Kardiovaskulární systém
Funkční anatomie srdce • dvě funkčně spojená čerpadla pohánějící krev jedním směrem – pravá polovina srdce – levá polovina srdce
•
•
pravá polovina (pravá komora a síň) pohání nízkotlaký plicní oběh, do kterého přivádí odkysličenou krev levá polovina (levá komora a síň) přečerpává okysličenou krev z plic do vysokotlakého systémového oběhu
Čerpací činnost: • rytmické střídaní relaxace (diastola) a kontrakce (systola) svaloviny komor a síní • diastola – síně a komory se plní krví • systola - krev se vypuzuje ze srdce – systola síní - pomocná čerpadla – čerpají krev do komor – systola komor – hlavní čerpadla – čerpají krev do malého a velkého oběhu
Elektrická aktivita srdce • Funkční jednotky srdeční svaloviny –
– –
–
•
srdeční svalová vlákna jsou typickými vzrušivými elementy (schopnost generování akčního potenciálu) odpovídajícími na adekvátní podnět odpovědí „vše nebo nic“ odpovídají na elektrický podnět vzruchem, vedou jej a po případě i samovolně tvoří schopnost samovolně tvořit vzruchy je typická pro srdeční převodní soustavu – neschopnost kontrakce neschopnost spontánní tvorby vzruchů je typická pro vlákna pracovního myokardu - hlavní funkcí je kontrakce – čerpání krve
Akční potenciál –
– – –
obdobný jako u neuronu nebo kosterního svalu avšak s mnohem delší absolutní refrakterní fází (200-300 ms) podmíněnou fází plató během níž vstupuje Ca2+ do buněk a kdy membrána zůstává depolarizována až několik set milisekund během níž není možno vyvolat další vzruch (prevence vzniku nekontrolovatelného šíření vzruchů v srdci)
myokard
nerv, sval
Vznik a šíření vzruchu srdcem • srdeční svalovina funguje jako celek – jednotlivé buňky jsou mezi sebou spojeny strukturami o velmi nízkém elektrickém odporu – tzv. interkalárními disky – jakmile kdekoliv v předsíních nebo v komorách vznikne dostatečné podráždění, vyvolá vzruchovou aktivitu (akční potenciály), která se šíří dále po myokardiálních vláknech, dokud neproběhne po celém srdci
•
automacie – srdce samo vytváří podněty (podráždění), které se rytmicky opakují a opakově zachvacují vzruchovou aktivitou celý myokard – za generování těchto podnětů jsou odpovědné specializované buňky převodního systému • buňky sinoatriálního uzlu umístěného pod epikardem ve stěně pravé předsíně blízko ústí horní duté žíly • odtud se vzruch šíří po celém pracovním myokardu předsíní • a dále do atrioventrikulárního uzlu, kde se pozdrží (funkční pauza mezi systolou síní a komor) • a dále putuje Hisovým svazkem, Tawarovými raménky a dalším větvením až do terminální sítě Purkyňových vláken
SA node potential
Mechanická činnost srdce •
spojení elektrické a mechanické činnosti srdce – elektrické děje v srdci spouští jeho mechanickou činnost: vzruch je prostřednictvím iontů převeden na kontrakci myokardiálního vlákna – která pomocí chlopní atrioventrikulárních (zabraňujicích návratu krve do předsíní při systole komor) a semilunárních (bránících návratu krve z velkých tepen do komor během diastoly) umožňuje proudění krve jedním směrem – tyto chlopně se uzavírají především tlakovými změnami v srdečních dutinách a velkých cévách
•
fáze srdečního cyklu (srdeční revoluce) – v systole i diastole rozlišujeme různé fáze podle tlakových a objemových změn v srdečních dutinách • dvě fáze systoly – –
fázi izovolumické kontrakce, kdy roste v komorách tlak, ale objem se nemění – trvání asi 60 ms fázi ejekční (vypuzovací), kdy je tlak v komorách poměrně stálý a jejich objem se zmenšuje – trvání asi 200 ms
• dvě fáze diastoly – –
fázi izovolumické relaxace, kdy nitrokomorový tlak klesá a objem se nemění – trvání asi 50 ms fázi plnící, kdy objem komor roste, aniž by se měnil tlak v komorách – trvání asi 400-500 ms
Energetická a mechanická bilance • Starlingův zákon – příklad: na konci diastoly činí objem komory asi 130 ml, z čehož se během systoly vypudí asi 70ml. V případě zvýšeného venózního návratu na 180 ml se vypudí tepový objem 90 ml – tato závislost velikosti tepového objemu komory na její diastolické náplni se nazývá Starlingův zákon – na úrovni srdečního vlákna tento zákon znamená, že vyvinutá síla kontrakce srdečního vlákna je funkcí jeho počáteční délky – tj. také počáteční délky sarkomery
•
Minutový objem srdeční – zdravé srdce je schopno měnit množství přečerpané krve v poměrně velkém rozsahu • minutový objem srdeční (tj. množství krve, které jedna komora přečerpá za minutu) se podle potřeb mění od 5 l/min na 25 -35 l/min • frekvence srdeční se může při maximální zátěži zvýšit z 60 na 180-220 tepů/min
•
Energetika srdeční práce – – – –
bezprostředním zdrojem energie pro kontrakci je ATP energie pro resyntézu ATP získává myokard výhradně aerobně spotřeba kyslíku v srdci činí v klidu asi 25 ml O2 což je 1/10 celkové spotřeby organizmu spotřebu O2 hlavně ovlivňuje izovolumická kontrakce, izotonická kontrakce ovlivňuje spotřebu daleko méně – vztah k lékům – antihypertenzivám – srdce utilizuje překvapivě velké množství volných mastných kyselin a je schopno metabolizovat (využívat) kyselinu mléčnou.
Řízení srdeční činnosti •
Nervové, humorální, celulární –
všechny v zásadě působí na tyto parametry (děje) v srdci: • • • •
•
Nervová regulace –
parasympatikus • • • •
–
negativně chronotropně (zpomaluje srdeční frekvenci) negativně inotropně (snižuje sílu srdeční kontrakce) negativně dromotropně (zpomaluje síňokomorový převod) negativně bathmotropně (snižuje vzrušivost myokardu)
sympatikus •
•
chronotropie – ovlivnění srdeční frekvence inotropie – ovlivnění srdeční kontrakce dromotropie – ovlivnění síňokomorového převodu bathmotropie – ovlivnění vzrušivosti myokardu
opak parasympatiku
Humorální regulace –
přes receptory pro katecholaminy a acetylcholin • •
– – –
katecholaminy reagují s adrenergními receptory beta – stejný efekt jako u sympatiku acetylcholin reaguje v srdci s muskarinovými receptory – obdobný efekt jako u parasymptatiku
glukagon – pozitivně inotropní i chronotropní účinek hormony štítné žlázy - pozitivně inotropní i chronotropní účinek prostaglandíny, pohlavní hormóny Starling law
•
Celulární regulace –
Starlingův zákon
Funkční anatomie krevního oběhu • • •
•
Systémový oběh -složen z řady paraleně zapojených okruhů vyživujících jednotlivé orgány (srdce, mozek, lednivy, svalstvo atd.). Je v něm 85 % krve. Plicní oběh – poměrně konstantně fungující oběh určený především k zajištění výměny dýchacích plynů v plicích. Je v něm asi 15% krve. Lymfatický oběh – odvádí z tkání tkáňový mok s vysokomolekulárními látkami, pro které je kapilární stěna nepropustná nebo jen málo propustná Funkční rozdělení cév – –
pružník –velké a středně velké tepny elastického typu – 15% krve. rezistenční cévy – cévy regulující přítok krve k orgánům a tkáním a také úroveň kapilárního hydrostatického tlaku. 3% krve • •
– – – –
malé tepny a tepénky venuly
prekapilární sfinktery – konečné úseky prekapilárních tepének. Jejích konstrikce nebo dilatace rozhoduje o počtu otevřených kapilár kapiláry – styčná plocha mezi krví a tkání, nemají schopnost kontrakce - 7% krve arteriovenózní zkraty – jen v některých tkáních, zabezpečují rychlý převod krve z tepenného do žilního řečiště kapacitní cévy – především žíly, mají značnou roztažnost a mohou pojmout značný objem krve - 75% krve
Arteriální část systémového oběhu • •
Funkcí této části je dopravit krev pod tlakem do tkání a přeměnit nárazový tok krve z levé komory na kontinuální. Rychlé proudění krve – od okysličení se do kapilár systémového oběhu krev dostane za 10 s, při zátěží do 2-3 sekund –
•
Krevní tlak – – – –
•
v aortě rychlost během systoly až 1m/s – turbulentní charakter proudění. Průměrná rychlost krve v aortě 20 cm/s. nejvyšší dosažená hodnota tlaku během systoly se nazývá systolický tlak, dosahuje hodnot 120 mm Hg nebo 16 kPa nejnižší dosažená hodnota tlaku během diastoly se nazývá diastolický tlak, dosahuje hodnot 70 mm Hg nebo 12 KPa rozdíl mezi systolickým a diastolickým tlakem je pulsový tlak, nebo tlaková amplituda střední tlak – průměrná hodnota tlaku krve za celou srdeční akci, dosahuje hodnot asi 90 mm Hg nebo 9,3 kPa
Pulsní vlna – tlakový a objemový puls šířící se cévním systémem – –
rychlost je výrazně vyšší než rychlost pohybu krve (za 0,2 s dosáhne chodidel) rychlost závisí na elasticitě cév
EKG (elektrokardiografie) •
Vznik EKG signálu – – –
•
elektrická aktivita srdce se projevuje změnami elektrického napětí i na povrchu těla tyto změny vznikají sumací elektrických projevů všech srdečních buněk protože jednotlivé buňky nemají v daném okamžiku stejnou hodnotu akčního potenciálu a nepracují zcela synchronně, tečou po povrchu membrán a všude kolem srdce elektrické proudy
Elektrokardiografické svody – –
místa snímání elektrického signálu z povrchu těla a jejich značení se v elektrokardiografii pevně ustálily. Běžný elektrokardiografický záznam se dnes skládá z 12 svodů svody rozdělujeme do 3 skupin • • •
•
Bipolární končetinové svody podle Einthovena Unipolární zvětšené končetinové svody podle Goldbergera Unipolární hrudní svody podle Wilsona
EKG křivka – – – – – –
vlny (P, T vlny) kmity (Q, R, S kmity) intervaly (např. P-Q interval) rytmus (napr. sínusový) akce (např. pravidelná) frekvence (např. 60/ min)
Mikrocirkulace – část oběhu zajišťující výměnu metabolitů, vody, plynů, hormonů mezi krví a buňkami - funkční celek od arteriol až po venuly
Výměna látek mezi krví a buňkami závisí na: 1.
Stavbě cévní stěny: kapiláry a) endotel – jedna vrstva buněk, rozdílné uspořádání – mozek x játra, nižší endotel než v arteriích a vénách Prostor mezi buňkami cca 4 nm, tloušťka stěny 1 µm b) bazální membrána = oba význam pro výměnu látek + vně bazální membrány mukopolysacharidy c) nemají vlastní svalovinu – pericyty d) průměr 4 – 8 µm 2. Ploše řečiště – počet kapilár – cca 40 miliard – 1000 m2 za klidových podmínek perfúze pouze 25 – 35 % 3. Době kontaktu krve se stěnou kapiláry – rychlost toku krve – 1 s
4. Difúzní dráha Průměr kapiláry, velikost krvinky, endotel – intersticium (kys.hyaluronová, proteoglykany, vlákna kolagenu, elastin, voda) X plíce
Kapilární řečiště – distribuce krve: 1.
Prekapilární oblast – cévy mají jednu vrstvu buněk hladké svaloviny (terminální arterioly, metaarterioly, prekapilární arterioly) z nich větve kapilár prekapilární svěrače – pro 1 – 2 kapiláry metaarterioly – preferenční kanál – částečně nebo úplně obchází „pravé“ kapiláry a-v nízkorezistentní spojení (mezenterium), preferenční kanály chybí ve svalech
2. Postkapilární oblast – venuly -pericyty – oblast postkapilárního odporu, řízení hydrostatického tlaku krve v kapilárách Paralelní uspořádání kapilár snižuje jejich celkový odpor
Řízení mikrocirkulace Nervová – adrenergní (NA) inervace - α - receptory 2-5 s vazokonstrikce prekapilární svěrače - β receptory – dilatace 1. Látková β agonisté vazoaktivní substance – oxid uhličitý, pO2, pH, bradykinin, prostaglandiny, histamin, NO – vasodilatačně endotelin - vazokonstrikčně = regulace průtoku a denzity kapilár (plochy) 1.
Vztah mezi plochou a rychlostí průtoku
31 cm/s
0.05 cm/s
Průtok krve v klidu (levé sloupce) a při cvičení
2. Filtrace: Faktory ovlivňující filtraci: a) Filtrační koeficient – různý (pro vodu je větší v ledvinách než ve svalech) může se lišit na arteriálním a venózním konci kapiláry závisí na vlastnostech endotelu mění se za patologických podmínek (látky zánětu – histamin ↑) b) Kapilární hydrostatický tlak – rozdíl mezi arteriálním a venózním koncem c) Hydrostatický tlak intersticiální tekutiny d) Koloidně –osmotický tlak plazmy (onkotický tlak) – albuminy e) Koloidně osmotický tlak (onkotický tlak) intersticia Ideální kapilára: TK=30 mmHg OT= 25 mmHg
TK= 15 mmHg OT= 25 mmHg HT = 0 (±) OTi = 8 mmHg
Čistý filtrační tlak: (TK – HT) – (OT-OTi) = (30 – 0) – (25 – 8) = 30 – 17= = 13 mmHg
absorpce
(15 – 0) – (25 – 8) = 15 – 17 = = -2 mmHg
Glomerulární kapilára: Stálý TK, filtrací stoupá onkotický tlak
TK = 45 mmHg OT= 25 mmHg
TK= 45 mmHg OT= 35 mmHg
HT = 10 mmHg OT = 0 mmHg
Čistý filtrační tlak = 10 mmHg
= 0 mmHg
Lymfatický systém – GIT, játra, kůže x mozek
Význam: 1. 2. 3. 4. 5.
Návrat tkáňové tekutiny do cirkulace – rozdíl mezi filtrací a absorpcí (cca 2 l/24 h) Transport látek z intersticia do krve - albuminy Absorpce vstřebaných látek Transport bakterií, krvinek z tkání Fagocytóza v lymfatických uzlinách – obranné mechanismy
Stavba: a) Fenestrace stěn b) Svalovina c) Chlopně d) Lymfatické uzliny Pohyb lymfy: 1. Pasivní - dilace – nižší tlak – nasávání z intersticia, souběh s arteriolami 2. Aktivní – přítomností hladké svaloviny ve velkých cévách
