15. Srce

Srce in obtočila

• Obtočila, znana tudi kot kardiovaskularni sistem, so sestavljena iz srca (črpalke) in krvnih žil.
• Obstajata dva sistema obtočil: pljučni in sistemski obtok, ki potekata hkrati.
• Leva in desna stran srca sta ločeni, vendar sta pljučni in sistemski krvni obtok povezana zaporedno.

Odkritje krvnega obtoka

• William Harvey je v 17. stoletju odkril, da je kardiovaskularni sistem zaprt krogotok.

Pretakanje krvi skozi srce in žile

• Oksigenirana kri vstopi v levi ventrikel.
• Kri se potisne v aorto.
• Kri se prerazporedi do organov.
• Kri se zbira v venah.
• Venska kri se vrne v desni atrij.
• Kri iz desnega atrija gre v desni ventrikel.
• Iz desnega ventrikla se kri potisne v pljučno arterijo.
• Oksigenirana kri se vrne v levi atrij.

Sistemska cirkulacija

• Sistemska cirkulacija obsega več vzporednih sistemov.
• Pretok krvi skozi mišice in kožo se poveča med fizično aktivnostjo, medtem ko se pretok skozi notranje organe lahko zmanjša.
• Sistemski pretok krvi ostane 5 l/min, vendar se lahko razmerja med pretoki v vzporednih pletežih spremenijo.

Pretok krvi, tlak in upor

• Pretok krvi se meri kot volumen krvi na časovno enoto na določenem mestu v krvožilju, običajno 5 l/min za levi ventrikel.
• Gonilna sila za pretok krvi je krvni tlak, ki je razlika med tlakom v lumnu aorte in zunanjim atmosferskim tlakom (povprečni arterijski tlak je 90 mmHg).
• Gradient tlakov so tlačne razlike na določeni razdalji.
• Upor nastane zaradi sil med sestavinami krvi in stenami žile, kar je povezano s pretokom krvi (F), tlačno razliko (P1-P2) ter uporom (R) s formulo F = (P1-P2)/R.
• Na upor vplivajo tudi dolžina žile, premer žile in viskoznost krvi (Zakonitost Jean L. M. Poiseuille).

Anatomija srca

• Srce je mišična črpalka, sestavljena iz dveh funkcionalno ločenih črpalk.
• Vsaka polovica srca ima atrij (preddvor) in ventrikel (prekat).
• Atriji imajo tanke stene in sprejemajo kri (desni iz vene cave, levi iz pljučnih ven).
• Ventrikli imajo debelejše stene in črpajo kri iz srca.

Zaklopke v srcu

• Zaklopke omogočajo enosmeren pretok krvi.
• Atrioventrikularne zaklopke so trikuspidalna (desno) in bikuspidalna ali mitralna (levo).
• Semilunarne zaklopke so pljučna (desno, na izhodu ventrikla) in aortna (levo).
• Odpiranje in zapiranje srčnih zaklopk je pasiven proces, ki ga uravnavajo spremembe v gradientu krvnega tlaka.
• Če je tlak v atriju večji od tlaka v ventriklu, sta atrioventrikularni zaklopki odprti.
• Ko tlak v ventriklu preseže tlak v atriju, se atrioventrikularni zaklopki zapreta.

Stene miokarda

• Srčna stena je sestavljena iz treh slojev: endokarda (notranji sloj iz endotelijskih celic, ki prekriva tudi srčne zaklopke), miokarda (srednji sloj iz srčnih mišičnih celic) in epikarda (zunanji sloj iz vezivnega tkiva in maščevja, kjer so koronarne žile).
• Kljub anatomski ločenosti sta obe polovici srca povezani hidravlično, mehansko in električno, kar zagotavlja usklajeno delovanje.

Faze akcijskega potenciala ventriklov

• Različni deli srca se krčijo z zakasnitvijo zaradi posebnega prevodnega sistema.
• Faza 0: hitra depolarizacija zaradi Na+ kanalov.
• Faza 1: manjša repolarizacija (zmanjšana prevodnost za Na+).
• Faza 2: dolgotrajna stacionarna depolarizacija (0 mV, "plato") zaradi toka Ca2+ v citoplazmo.
• Faza 3: repolarizacija (povečana prevodnost za K+).
• Faza 4: membranski potencial se vrne v mirovno stanje.
• Absolutna refrakcijska perioda je obdobje, ko srčne mišice ni mogoče ponovno vzdražiti.
• Relativna refrakcijska perioda sledi absolutni refrakcijski, kjer je ponovno vzdraženje možno
• Sledi prehodno obdobje supernormalne ekscitabilnosti, kjer je membrana delno depolarizirana in je ekscitacija lažja.
• Tetanična kontrakcija v srcu ni mogoča, ker akcijski potencial traja enako dolgo kot sam trzaj.
• Celice so povezane z interkalarnimi ploščami in se stimulirajo na enem mestu, nato se dražljaj prenese naprej po mišičju. Sklopitev med dražljajem in skrčitvijo se zgodi preko transverzalnih tubulov in membran endoplazmatskega retikuluma.
• Za odstranjevanje Ca2+ iz citoplazme se uporabljajo Na+/Ca2+ izmenjevalci in črpalke.

Celice ritmovnika

• Celice ritmovnika samodejno prožijo akcijski potencial v sinoatrialnem vozlu; specializirane celice nimajo mirovnega membranskega potenciala.
• Po repolarizaciji se pojavi diastolični potencial in konstantna depolarizacija do praga, ki sproži akcijski potencial (70-200 krat na minuto).
• Hitrost diastoličnega potenciala uravnava frekvenco.
• Faza 0: hitra depolarizacija (Ca2+ kanali).
• Faza 3: repolarizacija (K+ kanali).
• Faza 4: diastolični ali ritmovniški potencial (Na+ kanali).
• Normalno je aktivna le ena ritmovniška celica, poleg nje obstajajo latentni ritmovniki, katerih delovanje je počasnejše.

Avtonomno živčevje in frekvenca akcijskih potencialov

• Parasimpatik zmanjša hitrost diastolične depolarizacije preko muskarinskih receptorjev.
• Simpatik pospeši diastolično depolarizacijo in repolarizacijo akcijskega potenciala preko beta adrenergičnih receptorjev.
• Bradikardija: frekvenca nižja od 60 utripov/minuto.
• Tahikardija: frekvenca višja od 100 utripov/minuto
• Učinkovine, ki vplivajo na frekvenco srca so kronotropne (npr. propranolol) ; tiste, ki vplivajo na moč kontrakcije pa so inotropne (npr. digoksin).

Zaporedje srčne aktivacije

• Aktivacija najprej poteka v atrijih, nato v ventriklih.
• Aktivnost celic v sinoatrijskem vozlu se prenese v muskulaturo
• Prevodnost el. vzburjenja preko atrija je hitra, akcijski potencial ima dobro izraženo fazo 0.
• Atrioventrikularni vozel: počasnejša frekvenca omogoča, da se kontrakcija atrijev zaključi. Je latentni ritmovnik.
• Hisov snop prenaša akcijski potencial zelo hitro do Purkinjevih vlaken po miokardu od baze do apeksa srca. Tam je ostra meja med vzdraženim in nevzdraženim tkivom in se premika kot pas vzdraženja.
• Če primarni ritmovnik (sinoatrijski vozel) ne deluje pravilno, prevzamejo vlogo druge celice: AV vozel (50 u/min), ventrikularni ritmovniki (30 u/min).
• Nenormalno vzdraženje lahko vodi do retrogradnega impulza, ki se iz ventriklov vrača nazaj proti AV vozlu.
• Pri miokardnem infarktu pride do poškodbe srčne mišice, kar spremeni hitrost prevajanja električnih impulzov.
• Ventrikularna fibrilacija (VF) je življenjsko ogrožajoča motnja ritma, ki zahteva defibrilacijo z električnim šokom saj prekine kaotične električne impulze.

Elektrokardiogram (EKG)

• EKG meri spremembe napetosti na površini telesa zaradi električne dejavnosti srca (1 mV).
• Smer širjenja el. polja kaže na dogajanje v srcu, zato nameščamo elektrode različno nameščamo.
• Odvodi med dvema točkama kažejo projekcije električne aktivnosti v posameznih smereh.
• Kombinacija odvodov nam pove, kakšna je funkcija srca v različnih predelih srca.
• Val P: depolarizacija atrijev.
• QRS kompleks: depolarizacija ventriklov.
• Val T: repolarizacija ventriklov.
• Repolarizacija atrijev poteka med depolarizacijo ventriklov in je na EKG ne vidimo.
• QRS nenormalne oblike: razlike v prevodnosti miokarda.
• Ni vala P: atrijska fibrilacija

Srčni ciklus

• Srčni ciklus: koordinirana električna, biokemična in mehanska aktivnost. Ventrikli delujejo dvofazno:

Koordinatorno delovanje

• Polnjenje ventriklov (atrioventrikularna zaklopka odprta, kontracija atrijev dopolni ventrikle).
• Kontrakcija ventriklov (atrioventrikularna zaklopka se zapre, semilunarne se odprejo. Iztiskanje krvi iz ventriklov).
• Po kontrakciji se pričnejo ventrikli relaksirati, tlak pade in zapre se semilunarna zaklopka in srčni ciklus se ponovi.

Faze srčnega ciklusa

• Pri črpanju imajo ventrikli poglavitno vlogo. Diastola: polnjenje ventriklov. Sistola: kontrakcija ventriklov.
• Polnjenje ventriklov: tlak v atrijih višji kot v ventriklih, stene atrijev so voljne.
• Kontrakcija atrijev napolni ventrikle le za dodatnih med 10 in 30%. Med diastolo dovolj časa, da se ventrikli dovolj napolnijo.
• Srčni toni: prvi ob zapiranju atrioventrikularnih zaklopk (začetek sistole). Drugi ob zapiranju semilunarnih zaklopk (konec sistole). Pri spremembah v delovanju (popuščanje zaklopk) se razvijejo srčni šumi s spremenjenimi lastnostmi srca.
• Tudi če se frekvenca srca pospeši, prevzamejo pri polnjenju atriji veliko večjo vlogo.

Tlaki

• Tlak v aorti (arteriji) je med polnjenjem večji od tlaka v ventriklu, zato zaklopke preprečujejo, da se kri ne bi vrnila nazaj.
• Insuficientost zaklopk je kadar te ne tesnijo in med fazo polnjenja ventriklov kri teče nazaj (valvularna insuficienca, mitralna regurgitacija.
• Približno 100 ms po pričetku kontrakcije atrijev vklopimo kontrakcijo ventriklov, ki prevečkrat poteka med zapletenim QRS. Tlak v ventrihlih naraste in preseže tlak v atrijih, atrioventrikularne zaklopke pa se nadajujejo.

Uravnavanje hitrosti in sile kontrakcije srca

• Volumen krvi, ki ga srce prečrpa v minuti imenujemo minutni volumen srca (cardiac output).
• Povprečni minutni volumen mirujočega moškega je 5 l/min.
• Vsak eritrocit v krvi bo potreboval približno eno minuto, da se po krvožilju vrne na isto mesto.