Curs 2 Cardiac (MGII RO 2024-2025) PDF

Curs 2 Cardiac (MGII RO -2024) FENOMENELE MECANICE ALE INIMII Inima este un organ musculo-cavitar, cei doi ventriculi funcţionând ca un sistem de două pompe aşezate în serie și având rolul de a împinge în circulaţie o cantitate de sânge adecvată necesităţilor metabolice ale...

Curs 2 Cardiac (MGII RO -2024) FENOMENELE MECANICE ALE INIMII Inima este un organ musculo-cavitar, cei doi ventriculi funcţionând ca un sistem de două pompe aşezate în serie și având rolul de a împinge în circulaţie o cantitate de sânge adecvată necesităţilor metabolice ale organismului. Înțelegerea funcționării pompei cardiace pornește de la cunoașterea a ceea ce se întâmplă la nivel celular. Fibrele miocardice contractile (CARDIOMIOCITELE) sunt celule excitabile, având ca şi proprietate specifică contractilitatea. Aceasta defineşte capacitatea celulei miocardice de a genera lucru mecanic prin interacţiunea proteinelor contractile. Mecanismul prin care se face legătura dintre fenomenele electrice și fenomenele mecanice la nivel de cardiomiocit reprezintă CUPLUL ELECTRO-CONTRACTIL. FENOMENE MECANICE ALE CELULEI MIOCARDICE CARDIOMIOCITELE reprezintă fibrele miocardice contractile, formând cea mai mare parte din masa miocardului, la om numărul lor fiind în jur de 1011. Au o formă alungită, cu o lungime de 80- 120 µm şi un diametru de 10-15 µm. Sunt înconjurate de o membrană numită sarcolemă, care delimitează citoplasma (sarcoplasma) conţinând un nucleu şi numeroase organite celulare comune și specifice (miofibrilele). ORGANIZAREA MICROSCOPICĂ A APARATULUI CONTRACTIL Miofibrilele reprezintă aparatul contractil al celulelor miocardice formând aproximativ 50% din masa celulară. În vecinătatea lor se găsesc mitocondriile, formând aproximativ 30% din masa celulelor şi având rolul de a furniza pe calea glicolizei aerobe energia necesară pentru contracţie. Examinate microscopic miofibrilele prezintă, ca şi în cazul muşchiului scheletic, un aspect striat, datorită alternanţei unor benzi cu aspect caracteristic: banda A (întunecată), anizotropă în lumină polarizată şi intens colorabilă cu eozină; este bisectată de o bandă mai clară, numită banda H (Hensen), care la rândul ei este bisectată de o linie întunecată, M (Mittelinien). banda I (clară), izotropă în lumină polarizată, slab colorabilă cu eozină şi bisectată de o linie mai întunecată numită linia sau membrana Z (Zwischen). Curs 2 Cardiac (MGII RO -2024) Strierea (bandarea) materialului contractil are la bază interdigitarea dintre două tipuri de filamente; cum în microscopia electronică deosebirea cel mai uşor de surprins între aceste filamente este cea de grosime, ele sunt cunoscute sub denumirea de filamente groase (10-12 µm) şi filamente subţiri (5-6 µm). La nivelul benzii I (clară) se găsesc numai filamente subţiri, în timp ce filamentele groase sunt dispuse numai la nivelul benzii A (întunecată), aici ele fiind în cea mai mare parte întrepătrunse printre filamentele subţiri. Pe secţiune transversală se constată că la nivelul benzii A dispoziţia tridimensională a miofilamentelor are un înalt grad de ordonare, fiecare filament gros având în jurul său 6 filamente subţiri şi fiecare filament subţire având în jurul său 3 filamente groase (Figura 1). Figura 1. Dispoziţia filamentelor subţiri şi groase la nivelul miofibrilelor (după Sabău, 1999) Sarcomerul este unitatea fundamentală de organizare ultrastructurală a aparatului contractil al fibrei miocardice, reprezentând porţiunea delimitată între două linii Z succesive. Prin urmare un sarcomer este alcătuit din două jumătăţi de bandă I la extremităţi şi o bandă A în centru (Figura 2). Lungimea sarcomerului este de 1.8-2.2 µm. Curs 2 Cardiac (MGII RO -2024) Figura 2. Structura sarcomerului la diferite niveluri de organizare (explicaţiile în text). Curs 2 Cardiac (MGII RO -2024) ORGANIZAREA ULTRASTRUCTURALĂ A SARCOMERULUI La nivel ultrastructural sarcomerul cuprinde agregate proteice supramoleculare. Din punctul de vedere al ROLULUI FUNCŢIONAL aceste proteine pot fi grupate în 3 categorii: ( ) proteine contractile: miozina și actina; ( ) proteine reglatoare ale contractilității: troponina și tropomiozina şi ( ) proteine structurale. PROTEINELE CONTRACTILE MIOZINA constituie principalul element al filamentelor groase, având două componente denumite MEROMIOZINE care se obţin experimental prin degradarea enzimatică produsă de tripsină sau chimotripsină (Figura 3). Meromiozina uşoară (light meromyosin - LMM) este situată în porţiunea centrală a miofilamentului, agregându-se cu celelalte lanţuri de meromiozină uşoară pentru formarea filamentului gros. Meromiozina grea (heavy meromyosin - HMM) formează capătul moleculei de miozină, care se detaşează din filamentul gros formând punţi transversale cu actina. Meromiozina grea este formată din 2 subfragmente ce se pot izola experimental sub acţiunea enzimatică a papainei: subfragmentul 2 (S2) formează “braţul” moleculei de miozină cu o structură asemănătoare cu a meromiozinei uşoare, subfragmentul 1 (S1) formează “capul” moleculei de miozină, de formă globulară, la nivelul căruia sunt localizate proprietăţile fundamentale ale acesteia: activitatea ATP-azică şi capacitatea de a interacţiona cu actina. Curs 2 Cardiac (MGII RO -2024) Figura 3. Structura miozinei cu porţiunile uşoară (LMM) şi grea (HMM), subfragmentele S1 şi S2 şi punctele de inflexiune (modificat după Katz, 2006) Din punctul de vedere al alcătuirii polipeptidice, molecula de miozină conţine două lanţuri grele şi patru lanţuri uşoare. Un aspect important al structurii moleculare a miozinei, considerat cheie în mecanismul contracţiei, îl reprezintă existenţa la nivelul lanţurilor polipeptidice grele a două regiuni de flexibilitate, datorită absenţei la acest nivel a configuraţiei rigide de tip α -helix. Aceste regiuni de flexibilitate se situează la nivelul zonei de separare între meromiozina grea şi cea uşoară şi respectiv la nivelul separaţiei dintre subfragmentele S1 şi S2. Datorită existenţei acestor regiuni de flexibilitate unghiul dintre componentele miozinei se poate modifica, jucând rol în mecanismul scurtării fibrei miocardice. Lanţurile uşoare ale miozinei (GM= 20.000 Da) sunt dispuse în jurul lanțurilor grele ale miozinei, în regiunea “gâtului” moleculei de miozină (Figura 3). Din punct de vedere funcţional două lanţuri uşoare sunt considerate esenţiale, întrucât extracţia lor chimică determină denaturarea moleculei de miozină; ele sunt adesea desemnate cu numele de MLC-1 (myosin light chain-1). Celelalte două lanţuri uşoare (MLC-2) sunt considerate reglatoare, extracţia lor nedeterminând inactivarea miozinei, deoarece reglează activitatea ATP-azei miozinice. Curs 2 Cardiac (MGII RO -2024) ACTINA reprezintă principalul component al filamentelor subţiri, având un capăt fixat la nivelul membranei Z, în timp ce celălalt alunecă printre filamentele de miozină. Molecula de actină este mult mai mică decât cea de miozină, având o greutate moleculară de aproximativ 42.000 Da. De asemenea, spre deosebire de molecula alungită a miozinei, actina este o proteină globulară, având un diametru de aproximativ 55 Å. Ea este stabilă in vitro atât sub formă de monomer, denumit actina G (globulară), cât şi sub forma actinei F (fibrilară), forma polimerică caracteristică in vivo. FILAMENTUL DE ACTINĂ este format din 2 lanţuri de actină F care se răsucesc sub forma unui α helix, punctele de inflexiune fiind plasate pe distanţa a 7 monomeri de actină (Figura 4). FUNCŢIONAL: actina prezintă două proprietăţi importante pentru contracţia musculară: capacitatea de interacţiune reversibilă cu miozina şi posibilitatea de activare a ATP- miozinice. PROTEINELE REGLATOARE ALE CONTRACTILITĂȚII TROPOMIOZINA este o moleculă sub formă de filament având o structură dublu helicoidală formată din două lanţuri polipeptidice unite prin punţi disulfidice care asigură rigiditatea structurii. În structura sarcomerului, tropomiozina este situată longitudinal în şanţul dintre cele două lanţuri spiralate de actină F, lungimea filamentului de tropomiozină corespunzând unei bucle a helixului de actină F. În această poziţie, TROPOMIOZINA contribuie la rigiditatea structurală a filamentului subţire şi, cel mai important, prin cooperarea cu celelalte proteine reglatoare, controlează posibilitatea de interacţiune dintre actină şi miozină. TROPONINA este un complex format din trei proteine, asociat filamentelor subţiri de actină, fiind localizat la nivelul punctelor de inflexiune ale acestora. 2+ Troponina C face parte din familia proteinelor fixatoare de Ca alături de calmodulină. Troponina I funcționează în cooperare cu tropomiozina ca un inhibitor al interacţiunii dintre actină şi miozină. Troponina T, cea mai mare dintre cele trei molecule de troponină, este o moleculă asimetrică funcţionând ca un liant care fixează componentele filamentului subţire una de alta. Curs 2 Cardiac (MGII RO -2024) Figura 4. Organizarea moleculară a filamentelor subţiri. Curs 2 Cardiac (MGII RO -2024) ROLUL COMPLEXULUI TROPONINĂ-TROPOMIOZINĂ este acela de a realiza controlul interacţiunii dintre actină şi miozină şi deci al contracţiei miocardice: ÎN STARE DE RELAXARE, la o concentraţie scăzută a Ca 2+ -7 intracelular ([Ca 2+]i= 10 mol/l), troponina C nu fixează Ca 2+ şi ca urmare tropomiozina ocupă între filamentele subţiri de actină o poziţie de blocare care împiedică steric interacţiunea dintre actină şi miozină. ÎN TIMPUL CONTRACŢIEI, declanşată prin creşterea Ca2+ -5 intracelular ([Ca 2+]i= 10 mol/l), prin legarea acestuia de troponina C se produce o modificare a conformaţiei moleculare determinând deplasarea tropomiozinei din poziţia iniţială; această nouă poziţie face posibilă interacţiunea dintre actină şi miozină prin expunerea locului de fixare a miozinei de pe suprafaţa actinei G. MECANISMUL CONTRACŢIEI MIOCARDICE Dacă troponina şi tropomiozina sunt responsabile de reglarea contracţiei miocardice în funcţie de disponibilul de Ca2+ intracelular, în ce priveşte mecanismul scurtării propriu-zise a fibrelor miocardice, teoria cea mai acceptată actualmente este cea a punţilor transversale, propusă de Huxley (1957). În esenţă, această teorie susţine formarea şi desfacerea repetitivă-ciclică a punţilor transversale între filamentele subţiri de actină şi cele groase de miozină, realizate prin intermediul subfragmentului S1 al meromiozinei grele. Secvenţa în care se realizează aceste fenomene este următoarea (Figura 5): Situsul de fixare cu “capul” S1 al meromiozinei de pe monomerul de actină G este în condiţii de repaus (ÎN STARE DE RELAXARE MUSCULARĂ), -7 la o concentraţie scăzută a Ca 2+ intracelular ([Ca 2+]i= 10 mol/l), acoperit de TROPOMIOZINĂ și interacțiunea dintre actină și miozină nu se poate realiza. “capul” S1 al meromiozinei conţine fixat ADP-ul şi fosfatul anorganic. -5 Creșterea concentrației intracitoplasmatice a ionilor de Ca 2+ ([Ca 2+]i= 10 mol/l), determină fixarea Ca2+ la nivelul troponinei C ceea ce induce o modificare conformaţională care permite interacţiunea dintre actină şi miozină. “capul” S1 al meromiozinei care conţine fixat ADP-ul şi fosfatul anorganic poate interacţiona cu o moleculă de actină prin legături de tip electrostatic şi să se realizează legătura acto-miozinică. Urmează modificarea unghiului dintre “capul” şi “gâtul” moleculei de miozină la nivelul regiunii de flexibilitate de la acest nivel. Această modificare a unghiului tracţionează actina spre mijlocul sarcomerului, realizând aşa- numitul mecanism glisant. Formarea legăturii dintre actină şi miozină este urmată de eliberarea ADP-ului şi a fosfatului anorganic de la nivelul capului miozinic. Pentru desfacerea legăturii actină-miozină este însă necesară fixarea pe capul Curs 2 Cardiac (MGII RO -2024) S1 a moleculei de miozină a unei molecule de ATP. Dacă acest ATP nu este disponibil (ischemia miocardică) desfacerea legăturii acto-miozinice nu se poate realiza, apărând aşa-numita contractură ischemică. Dacă ATP-ul este însă disponibil, el se fixează la nivelul subfragmentului S1 al moleculei de miozină, care se detaşează de actină; datorită activităţii ATP- azice a subfragmentului S1 al miozinei ATP-ul este scindat cu generare de ADP şi fosfat anorganic. Fenomenul continuă atâta timp cât concentraţia Ca2+ la nivelul sarcomerului se menţine ridicată, complexul troponină-tropomiozină permiţând realizarea interacţiunii dintre actină şi miozină. Prin succesiunea repetitivă a formării şi desfacerii punţilor transversale acto- miozinice se produce alunecarea filamentelor subţiri în interiorul discurilor întunecate, având ca efect scurtarea sarcomerului. Figura 5A. Secvenţa fenomenelor prin care se realizează contracţia miocardică. Rolul concentrației ionului de Ca2+ in interacțiunea actină- miozină. Curs 2 Cardiac (MGII RO -2024) Figura 5B. Secvenţa fenomenelor prin care se realizează contracţia miocardică. Rolul punctelor de inflexiune și al ATP-ului în interacțiunea actină-miozină. Curs 2 Cardiac (MGII RO -2024) PROTEINELE STRUCTURALE Cuprind numeroase tipuri de proteine, unele insuficient caracterizate, care deşi nu participă în mod direct la contracţie, au un rol important în dezvoltarea forţei la nivelul sarcomerului prin poziţionarea şi fixarea elementelor contractile. După localizarea lor la nivelul sarcomerului, au fost descrise trei grupe de proteine structurale: cele ataşate filamentelor groase, filamentelor subţiri şi liniei Z. Cea mai importantă proteină de acest fel este conectina (titina), prin intermediul căreia filamentele groase de miozină se fixează la membranele Z. Este o proteină fibrilară cu greutate moleculară foarte mare (aproximativ 3.000 kDa), formată din două segmente distincte, unul inextensibil, de ancorare, şi altul extensibil, elastic. Pentru întinderi moderate ale sarcomerului (sub 2 µm), segmentul elastic se întinde, pentru ca la întinderi mari acesta să se pună în tensiune. Acest comportament este responsabil de relaţia lungime-tensiune pasivă a fibrei miocardice. CUPLUL ELECTRO-CONTRACTIL Reprezintă secvenţa de fenomene prin intermediul cărora se realizează legătura dintre activarea electrică a celulelor miocardice şi contracţia acestora. În dinamica fenomenelor cuplului electro-contractil rolul esenţial revine ionului de Ca2+ care mediază interacţiunea dintre proteinele contractile prin intermediul sistemului troponină- tropomiozină. Ca urmare, înţelegerea cuplului electro-contractil necesită cunoaşterea distribuţiei Ca2+ la nivelul diverselor compartimente ale fibrei miocardice precum şi a modului în care se realizează schimburile de Ca2+ între aceste compartimente. DISTRIBUŢIA IONILOR DE CALCIU LA NIVELUL FIBREI MIOCARDICE SARCOLEMA Sarcolema reprezintă membrana celulei miocardice, rolul ei în dinamica +2 ionului de Ca fiind extrem de important. Ea trebuie pe de o parte să menţină în celula în repaus o diferenţă de concentraţie de peste 10.000 de ori între spaţiul -3 -7 extracelular (10 mol/l) şi mediul intracelular (10 mol/l), iar pe de altă parte trebuie să permită schimburile rapide de Ca2+ între cele două medii pentru realizarea proceselor de contracţie şi relaxare. În plus, sarcolema are ea însăşi capacitatea de- a stoca Ca2+ la nivelul glicocalixului sau a glicoproteinelor din structură. Schimburile sarcolemale de Ca2+ se realizează prin intermediul canalelor sarcolemale de Ca2+, al pompei sarcolemale de Ca2+ şi al mecanismului de + antiport Na - Ca2+. Curs 2 Cardiac (MGII RO -2024) Canalele sarcolemale de Ca2+ constituie calea majoră de pătrundere a Ca2+ în celula miocardică, membrana celulelor contractile conţinând predominant tipul L (long lasting) de canale de Ca2+. Structura acestor canale este la ora actuală exact precizată, fiind cunoscută secvenţa lor de aminoacizi şi existând posibilitatea de clonare. Organizarea moleculară a canalelor de Ca2+ de tip L cuprinde 5 subunităţi proteice, subunitatea α1 având din punct de vedere funcţional rolul major: la nivelul ei este localizat "porul" canalului, conţine situsul de fosforilare sub efectul proteinkinazei A şi de asemenea receptorii pentru blocanţii canalului de Ca2+. Un aspect de un deosebit interes îl constituie posibilitatea de modulare a canelelor de Ca2+, atât sub efectul neuromediatorilor cât şi a unor agenţi farmacologici. Stimularea activităţii canalelor de Ca2+ sub efectul catecolaminelor se realizează prin fosforilarea dependentă de AMPc a subunităţii α1 din structura canalului, având un rol extrem de important în controlul activităţii miocardice de către sistemul nervos vegetativ. Modularea farmacologică a canalelor de Ca2+ sarcolemale poate fi +2 realizată prin intermediul blocanţilor canalelor lente de Ca care acţionează prin fixarea la nivelul unui situs receptor situat la nivelul subunităţii α1 a canalului. Canalele lente de Ca 2+ de tip L sunt blocate selectiv de blocanții canalelor de Ca2+: clasa 1,4 DIHIDROPIRIDINE (NIFEDIPINA); clasa PHENILALCHILAMINE (VERAPAMILUL) și clasa BENZOTHIAZEPINE (BENZOTIODIAZEPINE: DILTIAZEMUL). Fiecare din aceste clase acţionează asupra unui receptor specific, astfel încât ele nu sunt competitive una cu alta, ci dimpotrivă se potenţează reciproc. Compusul Bay K 8644 se comportă ca un agonist al canalelor de Ca2+ crescând influxul de Ca2+ prin acţiune pe receptorul dihidropiridinic. Antiportul Na+- Ca2+ (NCX) este realizat de o proteină sarcolemală detectabilă pe întreaga suprafaţă a sarcolemei dar având densitatea mai mare la nivelul tubilor T. Funcţional, activitatea acestei proteine reprezintă principalul mecanism +2 de expulzare a Ca din celula miocardică, pentru fiecare 3Na+ introduşi în celulă în sensul gradientului de concentraţie, ea expulzând un Ca2+ împotriva acestui gradient. Mecanismul de antiport Na+-Ca2+ este controlat indirect de activitatea ATP-azei Na+-K+ dependente, care prin consum energetic menţine scăzută concentraţia Na+ intracelular, necesară pentru intrarea Na+ la schimb cu ieşirea Ca2+. Curs 2 Cardiac (MGII RO -2024) Blocarea ATP-azei Na+-K+ dependente [glicozizii cardiaci: Ouabaina și Digoxin (medicamente din clasa cardiotonice digitalice utilizate în tratamentul insuficienței cardiace)] reduce astfel şi eficienţa antiportului Na+-Ca2+, favorizând încărcarea celulară cu Ca2+. Pompa sarcolemală de Ca2+ (PMCA) este o proteină membranară integrală prezentând activitate ATP- azică, energia furnizată prin scindarea ATP-ului fiind folosită pentru expulzia activă a Ca2+ din celulă; ponderea ei în menţinerea concentraţiei Ca2+ intracelular este însă mult mai redusă comparativ cu a schimbului Na+-Ca2+. Activitatea pompei sarcolemale de Ca2+ este stimulată atât prin fosforilarea dependentă de proteinkinaza A cât şi în mod direct de calmodulină. Calmodulina este o proteină prezentând 4 situsuri de fixare a Ca2+, situaţie în care ea se leagă la nivelul unor situsuri speciale la nivelul ATP-azei Ca2+- dependente stimulându-i activitatea. RETICULUL SARCOPLASMIC Reticulul sarcoplasmic (RS) reprezintă o structură intracelulară, limitată de membrană proprie şi formată dintr-un sistem de tuburi longitudinale care prezintă o porţiune liberă intracitoplasmatică şi o porţiune care vine în contact cu invaginaţii ale membranei celulare (tubii T). Din punct de vedere funcţional, reticulul sarcoplasmic are un rol cheie în dinamica Ca2+ în celula miocardică, având capacitatea de a stoca cantităţi extrem de mari de Ca2+ care poate fi eliberat rapid la nevoie (Figura 6). Figura 6. Dinamica schimburilor de Ca2+ la nivelul reticulului sarcoplasmic (după Opie, 2004) Curs 2 Cardiac (MGII RO -2024) Eliberarea Ca+2 din reticulul sarcoplasmic se face PASIV, pe baza diferenţei de concentraţie, prin intermediul unor canale de Ca2+ ligand- dependente, activate de Ca2+ și inhibate de RYANODINĂ (alcaloid vegetal)(canale eliberatoare de Ca 2+ de tip RYR2). Canalele de Ca2+ de tip RYR2 sunt cuplate cu receptori ionotropici ryanodinici (receptori cuplați cu canale ionice). Canalele de Ca2+ de tip RYR2 sunt formate din 4 molecule proteice (nu sunt canale mecano-activate ca și în mușchiul scheletic). Canalele de Ca2+ de tip RYR2 sunt canale activate de creșterea Ca 2+ intracelular. Aceste canale sunt proteine integrale cu o structură cunoscută, care se găsesc exclusiv la nivelul porţiunii îngroșate a reticulului sarcoplasmic. Deschiderea lor este declanşată de creşterea uşoară a concentraţiei Ca +2 intracelular produsă de curentul sarcolemal prin canalele de Ca +2 de tip L din membrana tubilor T (receptori DHP sensibili), fenomen cunoscut sub numele de "eliberare de Ca+2 indusă de Ca +2". Activitatea receptorului ryanodinic este reglată de o proteină numită CALSTABINĂ. În diastolă aceasta se fixează la nivelul receptorului ryanodinic, menţinând canalul închis. Fosforilarea dependentă de AMPc/proteinkinaza A a receptorului ryanodinic determină disocierea calstabinei de la acest nivel, favorizând eliberarea de Ca+2 din reticulul sarcoplasmic. +2 Captarea Ca în reticulul sarcoplasmic se face prin acţiunea unei +2 ATP-aze Ca -dependente (pompa SERCA: introduce 2Ca 2+ în RS și scoate 2H+) localizată la nivelul porţiunii libere a reticulului sarcoplasmic, capabile să transporte activ 2 ioni de Ca2+ în interiorul reticulului sarcoplasmic pentru fiecare moleculă de ATP hidrolizată. Reglarea activităţii ATP-azei Ca2+-dependente se face prin intermediul fosfolambanului, o proteină cu greutate moleculară mică care poate fi fosforilată de proteinkinaza A activată de AMPc. Fosfolambanul (PLB) inhibă pompa SERCA. Fosforilarea fosfolambanului este unul din mecanismele majore prin care acţionează asupra fenomenelor contractile acei factori care cresc AMPc intracelular. Fosforilarea fosfolambanului accelerează relaxarea musculară. Fosforilarea PLB de către kinaze îndepărtează inhibiția PLB asupra pompei SERCA permițând accelerarea sechestrării Ca 2+ în RS rezultând o creștere a ratei relaxării mușchiului cardiac Stocarea Ca2+ la nivelul reticulului sarcoplasmic se face prin fixarea lui pe o proteină localizată la nivelul teminațiilor ȋngroṣate ale RS numită calsequestrină. Aceasta este principala proteină care leagă Ca2+ în fibra miocardică, fiecare mol de calsequestrină legând aproximativ 50 de moli de Ca2+. O proteină cu funcţie asemănătoare este calreticulina. Curs 2 Cardiac (MGII RO -2024) MITOCONDRIILE Mitocondriile preiau o mică parte din Ca 2+ care se acumulează în citoplasmă. Membrana internă mitocondrială conține canale de Ca 2+ înalt selective cu conductanță ridicată (MiCa). Mitocondriile conţin cantităţi importante de Ca2+ pe care îl pot elibera. Viteza scăzută a eliberării calciului în sarcoplasmă din aceste organite celulare face ca mitocondriile să nu aibă rol în cuplul electro-contractil. Mecanismele de captare a Ca2+ în mitocondrii intervin atunci când celelalte mecanisme de scădere a Ca2+ citoplasmatic sunt depăşite, mitocondria având astfel rolul de "tampon" care previne variaţiile mari ale concentraţiei Ca2+ citoplasmatic. S-a demonstrat că acumularea mitocondrială de Ca2+ poate duce şi la activarea în matricea mitocondrială a enzimelor ciclului Krebs, generând o cantitate sporită de ATP necesară pentru susţinerea celorlaltor mecanisme de expulzie a Ca2+. SARCOPLASMA Sarcoplasma este citoplasma celulei contractile miocardice, conţinând concentraţii variabile de Ca2+, în funcţie de starea de activitate a celulei. La celula în repaus măsurătorile făcute prin diverse metode au arătat o destul de mare constanţă a nivelului Ca2+ liber, în condiţii fiziologice el fiind de 10-& mol/l. La celula în activitate au loc mişcări importante de Ca2+ nivelul concentraţiei citoplasmatice a acestuia fiind rezultatul echilibrului între intrarea Ca2+, prin canalele sarcolemale lente şi eliberarea lui din reticulul sarcoplasmic pe de-o parte şi expulzia Ca2+ din celulă şi captarea lui în reticulul sarcoplasmic pe de altă parte. Nivelul maxim al concentraţiei Ca2+ corespunzător acestor mişcări nu a putut fi determinat cu exactitate, mai ales datorită existenţei unor gradiente intracelulare. Pentru realizarea contracţiei se estimează totuşi că, faţă de nivelul de repaus, concentraţia Ca2+ din citoplasmă trebuie să crească de aproximativ 100 de ori, până la valori de ordinul a 10-5 mol/l. Ca2+ tampon. Alături de mecanismele menţionate de control a nivelului Ca2+ citoplasmatic, celula miocardică mai posedă numeroase situsuri de legare a Ca2+, care tamponează variaţiile mari ale concentraţie acestuia; Ca2+ legat la nivelul acestor situsuri formează aşa numitul Ca2+ tampon. Este estimat că aproximativ 30% din Ca2+ celular este legat de proteine încărcate negativ în imediata vecinătate a membranei celulare. Numeroase alte proteine fixatoare de Ca2+ sunt prezente intracelular, funcţional acestea fiind de 2 tipuri: o categorie o constituie aşa numitele proteine trigger, fixarea Ca2+ pe acestea iniţiind un semnal intracelular (de exempu: calmodulina 2+ responsabilă de activarea ATP-azei sarcolemale Ca -dependente). Aceste proteine sunt importante prin funcţia lor şi nu din punct de vedere cantitativ, ca şi rezervor de Ca2+. alte proteine au rol doar de simpli fixatori de Ca2+ (calsequestrina şi calreticulina din reticulul sarcoplasmic, parvalbumina, calbindina). Curs 2 Cardiac (MGII RO -2024) SECVENŢA FENOMENELOR DIN CUPLUL ELECTRO-CONTRACTIL Semnalul care iniţiază procesul contractil îl constituie declanşarea potenţialului de acţiune; schimbarea bruscă a potenţialului membranar prin pătrunderea Na+ în celulă, determină deschiderea canalelor lente de Ca2+ de tip L pe parcursul platoului potenţialului de acţiune. Influxul celular de Ca2+ prin canalele lente de tip L nu modifică însă semnificativ concentraţia intracelulară a acestui ion, funcţionând doar ca un semnal (trigger) pentru eliberarea Ca2+ stocat în concentraţii foarte mari în interiorul reticulului sarcoplasmic. Figura 7. Dinamica ionului de Ca2+ în cadrul mecanismelor contracţiei. Prin intermediul sistemului tubilor T potenţialul de acţiune este condus în interiorul fibrei miocardice, până în vecinătatea porţiunii ȋngroṣate a reticulului sarcoplasmic. Creşterea concentraţiei Ca2+ la acest nivel duce la activarea canalelor de Ca2+ de tip RYR2 (Ryanodin sensibile) din membrana reticulului sarcoplasmic, cu eliberarea de la acest nivel a unei cantităţi foarte mari de Ca2+. Se produce fenomenul de eliberare de Ca2+ indusă de Ca2+ care determină creşterea concentraţiei Ca2+ intracelular de la 10-7 mol/l (valoare care caracterizează celula miocardică în repaus) la valori de 10-5 mol/l. La aceste valori ale concentraţiei citosolice, Ca2+ se fixează la nivelul troponinei C, declanşând contracţia. Cantitatea de Ca2+ eliberată din reticulul sarcoplasmic cu ocazia fiecărei contracţii este gradată în funcţie de cantitatea trigger de Ca2+ care intră în celulă cu ocazia depolarizării. Curs 2 Cardiac (MGII RO -2024) MECANISMUL RELAXĂRII Pentru relaxarea fibrei miocardice este necesară scăderea concentraţiei Ca citosolic la valorile de 10-7 mol/l corespunzătoare fibrei în repaus, prin 2+ expulzarea lui din celulă şi reintroducerea lui în reticulul sarcoplasmic. Mecanismele prin care se realizează acest fenomen sunt reprezentate de: activitatea pompei de Ca2+ de la nivelul porţiunii libere a reticulului sarcoplasmic mecanismul de antiport Na+- Ca2+ localizat la nivelul sarcolemei activitatea pompei sarcolemale de Ca2+. Există în permanenţă o competiţie între mecanismele implicate în expulzia Ca din celulă şi cele implicate în introducerea lui în reticulul sarcoplasmic. În 2+ mod normal există un echilibru între cele 2 mecanisme, în sensul că acea cantitate de Ca2+ care pătrunde în celulă cu ocazia depolarizării este apoi expulzată prin mecanismul de cotransport Na+- Ca2+, în timp ce Ca2+ eliberat din reticulul sarcoplasmic este recaptat la acest nivel prin activitatea pompei de Ca2+. O modificare a acestui echilibru în favoarea recaptării în reticulul sarcoplasmic creşte disponibilul de Ca2+ care poate fi eliberat cu ocazia contracţiei următoare, crescând astfel forţa contractilă. Figura 8. Dinamica ionului de Ca2+ în cadrul mecanismelor relaxării mușchiului cardiac.  Curs 2 Cardiac (MGII RO -2024) Figura 9. Mecanismele implicate în contracția și relaxarea mușchiului cardiac. (Sursa: WF.Boron, El Boulpaep, Fiziologie Medicala Ediția a 3-a) Curs 2 Cardiac (MGII RO -2024) CICLUL CARDIAC DEFINIȚII: Revoluţia cardiacă (ciclul cardiac) reprezintă secvenţa de evenimente mecanice ṣi electrice care se repetă cu fiecare bătaie a inimii. Sistola reprezintă contracţia mușchiului cardiac ȋnsoțită (neobligatoriu) de golirea cavităţilor cardiace cu sânge. Diastola defineṣte relaxarea mușchiului cardiac ȋnsoțită (neobligatoriu) de umplerea cavităților cardiace cu sânge. Ciclul cardiac este o succesiune de sistole ṣi diastole. Atriile și ventriculii prezintă cicluri separate de sistolă și diastole, revoluţia cardiacă prezentând un nivel ridicat de asincronism. CICLUL CARDIAC Din punctul de vedere al ventriculilor se disting, ȋn cadrul ciclului cardiac urmatoarele faze: a) Contracţia izovolumetrică- fază de tip sistolic b) Faza de ejecţie - fază de tip sistolic c) Relaxarea izovolumetrică - fază de tip diastolic. d) Faza de umplere – fază de tip diastolic SISTOLA VENTRICULARĂ Include: ▪ contracţia izovolumetrică ṣi ▪ faza de ejecţie. CONTRACŢIA IZOVOLUMETRICĂ Reprezintă prima etapă a sistolei ventriculare. Ne gasim ȋntr-o etapă ȋn care anterior s-a realizat umplerea ventriculilor cu sânge. Contracţia izovolumetrică ȋncepe ca rezultat al depolarizării ventriculare, vizibilă prin prezenţa complexului QRS pe traseul electrocardiografic. Contracţia ventriculară ȋmpinge sângele ȋn sens ascendent, dinspre vârf către bază. Presiunea din ventriculi o depăṣeṣte pe cea din atrii, motiv pentru care valvele atrioventriculare se ȋnchid la ȋnceputul fazei. De remarcat că ȋnchiderea valvei mitrale se realizează ȋnaintea valvei tricuspide, evenimentele fiind asincrone (Figura 10). Figura 10. Asincronismele ciclului cardiac. Sursa:WF. Boron, EL. Boulpaep, Fiziologie Medicala Editia a 3-a, 2017 Curs 2 Cardiac (MGII RO -2024) Pe parcursul contracţiei izvolumetrice ventriculii sunt cavităţi complet ȋnchise. Astfel, valvele semilunare sunt ȋnchise, ȋntrucât presiunea ȋn ventriculi nu este ȋncă suficient de mare pentru deschiderea acestora. De asemenea, aṣa cum s-a menţionat anterior, valvele atrioventriculare se ȋnchid la ȋnceputul etapei. Sângele nu poate ieṣi din cavităţile ventriculare ṣi presiunea intraventriculară creṣte brusc ca rezultat al contracţiei izovolumetrice. Ȋn momentul ȋn care presiunea ventriculară depășeṣte presiunea din arterele mari (80 mmHg pentru aorta ṣi 9 mmHg pentru artera pulmonară), gradientul de presiune determină deschiderea valvelor semilunare. Fenomenul de deschidere al valvelor aortică ṣi pulmonară se realizezează asincron. Astfel, presiunea la nivelul arterei aortă este superioară celei de la nivelul arterei pulmonare, deschiderea valvei aortice realizându-se, de aceea, mai tardiv. Având în vedere și asincronismul de ȋnchidere al valvelor atrioventriculare anterior descrise, durata contracţiei izovolumetrice ȋn ventriculul drept este inferioară celei din ventriculul stâng. Ȋn paralel, la nivel atrial, au loc fenomene electrice de repolarizare ṣi musculatura atrială este relaxată. După ȋnchiderea valvelor atrioventriculare ȋncepe umplerea atrială. Pe diagrama Wiggers se mai poate observa, de asemenea, o uṣoară creṣtere de presiune la nivel atrial, marcata cu litera “c”. Unda pozitivă “c” apare prin bombarea planṣeului atrioventricular către cavitatea atrială, ca rezultat a presiunii ridicate intraventriculare induse de contracţia izovolumetrică. Figura 11. Diagrama Wiggers. Sursa: Guyton, Arthur C. Tratat de Fiziologie a omului.2007 Din punct de vedere acustic se remarcă prezenţa unui zgomot declanṣat pe parcursul fazei, denumit ȋn continuare zgomotul I. Curs 2 Cardiac (MGII RO -2024) FAZA DE EJECŢIE Face parte din sistola ventriculară ṣi debutează după deschiderea valvelor semilunare (aortică ṣi pulmonară). Ȋn componenţa sa intră două etape consecutive, ṣi anume: 1. Ejecţia rapidă și 2. Ejecția lentă. EJECŢIA RAPIDĂ Ejecţia rapidă ȋncepe cu deschiderea valvelor semilunare. Evacuarea sângelui din ventriculi ȋn artere se realizează rapid, cu scăderea accentuată a volumului ventricular. Etapa este caracterizată de contracţia ventriculilor ȋnsoṭită de scurtarea fibrelor miocardice contractile. Datorită particularităţilor anatomice ale stratului muscular al fiecărui ventricul, cele două cavităţi se contractă diferit. Astfel, ventriculul drept se contractă prin apropierea peretelui extern de septul interventricular. Mecanismul este definit ca ṣi contracţie “ȋn burduf”, sângele fiind ȋmpins de la vârf spre bază, cu ejecţia acestuia spre artera pulmonară. Prin comparaţie, contracţia ventriculului stâng urmează un mecanism similar cu “golirea sau stoarcerea conţinutului unei paste de dinţi”, ȋngustarea diametrului cavitar pe direcţie circumferenţială, radială ṣi meridională ȋmpingând sângele către ieṣirea spre artera aorta. Sub efectul contracţiei ventriculare, presiunea creṣte în ventriculi cât ṣi la nivelul arterelor mari. Dacă iniţial presiunea intra-ventriculară este superioară celei intra-arteriale, pe măsură ce sângele se varsă ȋn arterele mari, presiunea ȋn arterele aortă ṣi pulmonară ajunge să depăṣească presiunea din ventriculi. Acest moment este vizibil pe graficul presiunilor intra-ventriculare, respectiv graficul de presiune la nivel aortic printr-un prim punct de intersecţie ṣi inversare a raportului celor doi parametri (Figura 11). Atingerea presiunii maxime intraventriculare corespunde punctului de intersecṭie menṭionat ṣi marchează finalul ejecţiei rapide. Valorile presionale maxime sunt de 120 mmHg pentru ventriculul stâng ṣi 25 mmHg pentru ventriculul drept. Urmează, ȋn continuarea ciclului cardiac, o subfază de ejecţie lentă. EJECŢIA LENTĂ Pe perioada repolarizării ventriculare (unda T pe traseul electrocardiografic), sângele continuă să se evacueze din ventriculi ȋn artere, dar debitul de ejecţie scade. Volumul ventricular continuă să scadă, dar ritmul de scădere este mai lent. Se observă scăderea presiunii din ventriculi ṣi arterele mari, ṣi presiunea intraventriculară devine inferioară presiunii din arterele aortă ṣi pulmonară. Fenomenul determină o inversare tranzitorie ṣi limitată a sensului de circulaṭie a sângelui, având ca efect ȋnchiderea valvelor semilunare. Corespunzător acestui fenomen, pe graficul presiunii ȋn arterele mari se observă o mică incizură (incizura dicrotă), care va fi urmată de o undă uṣor ascendentă la ȋnceputul fazei de relaxare izovolumetrică. Cu toate acestea, ȋnchiderea valvelor nu se realizează imediat. Ȋntârzierea se datorează inerţiei coloanei de sânge ṣi poartă denumirea de protodiastolă. Ȋnchiderea valvelor semilunare (aortică ṣi pulmonară) marchează finalul fazei de ejecţie. Curs 2 Cardiac (MGII RO -2024) La nivel atrial, pe tot parcursul ejecţiei rapide ṣi lente, are loc continuarea ȋn paralel a umplerii cu sânge pe fond de relaxare musculară. Ȋn mod similar atriilor, contracția celor doi ventriculi nu este sincronă. Astfel, debutul contracţiei ȋn ventriculul stâng apare ȋnaintea celei din ventriculul drept. La finalul etapei de ejecţie, ventriculul nu devine o cavitate complet lipsită de sânge. Definim volumul telesistolic ventricular (VTS) ca ṣi volumul restant de sânge ȋn ventricul după ȋncheierea sistolei ventriculare. Valoarea normală a VTS este de 50 mL. Pe parcursul fazei de ejecṭie (ejectie ventriculară rapidă ṣi lentă), ȋn aortă este ejectat un volum de aproximativ 70 mL. Acest volum are importanţă clinică ṣi este cunoscut sub denumirea de volum bătaie (VB). Volumul bătaie reprezintă volumul sanguin pompat de către un ventricul ȋn circulaţie ȋn urma unei sistole ventriculare ṣi se calculează ca diferenţa ȋntre volumul telediastolic (VTD) ṣi cel telesistolic (VB= VTD-VTS=120- 50= 70 mL). Raportul dintre volumul bătaie ṣi volumul telediastolic exprimă eficienṭa golirii ventriculare, purtând numele de fracṭie de ejecṭie. Noţiunea de volum telediastolic ventricular va fi detaliată ȋn cele ce urmează, la momentul detalierii diastolei ventriculare. Pe baza acestor parametri, s-a definit noţiunea de debit cardiac (DC), ca fiind volumul de sânge pompat de un ventricul ȋn circulaţie ȋn decurs de 1 minut. Acesta se calculează dupa formula: DC= volumul bătaie X frecvența cardiacă=70 mL x 75 bătăi/min. Astfel, valoarea debitului cardiac este de aproximativ 5 L/min Ȋn cadrul ciclului cardiac sistolei ventriculare ȋi urmează diastola ventriculară, compusă din relaxare izovolumetrică ṣi faza de umplere. DIASTOLA VENTRICULARĂ Include: ▪ relaxarea izovolumetrică ṣi ▪ faza de umplere ventriculară. RELAXAREA IZOVOLUMETRICĂ Relaxarea izovolumetrică face parte din diastola ventriculară. Ca urmare a scăderii volumului de sânge ejectat ȋn aortă ṣi chiar inversării tranzitorii a direcţiei de circulaţie a sângelui (flux retrograd sanguin ce forţează ȋnchiderea valvelor semilunare) are loc ȋnchiderea valvelor semilunare (aortică ṣi pulmonară), moment ce marchează finalul sistolei ventriculare ṣi debutul diastolei ventriculare. Deoarece valvele semilunare (aortică ṣi pulmonară) ṣi valvele atrioventriculare sunt ȋnchise, cei doi ventriculi sunt din nou cavități complet închise, sângele nu părăseṣte cavitățile, iar volumul de sânge intraventricular este constant. Ca urmare a relaxării izovolumetrice, presiunea intraventriculară scade ȋn mod accentuat. Scăderea semnificativă a presiunii intraventriculare aduce valoarea acesteia sub presiunea intraatrială. Ca rezultat, are loc deschiderea valvelor atrioventriculare, moment ce marchează finalul relaxării izovolumetrice. Curs 2 Cardiac (MGII RO -2024) Ȋn paralel la nivel atrial are loc relaxarea musculaturii ṣi continuarea umplerii atriale. Presiunea intra-atrială continuă să crească pe măsura umplerii atriale, ȋnscriind pe diagrama Wiggers un vârf de creṣtere, vizibil ca unda “v” pe graficul presiunii din atrii. Ȋn mod asociat pe fonocardiogramă se poate observa apariţia unui eveniment notat cu denumirea de zgomot 2. FAZA DE UMPLERE VENTRICULARĂ Face parte din diastola ventriculară ṣi debutează după deschiderea valvelor atroventriculare (mitrală ṣi tricuspidă). Ȋn componenţa sa intră trei etape consecutive, ṣi anume: 1. Umplerea ventriculară rapidă 2. Umplerea ventriculară lentă (diastaza) 3. Umplerea ventriculară suplimentară (contracţia atrială). UMPLEREA VENTRICULARĂ RAPIDĂ Reprezintă prima etapă a umplerii ventriculare. Ȋncepe ȋn momentul ȋn care valvele atrioventriculare se deschid sub efectul scăderii presiunii ȋn ventriculi sub cea din atrii. Sângele trece rapid din atrii ȋn ventriculi. Ȋn cadrul etapei, valvele semilunare sunt ȋnchise, iar datorită deschiderii largi a valvelor atrioventriculare, presiunile atriale și ventriculare evoluează ȋn paralel Volumul ventricular crește semnificativ, ȋn timp ce presiunea intraventriculară nu se modifică. Aproximativ 2/3 din umplerea ventriculară se realizează ȋn această etapă. Umplerea ventriculară rapidă se încheie cu ȋncetinirea afluxului de sânge în ventricul, etapa fiind urmată de umplerea lentă (diastaza). UMPLEREA VENTRICULARĂ LENTĂ (DIASTAZA) Ȋn aceasta etapă valvele semilunare sunt închise, iar valvele atrioventriculare sunt deschise. Etapa ȋncepe ȋn momentul ȋncetinirii afluxului de sânge ȋn ventriculi ṣi se ȋncheie cu declanṣarea contracţiei atriale. Etapa se caracterizează printr-o curgere liniștită și continuă a sângelui din atrii în ventriculi. Volumul ventricular creṣte lent. Presiunile intraatriale ṣi intraventriculare evoluează ȋn paralel, datorită valvelor atrioventriculare deschise. Fenomenul se produce la finalul diastazei ṣi reprezintă fenomenul declanṣator al etapei următoare, contracţia atrială. Modificarea vitezei de circulaţie a sângelui poate induce apariţia unui nou eveniment pe traseul fonocardiografic, denumit zgomotul 3. Este important de reţinut că ȋn condiţii normale aproximativ 80% din volumul ventricular la finalul diastolei ventriculare se acumulează ȋn fazele de umplere rapidă ṣi umplere lentă. S-a demonstrat ȋnsă că durata diastolei scade cu creṣterea frecvenţei cardiace. Aceasta se produce ȋntâi pe seama perioadei de umplere ventriculară lentă, etapă a cărei durată scade ȋn cazul creṣterii frecvenței cardiace. Mecanismul descris are importanţă clinică. Astfel, dacă la frecvenţe de până la 200 bătăi /min inima se adaptează prin scurtarea duratei de umplere ventriculară lentă, la frecvenţe de peste 200 bătăi/min timpul diastolic este insuficient pentru o umplere ventriculară Curs 2 Cardiac (MGII RO -2024) corespunzătoare, consecinţa fiind scăderea volumului bătaie. CONTRACŢIA ATRIALĂ (UMPLEREA VENTRICULARĂ SUPLIMENTARĂ) Face parte din diastola ventriculară. Ca urmare a undei de depolarizare având originea ȋn nodul sinusal (unda P pe EKG), ȋn zona de vărsare a venelor cave se iniţiază o unda de contracţie ce ia forma de undă peristaltică, ȋmpingând sângele din atrii către valvele atrio-ventriculare. Aceasta determină creṣterea presiunii intraatriale, vizibilă ca o undă pozitivă pe grafic (marcată cu “a”). Valorile presiunii intraatriale ajung la 4-6 mmHg pentru atriul drept și 7-8 mmHg pentru atriul stâng. După finalizarea contracţiei atriale, presiunea ȋn atrii scade. Apare, de asemenea, creṣterea presiunii la nivelul ventriculilor ca urmare a sângelui eliminat de la nivel atrial cu o presiune ridicată. Volumul suplimentar de sânge scurs din atrii ȋn ventriculi se reflectă ȋntr-o nouă curbă crescătoare a volumului ventricular. Se observă o scădere a presiunii la nivelul arterelor mari (pe diagrama Wiggers se observă scăderea presiunii ȋn artera aortă). Aceasta se datorează valvelor semilunare ȋnchise care ȋmpiedică ejecţia de noi volume de sânge din ventriculi precum ṣi scurgerii sângelui deja existent ȋn artere către ţesuturile periferice. Contracţia atriilor completează umplerea ventriculară, prin adăugarea la sângele deja existent ȋn ventriculi a unui volum adiţional de sânge. Volumul de sânge ȋmpins ȋn ventriculi poate reprezenta până la 20% din volumul final ventricular al unei persoane normale ȋn repaus. Este de menţionat, totuṣi, că nivelul contribuţiei contracţiei atriale la umplerea ventriculară este dependent de frecvenţa cardiacă. Astfel, se observă o contribuție mai mică a contracţiei atriale la umplerea ventriculară ȋn cazul frecvenţelor cardiace reduse, procentul crescând ȋn cazul frecvenţelor cardiace mari. Cele două atrii nu prezintă contracție sincronă. Astfel, s-a demonstrat ca atriul drept se contractă înaintea celui stâng, așa cum se poate observa de pe reprezentarea grafică a asincronismelor cardiace. Contracţia atrială se finalizează ȋnaintea ȋnceperii contracţiei ventriculare. Volumul sanguin existent ȋn ventricul la sfârṣitul diastolei ventriculare poartă denumirea de volum telediastolic (VTD). Valoarea acestuia este de 120 mL. Presiunea ventriculară corespunzătoare acestuia va fi de 6 mmHg pentru VS și 2.5 mmHg pentru VD. După finalizarea contracţiei atriale ciclul cardiac se reia prin întoarcerea la faza de contracţie izovolumetrică, etapă a sistolei ventricualare. Durata totală a ciclului cardiac este dependentă de frecvența cardiacă. Pentru o frecvenţă cardiacă normală de 75 bătăi/min, putem calcula: 60 (s/min) durata unui ciclu cardiac =--------------------------------------= 0. 80 s 75 (bătăi/min) Din acest interval, aproximtiv 0.30 secunde este rezervat sistolei ventriculare ṣi aproximativ 0.50 secunde este ocupat de diastola ventriculară. Așa cum am aratat anterior, durata diastolei se reduce la creṣterea frecvenţei cardiace, prin diminuarea intervalului alocat diastazei. Curs 2 Cardiac (MGII RO -2024) FONOCARDIOGRAMA Fonocardiograma reprezintă o înregistrare grafică a vibraţiilor mecanice care iau naştere în timpul fazelor ciclului cardiac. Tehnica de înregistrare. Înregistrarea clinică a fonocardiogramei se face folosind microfoane plasate în focarele clasice de ascultaţie ale cordului. Acestea sunt prevăzute cu filtre care selectează componentele sonore cu frecvenţe între anumite limite (benzi sau game de frecvenţă), cuprinse în mod uzual între 25 şi 200 Hz. Frecvenţele mai joase corespund vibraţiilor generate de miocard, care pot fi palpate sau înregistrate în regiunea unde vârful inimii vine în contact cu peretele toracic, sub forma apexocardiogramei (figura 12). Figura 12. Caracterizarea vibraţiilor cardiace din punctul de vedere al proprietăţilor fizice; pentru a putea fi percepută ca şi sunet este necesar ca o vibraţie să aibă o frecvenţă cuprinsă între 16-20.000 Hz şi o intensitate mai mare decât pragul minim audibil. Sensibilitatea urechii umane variază cu frecvenţa, fiind maximă pentru vibraţiile din domeniul 200-5.000 Hz, corespunză-toare domeniului vocii vorbite. Aşa se explică de ce numai o mică parte din vibraţiile produse de activitatea inimii pot fi auzite. Figura 13. Focarele de auscultaţie ale cordului. Focarul: aortei spaţiul intercostal II, parasternal drept; focarul pulmonarei: spaţiul intercostal II parasternal stâng; focarul mitralei: spaţiul intercostal V pe linia medioclaviculară Analiza morfologică a fonocardiogramei studiază localizarea zgomotului în cadrul ciclului cardiac, durata, intensitatea şi frecvenţa acestuia (Figura 16). Fonocardiograma normală permite identificarea a 4 zgomote cardiace, dintre care doar două pot fi auscultate. Curs 2 Cardiac (MGII RO -2024) Zgomotul I (Z1) este primul zgomot cardiac, are o tonalitate joasă (se aude ca „lub”) şi durată de 0,10-0,16 sec, ascultându-se cel mai bine la APEX (în spaţiul 5 intercostal stâng pe linia medio-claviculară). Este produs de închiderea valvelor mitrală și tricuspidă și marchează debutul sistolei ventriculare (ZGOMOT SISTOLIC). El debutează după închiderea valvei mitrale la un interval de timp de 30-35 msec numit interval mecano-acustico-sistolic, fiind datorat vibraţiilor pereţilor ventriculari şi coloanei de sânge din timpul sistolei ventriculare Figura 14. Înregistrarea simultană a electrocardiogramei (ECG) şi fono- cardiogramei Se disting 3 componente distincte ale Z1 (figura 15): - componenta Z1a de frecvenţă înaltă, este produsă în timpul contracţiei ventriculare izovolumetrice prin punerea în tensiune a structurilor ventriculare, - componenta Z1b tot de frecvenţă înaltă este produsă imediat după deschiderea valvei aortice datorită accelerării bruşte a coloanei de sânge în momentul debutului ejecţiei ventriculare, - componenta Z1c, de amplitudine redusă, este datorată vibraţiilor pereţilor aortici în momentul când se trece de la ejecţia rapidă la cea lentă, reducându- se acceleraţia coloanei de sânge. -Figura 15. Componentele zgomotului I şi relaţia lor cu presiunile din VS şi aortă. Zgomotul II (Z2) este al doilea zgomot cardiac, are tonalitate mai înaltă (se aude ca “dub”) şi intensitate mai redusă decât zgomotul Z 1. Are o durată de 0,09-0,10 secunde și se aude cel mai bine parasternal în spațiul intercostal 2 stâng (P 2), respectiv drept (A2). Zgomotul II marchează sfârşitul sistolei şi începutul diastolei ventriculare (ZGOMOT DIASTOLIC). Este produs de închiderea valvelor semilunare și are 2 componente – aortică (A2) şi pulmonară (P2) – suprapuse parţial, deoarece valva pulmonară se închide cu întârziere după valva aortică, datorită presiunii scăzute din circulaţia pulmonară. Acest decalaj produce dedublarea fiziologică a componentelor A2 și P2 a celui de-al doilea zgomot cardiac. Distanţa dintre componente creşte în inspir şi scade în expir (fenomenul Potain). Zgomotul II debutează la aproximativ 5 msec după închiderea valvelor semilunare Curs 2 Cardiac (MGII RO -2024) (interval mecano-acustico-diastolic) fiind determinat de vibraţiile coloanei de sânge în momentul închiderii valvelor semilunare, când sângele are tendinţa de a se întoarce spre ventriculi. Datorită asincronismului de închidere al valvelor semilunare aortice şi pulmonare, Z2 prezintă două componente: aortică (A2) şi pulmonară (P2), separate între ele de un interval de 80-90 msec în inspir şi 40-50 msec în expir (figura 16). Modificările cu respiraţia se datoresc influenţei pe care aceasta o are asupra umplerii cavităţilor inimii. În inspir creşte umplerea inimii drepte şi scade cea a inimii stângi, ceea ce duce la apariţia mai devreme a componentei aortice şi mai târziu a celei pulmonare; în expiraţie fenomenele au loc invers. Îndepărtarea inspiratorie a celor două componente face ca Z2 să poată fi perceput dedublat chiar şi în mod normal; dedublarea este mai evidentă în condiţiile unei hipertensiuni pulmonare, când ejecţia VD este mult alungită Figura 16. Componentele zgomotului II şi relaţia lor cu închiderea valvelor aortice şi pulmonare. Zgomotul III (Z3) are o tonalitate joasă și este situat în prima parte a diastolei (protodiastolic) la aproximativ 0,14-0,16 sec după Z2. Corespunde umplerii ventriculare rapide şi se datorează vibraţiilor pereţilor ventriculari şi ale coloanei de sânge care apar la trecerea de la relaxarea activă la distensia ventriculară. Zgomotul IV (Z4) are o tonalitate joasă și este situat în ultima parte a diastolei, imediat înaintea Z1 a ciclului cardiac următor, fiind determinat de accelerarea suplimentară a coloanei de sânge din timpul contracţiei atriale. Zgomotele III şi IV pot fi înregistrate grafic dar nu pot fi auzite în mod normal, ritmul cardiac normal perceput la ascultaţia cordului fiind un ritm în doi timpi, determinat de zgomotele I şi II. Curs 2 Cardiac (MGII RO -2024) Ritmul de galop este un ritm cardiac în trei timpi determinat de posibilitatea ascultării în situaţii patologice a Z3 (galop protodiastolic) sau Z4 (galop presistolic). Figura 17. Prezentarea schematică a principalelelor sufluri întâlnite în patologia cardiacă. (A) suflu sistolic de ejecţie (stenoză aortică); (B) suflu sistolic de regurgitare (insuficienţă mitrală); (C) suflu diastolic de obstrucţie (stenoză mitrală); (D) suflu diastolic de regurgitare (insuficienţă aortică). Zgomotele patologice care pot fi înregistrate fonocardiografic se împart după durata lor în clicuri sau sufluri. - clicurile sau clacmentele sunt zgomote cardiace suplimentare sub forma unor vibraţii de frecvenţă mijlocie sau înaltă şi durată foarte scurtă - suflurile cardiace sunt vibraţii de frecvenţă variabilă şi durată peste 150 msec. Se produc datorită circulaţiei turbulente, la traversarea unor orificii valvulare cu diametrul redus sau la creşterea vitezei de circulaţie a sângelui. După localizarea lor în cadrul ciclului cardiac, se disting sufluri sistolice situate Z1 şi Z2 şi sufluri diastolice între Z2 şi Z1 (figura 17).