Marie Nováková, Fyziologický ústav1 MECHANIKA SRDEČNÍ ČINNOSTI SRDCE JAKO PUMPA SRDEČNÍ CYKLUS SRDEČNÍ SELHÁNÍ Marie Nováková, Fyziologický ústav2 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 3 Fuyu Kobirumaki-Shimozawa et al., J Physiol Sci (2014) 64:221–232 HETEROMETRICKÁ AUTOREGULACE (STARLINGŮV JEV) Marie Nováková, Fyziologický ústav Marie Nováková, Fyziologický ústav4 Fuyu Kobirumaki-Shimozawa et al., J Physiol Sci (2014) 64:221–232 Marie Nováková, Fyziologický ústav5 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 6 0,5 Hz 2 Hz1 Hz 3 Hz Marie Nováková, Fyziologický ústav Marie Nováková, Fyziologický ústav7 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, Fyziologický ústav8 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, Fyziologický ústav9 SRDEČNÍ REZERVA SV (l/min) ZÁTĚŽ (W/kg) ATLETICKÉ SRDCE FYZIOLOGICKÁ ODEZVA SRDEČNÍ SELHÁNÍ 1 2 3 4 10 20 30 Marie Nováková, Fyziologický ústav10 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, Fyziologický ústav11 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, Fyziologický ústav12 DOTÍŽENÁ KONTRAKCE PRELOAD – předtížení (~ náplň srdeční dutiny) AFTERLOAD – dotížení (~ odpor za srdeční dutinou) AP 1 2 3 40 stimulus Marie Nováková, Fyziologický ústav13 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 (RO) EDO LAPLACEův zákon: T = P . R / 2h P = T . 2h / r Práce srdce = P . V Marie Nováková, Fyziologický ústav14 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 P = T . 2h . r –1 Diastola: r i T rostou, P nejprve klesá, poté roste (vztah délka/tenze) Marie Nováková, Fyziologický ústav15 ZVĚTŠENÝ PRELOAD MODEL Marie Nováková, Fyziologický ústav16 ZVĚTŠENÝ AFTERLOAD MODEL Marie Nováková, Fyziologický ústav17 ZVĚTŠENÝ PRELOAD I AFTERLOAD MODEL Marie Nováková, Fyziologický ústav18 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, Fyziologický ústav19 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, Fyziologický ústav20 POLYGRAFIE (polygram) Současný záznam více parametrů v čase Marie Nováková, Fyziologický ústav21 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, Fyziologický ústav22 AKUTNÍ SELHÁNÍ (akutní ztráta srdeční rezervy) KARDIOGENNÍ ŠOK KOMPENZACE CHRONICKÉ SELHÁNÍ NÁHLÁ SMRT DEKOMPENZACE POSTUPNÁ ZTRÁTA SRDEČNÍ REZERVY KOMPENZACE Marie Nováková, Fyziologický ústav23 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, Fyziologický ústav24 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 diuretika srdeční glykosidy (digitalis)