S2


Semilunaris billentyűk záródása

S3

Korai kamrai telődés

Gyerekekben, kamrai dilatációval összefüggésben

S4

Pitvari kontrakció

Kamrai hipertrófiában

DIASZTOLE diasztole

S2

SZISZTOLE

S1

DIASZTOLE

S2

S1

15

2016.11.03.

Ejekció


Izovolumetriás kontrakció Diasztolés telődés

10-13. ábra . A bal kamrai nyomás-térfogat diagram származtatása. A) A bal kamrai nyomás- és térfogatváltozások. A felső görbe a kamrai nyomás-, az alsó görbe a kamrai térfogatváltozás időbeli ábrázolása. Billentyűzűrás és -nyílás: a a bicuspidalis billentyű záródása; b az aortabillentyű nyílása; c az aortabillentyű záródása és d a bicuspidalis billentyű nyílása. B) A bal kamrai nyomás-térfogat (munka)diagram, amelyet az ábra bal oldalán szereplő adatokból szerkeszthetünk meg. Az a–b vonal az izovolumetriás összehúzódásnak, a b–c vonal a gyors és csökkent ejekciónak, a c–d vonal az izovolumetriás ellazulásnak és a d–a vonal a gyors és csökkent diasztolés telődésnek felel meg. Az abszcisszán jelöltük a verőtérfogatot és a kamrai rezervtérfogatot

•

Alapja: – UH hullámos visszaverődésén alapuló képalkotó eljárás

•

Előnye: – nem invazív

•

Echokardiográfia

Mire használható? – – – –

Működő szív és nagyerek geometriai adatainak meghatározása szív térfogatváltozásainak nyomon követése verőtérfogat meghatározás billentyűk mozgásának megfigyelése

16

2016.11.03.

• • • • •

Végdiasztolés térfogat (EDV): 110-160 ml Végszisztolés térfogat (ESV): 40-80 ml Pulzus térfogat (SV): 70-80 ml (fizikai munka: 125 ml) Ejekciós frakció=SV/EDV (0,5-0,7) Bal Kamra nyomás: – Szisztole: 110 Hgmm

diasztole: 6-8 Hgmm

• Bal Pitvar nyomás: 6-8 Hgmm • Jobb Kamra nyomás: – Szisztole: 24 Hgmm diasztole: 0-2 Hgmm

• • • •

Jobb Pitvar nyomás: 0-2 Hgmm Szívfrekvencia: 70/min (fizikai munka: 180/min) Keringési Perctérfogat (PT): 5,5 l/min (fizikai munka: 24 l/min) Szívindex=PT/testfelszín 3,2 l/minxm2



17

2016.11.03.

Perctérfogat meghatározása Intakt kisvérkör BK-JP összekötése egy mesterséges csőrendszerrel Nincs idegi hatás!! változtatható perifériás ellenállás (utóterhelés) Állítható magasságú vénás tartály (előterhelés) Coronariakeringés megtartott

Perctérfogatot (PT) befolyásoló tényezők • PT=Szívfrekvencia x verőtérfogat (SV) • Szívfrekvencia x (EDV-ESV) •

Szívindex: PT/testfelszín (ffi, nyugalom, fekvés: 3,2 l/m2) PSY idegek

szívfrekvencia

SY idegek

Artériás középnyomás

verőtérfogat

perctérfogat

Kontrakció ereje EDV nyújtás Frank-Starling szívtörvény

18

2016.11.03.

Pozitív chronotrop hatás

Th1-4

1 receptor Negatív chronotrop hatás

M2 receptor 10-3. ábra . A szívfrekvencia autonóm idegrendszeri szabályozása. A) Szimpatikus ideg ingerlésének hatása a sinuscsomó ingerképzésére. B) Vagusingerlés hatása a sinuscsomó ingerképzésére

Verőtérfogatot meghatározó tényezők PRELOAD - előterhelés

AFTERLOAD - utóterhelés

• • •

Vértérfogat Vénás rendszer rezisztenciája (SY) Mellűri nyomás

•

•

Vázizom kontrakció

•

„Szívó-nyomó” pumpa

Artériás rendszer rezisztenciája (nyomási terhelés)

– „Légzési pumpa” – „izompumpa” – Vis-a-fronte: szívó erő, mely a nagyerekből segíti a vér beáramlását a szívbe • Kamrai szisztole – bázissík lefelé mozdul – pitvari nyomás csökken • Kamrai diasztole – cuspidális billentyű nyílása – vér közvetlenül a kamrába áramolhat

– Vis-a-tergo: nyomó erő, mely a vénákból a szívbe pumpálja a vért (kontrakció ereje, szélkazán funkció)

19

2016.11.03.

Szívműködés szabályozása Frank-Starling-féle szívtörvény Otto FRANK – békaszív Nyugvó izomrost nyújtása – előterhelés Rosthosszúság – feszülés – összehúzódás ereje közti összefüggés E.H. STARLING – emlősszív „Szív törvénye” Frank-Starling-mechanizmus - Heterometriás szabályozás Ok: Myocyták kontraktilis filamentumainak kalciumérzékenysége hosszúságuktól függ

Starling „szívtörvénye” a munkadiagrammok tükrében

• Vénás telődés (EDV ) erősebb kontrakció • Nagyobb munkavégzés • EDV >ESV • SV (verőtérfogat)

10-14. ábra . A bal kamra nyomás-térfogat diagramja a vénás beáramlás növelését követően (előterhelés). A vízszintes tengely a kamratérfogat, a függőleges tengely a kamrán belüli nyomás: a kezdeti és végső verőtérfogatot vízszintes téglalapok jelzik

20

2016.11.03.

Starling „szívtörvénye” a munkadiagrammok tükrében

•

•

•

Teljes perifériás ellenállás - az aortabillentyű nagyobb nyomásnál, később nyílik, kevesebb iső van a kamra ürítésére, ezért a verőtérfogat átmenetileg csökken ESV , melyhez hozzáadódik a diasztolé alatt beáramló vérmennyiség, azaz EDV Kontrakció ereje nő – verőtérfogat normalizálódik!

10-15. ábra . A bal kamra nyomás-térfogat diagramja az aortanyomás növelését követően (utóterhelés). A fekete kihúzott vonal a kiindulási állapot nyomás-térfogat összefüggése. A szaggatott színes vonallal jelzett diagramon közvetlenül az aortanyomás növekedése utáni nyomás-térfogat összefüggés látható. A folytonos színes vonal jelzi azt az állapotot, amelyben a kamra a növekedett ellenállással szemben kiürítette az eredeti verőtérfogatot

Szívműködés szabályozása Vegetatív idegrendszer hatása Szimpatikus (SY)

Paraszimpatikus (PSY)

•

•

Pozitív chronotrop –

•

– –

•

β1 receptor, cAMP nő, fehérje foszforiláció Ca++ beáramlás nő, SR Ca-pumpa aktivitása nő, homometriás szabályozás: változatlan rosthosszúság mellett szabályozza az összehúzódás erejét Rövidebb ideig tart a kontrakció, gyorsabb relaxáció

Pozitív dromotrop (AV csomó) –

•

–

Pozitív inotrop és luzitrop – –

• •

ACh-érzékeny K+-csatorna (M2) – hyperpolarizáció – lassabban éri el a küszöbingert mACh (M2) – cAMP, Ca++

Negatív dromotrop –

Ca++-csatorna foszforiláció, Ca++-áram fokozódása

Pozitív bathmotrop

Negatív chronotrop –

cAMP szint – If áram szabályozása (β1)

Ach-érzékeny K+-csatorna – hiperpolarizáció

Negatív bathmotrop

21

2016.11.03.

Szívműködés szabályozása Hormonok 

Pajzsmirigy hormonok:  



pozitív inotrop és chronotrop hatás Fokozott 1 receptor szám és érzékenység

Inzulin: 



pozitív inotrop hatás

Glukagon: 



pozitív inotrop és chronotrop hatás (cAMP )

Növekedési hormon: 

pozitív inotrop hatás



22

2016.11.03.

A szív elektromos tevékenységének grafikus megjelenítése • A szívben terjedő akciós potenciál időben változó elektromos töltéskülönbséget (dipólust) hoz létre a szív egyes részei között, mely a test felszínére helyezett elektródákkal potenciálingadozásokként (mV) regisztrálható • Ezen potenciálingadozás időfüggvénye az EKG elektrokardiogramm • az elvezetett potenciálkülönbségeket a pitvarok és kamrák munkaizomzata generálja (nem az ingerületvezető rostok)

Elvezetések fajtái 1. Unipoláris 2. Bipoláris

1. Végtagelvezetés 2. Mellkasi elvezetés

Szív akciós potenciálja • Időfüggvénye

Helyfüggvénye

• Minden szívizomrost dipólus – összességük által generált potenciálváltozás integrálvektorral jellemezhető • potenciálkülönbség vektorral jellemezhető: irány, nagyság • integrálvektor

23

2016.11.03.

EINTHOVEN-elvezetés 1906 (Nobel-díj 1924) • • •

GOLDBERGER-féle elvezetés

Bipoláris végtagelvezetés • 3 db. standard bipoláris elvezetés • elektródok helye: • – jobb kar – bal kar – bal láb

Felerősített (augmented) unipoláris végtagelvezetés aVR, aVL, aVF referencia elektród: másik két elektród összekötve nagy ellenálláson keresztül

Frontális sík

WILSON-féle mellkasi elvezetés • • • •

Frank N. Wilson - 1946 Unipoláris mellkasi elvezetés referencia elektród: végtagi elektródák nagy ellenálláson keresztül mérő elektródák: V1-V6

Horizontális sík

24

2016.11.03.

Einthoven-szabály

11-8. ábra. A szívizom egyes területeiről elvezetett akciós potenciál és az EKG-görbe viszonya. A sinus- (SA-) csomó akciós potenciálja nem valósághű (hiányzik a lassú diasztolés depolarizáció), csak jelzi az időviszonyokat

11-9. ábra. A sinus- (SA-) csomótól a kamráig történő ingerületterjedés időösszetevői. AV: atrioventricularis csomó

25

2016.11.03.

Klinikai rutin EKG •

12 elvezetés 6 mellkasi V1-V6, 6 végtagi elvezetés: I, II, III, aVR, aVL, aVF

26

2016.11.03.

P hullám: pitvari depolarizáció; <100 ms PQ szakasz: pitvari plató fázis PQ intervallum: 120-200 ms átvezetési idő QRS komplexum: kamrai depolarizáció; 80 ms (<100 ms) ST szakasz: kamrai plató fázis T hullám: kamrai repolarizáció QT intervallum: 320-390 ms kamrai deés repolarizáció teljes időtartama (nyugalmi szívfrekvencia esetén) Sebesség: 25 mm/s→ idő: 1 mm=0.04 s Amplitudó: 10 mm/mV→ potenciálváltozás: 1 mm=0.1 mV

EKG relevanciája Kardiológiai diagnosztika • Ingerképzés és ingervezetés zavarai: ritmicitás, arritmia, vezetési blokk

• • • • • •

hemodinamikai változások szív tengelyállása infarktus ionháztartás gyógyszerhatások kamrai hipertrófia

27

2016.11.03.

Bainbridge-reflex / sinus arrhythmia • Belégzés – mellűri nyomás csökken – vénás visszaáramlás nő – pitvari feszítési receptorok aktiválódnak – nyúltvelői vegetatív kp. – SY aktiváció – szívfrekvencia emelkedik (kisebb R-R távolság) • Kilégzés: mellűri nyomás kevésbé negatív, ami kisebb szívó erőt jelent, illetve fokozódik a vagus tónus R-R távolság

R-R* távolság

Szív elektromos főtengelye

Jobb

Normál

−30° - 90°

Bal deviáció

−30° - −90°

BK hipertrófia, bal első szárblokk

Jobb deviáció

+90° - +180°

JK hipertrófia, bal hátsó szárblokk

Bal

28

2016.11.03.

EC kalcium szint (2,5 mmol/l) (QT intervallum)  

Emelkedett: szívmegállás szisztoléban Csökkent: csökken a kontrakció ereje

EC kálium szint (4 mmol/l): 



Emelkedett: csökken a kontrakció ereje - szívmegállás diasztoléban (oka: membránpotenciál pozitívabb lesz => csökkent ingerlékenység => csökkent vezetés, csökkent kontrakció => keringési elégtelenség) – cardioplégiás oldat Csökkent: kamrai extraszisztolék => keringési elégtelenség

Ionháztartás zavarai az EKG tükrében

29

A szív élettana. Dr. Kékesi Gabriella

Recommend Documents