Kardiovaskulární systém

Funkční anatomie srdce• dvě funkčně spojená čerpadla pohánějící

krev jedním směrem– pravá polovina srdce– levá polovina srdce

• pravá polovina (pravá komora a síň) pohánínízkotlaký plicní oběh, do kterého přivádíodkysličenou krev

• levá polovina (levá komora a síň) přečerpává okysličenou krev z plic do vysokotlakého systémového oběhu

Čerpací činnost:• rytmické střídaní relaxace (diastola) a

kontrakce (systola) svaloviny komor a síní• diastola – síně a komory se plní krví• systola - krev se vypuzuje ze srdce

– systola síní - pomocná čerpadla – čerpajíkrev do komor

– systola komor – hlavní čerpadla – čerpajíkrev do malého a velkého oběhu

myokardElektrická aktivita srdce• Funkční jednotky srdeční svaloviny

– srdeční svalová vlákna jsou typickými vzrušivými elementy (schopnost generováníakčního potenciálu) odpovídajícími na adekvátnípodnět odpovědí „vše nebo nic“

– odpovídají na elektrický podnět vzruchem, vedou jej a po případě i samovolně tvoří

– schopnost samovolně tvořit vzruchy je typickápro srdeční převodní soustavu – neschopnost kontrakce

– neschopnost spontánní tvorby vzruchů je typickápro vlákna pracovního myokardu - hlavní funkcíje kontrakce – čerpání krve

• Akční potenciál– obdobný jako u neuronu nebo kosterního svalu

avšak s mnohem delší absolutní refrakterní fází(200-300 ms) podmíněnou

– fází plató během níž vstupuje Ca2+ do buněk– a kdy membrána zůstává depolarizována až

několik set milisekund– během níž není možno vyvolat další vzruch

(prevence vzniku nekontrolovatelného šířenívzruchů v srdci)

nerv, sval

Vznik a šíření vzruchu srdcem• srdeční svalovina funguje jako celek

– jednotlivé buňky jsou mezi sebou spojeny strukturami o velmi nízkém elektrickém odporu –tzv. interkalárními disky

– jakmile kdekoliv v předsíních nebo v komorách vznikne dostatečné podráždění, vyvolávzruchovou aktivitu (akční potenciály), která se šíří dále po myokardiálních vláknech, dokud neproběhne po celém srdci

• automacie– srdce samo vytváří podněty (podráždění), které se

rytmicky opakují a opakově zachvacujívzruchovou aktivitou celý myokard

– za generování těchto podnětů jsou odpovědnéspecializované buňky převodního systému

• buňky sinoatriálního uzlu umístěného pod epikardem ve stěně pravé předsíně blízko ústí horníduté žíly

• odtud se vzruch šíří po celém pracovním myokardu předsíní

• a dále do atrioventrikulárního uzlu, kde se pozdrží (funkční pauza mezi systolou síní a komor)

• a dále putuje Hisovým svazkem, Tawarovýmiraménky a dalším větvením až do terminální sítě

SA node potential

Purkyňových vláken

Mechanická činnost srdce• spojení elektrické a mechanické činnosti srdce

– elektrické děje v srdci spouští jeho mechanickou činnost: vzruch je prostřednictvím iontů převeden na kontrakci myokardiálního vlákna

– která pomocí chlopní atrioventrikulárních (zabraňujicíchnávratu krve do předsíní při systole komor) a semilunárních (bránících návratu krve z velkých tepen do komor během diastoly) umožňuje proudění krve jedním směrem

– tyto chlopně se uzavírají především tlakovými změnami v srdečních dutinách a velkých cévách

• fáze srdečního cyklu (srdeční revoluce)– v systole i diastole rozlišujeme různé fáze podle

tlakových a objemových změn v srdečních dutinách• dvě fáze systoly

– fázi izovolumické kontrakce, kdy roste v komorách tlak, ale objem se nemění – trvání asi 60 ms

– fázi ejekční (vypuzovací), kdy je tlak v komorách poměrněstálý a jejich objem se zmenšuje – trvání asi 200 ms

• dvě fáze diastoly– fázi izovolumické relaxace, kdy nitrokomorový tlak klesá a

objem se nemění – trvání asi 50 ms– fázi plnící, kdy objem komor roste, aniž by se měnil tlak v

komorách – trvání asi 400-500 ms

Energetická a mechanická bilance• Starlingův zákon

– příklad: na konci diastoly činí objem komory asi 130 ml, z čehož se během systoly vypudíasi 70ml. V případě zvýšeného venózního návratu na 180 ml se vypudí tepový objem 90 ml

– tato závislost velikosti tepového objemu komory na její diastolické náplni se nazýváStarlingův zákon

– na úrovni srdečního vlákna tento zákon znamená, že vyvinutá síla kontrakce srdečního vlákna je funkcí jeho počáteční délky – tj. také počáteční délky sarkomery

• 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

• Energetika srdeční práce– bezprostředním zdrojem energie pro kontrakci je ATP– energie pro resyntézu ATP získává myokard výhradně aerobně– spotřeba kyslíku v srdci činí v klidu asi 25 ml O2 což je 1/10 celkové spotřeby organizmu– spotřebu O2 hlavně ovlivňuje izovolumická kontrakce, izotonická kontrakce ovlivňuje

spotřebu daleko méně – vztah k lékům – antihypertenzivám– srdce utilizuje překvapivě velké množství volných mastných kyselin a je schopno

metabolizovat (využívat) kyselinu mléčnou.

Řízení 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

Starling law

Funkční anatomie krevního oběhu

• Systémový oběh -složen z řady paraleně zapojených okruhů vyživujících jednotlivé orgány (srdce, mozek, lednivy, svalstvo atd.). Je v něm 85 % krve.

• Plicní oběh – poměrně konstantně fungující oběh určený především k zajištění výměny dýchacích plynův plicích. Je v něm asi 15% krve.

• Lymfatický oběh – odvádí z tkání tkáňový mok s vysokomolekulárními látkami, pro které je kapilárnístěna nepropustná nebo jen málo propustná

• Funkční rozdělení cév– pružník –velké a středně velké tepny elastického typu –

15% krve.– rezistenční cévy – cévy regulující přítok krve k orgánům

a tkáním a také úroveň kapilárního hydrostatického tlaku. 3% krve

• malé tepny a tepénky• venuly

– prekapilární sfinktery – konečné úseky prekapilárníchtepének. Jejích konstrikce nebo dilatace rozhoduje o počtu otevřených kapilár

– kapiláry – styčná plocha mezi krví a tkání, nemajíschopnost kontrakce - 7% krve

– arteriovenózní zkraty – jen v některých tkáních, zabezpečují rychlý převod krve z tepenného do žilního řečiště

– kapacitní cévy – především žíly, mají značnou roztažnost a mohou pojmout značný objem krve - 75% krve

Arteriální část systémového oběhu

• Funkcí této části je dopravit krev pod tlakem do tkání a přeměnit nárazový tok krve z levékomory na kontinuální.

• Rychlé proudění krve – od okysličení se do kapilár systémového oběhu krev dostane za 10 s, při zátěží do 2-3 sekund

– v aortě rychlost během systoly až 1m/s –turbulentní charakter proudění. Průměrnárychlost krve v aortě 20 cm/s.

• Krevní tlak– nejvyšší dosažená hodnota tlaku během systoly

se nazývá systolický tlak, dosahuje hodnot 120 mm Hg nebo 16 kPa

– nejnižší dosažená hodnota tlaku během diastoly se nazývá diastolický tlak, dosahuje hodnot 70 mm Hg nebo 12 KPa

– rozdíl mezi systolickým a diastolickým tlakem je pulsový tlak, nebo tlaková amplituda

– střední tlak – průměrná hodnota tlaku krve za celou srdeční akci, dosahuje hodnot asi 90 mm Hg nebo 9,3 kPa

• Pulsní vlna – tlakový a objemový puls šířící se cévním systémem

– rychlost je výrazně vyšší než rychlost pohybu krve (za 0,2 s dosáhne chodidel)

– rychlost závisí na elasticitě cév

EKG (elektrokardiografie)• Vznik EKG signálu

– elektrická aktivita srdce se projevuje změnami elektrického napětí i na povrchu těla

– tyto změny vznikají sumací elektrických projevů všech srdečních buněk

– protože jednotlivé buňky nemají v daném okamžiku stejnou hodnotu akčního potenciálu a nepracují zcela synchronně, tečou po povrchu membrán a všude kolem srdce elektricképroudy

• Elektrokardiografické svody– místa snímání elektrického signálu z povrchu těla a jejich

značení se v elektrokardiografii pevně ustálily. Běžný elektrokardiografický záznam se dnes skládá z 12 svodů

– svody rozdělujeme do 3 skupin• Bipolární končetinové svody podle Einthovena• Unipolární zvětšené končetinové svody podle Goldbergera• Unipolární hrudní svody podle Wilsona

• EKG křivka– vlny (P, T vlny)– kmity (Q, R, S kmity)– intervaly (např. P-Q interval)– rytmus (napr. sínusový)– akce (např. pravidelná)– frekvence (např. 60/ min)

Mikrocirkulace

– část oběhu zajišťující výměnu metabolitů, vody, plynů, hormonůmezi krví a buňkami- funkční celek od arteriol až po venuly

Výměna látek mezi krví a buňkami závisí na:

1. Stavbě cévní stěny: kapilárya) endotel – jedna vrstva buněk, rozdílné uspořádání – mozek x játra,

nižší endotel než v arteriích a vénáchProstor mezi buňkami cca 4 nm, tloušťka stěny 1 µm

b) bazální membrána= oba význam pro výměnu látek + vně bazální membrány mukopolysacharidy

c) nemají vlastní svalovinu – pericytyd) průměr 4 – 8 µm

2. Ploše řečiště – počet kapilár – cca 40 miliard – 1000 m2

za klidových podmínek perfúze pouze 25 – 35 %

3. Době kontaktu krve se stěnou kapiláry – rychlost toku krve – 1 s

4. Difúzní dráha

Průměr kapiláry, velikost krvinky, endotel – intersticium (kys.hyaluronová, proteoglykany,vlákna kolagenu, elastin, voda)X plíce

Kapilární řečiště – distribuce krve:

1. Prekapilární oblast – cévy mají jednu vrstvu buněk hladké svaloviny(terminální arterioly, metaarterioly, prekapilární arterioly)z nich větve kapilárprekapilární svěrače – pro 1 – 2 kapilárymetaarterioly – preferenční kanál – částečně nebo úplně obchází „pravé“ kapilárya-v nízkorezistentní spojení (mezenterium), preferenční kanály chybí ve svalech

2. Postkapilární oblast – venuly -pericyty – oblast postkapilárního odporu, řízeníhydrostatického tlaku krve v kapilárách

Paralelní uspořádání kapilár snižuje jejich celkový odpor

Řízení mikrocirkulace

1. Nervová – adrenergní (NA) inervace - α - receptory 2-5 s vazokonstrikceprekapilární svěrače - β receptory – dilatace

1. Látková - β agonistévazoaktivní substance – oxid uhličitý, pO2, pH, bradykinin, prostaglandiny, histamin, NO – vasodilatačně

endotelin - vazokonstrikčně= regulace průtoku a denzity kapilár (plochy)

Vztah mezi plochou a rychlostí průtoku

31 cm/s 0.05 cm/s

Průtok krve v klidu (levé sloupce) a při cvičení

2. Filtrace:Faktory ovlivňující filtraci:a) Filtrační koeficient – různý (pro vodu je větší v ledvinách než ve svalech)

může se lišit na arteriálním a venózním konci kapiláryzávisí na vlastnostech endotelumění se za patologických podmínek (látky zánětu – histamin ↑)

b) Kapilární hydrostatický tlak – rozdíl mezi arteriálním a venózním koncemc) Hydrostatický tlak intersticiální tekutinyd) Koloidně –osmotický tlak plazmy (onkotický tlak) – albuminye) Koloidně osmotický tlak (onkotický tlak) intersticia

Ideální kapilára:

TK=30 mmHg TK= 15 mmHgOT= 25 mmHg OT= 25 mmHg

HT = 0 (±)OTi = 8 mmHg

absorpce

Čistý filtrační tlak: (TK – HT) – (OT-OTi)= (30 – 0) – (25 – 8) = 30 – 17== 13 mmHg

(15 – 0) – (25 – 8)= 15 – 17 == -2 mmHg

Glomerulární kapilára:

Stálý TK, filtrací stoupá onkotický tlak

TK = 45 mmHg TK= 45 mmHgOT= 25 mmHg OT= 35 mmHg

HT = 10 mmHgOT = 0 mmHg

Čistý filtrační tlak= 10 mmHg = 0 mmHg

Lymfatický systém – GIT, játra, kůže x mozek

Význam:

1. Návrat tkáňové tekutiny do cirkulace – rozdíl mezi filtrací a absorpcí (cca 2 l/24 h)2. Transport látek z intersticia do krve - albuminy3. Absorpce vstřebaných látek4. Transport bakterií, krvinek z tkání5. Fagocytóza v lymfatických uzlinách – obranné mechanismy

Stavba:a) Fenestrace stěnb) Svalovinac) Chlopněd) Lymfatické uzliny

Pohyb lymfy:1. Pasivní - dilace – nižší tlak – nasávání z intersticia, souběh s arteriolami2. Aktivní – přítomností hladké svaloviny ve velkých cévách