Физиология на сърдечно-съдовата система

Лекция 9:
Физиология на сърдечно-съдовата система

СЪДОВА
СИСТЕМА

Кръгове
Видове съдове
Хемодинамика
Артериално налягане
Съдов тонус
Регулация на кръвното налягане

Физиологични характеристики на сърдечния мускул. Анатомия на сърцето
Особености на възбудимостта
на сърцевите мускулни клетки
Обединяват характеристики на скелетните и на гладките мускули
Напречнонабраздени – правилна подредба на актина и миозина в саркомери
Интеркаларни дискове – съдържат конексони (електрични синапси)
Потенциал на покой – -85 mV, пропускливост на мембраната за К+
Потенциал на действие – +20 mV, пропускливост за Na+ и Са2+
Потенциал на действие с плато – затварянето на натриевите канали не води до възстановяване на потенциала на покой
Забавяне на реполяризацията с 200-250 ms на ниво около 0 mV
Отваряне на бавни Са2+ и Na+ канали
Затваряне на бързи Na+ канали
Отваряне на бавни К+ канали

Особености на клетките от възбудно-проводната система на сърцето
Не могат да поддържат стабилен
потенциал на покой
Потенциал на действие
бавно спонтанно деполяризират (пейсмейкърен потенциал)
бърза деполяризация
бърза реполяризация

Пейсмейкърен потенциал
Наклонът му (колко бързо се променя мембранния потенциал за единица време) определя честотата на сърдечната дейност (колко бързо се достига критичното ниво и се развива следващ потенциал на действие)
Дължи се на специфични потенциалзависими натриеви канали, които се отварят по време на реполяризацията на предишния потенциал на действие

Особености на електро-механичното куплиране
Започване на съкращението:
Потенциал на действие
Отваряне на калциеви канали по мембраната на самата Т-система
Навлизане на малко количество Са2+ от извънклетъчното пространство в цитозола в близост до гладката ендоплазмена мрежа
Са2+ се свързва към калциеви рецептори по ендоплазмената мрежа (калциеви канали)
Нетна дифузия на Са2+ от ендоплазмената мрежа към цитозола - Са-индуцирано калциево освобождаване
Стартиране на съкращението
Прекратяване на съкращението
Спадне на цитозолната концентрация на Са2+
чрез Са-помпи (първично активен транспорт) към ендоплазмената мрежа
чрез Са-помпи и Na/Са обменник (вторично активен транспорт) към извънклетъчното пространство

Са2+ не е достатъчно да насити всички тропонинови комплекси - броят на напречните мостчета (силата на съкращението) се контролира чрез количеството освобождаване на Са2+ от ендоплазмената мрежа

Рефрактерен период
Осигурява невъзможност за сумиране на съкращения
Скелетна мускулатура:
Рефрактерен период - 1-2 ms
Продължителност на съкращението – 20-100 ms
Сърцева мускулатура:
Рефрактерен период – 200-300 ms
Продължителност на съкращението – 200-300 ms

Възбудно-проводна система на сърцето. Автоматия
Автоматия - способността на сърцето ритмично да се възбужда и съкращава под влиянието на импулси, зараждащи се във възбудно-проводната му система
Следствие от ритмичното деполяризиране на синусовия възел, което се предава чрез електричните синапси на цялото сърце

Възбудно-проводната система
1% мускулни клетки:
Не участват в съкращението
Осигуряват координацията в работата на сърцето
Също са свързани с електрични синапси помежду си и със съседните съкратителни клетки

Компоненти:
Синусов възел
Предсърдно-камерен възел
Снопче на Хис
Мрежа на Пуркиние

Синусов възел
Намира се в стената на дясното предсърдие между двете кухи вени
Скоростта на достигане на критичния праг определя честотата на самовъзбуждането и на сърдечните съкращения
Водач на ритъма - най-висока честота на самовъзбуждане цялото сърце
При пълна липса на нервна или хормонална регулация спонтанната честота на деполяризация на синусовия възел е 100 в min

Предсърдно-камерен възел
Намира се също в дясното предсърдие в близост до междупредсърдната преграда до отвора на коронарния синус
Провежда импулсите сравнително бавно (0,1 s) – определя се от дебелината на влакната в него
Позволява последователно съкращение на предсърдията и камерите - еднопосочност на
кръвния поток от предсърдията към камерите

Снопче на Хис
Прониква в междукамерната преграда и се разделя на ляв и десен клон
Единствена връзка между предсърдната и камерната мускулатура
Отвежда възбуждането във върха на сърцето
Предсърдията са отделени от камерните от съединителна тъкан, която служи като изолатор

Нишки на Пуркиние
Снопчето на Хис се разклонява в мрежата на Пуркиние в стените на двете камери
Автоматия на възбдно-проводнатажсистема
Синусов възел – 100 удара/min
Предсърдно-камерен възел – 40-60 удара/min (нодален ритъм)
Нишки на Пуркиние – 25-40 удара/min, но предсърдията и камерите се съкращават несинхронизирано
Пълен и непълен Предсърдно-камерен блок
WPW-синдром

Сърдечен цикъл

0.1 s 0.2 s 0.3 s 0.4 s 0.5 s 0.6 s 0.7 s 0.8 s

Предсърдия. Камери
Фази на сърдечния цикъл
Изоволуметрично камерно съкращение - камерите се съкращават, но всички клапи на сърцето са затворени
Развива се напрежение и се покачва камерното налягане, но кръвта не се компресира
Изоволуметричното съкращение = изометричното съкращение при скелетните мускули
Изтласкваща фаза - налягането в камерите надхвърли налягането в аортата и белодробната артерия
Полулунните клапи се отварят
Камерните мускулни влакна се скъсяват
Изтласква се кръв в съдовете
Изоволуметрична камерна релаксация - камерите се отпускат и полулунните клапи се затварят
Предсърдно-камерните клапи също са затворени
Никакъв обем кръв не навлиза или не напуска камерите
Камерно пълнене - налягането спада и предсърдно-камерните клапи се отворят
Камерното пълнене продължава по време на цялата диастола
В края предсърдията се съкращават и донапълват камерите (само 20%) - при ускоряване на сърдечната дейност се поддържа адекватно камерно пълнене
Над 200 удара/min камерното пълнене се нарушава

Ударен и минутен обем на сърцето
Ударен обем на сърцето (УО) - изтласканият обем кръв в съдовете по време на систола (70 ml)
Краен систолен обем - останалият в камерите обем кръв в края на систолата (65 ml)
Минутен обем - обемът кръв, изтласкан от всяка камера за 1 min (L/min)
МО = СЧ × УО = 72 удараΤ𝑚𝑖𝑛 × 0.07 𝐿Τудар = 5,0 𝐿Τ𝑚𝑖𝑛
При добре тренирани спортисти до 35 L/min (цялото количество кръв преминава през сърцето 7 пъти за 1 min)
При нетрениран организъм до 20-25 L/min
При кръвозагуба – УО ↓, а СЧ ↑, МО = const

Регулация на сърдечната дейност
Механизми на регулация
Механизъм на Франк-Старлинг
Нервна регулация
Симпатикова инервация
Парасимпатикова инервация
Хуморална регулация (от вещества, разтворени в кръвната плазма)
Неорганични соли
Хипоксия
Хормонален контрол

Хетерометрична регулация (механизъм на Франк-Старлинг)
Собствени механизми за саморегулация на помпената функция
Фактори, определящи помпената дейност на сърцето
Венозен приток – повишава предварителният товар и сърцето с ↑ краен диастолен обем и ↑ ударен обем (механизъм на Франк – Старлинг)
Налягане в аортата и белодробната артерия - ↑ съпротивление в аортата (насрещният товар → ударният обем на сърцето ↓, а крайният диастолен обем ↑ с всяка следваща систола поради стабилният венозен приток → налягането ↑ и в определен момент преодолява съпротивлението на аортата (камерата изтласква първоначалният ударен обем)
Съкратителна активност на миокарда
Камерата се съкращава по-силно при систола ако е напълнена с повече кръв по време на диастолата
Представлява проста връзка между дължината на мускулните влакна и тензията
По-голям краен диастолен обем → по-разтегнати камерни мускулни влакна → по-силно съкращение

Нервна регулация
Хронотропен ефект – повлиява честотата
Дромотропен ефект – повлиява провеждането на импулсите
Инотропен ефект – повлиява силата на съкращението
Батмотропен ефект - повлиява възбудимостта на сърцето

Симпатикови ефекти върху сърцето
Постганглийни влакна на долния шиен и горния гръден ганглий
Преганглионарните им неврони се намират в горните гръдни сегменти на гръбначния мозък
Инервират и предсърдията, и камерите

Ефекти:
+ хронотропен ефект (учестява сърдечната дейност) – ускорява развитието на пейсмейкърния потенциал на всички компоненти на възбудно-проводната система и ускорява провеждането през предсърдно-камерния възел
+ дромотропен ефект (ускорява провеждането)
+ инотропен ефект (повишава силата на съкращението) – може да нарасне със 100% над
нормата
+ батмотропен ефект (повишава възбудимостта на миокарда).
+ Учестяването и усилването на съкращенията води до повишен минутен обем на сърцето – увеличава се ударния обем и намалява крайния систолен обем (камерата се изпразва по-ефективно)
Повлиява се крайният диастолен обем (количеството кръв в камерата преди систола) – по механизма на Франк-Старлинг
Насрещното съпротивление в аортата, срещу което работи камерата - влияние върху ударния обем при трайно повишаване на кръвното налягане (хипертрофия на лявата камера и изтощаване на сърдечния мускул)
Норадреналин и адреналин:
β1-адренорецептори → ↑ цАМФ → повече Са2+ и Na+-канали по време на потенциала на действие → ↑ концентрация на Са2+ → ↑ броя на актомиозиновите мостчета по време на систола → ↑ помпената активност на сърцето
↑ активността на Са2+-помпи по гладката ендоплазмена мрежа и афинитета на тропонина за Са2+ → ↑ скоростта, с която Са2+ се връща в депата след възбуждането → ускорява процеса на релаксация на камерната мускулатура
Активира протеин киназа А → фосфорилира фосфоламбан в ендоплазмената мрежа → активира калциевата помпа → ускорява релаксацията на сърцевата мускулатура.

Парасимпатикови ефекти върху сърцето
хронотропен ефект (↓ сърдечната честота)
забавя развитието на пейсмейкърния потенциал на синусовия възел
хиперполяризира мембраната и пейсмейкърният потенциал започва от по-отрицателна стойност (нужна е много поголяма промяна, за да се достигне прага)
забавя провеждането в предсърдно-камерния възел
дромотропен ефект (забавя провеждането)
батмотропен ефект (понижава възбудимостта на миокарда).
Ацетилхолин + мускаринови рецептори по възбудно-проводната система → повишава пропускливостта за К+ → хиперполяризация на мембраната (забавя деполяризацията на синусовия възел)
Потенциалът на действие се скъсява → по-слабо съкращение на предсърдната мускулатура
К+ противодейства на Са2+-поток → намалява силата на съкращението
Няма съществено влияние върху съкратителната активност на камерната мускулатура.
“Избягване” на камерата от действието на вагуса поради автоматия на нишките на Пуркиние
Тоничност на парасимпатикуса - пулсът е около 70 удара/min, а не 100

Хуморалната регулация
К+ в екстрацелуларната течност - незначително повишаване леко п