Marie Nováková, jaro 20211 MECHANIKA SRDEČNÍ ČINNOSTI SRDCE JAKO PUMPA SRDEČNÍ CYKLUS SRDEČNÍ SELHÁNÍ Marie Nováková, jaro 20212 SRDEČNÍ VÝDEJ (SV nebo MINUTOVÝ OBJEM, MO) SV SF SO SV = SF x SO KORONÁRNÍ PRŮTOK EDV Žilní návrat Compliance Aortální tlak LK = PK AUTOREGULACE síly stahu • HETEROMETRICKÁ - Starlingův jev • HOMEOMETRICKÁ - Frekvenční jev SO = EDO - ESO EJEKČNÍ FRAKCE EF = EDO – ESO / EDO 5l/min 70ml > 60% KONTRAKTILITA • schopnost myokardu se stáhnout • závisí na perfůzi tkáně (kyslík a substráty pro tvorbu ATP) a na dostupnosti vápníku REGULACE • sympatikus • parasympatikus Marie Nováková, jaro 20213 Fuyu Kobirumaki-Shimozawa et al., J Physiol Sci (2014) 64:221–232 HETEROMETRICKÁ AUTOREGULACE (STARLINGŮV JEV) Marie Nováková, jaro 20214 Fuyu Kobirumaki-Shimozawa et al., J Physiol Sci (2014) 64:221–232 Marie Nováková, jaro 20215 Henry Pickering Bowditch (1840 – 1911) HOMEOMETRICKÁ AUTOREGULACE (FREKVENČNÍ JEV) Při zvyšující se srdeční frekvenci stoupá síla stahu Zvyšuje se poměr mezi intra- a extracelulární koncentrací vápníku Marie Nováková, jaro 20216 0,5 Hz 2 Hz1 Hz 3 Hz Marie Nováková, jaro 20217 SRDEČNÍ REZERVA = maximální SV / klidový SV KORONÁRNÍ REZERVA = maximální KP / klidový KP CHRONOTROPNÍ REZERVA = maximální SF / klidová SF OBJEMOVÁ REZERVA = maximální SO / klidový SO 3,5 3 - 5 1,5 4 - 7 KP = koronární průtok SF = srdeční frekvence SO = systolický objem Marie Nováková, jaro 20218 SRDEČNÍ REZERVA SV (l/min) ZÁTĚŽ (W/kg) ATLETICKÉ SRDCE FYZIOLOGICKÁ ODEZVA SRDEČNÍ SELHÁNÍ 1 2 3 4 10 20 30 Marie Nováková, jaro 20219 DŮLEŽITÉ TERMÍNY Vztah délka-tenze Minimální délka l0 Optimální délka Pasivní, aktivní, celková síla Stah izometrický, izotonický, auxotonický Autoregulace srdeční činnosti – heterometrická (Starling) Preload, afterload Marie Nováková, jaro 202110 pasivní protažení aktivní protažení izometrický stah izotonický stah auxotonní stah VZTAH DÉLKA - TENZE Resting tension force Resting tension force Total force Total force Marie Nováková, jaro 202111 Příčně pruhovaný srdeční sval ČASOVÉ SOUVISLOSTI MEZI AKČNÍM POTENCIÁLEM A KONTRAKCÍ Příčně pruhovaný kosterní sval Hladký sval Akční potenciál (AP): cca 250 ms Kontrakce svalu: cca 250 ms 0 200100 300 400 Čas od počátku AP (ms) AP: 5 ms Kontrakce: 20 ms AP: cca 50 ms Kontrakce: cca 1000 ms Kolísavý „klidový“ membránový potenciál, při překročení depolarizačního prahu vzniká hrotitý potenciál (spike) Dlouhá refrakterní doba Délka AP a kontrakce závisí na srdeční frekvenci Délka elektromechanické latence a délka kontrakce závisí na typu kosterního svalu (typ S nebo F) Svačinová, 2016 Marie Nováková, jaro 202112 DOTÍŽENÁ KONTRAKCE PRELOAD – předtížení (~ náplň srdeční dutiny) AFTERLOAD – dotížení (~ odpor za srdeční dutinou) AP 1 2 3 4 Marie Nováková, jaro 202113 AB – fáze izovolumické kontrakce BC – ejekční fáze CD – fáze izovolumické relaxace DA – fáze plnění P (mmHg) V (ml) SRDEČNÍ CYKLUS – TLAKOVĚ OBJEMOVÝ DIAGRAM (P/V smyčka) 50 120 10 100 80 125 A B C D ESO (RV) EDO LAPLACEův zákon: T = P . R / h P = T . H / r Práce srdce = P . V Marie Nováková, jaro 202114 P = T . 2h . r –1 Diastola: r i T rostou, P nejprve klesá, poté roste (vztah délka/tenze) P = T . 2h . r –1 Izovolumická kontrakce: T roste při uzavřených chlopních – vzestup P P = T . 2h . r –1 Ejekce: r klesá, h roste, proto P roste i při stejné T P = T . 2h . r –1 Izovolumická relaxace: T klesá při uzavřených chlopních – pokles P Marie Nováková, jaro 202115 ZVĚTŠENÝ PRELOAD MODEL Marie Nováková, jaro 202116 ZVĚTŠENÝ AFTERLOAD MODEL Marie Nováková, jaro 202117 ZVĚTŠENÝ PRELOAD I AFTERLOAD MODEL Marie Nováková, jaro 202118 SRDEČNÍ OZVY Způsobeny vibrací různých anatomických struktur + ev. změnou proudění krve: • Uzávěr a napínání chlopní • Izovolumické kontrakce srdečního svalu (papilární svaly, šlašinky) • Turbulentní proudění krve I. - uzávěr mitrální (+ trikuspidální) chlopně II. - uzávěr aortální (+ pulmonální) chlopně III. - rychlé plnění komor - patologická IV. - síňový stah – většinou patologická Vibrace komorové stěny Z mitrální chlopeň aortální chlopeň I. II. III. IV. Z Z O O O – otevřena, Z - zavřena Rozštěp I. nebo II. ozvy: asynchronní uzávěr M - T chlopně (I.) nebo Ao - P chlopně (II.) (inspirace, hypertenze….) Marie Nováková, jaro 202119 SRDEČNÍ ŠELESTY – PATOLOGICKÉ FENOMÉNY založené na turbulentním proudění krve 1. SYSTOLICKÝ • Stenóza – aortální, pulmonální (1) • Regurgitace – mitrální, trikuspidální (2) 2. DIASTOLICKÝ • Stenóza – mitrální, trikuspidální (3) • Regurgitace – aortální, pulmonální (4) 3. TRVALÝ • Defekty septa Z mitrální chlopeň aortální chlopeň I. II. Z Z O O O – otevřena, Z - zavřena systola diastola FYZIOLOGICKÉ OZVY AORTÁLNÍ STENÓZA MITRÁLNÍ REGURGITACE MITRÁLNÍ STENÓZA AORTÁLNÍ REGURGITACE 1 2 3 4 Marie Nováková, jaro 202120 POLYGRAFIE (polygram) Současný záznam více parametrů v čase Marie Nováková, jaro 2021 21 SRDEČNÍ SELHÁNÍ = ztráta srdeční rezervy Neschopnost srdeční pumpy uspokojit oběhové nároky periferie při normálním žilním návratu. MV (l/min) ZÁTĚŽ (W/kg) ATLETICKÉ SRDCE FYZIOLOGICKÁ ODEZVA SRDEČNÍ SELHÁNÍ 1 2 3 4 10 20 30 PŘÍZNAKY slabost, otoky, žilní městnání, dyspnoe, cyanóza AKUTNÍ x CHRONICKÉ. KOMPENZOVANÉ x DEKOMPENZOVANÉ. NEJČASTĚJŠÍ PŘÍČINY: • Závažné arytmie • Přetížení – objemové (aortální insuficience, a-v zkraty) nebo tlakové (hypertenze a aortální stenóza – přetížení vlevo, plicní hypertenze a stenóza pulmonální chlopně – přetížení vpravo) • Kardiomyopatie Marie Nováková, jaro 202122 AKUTNÍ SELHÁNÍ KARDIOGENNÍ ŠOK KOMPENZACE CHRONICKÉ SELHÁNÍ NÁHLÁ SMRT DEKOMPENZACE POSTUPNÁ ZTRÁTA SRDEČNÍ REZERVY KOMPENZACE Marie Nováková, jaro 202123 KOMPENZACE SRDEČNÍHO SELHÁNÍ BAROREFLEX Fyziologická úloha: kompenzace poklesu minimálního objemu cirkulujících tekutin Signál: pokles TK (ortostáza, pracovní vazodilatace) Senzor: baroreceptory Odpověď: aktivace SAS (zvýšení SF, inotropie, TK) Patologický signál: dlouhodobý pokles TK při srdeční nedostatečnosti Důsledky: zvýšený výdej energie – bludný kruh AKTIVACE RAAS Fyziologická úloha: kompenzace ztráty cirkulujících tekutin (krvácení) Signál: pokles renální perfúze Senzor: juxtaglomerulární aparát ledvin Odpověď: zvýšení TK (angiotenzin II.), retence vody (aldosteron) Patologický signál: pokles renální perfúze při srdeční nedostatečnosti Důsledky: zvýšení preloadu a afterloadu, zvýšený výdej energie – bludný kruh inhibitory angiotenzin-konvertujícího enzymu (AT II. receptory) b – sympatolytika Ca2+ - antagonisté Marie Nováková, jaro 202124 DILATACE (Starlingův jev) Fyziologická úloha: vyrovnání okamžitých pravo-levých rozdílů Signál: ortostáza, hluboké dýchání, začátek pracovního zatížení Patologický signál: trvalé hromadění krve v srdci Důsledky: zvýšený výdej energie – bludný kruh HYPERTROFIE Fyziologická úloha: úspora energeticky náročné tenze stěny Signál: P = s . 2 h / r, intermitentní zvýšení TK (sportovní srdce) Odpověď: koncentrická remodelace Patologický signál: trvalý vzestup preloadu nebo afterloadu Důsledky: zhoršená oxygenace, fibrotizace – bludný kruh diuretikasrdeční glykosidy (digitalis)