Kardiovaskulární systém Úvod Nezbytnou podmínkou efektivní funkce krve je její cirkulace Cirkulaci zabezpečují dvě anatomicky spojená čerpadla srdce pravé a levé Spoj těchto čerpadel umožňuje jejich dokonalou synchronizaci Každá polovina čerpadla je rozdělena na síň a komoru Levá komora má silnější stěnu a pohání vysokotlaký systémový oběh Pravá komora má stěnu slabší a pohání nízkotlaký plicní oběh 1
William Harvey (1578-1657) Exercitatio Anatomica de Motu Cordis et Sanguinis in Animalibus William Harvey 1628 2
Malý plicní oběh - krev žilami do pravého srdce a odsud do plic - nízkotlaký systém (nízký tlak 15 mmhg) - funkce krevního rezervoáru - žíly, pravé srdce a cévy malého oběhu (80%) Velký tělní (systémový) oběh - krev z levé komory arteriemi do celého těla - vysokotlaký systém Malý a velký oběh navzájem zapojeny sériově Velký oběh minutový oběh se rozděluje do paralelně zapojených orgánů (mozek, srdce, trávicí trakt, ledviny, kůže, svaly ) Krev v celém krevním oběhu 84% systémový oběh 9% plicní oběh 7% srdce 3
Velký (systémový) oběh rozděl minutového objemu 12% mozek 5% srdce (až 5x více) 25% ledviny 25% svaly (až 20x více) 30% trávicí trakt (až 2x více) 3% kostra Funkční typologie cév 1. Cévy pružníku 14% - velké a středně velké tepny elastinového typu - transport krve do periferie 2. Rezistenční cévy 3% - malé tepny a tepénky = prekapilární rezistenční cévy - hodně hladké svaloviny změna průsvitu 3. Kapiláry 8% 4. Kapacitní cévy 75% - vény a venuly (žíly) - roztažné = rezervoár krve 4
Anatomie srdce Stavba stěny srdeční srdce - 0.5 % tělesné hmotnosti dutý orgán 4 dutiny - vystlány endokardem srostlý s myokardem (3 vrstvy): povrchová, střední a vnitřní - svalovina síní oddělena od svaloviny komor vazivovým skeletem = základ pro srdeční chlopně - perikard = obal srdce : viscerální vrstva (vnitřní) = epikard parietální vrstva (povrch) 5
Čerpací funkce srdce Čerpací p funkce srdce je založena na rytmickém střídání relaxace (diastoly) a kontrakce (systoly) svaloviny komor Chlopně Kontrakce síní Funkční rezerva srdce je obrovská Objem krve přečerpaný jednou komorou za minutu se může zvýšit z 5l na 30l při fyzické zátěži Elektrická aktivita srdce Srdeční svalová vlákna jsou excitabilní elementy Na el.podnět odpovídají vzruchem, vedou jej a popř. i samovolně tvoří (převodní systém) Vlákna pracovního myokardu nejsou za normálních okolností schopna spontánní tvorby vzruchů (mechanická čerpací práce) 6
Klidový membránový potenciál Svalové buňky pracovního myokardu Základním rysem je polarizace a depolarizace buněčných membrán Intracelulární kompartment je negativní proti povrchu buňky řádově o desítky mv Nestejné rozlož iontů je dáno difuzí, permeabilitou membrány a iontovou pumpou (Na-K-ATPáza ATPáza) Koncentrace K + iontů je uvnitř buňky asi 30x vyšší než extracelulárně Buněčná membrána je pro draselný iont velmi dobře propustná díky několika typům iontových kanálů Hnací silou je koncentrační rozdíl K + iontů Membrána je naopak prakticky nepropustná pro natriové ionty Výsledkem je nadbytek kladných iontů na zevním povrchu membrány (RMP srdečního vlákna) Akční potenciál Otevř napěťově řízených Na-kanálů depolarizace Membrána zůstává depolarizována až několik set milisekund plató AP Během této fáze se po malém poklesu hned na začátku hodnota membránového potenciálu po dobu 100-300ms nemění (+15mV) Existuje rovnováha mezi množství kationtů, které buňku opouštějí a které vstupují intracelulárně Proud K + iontů ven z buňky je vyrovnán proudem Ca 2+ dovnitř Fáze plató je ukončena uzavřm Ca 2+ kanálů čímž dojde k poklesu membránového potenciálu do negativních hodnot, což má za následek zvýš propustnosti kanálů pro K + ionty Membránový potenciál se vrací na klidovou hodnotu (repolarizace) 7
Absolutní a relativní refrakterní fáze Po salvě akčního potenciálu od depolarizace až do 2/3 repolarizace nelze vyvolat další depolarizaci ani silně nadprahovým podnětem Příčinou jsou sodíkové kanály, které se nacházejí v inaktivovaném stavu Další depolarizaci je možné vyvolat až zhruba při repolarizaci i membrány bá na - 40mV, a to podnětem nadprahovým (přibližně pětinásobek normálního prahu podráždění) Význam refrakterity myokardu Myokard je chráněn před ochromm čerpací funkce z důvodů rychlého opakování vzruchů (kontrakce je ukončena dříve, než se obnoví normální dráždivost) Vzruch proběhne myokardem dle daného pořádku a nemůže po myokardu kroužit (refrakterní fáze je delší než doba šíř vzruchu myokardem) 8
Převodní systém srdeční Rytmicky se opakující podněty si srdce vytváří táří samo automacie Vzruch vzniká v převodním systému v sinoatriálním uzlu Atrioventrikulární uzel Hisův svazek Tawarova raménka Purkyňova vlákna Převodní systém srdeční V buňkách nadaných autorytmicitou existují během klidové fáze 3 transmembránové proudy: Proud Na + dovnitř Proud Ca 2+ dovnitř Proud K + ven (vyrovnává předchozí) Postupné snižování draselného dase opoudu proudu vede ke zvyšování hodnoty membránového potenciálu, až dosáhne spouštěcí úrovně 9
Mechanická činnost srdce Elektrické děje spouští mechanickou činnost t srdce Kontrakce/relaxace vede k přečerpávání krve Chlopně Srdeční cyklus Podle tlakových a objemových změn Systola: Izovolumická kontrakce (roste p, V se nemění) Ejekční fáze (p stálý, V se zmenšuje) Diastola: Izovolumická relaxace (p klesá, V se nemění) Plnící fáze (p se nemění, V roste) 10
Fáze izovolumické kontrakce Kontrakce myokardu vede na začátku systoly komor ke vzrůstu nitrokomorového tlaku Tlak v komorách převýší tlak v předsíních a atrioventrikulární chlopně se uzavřou Semilunární chlopně jsou stále ještě uzavřeny (tlak v komorách je nižší než ve velkých tepnách) Tlak stoupá 60ms Ejekční fáze Nitrokomorový tlak přesáhne diastolický tlak ve velkých tepnách (aorta, plicnice) Poloměsíčité chlopně se otevřou, krev je vypuzována do tepen velkého a malého oběhu Jakmile je tlak nižší, než je tlak ve velkých tepnách poloměsíčité chlopně se uzavřou a systola končí 200ms Objem komory se zmenší, ze 130ml se vypudí asi 70ml (systolický objem) Poměr tepového objemu k objemu komory na konci diastoly ejekční frakce 11
Izovolumická relaxace Relaxace myokardu vede k rychlému poklesu nitrokomorového tlaku Až k hodnotě nižší než je v síních Atrioventrikulární chlopně se otevírají Komory se mohou začít plnit 50ms Plnící fáze Na počátku klesne nitrokomorový tlak na svou nejnižší hodnotu během celého srdečního cyklu nula Objem komor rychle roste Systola předsíní se na náplni komor podílí jen asi 8% Tato fáze se velmi zkracuje se stoupající srdeční frekvencí (pak má systola předsíní velký význam) 12
Starlingův zákon Závislost velikosti tepového objemu na diastolické náplni komory Vyvinutá síla kontrakce srdečního vlákna je funkcí jeho počáteční délky Srdeční sval pracuje (x kosterní) na vzestupné části Gordonovy křivky, tzn. že s protažm se zvyšuje síla stahu 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 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 13
Energetika srdeční práce Zdrojem energie ATP Výhradně aerobní metabolismus 10% klidové spotřeby kyslíku (srdce představuje 0,5% váhy organismu) Schopnost utilizovat kyselinu mléčnou (zdrojem kosterní svaly, udrž ph) Spotřebu kyslíku v srdci určují: Práce izovolumické kontrakce Síla kontrakce Srdeční frekvence Daleko méně se na spotřebě podílí izotonická kontrakce (ejekční fáze) Zevní projevy srdeční činnosti Srdeční ozvy Úder srdečního hrotu Měř krevního tlaku pukání šelest zastřené zahalené buš 14
Zevní projevy srdeční činnosti Říz srdeční činnosti Nervové, humorální, celulární všechny v zásadě působí na tyto parametry (děje) v srdci: chronotropie ovlivnění srdeční frekvence inotropie ovlivnění srdeční kontrakce dromotropie ovlivnění síňokomorového převodu bathmotropie ovlivnění vzrušivosti myokardu 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 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 Celulární regulace Starlingův zákon 15
Úvod do elektrokardiografie (EKG) EKG je neinvazivní elektrofyziologická metoda zaznamenávající elektrické potenciály srdce z povrchu těla Modifikace: snímání z povrchu srdce Senzitivní a specifická Levná Poskytuje informace nejen o funkci ale částečně i o struktuře srdečního svalu Topografická Standardní 12ti svodové EKG 6 svodů hrudních (V1 (V1-V6) V6) 6 svodů končetinových 3 svody bipolární (I, II, III) 3 svody unipolární, augmentované (avl, avr, avf) Hrudní svody snímají poteciály v transversální rovině Končetinové svody snímají potenciály v rovině frontální 16
Končetinové svody Anatomická lokalizace hrudních svodů Svody V1-V6 V6 rozdělujeme po 2 do anatomických skupin dle jejich ulož na hrudní stěně A) skupina septální V1,V2 V1 4.mezižebří parasternálně vpravo V2 4.mezižebří parasternálně vlevo B) skupina přední V3, V4 V3 mezi svody V2 a V4 V4 5. mezižebří v medioklavikulární čáře C) skupina boční (laterální) V5, V6 V5 mezi svody V4 a V6 V6 5. mezižebří ve střední axilární čáře 17
Svody EKG - přehled EKG křivka vlny (P, T vlny) kmity (Q, R, S kmity) intervaly (např. P-Q interval) rytmus (např. sinusový) akce (např. pravidelná) frekvence (např. 60/ min) Popis křivky EKG 18
Poznámky k mikrocirkulaci Filtrace Faktory ovlivňující filtraci: Kapilární hydrostatický tlak rozdíl mezi arteriálním a venózním koncem Koloidně osmotický tlak plazmy (onkotický tlak) albuminy Koloidně osmotický tlak (onkotický tlak) intersticia Hydrostatický tlak intersticiální tekutiny -část oběhu zajišťující j výměnu metabolitů, vody, plynů, hormonů mezi krví a buňkami - funkční celek od arteriol až po venuly 19