Patofyziologie srdce. 1. Funkce kardiomyocytu. Kontraktilní systém

Transkript

1 Patofyziologie srdce Funkce kardiomyocytu Systolická funkce srdce Diastolická funkce srdce Etiopatogeneze systolické a diastolické dysfunkce levé komory a srdečního selhání 1. Funkce kardiomyocytu Kardiomyocyty obsahují tři propojené systémy: - systém excitační: účastní se šíření akčního napětí do okolních buněk a zahajuje další pochody uvnitř kardiomyocytů (kap. 14) - systém spřažení excitace a kontrakce: mění elektrický signál na chemický - systém kontraktilní: molekulární motor hnaný ATP Systém spřažení excitace a kontrakce Elektrochemické spřažení mezi sarkolemou a nitrobuněčnými organelami zajišťuje systém intracelulárních membrán (sarkotubulární systém, obr. 1). Spřažení excitace a kontrakce je realizováno kaskádou dvou okruhů pohybu kalciových iontů, jejichž činností se vyvolá vápníkový hrot v cytosolu, indukující stah myofibril (obr. 2). 1 2 Depolarizace nebo β-adrenergní vliv otevření dihydropyridinových receptorů (DHP) Ca 2+ z tubulů otevření ryanodinových receptorů výtok Ca 2+ ze SR do cytosolu spuštění kontrakce Na/Ca antiport vylučuje nadbytečné Ca 2+ po proběhnutí akčního napětí důležitá úloha v relaxaci Kontraktilní systém Ca 2+ + troponin C troponin I vazba můstků na aktin β-stimulace camp PKA fosforylace a otevření Ca kanálů (DHP) v T-tubulech Ca/Ca kaskáda intracelulární Ca 2+ zvýšení kontraktility (inotropní účinek) β-stimulace fosfolamban SERCA urychlení relaxační fáze (tzv. luzitropní účinek)

2 Pojmy předtížení (preload) a dotížení (afterload) vznikly při experimentování se svalovým preparátem, ale přešly i do klinického názvosloví (obr. 3) Rychlost zkracování myofibrily (svalu) je funkcí předtížení, dotížení a kontraktility (obr. 4) 3 4 Rychlost, síla a rozsah zkracování je ovlivňována se zpomalí dotížením tvorba můstků ale více vazebných míst na aktinových vláknech zvětší vyvíjené napětí receptory napětí Na Ca Homeometrická autoregulace (Anrepův efekt) předtížením: aktivace závislá na délce F-S (heterometrická síla a rozsah autoregulace) Stará teorie: optimální střední protažení Dnes: vyšší citlivost kontrakt. bílkovin na Ca 2+ při maximálním protažení (u myokardu není klesající rameno F-S křivky) Kontraktilitu je však těžké odlišit od předchozích, je to jen klinicky vhodné (obr. 5) kontraktilitou: interakce kontrakt. bílkovin s Ca 2+ počet a frekvence vytváření můstků; [Ca 2+ ] senzitivita 5 2. Systolická funkce srdce Velikost dotížení určí velikost vyvíjeného napětí a má vliv na rychlost a rozsah zkracování (obr. 6) Zákonitosti zjištěné na svalovém proužku je možné přenést na dutý svalový orgán. V obou případech se experimentálně dají zavést tři režimy kontrakce: izotonická, izometrická a kontrakce s dotížením (obr. 7) 6

3 Křivka izometrických = izovolumických maxim představuje zároveň hranici, na které končí jak křivky izotonických kontrakcí, tak kontrakcí s dotížením. Konečná délka svalu na konci kontrakce je tedy přímo závislá na velikosti dotížení, ale je nezávislá na délce svalu před stimulací, tj. na předtížení (obr. 8) 7 8 Předtížení komory je možné definovat jako enddiastolické napětí ve stěně a dotížení jako její maximální systolické napětí (obr. 9) 9 Laplaceův zákon pro kouli: P*r σ = 2h Předtížení myokardu se definuje jako enddiastolické napětí v jeho stěně a dotížení jako jeho maximální systolické napětí Pracovní diagram myokardu se pohybuje mezi křivkou poddajnosti myokardu a mezi křivkou endsystolického tlaku a objemu (ESPVL, která se velmi blíží křivce izovolumických maxim, obr. 10) 10

4 Pracovní diagram srdce se typicky mění pod vlivem předtížení, dotížení a změněné kontraktility (obr. 11, 8) 11 8 Součet vnější a vnitřní práce je celková mechanická energie kontrakce a ta je přímo úměrná spotřebě kyslíku v myokardu. Tlaková práce srdce spotřebovává více kyslíku než objemová práce, takže účinnost prvé je nižší než druhé (obr. 12) 12 Tato teorie umožňuje odhadnout, jak předtížení, dotížení a kontraktilita ovlivňují spotřebu kyslíku v myokardu β-adrenergní stimulace zvýší účinnost srdeční práce. Charakteristiky srdečního selhání jsou zrcadlovým obrazem β-adrenergních účinků (obr. 13) 13

5 Kontraktilita myokardu se definuje jen obtížně. Teoreticky (a postaru) je to myokardu samému vlastní úroveň stažlivého výkonu, nezávislá na podmínkách zatížení. Zatížení, srdeční frekvence a kontraktilita však mají na celulární úrovni mnoho společného, totiž interakci stažlivých bílkovin s Ca. Kontraktilitu. lze indikovat na svalovém proužku pomocí V max, klinicky pomocí ejekční frakce a sklonu ESPVL. Zvýšení kontraktlity umožňuje buď překonávat vyšší tlak nebo vyvrhovat větší tepový objem, aniž by se zvýšil end-diastolický volum (obr. 11c) Diastolická funkce srdce Síly ovlivňující diastolickou funkci aktivní: schopnost odčerpat Ca 2+ ze sarkoplazmy (kontra afinita kontraktilních bílkovin k Ca) izovolemický pokles napětí (tlaku) pasivní absolutní tlouštka komory relativní tuhost vlastní tkáně myokardu turgor myokardu množství vaziva v myokardu úplně zvnějška perikard diastolická komorová interakce Průběh napětí myokardu v diastole je dán součtem aktivních a pasivních složek rozepnutí (obr. 14) Etiopatogeneze systolické a diastolické dysfunkce levé komory a srdečního selhání Systolická dysfunkce je důsledkem snížené kontraktility a diastolická dysfunkce snížené poddajnosti komory (obr. 15) 15

6 Srdeční selhání je vyvrcholením dysfunkce komor(y), která se vpřípadě chronického selhávání srdce vyvíjí delší dobu (obr. 16) 16