Φυσιολογία του καρδιαγγειακού συστήματος

Transcript

1 Φυσιολογία του καρδιαγγειακού συστήματος Κλειώ Μαυραγάνη Μάρτιος 2013

2 Σύνοψη I. Γενικές αρχές καρδιαγγειακού συστήματος- Δομή και ρόλος II. III. IV. Προέλευση του καρδιακού ρυθμού και της ηλεκτρικής δραστηριότητας της καρδιάς Η καρδιά ως αντλία Χαρακτηριστικά της αιματικής και λεμφικής ροής V. Καρδιαγγειακοί ρυθμιστικοί μηχανισμοί VI. Ειδικά συστήματα κυκλοφορίας

3 Σύνοψη I. Γενικές αρχές- Δομή και ρόλος II. III. IV. Προέλευση του καρδιακού ρυθμού και της ηλεκτρικής δραστηριότητας της καρδιάς Η καρδιά ως αντλία Χαρακτηριστικά της αιματικής και λεμφικής ροής V. Καρδιαγγειακοί ρυθμιστικοί μηχανισμοί VI. Ειδικά συστήματα κυκλοφορίας

4 Καρδιαγγειακό σύστημα Καρδιά = Αντλία Αίμα = μεταφορικό μέσο Αγγεία = Οδοί

5 Καρδιά-Βασικές ανατομικές αρχές

6 Διαδρομή της ροής του αίματος μέσω του καρδιοαγγειακού συστήματος Άνω και κάτω κοίλη φλέβα Πνευμονικές φλέβες Δεξιός κόλπος Αριστερός κόλπος Τριγλώχινα βαλβίδα Δεξιά κοιλία Πνευμονική βαλβίδα Στέλεχος πνευμονικής αρτηρίας Πνευμονικές αρτηρίες Μιτροειδής βαλβίδα Αριστερή κοιλία Αορτική Βαλβίδα Αορτή

7 Κυρίαρχος ρόλος καρδιαγγειακού συστήματος Διατήρηση της ομοιόστασης Claude Bernard, 19oς αιώνας

8 Πώς το καρδιαγγειακό σύστημα συμβάλλει στην ομοιόσταση; Κατανομή διαλυτών αερίων και άλλων μορίων απαραίτητων για τη θρέψη, την αύξηση του οργανισμού καθώς επίσης και την επιδιόρθωση βλαβών Ταχεία χημική σηματοδότηση των κυττάρων μέσω ορμονών ή νευροδιαβιβαστών Αποβολή θερμότητας Μεσολάβηση φλεγμονωδών αντιδράσεων και αντιδράσεων άμυνας του ξενιστή έναντι εισβαλλόντων μικροοργανισμών

10 Προέλευση του καρδιακού ρυθμού και της ηλεκτρικής δραστηριότητας της καρδιάς Δομή και λειτουργία του συστήματος αγωγής της καρδιάς Ηλεκτροκαρδιογράφημα Κοινές αρρυθμίες Ηλεκτροκαρδιογραφικές αλλαγές στο έμφραγμα του μυοκαρδίου Ηλεκτροκαρδιογραφικές αλλαγές και διαταραχές στην καρδιακή λειτουργία μετά από αλλαγές στη συγκέντρωση των ιόντων των σωματικών υγρών

12 Δομή και λειτουργία του συστήματος αγωγής της καρδιάς Στόχος «γένεση μιας διεγερτικής ηλεκτρικής ώσης (δυναμικού ενεργείας) που αποσκοπεί στη συντονισμένη σύσπαση εκατομμυρίων μυοκαρδιακών κυττάρων» (κόλποι κοιλίες)

13 Εκπόλωση της κυτταροπλασματικής μεμβράνης H αρχική διέγερση ενός κυττάρου καταλήγει σε διέγερση των λοιπών Συστολή του καρδιακού μυός

14 Δομή και λειτουργία του συστήματος αγωγής της καρδιάς

15 Ποια είναι η σειρά της διεγέρσεως;

16 Πώς γίνεται η γένεση δυναμικού ενέργειας στα μυοκαρδιακά κύτταρα;

17 Δομή και λειτουργία του συστήματος αγωγής της καρδιάς Xαρακτηριστικά μυοκαρδιακών κυττάρων - αυτοδιεγερσιμότητα ή αυτοματία - άγονται απευθείας από κύτταρο σε κύτταρο - έχουν μεγάλη διάρκεια (αποφυγή συγχώνευσης δύο ανεξάρτητων διεγέρσεων)

18 Γένεση ηλεκτρικού δυναμικού κατά μήκος της μεμβράνης -90mV Concentration gradient Κ + Electrical gradient Concentration gradient Νa + Ca Electrical gradient +70mV Αποτέλεσμα της διαφοράς των συγκεντρώσεων ιόντων μεταξύ εσωτερικού του κυττάρου και διάμεσου χώρου

19 ΕΚΠΟΛΩΣΗ Κατά την ηρεμία η εξωτερική επιφάνεια της μεμβράνης είναι θετική και η εσωτερική επιφάνεια αρνητική- Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι στην ηρεμία, η αντλία Κ + επιτρέπει τη διέλευση ιόντων Κ + προς το εξωτερικό του κυττάρου- Κατά την εκπόλωση η οποία μεσολαβείται από την είσοδο ιόντων Νa + ή Ca ++, το εσωτερικό της μεμβράνης θετικοποιείται

20 Δυναμικά ενέργειας κολπικών και κοιλιακών μυϊκών κυττάρων (ταχέα) Eκπόλωση: οφείλεται στη διάνοιξη διαύλων Νa + Φάση 0: εκπόλωση Φάση 1: ταχεία επαναπόλωση Φάση 2: φάση οροπεδίου (plateau) Φάση 3: επαναπόλωση Φάση 4: δυναμικό ηρεμίας

21 Δυναμικά ενέργειας βηματοδοτικών κυττάρων (βραδέα) F-δίαυλοι, T-δίαυλοι: εισροή Νa + και Ca ++ αντίστοιχα ουδός διέγερσης των βηματοδοτικών κυττάρων (-40mV) L-channels(long-lasting) THERE S net sodium in at negative membrane potentials f-channels(funny) or h-channels (hyperpolarization) T-channels(transient) Eκπόλωση δυναμικού ενεργείας: οφείλεται στη διάνοιξη διαύλων Ca ++ (L-channels)

22 Eπίδραση συμπαθητικού και παρασυμπαθητικού συστήματος στον φλεβόκομβο Νορεπινεφρίνη (β1 υποδοχείς) επιτάχυνση f-διαύλων Νa + επιτάχυνση διάνοιξης διαύλων Ca ++ (μέσω camp) Ακετυλοχολίνη (Μ 2 μουσκαρινικοί υποδοχείς) διάνοιξη ειδικών διαύλων K + επιβράδυνση διάνοιξης διαύλων Ca ++ (μέσω camp)

23 Δομή και λειτουργία του συστήματος αγωγής της καρδιάς

25 ΗΚΓ ΗΚΓ δεν καταγράφει τις αλλαγές σε μεμονωμένα κύτταρα αλλά σύνολο αλλαγών. Μέτρηση ρευμάτων που δημιουργούνται στο εξωκυττάριο υγρό από τις αλλαγές στο σύνολο των μυοκαρδιακών κυττάρων. Η φυσιολογική διάδοση της ώσης τροποποιείται από παθήσεις των μυοκαρδιακών κυττάρων. Πληροφορίες για ηλεκτρική δραστηριότητα

26 Ηλεκτροκαρδιογράφημα: ηλεκτρική δραστηριότητα της καρδιάς

27 Το φυσιολογικό ΗΚΓ Ρ: κύμα εκπόλωσης που ξεκινά από το φλεβόκομβο και διαδίδεται στους κόλπους ΡR: Σύντομη ισοηλεκτρική γραμμή, το ερέθισμα ταξιδεύει στο κολποκοιλιακό κόμβο και στο δεμάτιο του His QRS: κοιλιακή εκπόλωση, τα μεσοδιαστήματα μεταξύ τους δίνουν το κοιλιακό ρυθμό ST: οι κοιλίες είναι σε φάση εκπόλωσης Τ: κοιλιακή επαναπόλωση

28 Ηλεκτροκαρδιογράφημα: πώς λαμβάνεται; Απαγωγές (12) - μετωπιαίο επίπεδο: 6 άκρων (3 απλές + 3 ενισχυμένες) - εγκάρσιο επίπεδο: 6 προκάρδιες

29 ΕΚΠΟΛΩΣΗ Κατά την ηρεμία η εξωτερική επιφάνεια της μεμβράνης είναι θετική και η εσωτερική επιφάνεια αρνητική- Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι στην ηρεμία, η αντλία Κ + επιτρέπει τη διέλευση ιόντων Κ + προς το εξωτερικό του κυττάρου- Κατά την εκπόλωση η οποία μεσολαβείται από την είσοδο ιόντων Νa + ή Ca ++, το εσωτερικό της μεμβράνης θετικοποιείται

30

31 Απαγωγές των άκρων (απλές) Κατεύθυνση ρεύματος προς το θετικό ηλεκτρόδιο= θετικό έπαρμα

32 Upward deflection on the ECG- is produced when electrical impulses travel towards a positive electrode. Downward deflection on the ECG- is produced when electrical impulses travel towards a negative electrode. Flat line (isoelectric line)- is produced when there is no electrical spread through the heart, or if the electrical forces are equal.

33 Ενισχυμένες απαγωγές άκρων (ενισχυμένες)

34

35 Προκάρδιες απαγωγές

36 P έπαρμα - κόλπους QRS- έπαρμα κοιλίες T-έπαρμα - επαναπόλωση

37

38 Η μορφολογία των επαρμάτων στις 12 απαγωγές

39 Τι «βλέπουν» οι απαγωγές Ι Αριστερή πλάγια κοιλία ΑΠΑΓΩΓΕΣ ΑΚΡΩΝ avr ΠΡΟΚΑΡΔΙΕΣ ΑΠΑΓΩΓΕΣ V1 Μεσοκοιλιακό διάφραγμα V4 Αριστερά πρόσθια κοιλία ΙΙ Κατώτερο τμήμα αριστεράς κοιλίας avl Αριστερή πλάγια κοιλία V2 Μεσοκοιλιακό διάφραγμα V5 Αριστερή πλάγια κοιλία ΙΙΙ Κατώτερο τμήμα αριστεράς κοιλίας avf Κατώτερο τμήμα αριστεράς κοιλίας V3 Αριστερά πρόσθια κοιλία V6 Αριστερή πλάγια κοιλία

40 Τι «βλέπουν» οι απαγωγές

42

43

45

47

48

49

51 Η καρδιά ως αντλία

52 ΚΑΡΔΙΑΚΕΣ ΒΑΛΒΙΔΕΣ

53 Καρδιακός κύκλος Η αλληλουχία μηχανικών και ηλεκτρικών γεγονότων που επαναλαμβάνεται με κάθε καρδιακό παλμό 1. ΣΥΣΤΟΛΗ ΚΟΛΠΩΝ/ΚΟΙΛΙΩΝ 2. ΧΑΛΑΣΗ

54 Κοιλίες Συστολή -Ισοογκομετρική κοιλιακή συστολή (οι αλλαγές στην ενδοκοιλιακή πίεση δεν συνοδεύονται από αλλαγές στο μήκος των μυικών ινών) -Κοιλιακή εξώθηση Διαστολή (πλήρωση) -Ισοογκομετρική κοιλιακή χάλαση -Κοιλιακή πλήρωση

55 Γεγονότα καρδιακού κύκλου Παρόμοιος ο κύκλος και στις δύο πλευρές της καρδιάς Παθητική κοιλιακή πλήρωση Ο καρδιακός κύκλος αρχίζει με εκπόλωση των κυττάρων του φλεβόκομβου που οδηγεί σε κολπική συστολή Μέχρι το σημείο αυτό η κοιλιακή πλήρωση ειναι παθητική/ με τη συστολή των κόλπων η πλήρωση των κοιλιών αυξάνει 20% Με την έναρξη της κοιλιακής συστολής κλείνουν οι κολποκοιλιακές βαλβίδες (1 ος τόνος) Η συστολή είναι ισομετρική μέχρι οι ενδοκοιλιακές πιέσεις να είναι ικανοποιητικές για να ανοίξουν η αορτική και η πνευμονική βαλβίδα (φάση εξώθησης) Ο όγκος που εξωθείται είναι γνωστός ως κλάσμα εξώθησης Με το τέλος της εξώθησης οι κοιλίες αρχίζουν και χαλαρώνουν και επιτελείται σύγλειση των βαλβίδων αορτικής και πνευμονικής Η ενδοκοιλιακή πίεση ελαττώνεται και όταν είναι χαμηλότερη των κόλπων ανοίγουν η μιτροειδής και τριγλώχινα και αρχίζει το στάδιο της κοιλιακής πλήρωσης H κοιλιακή πλήρωση είναι γρήγορη. Ο κύκλος επαναλαμβάνεται ακολουθώντας το επόμενο ερέθισμα από το φλεβόκομβο

56

57 Σταθερός όγκος Κλειστές βαλβίδες Απαραίτητη προϋπόθεση ροής: Διάνοιξη βαλβίδων

58

59 Πιέσεις ΔΕ και ΑΡ κυκλοφορία Ο όγκος παλμού είναι ο ίδιος και για τις δυο κοιλίες αλλά οι πιέσεις στη δεξιά κυκλοφορία είναι χαμηλότερες από ότι στη αριστερή κυκλοφορία

60 Πιέσεις ΔΕ και ΑΡ κυκλοφορία

61

62 Kαρδιακή παροχή= ο όγκος που εξωθείται από τις κοιλίες στο 1min Στόχος της καρδιακής παροχής η ικανοποίηση των μεταβολικών αναγκών του ανθρωπίνου σώματος Η απόδοση σε όγκο παλμού των δυο κοιλιών η ίδια

63 Καρδιακή παροχή Είναι το παράγωγο της καρδιακής συχνότητας και του όγκου παλμού CO=HR x SV

64 Καρδιακή συχνότητα Ρυθμίζεται από το φλεβόκομβο (μόνος του 100 παλμούς ανα λεπτό) Περίπου 72 παλμοί/λεπτό Ορμόνες, φάρμακα, ΑΝΣ

65 Όγκος παλμού SV Ο όγκος του αίματος που εξωθείται από κάθε κοιλία κατά τη διάρκεια της συστολής Διαφορά τελοδιαστολικού και τελοσυστολικού όγκου SV=120-50ml=70ml

66 Aπό ποιους παράγοντες εξαρτάται ο όγκος παλμού; Προφόρτιο: κοιλιακός όγκος στο τέλος της διαστολής (αυξημένο προφόρτιο-αυξημένος όγκος παλμού)-μήκος σαρκομέριου Μεταφόρτιο: είναι η αντίσταση στη κοιλιακή εξώθηση δηλαδή η αντίσταση στη ροή που προκαλείται από τη συστηματική αγγειακή αντίσταση Συσταλτικότητα (η δύναμη του καρδιακού μυός ή η δύναμη της συστολής)

67 Προφόρτιο /τελοδιαστολικός όγκος/μήκος σαρκομέριου Ο βαθμός με τον οποίο οι κοιλίες διατείνονται πρίν τη συστολή Σχετίζεται θετικά με τη φλεβική επιστροφή Αλλαγές στη θέση σώματος Ενδοθωρακική πίεση Όγκο αίματος Φλεβικό τόνο

68 Μηχανισμός Frank-Starling Είναι μια σχέση μήκους-τάσης στην οποία ο τελοδιαστολικος όγκος είναι ο μείζων καθοριστικός παράγοντας του πόσο διατεταμένα είναι τα κοιλιακά σαρκομέρια

69 Nόμος Frank_Starling = Aυξημένος όγκος αίματος= αυξημένο τέντωμα του μυοκαρδίου Αυξημένη δύναμη της καρδιάς ως αντλία.

70 Η σχέση μεταξύ κοιλιακού τελοδιαστολικού όγκου και όγκου παλμού είναι γνωστή ως νόμος Starling για τη καρδιά Η ενέργεια της μυικής συστολής είναι ανάλογη του αρχικού μήκους της μυικής ίνας Οταν ο τελοδιαστολικός όγκος αυξηθεί αυξάνει το μήκος της μυικής ίνας συνεπώς αυξάνει η δύναμη της συστολής Με την αύξηση της δύναμης της συστολής αυξάνει και ο όγκος παλμού

71 Η σχέση μεταξύ κοιλιακού τελοδιαστολικού όγκου και όγκου παλμού είναι γνωστή ως νόμος Starling για τη καρδιά Η ενέργεια της μυικής συστολής είναι ανάλογη του αρχικού μήκους της μυικής ίνας Οταν ο τελοδιαστολικός όγκος αυξηθεί αυξάνει το μήκος της μυικής ίνας συνεπώς αυξάνει η δύναμη της συστολής Με την αύξηση της δύναμης της συστολής αυξάνει και ο όγκος παλμού

72 Μεταφόρτιο Είναι η αντίσταση στη κοιλιακή εξώθηση Προκαλείται από αντίσταση στη ροή στη συστηματική κυκλοφορία Η αντίσταση καθορίζεται από τη διάμετρο των αρτηριολίων και των προτριχοειδικών σφικτήρων Η συστηματική αντίσταση καθορίζεται από το συμπαθητικό σύστημα που ελέγχει το μυικό τόνο στο τοίχωμα των αρτηριών και έτσι τη διάμετρο. Η αντίσταση μετριέται σε μονάδες dyne.sec/cm5

73 Ογκό παλμού Μεταφόρτιο Τελοδιαστολικός όγκος Πτώση στοn όγκο παλμού όσο αυξάνει το μεταφόρτιο

74 Συσταλτικότητα-Contractility H δύναμη του καρδιακού μυός ή η δύναμη της συστολής σε δεδομένο τελοδιαστολικό όγκο Σημαντική επίδραση το ΣΝΣ Η ενδογενής δύναμη της καρδιάς να συστέλλεται ανεξάρτητα από προφόρτιομεταφόρτιο Νοραδρεναλίνη Β1 αδρενεργικοί υποδοχείς Αλλαγή στη δύναμη της συστολής καρδιακού μυός που οφείλεται σε αυξημένο τελοδιαστολικό όγκο (F-S) δεν εκφράζει αυξημένη συσταλτικότητα

75 Πως εκτιμάται αντικειμενικά η συσταλτικότητα; Με το κλάσμα εξώθησης

76 Κλάσμα εξώθησης Υπερβαίνει το 50-55% φυσιολογικά KE=όγκος παλμού/τελοδιαστολικό όγκο

77 Πώς γίνεται η σύσπαση των μυοκαρδιακών κυττάρων;

78 Ca 2+ signaling in cardiac muscle Affected by epinephrine ( ) and ACh ( ) Entry of Ca 2+ during action potential Ca 2+ Υποδοχείς ρυανιδίνης DHPR 1 Ca 2+ out for 3 Na + in Inhibited by digitalis & ouabain; indirectly Na + /Ca 2+ exchange [Ca 2+ ] in 1.Δυναμικό ενέργειας 2.Είσοδος (DHPR) Ca 2+ 3.Απελευθέρωση Ca 2+ από το σαρκοπλασματικό δίκτυο 4.Αύξηση Ca 2+ και δέσμευση στη τροπονίνη 5. Συστολή 6. Ca 2+ αποδεσμεύεται από τη τροπονίνη 7.Μέρος Ca 2+ αποθηκέυεται στο ΣΔ Μέρος Ca 2+ ανταλάσσεται με Να +

79 Διέγερση- Συστολή

80

81

82

83 Αύξηση της δύναμης της συστολής από κατεχολαμίνες Αυξημένη εισροή ασβεστίου Αυξημένη ευαισθησία των διαύλων Ca 2+ (Υποδοχείς ρυανιδίνης)στο σαρκοπλασματικό Ca 2+ Αυξημένη ασβεστιοεπαγώμενη απελευθέρωση ασβεστίου από SR Διέγερση αντλίας επαναπρόσληψης Ca στο SR (Ca- ATPase-Serca2) και αύξηση αποθηκών για περαιτέρω μελλοντική απελευθέρωση

84 Επινεφρίνη από το φλοιό των επινεφριδίων /Νορεπινεφρίνη απο συμπαθητικούς νευρώνες Β1 υποδοχείς στο μυοκαρδιακό κύτταρο camp Συνδέονται με... Ενεργοποιούν SR Ca 2+ serca2 Άνοιγμα διαύλων Ca Παραμονή για περισσότερο χρόνο ανοικτοί Άυξημένη είσοδος Ca Ασβεστιογενής απελ Ca 2+ Ισχυρότερη συστολή Ca 2+ ATPase SR (SERKA2) Φωσφολυρίωση Φωσφολαμπάνης χρονου δέσμευσης Ca 2+ -τροπονίνης Μικρότερη διάρκεια συστολής Ca 2+ απομακρύνεται από το κυτοσόλιο γρηγορότερα

85 Εικονα 1433