Kolegini transkripti (1) PDF - Fiziologija s Anatomijom Čovjeka

FARMACEUTSKO–BIOKEMIJSKI FAKULTET FIZIOLOGIJA S ANATOMIJOM ČOVJEKA KOLEGINI TRANSKRIPTI ZAGREB, 2020. SADRŽAJ PREDAVANJE 1………………………………………………………………………………………1 PREDAVANJE 2……………………………………………………………………………………..15 PREDAVANJE 3……………………………………………………………………………………..27 PREDAVANJE 4……………………………………………...

FARMACEUTSKO–BIOKEMIJSKI FAKULTET FIZIOLOGIJA S ANATOMIJOM ČOVJEKA KOLEGINI TRANSKRIPTI ZAGREB, 2020. SADRŽAJ PREDAVANJE 1………………………………………………………………………………………1 PREDAVANJE 2……………………………………………………………………………………..15 PREDAVANJE 3……………………………………………………………………………………..27 PREDAVANJE 4……………………………………………………………………………………..34 PREDAVANJE 5……………………………………………………………………………………..52 PREDAVANJE 6……………………………………………………………………………………..68 PREDAVANJE 7……………………………………………………………………………………..79 PREDAVANJE 8……………………………………………………………………………………..90 PREDAVANJE 9……………………………………………………………………………………..99 PREDAVANJE 10………………………………………………………………………………….120 PREDAVANJE 11………………………………………………………………………………….137 PREDAVANJE 12………………………………………………………………………………….149 PREDAVANJE 13………………………………………………………………………………….170 PREDAVANJE 14………………………………………………………………………………….175 PREDAVANJE 1: UVOD I TKIVA Stanice se udružuju i tvore tkiva. Tkivo čine stanice koje zajedno vrše određenu funkciju: skup stanica koje imaju određenu funkciju, a te stanice su povezane manjom ili većom količinom međustanične tvari. Imamo 4 osnovne vrste tkiva: epitelno, potporno, mišićno i živčano. Epitelno tkivo pokriva površinu tijela i organa i uz to, ono izgrađuje žlijezde. Potporno tkivo daje potporu organizmu. Mišićno tkivo je zaduženo za aktivne pokrete. Živčano tkivo čini središnji i periferni živčani sustav koji ustvari upravljaju radom cijeloga organizma. Kad gledamo kako su stanice u tkivu smještene, onda imamo 2 temeljna načina: jedno je takozvani zatvoreni smještaj, a drugo je otvoreni smještaj stanica u tkivu. Zatvoreni smještaj znači da su stanice gusto zbijene jedna uz drugu: puno stanica između kojih se nalazi relativno malo međustanične tvari; na taj način je građeno epitelno tkivo, specifično tkivo u zatvorenom smještaju gdje imamo puno stanica, a malo međustanične tvari. Otvoreni smještaj (potporno tkivo je specifično za to) gdje imamo relativno malo stanica, a puno međustanične tvari i onda ta međustanična tvar određuje svojstva toga tkiva i ima određene karakteristike. Epitelno tkivo čine stanice u zatvorenom smještaju: puno stanica, relativno malo međustanične tvari. S obzirom na funkciju koju to epitelno tkivo može imati, razlikujemo pokrovni epitel, žljezdani epitel i osjetni epitel. Pokrovni epitel pokriva površine tijela, unutarnjih organa i unutrašnjost cjevastih organa (probavnog, dišnog i mokraćnog sustava). Žljezdani epitel tvori žlijezde (one s vanjskim i unutrašnjim lučenjem). Osjetni epitel je posebna vrsta epitela koja registrira osjete (glavni osjeti: vid, sluh, njuh, okus, opip?). Svaki epitel na svojoj bazalnoj strani ima bazalnu membranu koja ga dijeli od podležećeg tkiva. Epitelne stanice mogu imati različiti izgled, ali bez obzira na to radi li se o pokrovnom ili žljezdanom epitelu, epitelne stanice spadaju u posebnu strukturu koja se zove bazalna membrana. Preko te bazalne membrane epitelne stanice komuniciraju s podležećim tkivom. Epitelno tkivo nema krvnih žila, nego se hrani difuzijom preko bazalne membrane. Dakle, na bazalnoj strani epitelnog tkiva je uvijek bazalna membrana. Nasuprot bazalnoj strani epitelne stanice, nalazi se apikalna strana/površina stanice koja je slobodna (vrh stanice, ona strana koja je na površini organa, tijela ili lumena). Različite vrste epitela imaju na toj apikalnoj strani različite strukture ovisno o funkciji epitela (npr. Mikrovili). Na lateralnim stranama epitelnih stanica su one povezane različitim međustaničnim vezama. Jedna vrsta međustaničnih veza su zonulae occludens jer su praktički sljubljene epitelne stanice jedna uz drugu; mogu biti dodatno pojačane staničnim citoskeletom pa govorimo o zonulama adherens; ili mogu biti povezane vezama koje su malo okrugle, u obliku zapreka, a zovu se dezmosomi. Posebna vrsta veza među stanicama su još i ionski kanali ili gap junctions ili tijesne veze/spojevi. Najčešće vrste epitelnog tkiva: jednoslojni pločasti epitel (izgrađen samo od jednog sloja spljoštenih stanica; npr. epitel krvnih i limfnih žila - endotel), jednoslojni kubični epitel (izvodni kanali žlijezda), jednoslojni cilindrični epitel (probavni sustav od želudca do debeloga crijeva: na apikalnoj strani tog cilindričnog epitela nalaze se duplikature stanične membrane, posebice u tankom crijevu gdje se odvija resorpcija vode i elektroliza; te duplikature mi nazivamo mikrovile ili resice, a to su zapravo nabrane membrane da poveća površinu za resorpciju – jednoslojni cilindrični epitel sa mikrovilima; ima i u bubrezima gdje se resorbira do 180 L tekućine pa i glomerulni kanalići gdje se odvija resorpcija imaju jednoslojni cilindrični epitel s mikrovilima), višeredni cilindrični epitel (zapravo je isto jedan red stanica različitih visina pa su jezgre zapravo u više redova; karakterističan za dišni sustav: na apikalnoj strani ima trepetljike – posebno građene strukture koje imaju svojstvo da trepere od unutrašnjosti dišnog sustava prema van: između tih stanica nalaze se jednostanične žlijezde koje nazivamo vrčaste stanice i te vrčaste stanice produciraju sluz, ta sluz se nađe iznad trepetljiki, čestice prašine 1 koje udišemo se zalijepe za tu sluz, a trepetljike tjeraju sluz s prašinom van što mi onda iskašljamo ili progutamo – dišni sustav stalno je čist u zdravih ljudi; kod pušača je taj epitel oštećen/uništen: zamijeni ga pločasti epitel bez trepetljiki i sluz se nakuplja u bronhijima), mnogoslojni pločasti epitel (ima više slojeva stanica; apikalno je spljošten; pokriva kožu; najbrže stare u tijelu dva tkiva: koža (očituje se borama) i zglobovi (bol u zglobovima; hrskavica je potporno tkivo koje nema krvnih žila nego se hrani difuzijom) – nemaju svoje krvne žile nego ovise o okolini pa kad dođe do starenja žila i okolnog vezivnog tkiva, oni prvi ostanu bez hranjivih tvari i još su dodatno izloženi vanjskom utjecaju; mnogoslojni pločasti epitel kože građen je od više slojeva: bazalni sloj ili Stratum basale, šiljati sloj ili Stratum spinosum, granularni sloj ili Stratum granulosum, jedan svijetli sloj Stratum lucidum i sloj odumrlih stanica koje se nazivaju roževina ili Stratum corneum; to epitelno tkivo (svako pa tako i mnogoslojni pločasti epitel) trajno se obnavlja, trajno se dijele stanice: dijele se u bazalnom sloju, u mladosti brže, u starosti sporije; u spinoznom sloju stanice se više ne dijele, ali taj sloj je najdeblji i stanice su povezane dezmosomima (vrlo čvrste stanične veze koje drže stanice čvrsto zajedno; bolest u kojoj se stvaraju protutijela na dezmosome, dezmosomi se raspadaju, raslojava se koža autoimuna bolest); u granularnom sloju se u citoplazmi javljaju keratinske granule (keratin je protein koji štiti tijelo i kožu od Sunčevih zraka i isušivanja); sloj odumrlih stanica ili sloj roževine ima puno lipida i služi za sprječavanje isušivanja/isparavanja; mnogoslojni pločasti epitel u našem tijelu najrasprostranjeniji): na koži je orožnjen, a u drugim dijelovima tijela je neorožnjeni pa ga nalazimo još u jednjaku i u usnoj šupljini (osim na gornjem dijelu jezika); prijelazni epitel (mokraćni sustav: od nakapnice bubrega, preko mokraćovoda do mokraćnog mjehura); može mijenjati oblik ovisno o tome je li mjehur pun ili prazan: ako je mjehur prazan, onda ima više slojeva, a ako je mjehur pun onda je rastegnut; Žljezdani epitel je epitel koji tvori žlijezde: žlijezde su strukture ili organi koje vrše sekreciju određene tvari; ako žlijezde izlučuju tvari na površinu tijela ili u unutrašnjost šupljih organa, onda se nazivaju egzokrine žlijezde; ako žlijezde izlučuju tvari direktno u krv, onda su to endokrine žlijezde; što se tiče građe, mogu biti jednostanične žlijezde (npr. one vrčaste stanice u dišnom sustavu koje izlučuju sluz, te u probavnom sustavu) ili višestanične žlijezde (složeni organ); ako imaju samo jedan kanal, onda su jednostavne žlijezde, a ako imaju sustav kanala preko kojih luče taj sekret, onda su razgranate ili složene žlijezde; prema vrsti sekrecije, ovisno o tome što izlučuju: egzokrine žlijezde mogu izlučivati sluz pa se zovu mukozne žlijezde (sluz ili mucus), mogu izlučivati bistriju tekućinu koja obično sadrži enzime pa se zovu serozne žlijezde, mogu izlučivati i sluz i bistriju tekućinu s enzimima pa se zovu seromukozne žlijezde; endokrine žlijezde luče ili proteine ili steroide, a manji dio luči ___. Glavna značajka egzokrinih žlijezda je da imaju izvodne kanale kojima su povezane s površinom tijela ili cjevastih organa; i egzokrine i endokrine žlijezde nastaju iz ektoderma (zametni listić iz kojeg se razvija koža i sav pokrovni epitel te živčani sustav i žljezdani sustav); ako tijekom embrionalnog razvoja dio ektoderma uraste u podležeći mezenhim i tu se razvije, nastat će žlijezda; ako veza s površinom ostane očuvana u obliku (izvodnog) kanala, to će biti egzogena žlijezda; ako se veza s površinom izgubi, žlijezda će biti endokrina; u sastavnom dijelu svih cjevastih organskih sustava (dišni sustav, probavni, spolni sustav) uvijek se nalaze žlijezde i te žlijezde mogu biti jednostanične i višestanične; dvije najveće egzokrine žlijezde u ljudskom tijelu: gušterača (probavni enzimi) i jetra (žuč) Potporno tkivo daje potporu tijelu i to je najrasprostranjenije tkivo u tijelu zajedno s mišićnim tkivom. Čine ga stanice i međustanična tvar: stanice u otvorenom smještaju: relativno malo stanica i puno međustanične tvari i upravo ta međustanična tvar daje obilježja po kojima se potporno tkivo dijeli. Dijeli se u tri grupe: vezivno, hrskavično i koštano tkivo, ovisno o tome koja vrsta vlakana se nalazi u međustaničnoj tvari te kako ona izgleda. 2 Najrasprostranjenije je vezivno tkivo, a stanice koje izgrađuju vezivno tkivo i koje izlučuju međustaničnu tvar nazivaju se fibroblasti. To su vretenaste stanice koje kada su aktivne tj. kada sintetiziraju međustaničnu tvar imaju puno citoplazmatskih organela i tada se nazivaju fibroblasti; kada su sintetizirale sve što su trebale, postaju inaktivne i sadrže malo citoplazmatskih organela i nazivaju se fibrociti. Dakle ili aktivni fibroblasti ili inaktivni fibrociti između kojih se nalazi međustanična tvar. Međustanična tvar ima dva osnovna dijela: vlakna/niti i osnovna međustanična tvar. Vlakna ili niti su kruti dio međustanične tvari, a osnovna međustanična tvar je tekući dio međustanične tvari i najvećim dijelom je čini voda, ioni, proteoglikani rrazličiti ovisno o vrsti vezivnoga tkiva (hijaluronska kiselina, hondroitin sulfat i sl.) Vlakna mogu biti kolagena, argirofilna (ili prekolagena ili retikularna) i elastična. Najrasprostranjenija su kolagena vlakna i to kolagen tipa 1 (najčvršća vrsta kolagena) i on ima karakterističnu strukturu: fibroblasti sintetiziraju molekule tropokolagena, on izlazi u međustaničnu tvar i molekule tropokolagena se slažu i tvore vlakanca, vlakanca se pravilno slažu i tvore vlakna, a vlakna čine jedan kolagenski snop i to je vrlo čvrsta struktura; Retikularna ili argirofilna vlakna nisu pravilno složena kao kolagena vlakna, nego imamo finu mrežu u koju se najčešće slažu limfociti, žljezdane tvari i slično. Retikularna vlakna nalazimo u unutarnjim organima (npr. između stanica jetre) i u limfnim čvorovima. Elastična vlakna: elastičnost: mogu se skupiti i rastegnuti. Imamo ih npr. u uški ili u aorti, tamo gdje se mora nešto rastegnuti. Vezivno tkivo povezuje različite dijelove tijela i različita tkiva. Vezivno tkivo s obzirom na to kako su vlakna u njemu poredana može biti rijetko, gusto i vezivno tkivo s posebnim svojstvima. Rijetko vezivno tkivo znači da ima relativno malo vlakana koja su međusobno isprepletena nepravilno, uvijek je neformirano, nema pravilnu strukturu. Gusto vezivno tkivo znači da ima puno vlakana koja su zbijena, može biti neformirano (vlakna nepravilno raspoređena) ili formirano (vlakna pravilno raspoređena). Neformiranog ima najviše u organima, a formiranog ima manje. Formirano vezivno tkivo je karakteristično za tetive (tetive su spojevi mišića i kosti). Vezivno tkivo s posebnim svojstvima imamo retikularno, sluzavo, pigmentno, masno i elastično. Hrskavično tkivo je građeno od stanica kojih je relativno malo i puno međustanične tvari. Inaktivne stanice u hrskavičnom tkivu nazivaju se hondrociti, a aktivne stanice koje sintetiziraju međustaničnu tvar nazivaju se hondroblasti. Te stanice zapravo se nalaze u šupljinama međustanične tvari koje nazivamo lakunama. Međustanična tvar u hrskavičnom tkivu: hondroitin sulfat A i hondroitin sulfat C (uz amorfnu osnovnu tvar vodu i elektrolite); vlakna mogu biti kolagena ili elastična; ovisno o tome koju vrstu vlakana imamo i koliko vlakana ima, hrskavično tkivo dijeli se na hijalinu hrskavicu, vezivnu hrskavicu i elastičnu hrskavicu. Najviše u tijelu ima hijaline hrskavice: ona sadrži otprilike 40% kolagenih vlakana u međustaničnoj tvari i izrazito bazofilne hondromukoproteine. Nijedna hrskavica, kao ni epitelno tkivo, nema krvnih žila. Hijalina hrskavica oblaže površine zglobova i stijenku dušnika, grkljana i bronha, nalazi se i na spoju rebara sa prsnom kosti i još u nekim drugim dijelovima tijela. Vezivna hrskavica ima još više kolagenih vlakana, međutim ona je u tijelu malo zastupljena: nalazi se između diskova kralježaka (kralježnica građena od kralježaka: male kosti složene jedna na drugu povezane vezivnom hrskavicom) – intervertebralni disk: dva dijela: vanjski dio koji čini vezivna hrskavica fibrozni prsten (annulus fibrosus) i unutrašnji dio koji čini posebna vrsta vezivnog tkiva sluzavo tkivo i koje se ne može stlačiti (amortiziranje). Kako starimo, vezivna hrskavica je sve slabija, prilikom saginjanja vezivni dio nekadpukne, sluzavi dio izleti van i pritisne živac i to boli – prolaps diska. Elastična hrskavica sadrži elastična vlakna, imamo ju u uški. Hrskavično tkivo nema krvnih žila, na svojoj površini ima vezivo preko kojeg se hrani i to vezivo se naziva perihondrij (vezivno tkivo koje prekriva površinu hrskavice i preko kojeg se hrskavica hrani). Koštano tkivo ima stanice i međustaničnu tvar. Stanice smještene u lakunama: šupljine međustanične tvari. Aktivne stanice koje sintetiziraju međustaničnu tvar nazivaju se 3 osteoblasti, a inaktivne stanice nazivaju se osteociti. Međustanična tvar u kosti sastoji se od organskog i anorganskog dijela. Organski dio čine kolagena vlakna formirana, pravilno složena. Anorganski dio ima u kosti, ali u tetivi ga nema i ne bi smjelo biti; anorganski dio je kalcijev fosfat. Za kolagena vlakna se veže anorganski kalcij fosfat u obliku kristalića hidroksiapatita. Imamo dvije vrste koštanog tkiva: spužvasta ili spongiozna kost i lamelarna ili kompaktna kost. Unutarnji dio je spužvasti. Spužvasto koštano tkivo vrlo je porozno, čine ga trabekule ili koštane gredice, a između njih su šupljine u kojima se nalazi koštana srž. Spužvasto koštano tkivo nalazi se s unutrašnje strane većine dugih kostiju. Između spužvastog koštanog tkiva i koštane srži nalazi se epitelni sloj endost. Koštana srž sadrži stanice hematopoeze. Starenjem stanice hematopoeze zamjenjuje masno tkivo. S vanjske strane kosti nalazi se kompaktno ili lamelarno koštano tkivo. Građeno je od osnovnih građevnih i funkcionalnih jedinica koje se nazivaju osteoni. Osteoni se sastoje od središnjeg kanala kroz koji prolazi krvna žila (preko koje se kost hrani) i taj središnji kanal se zove Haversov kanal. Oko Haversovog kanala kolagena vlakna su složena u obliku koncentričnih lamela. Haversov kanal s pripadajućim Haversovim lamelama čini osteon. Jedan do drugog osteona čini kost. Između osteona nalaze se intersticijske ili prijelazne lamele koje popunjavaju šupljine između cilindara osteona. I još kao pojačanje s vanjske i unutarnje strane kosti nalaze se vanjske i unutrašnje osnovne (generalne) lamele. Na taj kolagen se znači veže hidroksiapatit; kolagen (organski dio) daje kosti elastičnost, a hidroksiapatit (anorganski dio) daje čvrstoću. Osteociti/osteoblasti se nalaze u lakunama između Haversovih lamela. Vanjsku površinu kosti prekriva vezivno tkivo koje nazivamo pokosnica ili periost. S unutrašnje strane nalazi se jedan sloj stanica endost uz koštanu srž. Svaku kost hrani jedna krvna žila koja ulazi u kost kroz periost kroz šupljinu koja se zove foramen nutricium i onda se grana u žile koje idu uzdužnom osovinom kosti kroz Haversove kanale. Pored toga, imamo i žile koje idu okomito na uzdužnu osovinu i one su smještene u Volkmannovim kanalima, oni poprečno povezuju Haversove kanale. Kost (za razliku od ostalih tkiva) nema živčani par (?), ali periost na površini kosti ima puno živaca. Mišićno tkivo ima sposobnost kontrakcije: stezanja i vršenja aktivnih pokreta. Tri vrste mišićnog tkiva: skeletno, srčano i glatko mišićno tkivo. Glatko mišićno tkivo je građeno od glatkih mišićnih stanica i imaju vretenast izgled (nalik na fibroblaste) i ima svojstva slabe, ali spore i dugotrajne kontrakcije, nije pod utjecajem naše volje i čini stijenke organa koji nisu pod utjecajem naše volje, a pokreću se (crijevo, mokraćni i spolni sustav). Skeletno ili poprečno-prugasto mišićno tkivo: osnovna struktura nije mišićna stanica, nego se već u embrionalnom razvoju stanice stapaju u jednu strukturu koju zovemo mišićno vlakno. Mišićno vlakno je dugačko koliko je dugačak i neki mišić. To vlakno sadrži puno jezgara i ima sposobnost kontrakcije čime omogućuje aktivne pokrete. Te su kontrakcije pod utjecajem naše volje, jake su i relativno brze. Srčano mišićno tkivo građeno je od pojedinačnih stanica (slično glatkom mišiću), a one su povezane ionskim kanalima kroz koje prolaze ioni što čini da se srčane mišićne stanice kontrahiraju zajedno pa tako funkcionalno imitiraju mišićno vlakno (skeletni mišić), te stanice čine funkcionalni sincicij (mišićno vlakno u skeletnom mišiću je i morfološki i funkcionalni sincicij). Srčane kontrakcije su jake, brze i isprekidane. Srce u minuti izbaci 5L, u satu 300L u mirovanju. Živčano tkivo razlikuje se od svih ovih tkiva po tome što zapravo nema međustanične tvari, nego postoje živčane stanice (neuroni), živčana vlakna i neuroglije. Neuron ima tijelo sa jezgrom, kratke izdanke (dendriti) preko kojih neuron prima signale od drugih živčanih stanica i jedan dugački nastavak (akson) koji ide do nekog ciljnog organa ili drugog živca. Živčana vlakna čine aksoni s pripadajućom ovojnicom (koje čine vrsta glija stanica). Živčana vlakna mogu biti takva da jedna glija stanica puno puta obavije taj akson (mijelinizirano živčano vlakno), ima „puno“ stanične membrane i takvo vlakno provodi impulse ___. Kod druge vrste vlakna akson se samo utisne u glija stanicu, nema duplikatura membrane i takvo 4 se vlakno naziva nemijelinizirano vlakno. Našu poprečno-prugastu muskulaturu inerviraju mijelinizirana živčana vlakna. Glatku muskulaturu gdje su kontrakcije polagane inervira nemijelinizirano živčano vlakno. Dok živčane stanice stvaraju i provode impulse, dotle glija stanice ne stvaraju akcijski potencijal, ne provode impulse, nego služe kao potpora neuronima. Budući da neuroni mogu biti i u središnjem i u perifernom živčanom sustavu, imamo dvije vrste glija: glija stanice u SŽS i glija stanice u PŽS. Imamo četiri tipa glija stanica u SŽS: oligodendroglija, ependim, astroglija i mikroglija. Oligodendroglija su stanice koje vrše mijelinizaciju u SŽS. Ependim su stanice koje oblažu moždane komore, šupljine u mozgu u kojima se nalaze likvor. Astroglija su stanice koje sudjeluju u metabolizmu u mozgu, daju potporu moždanim strukturama i nalaze se oko krvnih žila u mozgu. Mikroglija su stanice koje imaju sposobnost fagocitoze (u ostalim dijelovima tijela to obavljaju makrofagi). U PŽS imamo dvije vrste glija stanica: Schwannove stanice i amficiti (periciti). Schwannove stanice su glija stanice koje vrše mijelinizaciju perifernih živaca (jezgre živčanih stanica u kralježničkoj moždini, prema periferiji idu živci: aksoni koje okružuje mijelinska ovojnica, a tu mijelinsku ovojnicu u PŽS stvaraju Schwannove stanice). Amficiti ili periciti su glija stanice koje nalazimo u perifernim ganglijima. Periferni gangliji su dio perifernog živčanog sustava uz živce: osjetni gangliji (uz kralježnicu), gangliji autonomnog živčanog sustava simpatikusa (ispred kralježnice). Gangliji su tijela živčanih stanica izvan SŽS. Glija stanica koje okružuju neurone u ganglijima nazivaju se amficiti ili periciti. Kratki uvod u fiziologiju: Najveći dio našeg organizma čini voda: dvije trećine u stanici i jedna trećina izvan stanice. Više se mijenja izvanstanična tekućina. Da bi svaka od 10 bilijuna stanica (10^12) mogla dobro živjeti, važno je da unutrašnji okoliš našeg organizma, međustanična tekućina bude konstantna: znači da određene varijable (parcijalni tlak O2, CO2, koncentracije pojedinih iona) u međustaničnoj tekućini budu stalne. Da bi stanica mogla funkcionirati, mora biti u optimalnom okolišu. Da bi se taj optimalni okoliš ostvario, postoji mehanizam koji se naziva homeostaza. Homeostatski mehanizmi su osnovni fiziološki mehanizmi kojima je svrha održavanje nepromijenjenih, stalnih uvjeta u unutrašnjem okolišu, tj. u izvanstaničnoj tekućini. Kako se održava homeostaza? Stanica se nalazi u izvanstaničnoj/međustaničnoj tekućini. Ta međustanična tekućina komunicira komunicira preko vrlo tanke stijenke kapilare (koje čini samo jedan sloj stanica, endotel) sa krvlju i sve što je u krvi može ući u međustaničnu tekućinu i obrnuto, sve što je u međustaničnoj tekućini može ući u krv po zakonima koncentracijskog gradijenta. Sama krv cirkulira po cijelom tijelu i svaki organ sudjeluje na svoj način u homeostazi, ali svi funkcioniraju na sličan način: mehanizmom negativne povratne sprege. Mehanizam negativne povratne sprege osnovni je homeostatski mehanizam, temeljni mehanizam u fiziologiji. Svrha svih naših organa je sačuvati homeostazu, sačuvati konstantne uvjete u međustaničnoj tekućini. Kad se neka varijabla u međustaničnoj tekućini poveća, aktivirat će se mehanizmi koji će ju sniziti. Kad se neka varijabla snizi, aktivirat će se mehanizmi koji će tu varijablu povisiti. Mehanizam pozitivne povratne sprege: nešto se promijeni i dovede do niza promjena koje će tu promjenu još povećati. Ako izgubimo krvi do 1L, tlak će pasti i aktivirat će se simpatikus i on će kontrahirati srce. DRUGI DIO: FIZIOLOGIJA MEMBRANE, ŽIVACA I MIŠIĆA Raspored iona s obiju strana stanične membrane: s vanjske strane stanične membrane (izvanstanična tekućina): Na+, Ca2+, Cl-, HCO3-; s unutrašnje strane stanične membrane (unutarstanična tekućina): K+, Mg2+, PO43-. Prijenos tvari kroz staničnu membranu dijeli se na dvije vrste: pasivni i aktivni prijenos. Pasivni prijenos znači prijenos bez utroška energije, niz 5 koncentracijski gradijent: tvari se prenose iz područja više koncentracije u područje niže koncetnracije i sinonim za pasivni prijenos je difuzija. Aktivni prijenos je prijenos tvari uz utrošak energije, nasuprot koncentracijskom gradijentu: iz područja niže u područje više koncentracije. Difuzija može biti jednostavna ili olakšana. Jednostavna može biti kroz lipidni dvosloj ili kroz bjelančevinske kanale u staničnoj membrani. Olakšana difuzija ide pomoću bjelančevinskih nosača. Bjelančevinski nosači su neophodni i za aktivni prijenos. Aktivni prijenos može biti primarni i sekundarni. Jednostavnom difuzijom kroz lipidni dvosloj prenose se tvari topljive u lipidima: kisik, CO2, dušik, alkoholi, steroidni hormoni i druge tvari steroidne građe. Olakšana difuzija kroz bjelančevinske kanale ide za tvari netopive u lipidima: ioni, voda, urea. Bjelančevinski kanali mogu biti svakakvih oblika, različite građe. Kako se postiže selektivnost? Obično kroz kanale mogu prolaziti i neki drugi ioni osim iona za koji se smatra da je dominantan za taj kanal, a uglavnom se selektivnost postiže na temelju veličine te pore u tom kanalu kroz koji prolazi ion: tako da veći ioni mogu prolaziti, a manji ne mogu, ili obrnuto. Drugi način postizanja selektivnosti je pomoću naboja tog kanala s unutrašnje strane kanala. Često se govori o vratima kanala koja ovisno o konformaciji samog proteina kanala mogu biti otvorena ili zatvorena pa je kanal ili otvoren ili zatvoren. Difuzija ovisi o razlici u koncentraciji: što je veća razlika u koncentraciji tvari s dviju strana membrane, bit će veća difuzija; ovisi o električnom potencijalu, o razlici potencijala, tj. o razlici električne energije u tom električnom polju: što je veća razlika u energiji, bit će veća difuzija; ovisi i o tlaku: što je veća razlika u tlakovima, bit će veća difuzija. Što je to olakšana difuzija? Postoje također proteine, ali nisu proteinski kanali, nego proteini nosači. Za razliku od kanala, da bi se prenijela tvar pomoću proteina nosača olakšanom difuzijom, oni moraju promijeniti konformaciju. Ali to je isto difuzija, prijenos tvari ide niz koncentracijski gradijent, bez utroška energije. Molekula ili tvar koja se prenosi veže se za protein nosač, a nakon što se promijeni konformacija proteina nosača, tvar se otpušta s nosača na drugu stranu stanične membrane. Što se tiče dinamike ili veličine, ovisnost veličine difuzije o koncetnraciji tvari za jednostavnu difuziju je linearna: što je veća razlika u koncentraciji tvari, bit će veća difuzija. Dinamika je drukčija za olakšanu difuziju: u početku kako raste koncentracija tvari, tako raste i veličina difuzije, no kasnije s porastom koncentracije tvari veličina difuzije postiže plato iznad kojeg ne može rasti zato što je veličina difuzije ograničena upravo promjenom konformacije proteina nosača: proteinski nosač ne može tako brzo mijenjati svoju konformaciju kao što brzo može nastati koncentracijski gradijent pa se ne može dalje povećati veličina difuzije kako raste koncentracija tvari. Isto tako, ako se dvije molekule vežu na isti proteinski nosač, u tom slučaju će ukupna veličina difuzija jedne od tih dviju molekula biti manja zato što je druga molekula u kompeticiji s prvom molekulom za proteinski nosač i na taj način smanjuje njezinu veličinu difuzije. Znači prijenos same molekule X je veći nego kad se prenose molekule X i Y: molekula Y smanjuje veličinu difuzije molekule X jer se natječe za isto bjelančevinski nosač. Posebna vrsta difuzije jest difuzija vode kroz membranu koja je propusna za vodu, a nije propusna za otopljene tvari i ta difuzija naziva se osmoza. To je jednostavna difuzija vode kroz bjelančevinske kanale. Voda difundira iz područja veće koncentracije vode u područje manje koncentracije vode, odnosno iz područja manje koncentracije otopljenih tvari u područje veće koncentracije otopljenih tvari. Otopljene tvari su osmotski aktivne tvari. Tonicitet je osobina neke otopine prema njezinom učinku na osmotsko gibanje vode u odnosnu na drugu zadanu otopinu. Ako je koncentracija otopljenih tvari u nekoj stanici jednaka koncentraciji otopljenih tvari u otopini u kojoj se nalazi stanica, kažemo da je ta otopina izotonična. Ako je koncentracija otopljenih tvari u toj vanjskoj otopini manja nego koncentracija otopljenih tvari u stanici, onda je takva otopina hipotnična otopina; u tom će slučaju voda difundirati iz otopine u stanicu i stanica će bubriti. U suprotnom slučaju, ako se voda nalazi u hipertoničnoj otopini u kojoj je koncentracija otopljenih tvari veća nego koncentracija otopljenih tvari u stanici, voda će izlaziti iz stanice u vanjsku otopinu i stanica 6 će se skvrčiti. Aktivni prijenos je prijenos nasuprot koncentracijskom gradijentu uz utrošak energije. Dijeli se na primarni aktivni prijenos i sekundarni aktivni prijenos. Kod primarnog aktivnog prijenosa postoje proteini u samoj staničnoj membrani koji imaju sposobnost cijepanja ATP-a, odnosno stvaranja energije i onda ta energija omogućuje da se tvar koju oni prenose prenosi nasuprot koncentracijskom gradijentu. Najpoznatiji primjeri su natrij-kalij crpka, protonska crpka i kalcijska crpka. Sekundarni aktivni prijenos uključuje prijenos najmanje dvije tvari od kojih jedna ide niz svoj koncentracijski gradijent i onda taj prijenos oslobađa količinu energije koja se onda troši za prijenos druge tvari koja ide nasuprot koncentracijskom gradijentu. Na-K crpka je najpoznatiji primjer primarnog aktivnog transporta, nalazi se u svim stanicama. Radi se o proteinu koji prenosi 3 Na+ iz stanice prema van (u vanstaničnoj tekućini je veća koncentracija Na+ nego u stanici) i suprotno prenosi 2 K+ iz vanstanične tekućine prema stanici (u stanici je veća koncentracija K+ nego u izvanstaničnoj tekućini). Dio tog proteina koji ima sposobnost cijepanja ATP-a je s unutrašnje strane stanične membrane, s citoplazmatske strane. Prvo se 3 Na+ vežu s unutrašnje strane proteinskog nosača, znači Na-K crpke, nakon toga se veže i ATP, zatim se cijepa ATP, otpušta se ADP, Pi ostane vezan za protein nosač, promijeni se konformacija proteina nosača, 3 Na+ se otpuste u izvanstaničnu tekućinu, a s vanjske strane se vežu 2 K+, otpušta se Pi, ponovno se mijenja konformacija Na-K crpke u prvotno stanje i otpuštaju se 2 K+ u stanicu. Na-K crpka se nalazi na svim stanicama, bitna je za stvaranje membranskog potencijala i kod aktivnog potencijala i kod svih prijenosnih procesa u stanici. Kalcijska crpka prenosi kalcij nasuprot njegovom koncentracijskom gradijentu, nalazi se na membrani sarkoplazmatskog retikuluma. Protonska crpka je važna jer su mnogi lijekovi inhibitori protonske crpke. Kod sekundarnog aktivnog prijenosa prenose se najmanje dvije tvari od kojih jedna ide niz svoj koncentracijski gradijent, a druga ide nasuprot svom koncentracijskom gradijentu. U tom slučaju govorimo o sekundarnom aktivnom prijenosu te druge tvari koja se prenosi nasuprot svom koncentracijskom gradijentu. Ako se te dvije tvari prenose u istom smjeru, onda se to zove kotransport ili simport. Ako se te dvije tvari prenose u suprotnom smjeru, onda se to zove kontratransport ili antiport. Jedan od najraširenijih primjera je kotransport Na i glukoze, primjerice u crijevima i bubrezima gdje se Na+ prenosi niz svoj koncentracijski gradijent, iz izvanstanične tekućine u stanicu, i onda energija dobivena prijenosom natrija iskoristi se za prijenos molekule glukoze nasuprot koncentracijskom gradijentu (iz izvanstaničja u stanicu). U bubregu primjerice postoji i natrij-kloridni kotransporter. Taj prijenosnik blokira jedna od vrsta diuretika. Prenosi se jedan pozitivni i jedan negativni ion i onda je takav simport elektroneutralan jer se ne događa promjena naboja s jedne i druge strane stanične membrane. U bubregu se također tako prenose i Na i aminokiseline. U tom slučaju imamo samo 1 pozitivni ion pa govorimo o elektrogenom simportu jer se mijenja naboj s vanjske i unutrašnje strane membrane. U bubregu ima i vrlo rašireni kontratransport natrija i protona: jedan pozitivni ion ide u stanicu, a drugi van stanice pa govorimo o elektroneutralnom antiportu. Membranski potencijal postoji na svim staničnim membranama. Lako ga možemo izmjeriti na najvećim stanicama kao što su neuroni. On nastaji zbog razlike u električnim energijama unutar električnog polja unutar i van stanice. Mjeri se u voltima ili milivoltima i on je obično negativan (u mirovanju). Zbog čega on nastane? Nastane zbog razlike u količini i koncentraciji iona s jedne i druge strane stanične membrane, a te razlike nastanu zbog difuzije tih iona u stanicu ili van stanice. Kalij kojeg ima normalno više unutar stanice nego van stanice će difundirati kroz kalijeve kanale u izvanstanični prostor jednostavnom difuzijom kroz kaloieve bjelančevinske kanale. Međutim, s obzirom na to da je u izvanstaničnom prostoru više pozitivnih naboja, onda će ta razlika u potencijalu uzrokovati difuziju kalija natrag u stanicu. U jednom trenutku 7 će se prijenosni procesi kalija van stanice i u stanicu izjednačiti na nekoj određenoj razini potencijala. Taj potencijal se zove difuzijski potencijal ili Nernstov potencijal i on se izračunava na ovaj način EMS (mV) = ± 61 log (koncentracija unutra / koncentracija vani) i za kalij iznosi otprilike -94 mV. Ako isto primijenimo za natrij, dobit ćemo da je difuzijski potencijal za natrij +61 mV. Što znači ovo minus 94 mV za K? Taj potencijal nam govori o tome kakva je unutrašnjost stanice u odnosu na ovaj dio izvan stanice: u ovom slučaju za kalij, unutrašnjost stanice je elektronegativnija nego vanstaničje. Imamo kalij i natrij i sad to trebamo nekako objediniti. Imamo još jedan ion kojeg ima u značajnoj koncentraciji da može utjecati na taj potencijal, a to je ion klora. Znači ta su tri iona (K+, Na+, Cl-) najvažnija u nastanku membranskog potencijala, najvažniji je njihov koncentracijski gradijent. Stupanj važnosti pojedinog iona ovisit će o propusnosti tog bjelančevinskog kanala za taj određeni ion. Naravno, tu će se još uključiti i Na-K crpka koja sudjeluje u stvaranju membranskog potencijala uz ove difuzijske procese. Imamo situaciju da nakon što je dodana Na-K crpka, taj membranski potencijal iznosi otprilike -90 mV. Taj potencijal koji se izmjeri ili izračuna po formuli, on je najbliži difuzijskom potencijalu za kalij što znači da su u nastanku tog membranskog potencijala u stanici najvažinji iona kalija jer je onda taj membranski potencijal koji u konačnici dobijemo kad u obzir uzmemo i natrij i kalij i kloride i Na-K crpku je najbliži difuzijskom potencijalu za kalij. Dakle, uglavnom je taj membranski potencijal u mirovanju u svih stanica negativan, kreće se oko -90 mV, plus minus 10, 20 mV ovisno o vrsti stanice. Znači da je u većine stanica prostor unutar stanice elektronegativniji od prostora izvan stanice. Taj membranski potencijal može se promijeniti, ali ne u svim stanicama. On se može promijeniti u živčanim i mišićnim stanicama. Akcijski potencijal se odnosi zapravo na fiziologiju živaca jer se govori o promjeni membranskog potencijala na živcima. Imamo potencijal u mirovanju koji je uglavnom -90 mV. U živčanim vlaknima, živcima, može se membranski potencijal promijeniti: može postati ili manje negativan ili više negativan. Situacija u kojoj membranski potencijal postane manje negativan, kad ide prema pozitivnim vrijednostima potencijala, zove se depolarizacija. Ako membranski potencijal postane više negativan, to se zove hiperpolarizacija. Akcijski potencijal je promjena membranskog potencijala stanice iz mirovanja prema pozitivnom potencijalu, to je depolarizacija i nakon toga vraćanje prema negativnom potencijalu, repolarizacija. U tipičnom slučaju membranski potencijal se promijeni do +30 mV. Zašto do toga dolazi? Za membranski potencijal mirovanja prenose se Na+ i K+ kroz staničnu membranu jednim dijelom difuzijom kroz bjelančevinske kanale (ne mogu kroz lipidni dvosloj jer nisu topljivi u lipidima) i to su natrijevi i kalijevi kanali i drugim dijelom Na-K crpkom. U ovom slučaju postoji nova vrsta kanala, ali opet natrijevi i kalijevi kanali, i to su kanali koji su ovisni o naponu (to nisu isti natrijevi i kalijevi kanali zbog kojih nastane membranski potencijal), to su novi kanali koji se nalaze na stanicama koje su sposobne stvoriti akcijski potencijal, dakle promijeniti membranski potencijal. Dakle, to su kanali koji se otvaraju i zatvaraju ovisno o naponu. (Postoje i kanali koji su ovisni o kemijskim tvarima koji se otvaraju i zatvaraju kad se kemijska tvar veže ili otpusti s njih pa se takvi kanali nazivaju kanali ovisni o ligandu.) U stanju mirovanja zatvoreni su i natrijevi i kalijevi kanali ovisni o naponu. Kako nastane depolarizacija? Tako da se otvaraju natrijevi kanali ovisni o naponu. Znači imamo dvije vrste pozitivnih iona, kako će unutrašnjost stanice postati pozitivna? Tako da u unutrašnjost stanice uđe veća količina pozitivnih iona. Koji ioni mogu difuzijom doći u unutrašnjost stanice? Jedino natrijevi (mogu i kalcijevi, ali natrijevih ima najviše) jer njih ima najviše izvan stanice koji onda zbog koncentracijskog gradijenta mogu ući u stanicu i na taj način dovseti do depolarizacije stanice. Natrijevi kanali ovisni o naponu se otvaraju nakon što nastane inicijalna promjena membranskog potencijala i ta prva promjena membranskog potencijala može biti uzrokovana prijenosom signala s primjerice druge živčane stanice ili zbog nekakve 8 deformacije ili zbog čitavih niza drugih razloga može nastati ta prva, inicijalna promjena membranskog potencijala prema manje negativnom koja će otvoriti te natrijske kanale ovisne o naponu i kad su oni jednom otvoreni, natrij ulazi u stanicu zbog razlike u koncentracijama natrija izvan i unutar stanice i nastane depolarizacija. Nakon što nastane određeni pozitivni membranski potencijal, zatvorit će se natrijski kanali ovisni o naponu, ali će taj pozitivni potencijal s unutrašnjosti stanice otvoriti kalijeve kanale ovisne o naponu i onda će kalij izlaziti iz stanice u izvanstaničje, znači pozitivni ioni će izlaziti van stanice i stanica će se opet vratiti u stanje negativnog membranskog potencijala i to se zove repolarizacija. Ta repolarizacija može ići malo negativnije od onog normalnog membranskog potencijala mirovanja od -90 mV pa se onda to zove hiperpolarizacija koja se onda vraća natrag kad se zatvore kalijevi kanali ovisni o naponu u ovom elektronegativnom mediju. Za vrijeme kad nastane akcijski potencijal, kad imamo depolarizaciju i repolarizaciju, ne može se dogoditi novi akcijski potencijal, nova promjena potencijala stanične membrane i to svojstvo se zove refrakternost. Kažemo da su te stanice, odnosno te membrane refrakterne i ta refrakternost je apsolutna, nikakvi podražaj ne može izazvati novi akcijski potencijal u stanjima depolarizacije; u hiperpolarizaciji je refrakternost relativna što znači da neki vrlo jaki podražaji mogu ponovno i u toj fazi uzrokovati novi akcijski potencijal. Znači refrakternost je apsolutna za vrijeme depolarizacije, a relativna za vrijeme hiperpolarizacije. Dakle kad na tom jednom mjestu na membrani živčane stanice nastane akcijski potencijal, dakle promijeni se (inače je normalno da je unutrašnjost negativna, a prostor izvan stanice pozitivan) negativnost na tom jednom mjestu, unutrašnjost postane pozitivna, a prostor izvan stanice negativan, dakle na tom jednom mjestu nastane akcijski potencijal i onda će se on širiti duž stanične membrane zbog ove razlike u potencijalu. Većina živaca ima nekakve ovojnice, tipične su ovojnice izgrađene od glija stanica izvan središnjeg živčanog sustava, to su Schwannove stanice; to su mijelinske ovojnice. Veći dio živca obavija Schwannova stanica, a samo su manji dijelovi između Schwannovih stanica nisu obavijeni mijelinskom ovojnicom i nazivaju se Ranvierovi čvorići. Mijelinska ovojnica služi kao izolator i na tim se mjestima ne stvara akcijski potencijal. Zašto je to bitno? Zato što se onda može puno brže prenositi taj akcijski potencijal koji nastane na jednom Ranvierovom čvoriću na druge Ranvierove čvoriće, znači ne mora ići kroz cijelu staničnu membranu i širenje akcijskog potencijala na taj način zove se skokovito ili saltatorno širenje akcijskog potencijala i zbog toga je prenošenje tih impulsa (zapravo se prenosi akcijski potencijal) kroz membranu živca puno brže u živaca koji imaju mijelinsku ovojnicu od onih koji nemaju mijelinsku ovojnicu. Fiziologija mišića: Mišićno tkivo jedno je od osnovne 4 vrste tkiva i dijeli se na skeletno ili poprečno-prugasto mišićno tkivo, glatko mišićno tkivo i srčano mišićno tkivo. Skeletni mišići se uglavnom hvataju za kosti i njihova je osnovna zadaća kretnja tijela. Hvataju se za kosti pomoću tetiva. Jedan mišić se sastoji od više snopova mišićnih vlakana. Jedan snop ili fasciculus. Više snopova mišićnih vlakana – jedan snop mišićnih vlakana – jedno mišićno vlakno. Svaka od tih podjedinica ima svoju vezivnu ovojnicu pa se onda oko samog mišića, dakle oko više snopova mišićnih vlakana nalazi ovojnica koja se zove epimisium, koja obavija više snopova mišićnih vlakana. Vezivna ovojnica oko jednog snopa mišićnih vlakana se zove perimisium. Vezivna ovojnica oko jednog mišićnog vlakna se zove endomisium. Mišićno vlakno je osnovna građevna jedinica skeletnih mišića. Mišićno vlakno nastaje za vrijeme embrionalnog razvoja spajanjem više mišićnih stanica. Mišično vlakno ima sve dijelove koje inače ima normalna stanica, samo što ima puno jezgara, ima i sve stanične organele, endoplazmatski retikulum koji se ovdje zove sarkoplazmatski retikulum, ima citoplazmu koja se zove sarkoplazma, ima staničnu membranu koja se zove sarkolema (stanična membrana mišićnog vlakna). Oko sarkoleme je endomisium ili vezivna ovojnica 9 oko svakog mišićnog vlakna. Unutar svakog mišićnog vlakna, u sarkoplazmi ima najviše mišićnih vlakanaca ili miofibrila. Mišićna vlakanca se sastoje od mišićnih niti ili miofilamenata. Vlakno – vlakance – nit. Mišićne niti mogu biti tanke ili debele. Tanke su aktinske niti, a debele su miozinske niti. Aktinske i miozinske niti su posložene u pravilnom rasporedu. Između dvije aktinske niti je miozinska nit. Aktinske niti su pričvršćene za glikoproteinski dio koji se zove Z-disk. Tu je još i jedan protein koji se zove titin (titinska nit, titinski filament) koji je također vezan na Z-disk i on učvršćuje i aktinsku i miozinsku nit. Aktinska nit se sastoji najvećim dijelom od proteina aktina. Aktin je građen tako da ima puno kuglastih molekula G- aktina (globularni) koje se onda polimeriziraju u nitastu strukturu koja se onda zove F-aktin (filamentozni, nitasti protein). U toj aktinskoj niti imamo još dva proteina: tropomiozin (prekriva aktivna mjesta na aktinu: to su ona mjesta na koja se može vezati miozin) i troponin (ima tri dijela: troponin C, troponin I i troponin T; troponin C veže kalcij, troponin T veže tropomiozin, a troponin I veže troponin za aktin). Miozinska ili debela nit sastoji se od jako velikog broja molekula miozina (koja izgleda kao palica za golf). Molekula miozina sastoji se od dvaju lakih i četiriju teških lanaca i može se podijeliti na ravni i zadebljali dio koji se zove glavica. U glavici miozina su 4 laka lanca i krajnji dijelovi teških lanaca. Dakle puno molekula miozina u miozinskoj niti. Poprečna ispruganost. Vidimo široke bijele trake, široke tamne crne trake. Ove bijele trake su tanke ili aktinske niti. U sredini je crna crta koja odgovara Z- disku. Te bijele pruge zovu se I-pruge i u njima su samo aktinske niti. Ove crne pruge zovu se A-pruge i tu se preklapaju aktinske i miozinske niti, osim u ovom središnjem dijelu koji je malo manje taman, gdje su samo miozinske niti. Taj dio gdje su samo miozinske niti zove se H-pruga. Područje između dvije Z-ploče ili Z-diska zove se sarkomera: to je osnovna kontraktilna jedinica skeletnog mišićnog vlakna. U jednom mišićnom vlaknu ima puno sarkomera: ono što se događa u jednoj sarkomeri događa se u svim sarkomerama. A što se događa u toj jednoj sarkomeri? Događa se promjena stanja glavice miozina, vezanje i odcjepljivanje od aktina. Glavica miozina ima enzimatsku, ATPaznu aktivnost, može cijepati ATP. Glavica miozina se veže za molekulu aktina na određenim mjestima na aktinu koja se zovu aktivna mjesta i koja inače normalno u stanju mirovanja prekriva tropomiozin tako da se onda ta miozinska glavica ne može vezati za aktin. Onda kad treba doći do kontrakcije, onda će doći do otkrivanja aktivnih mjesta, tropomiozin će se malo pomaknuti i otkrit će ta aktivna mjesta i onda će se glavica miozina spojiti s molekulom aktina i to se događa stalno u ciklusima kad se mišići kontrahiraju. Takav jedan ciklus se zove ciklus poprečnog mosta. Dakle, ovisno o tome što je vezano na glavicu miozina, je li ATP, je li razgrađeni ATP odnosno ADP i Pi ili nije ništa vezano, ovisno o tome doći će do spajanja ili nespajanja miozinske glavice s aktinom. Nakon što se na glavicu miozina veže ATP, glavica miozina ga cijepa u ADP i Pi. To na neki način zapinje glavicu miozina, ona postaje zapeta i u tom obliku, kad je vezan na nju ADP i Pi, može se vezati miozinska glavica za aktin, samo u tom obliku (ali pod uvjetom da su aktivna mjesta na aktinu otkrivena, da nisu pokrivena tropomiozinom). Nakon toga, kako ta zapeta glavica miozina ima neku energiju, doći će do otpuštanja ADP i Pi i doći će do pomaka glavice miozina i međusobno će se pomaknuti aktinska i miozinska nit jedna prema drugoj. U takvom stanju, nakon što se to dogodilo i nakon što na miozinskoj glavici nema više vezano ni ATP ni ADP ni Pi, u stanjima kad postoji u okolini dovoljno ATP-a, na nju će se vezati ATP, a u stanju kad je na miozinsku glavicu vezan ATP, ona ne može biti vezana za aktin i onda će se otpustiti od aktina. Nakon toga će miozinska glavica ponovno pocijepati ATP, ponvono se zapeti i ona će se ponovno moći vezati za aktin i tako će se zatvoriti krug, tj. ciklus poprečnog mosta i to će se stalno događati kad je mišićno vlakno podraženo na kontrakciju. Jedan od uvjeta da bi se glavica miozina vezala za aktin je da na nju nije vezan ATP, nego ADP i Pi, a drugi uvjet je da budu otkrivena aktivna mjesta na aktinu. Kako dolazi do otkrivanja tih aktivnih mjesta na aktinu? Tako da u sarkoplazmu mišićnog vlakna dođe velika količina kalcija. (Kako i za stanicu, tako i za mišićno vlakno vrijedi da je puno manja koncentracija Ca2+ u unutrašnjosti nego u 10 vanstaničju). U sarkoplazmi se nakuplja kalcij i kalcij će se vezati za troponin C na aktinskoj niti i na taj način će uzrokovati promjenu konformacije troponin-tropomiozin kompleksa i tropomiozin će se isto tako pomaknuti i osloboditi aktivna mjesta na aktinu na koja se onda mogu vezati miozinske glavice. Taj pomak aktina prema miozinu nakon što zapeta miozinska glavica otpusti ADP i Pi otprilike iznosi 10 nm, zamah (powerstroke) aktinske prema miozinskoj niti. Ako nema ATP-a u stanici (primjerice kad stanica pa i organizam umre), nastane mrtvačka ukočenost, rigor mortis: nema ATP-a koji bi se vezao za glavice miozina i oslobodio od aktina pa glavice miozina nakon smrti ostanu vezane za aktin pa će mišići neko vrijeme nakon smrti biti ukočeni, kao da su kontrahirani. Nakon što se dogodi više tih ciklusa poprečnih mostova, međusobno će se približavati 2 aktinske i 2 miozinske niti tako da će ova H-zona gdje je samo miozin biti sve kraća, tj. tanja i tanja, tj. mišićno vlakno će se skraćivati, odnosno mišić će se kontrahirati. U potpuno kontrahiranom mišiću nema više H-pruge (područje gdje je samo miozin). Dakle, što nam sve treba za samu kontrakciju? Treba nam energija u obliku ATP-a, trebaju nam kalcijevi ioni Ca2+. Što se tiče energije, ATP je glavni čimbenik, mišić ne zna kad će mu trebati ATP za kontrakciju, a energiju ne možemo pohranjivati u obliku ATP-a, nego se on potroši vrlo brzo nakon nastanka. Energija mora biti pohranjena u nekom drugom obliku i to u spoju koji se zove fosfokreatin ili kreatin-fosfat: to je dominantan, energijom bogati spoj u mišićima koji služi zapravo kao neka vrsta pohrane energije umjesto ATP-a, iz njega nastanu fosfati koji se koriste za sintezu ATP-a. Drugi energetski bogati spoj je glikogen, polimer glukoze, a onda razgradnjom glukoze, glikolizom i oksidativnom fosforilacijom nastaje ATP. Kako mišić zna da se treba kontrahirati? Na kraju svakog mišića se nalaze živčani završeci koji će prenijeti signal tom mišiću da se treba kontrahirati. To se zove neuro-muskularna veza, prijenos signala sa živca na mišić je neuro-muskularni prijenos signala. Kako izgledaju krajevi tog živca, aksona? Na kraju aksona se nalazi velik broj mitohondrija i sinaptičkih mjehurića/vezikula u kojima se nalazi kemijska tvar koja će biti zadužena za prijenos sa signala sa živca na mišić, ta kemijska tvar zove se neurotransmitor, i ta tvar će se otpustiti u prostor između kraja živca i same sarkoleme (membrane živčanog vlakna), taj prostor zove se neuromuskularna pukotina, a sami taj dio sarkoleme mišićnog vlakna zove se motorička završna ploča. O kojem se neurotransmiteru radi? Radi se o acetil-kolinu. U tim sinaptičkim mjehurićima se nalazi acetil-kolin koji će se otpustiti u sinaptičku neuromuskularnu pukotinu kada ovim živcem dođe akcijski potencijal, živčani impuls. Acetil- kolin će se vezati na kanale na membrani sarkoleme. Ti kanali su natrijevi kanali (ali ne ovisni o naponu) ovisni o ligandu i bit će otvoreni ili zatvoreni ovisno o tome je li na njih vezan ligand, u ovom slučaju acetil-kolin. Kad se kemijske tvari vežu na neke proteine na staničnoj membrani, ti se proteini zovu receptori. Dakle, natrijski kanali ovisni o ligandu su ujedno i receptori za acetil-kolin, i to nikotinski receptori (acetil-kolin ima u organizmu dvije vrste receptora: nikotinski i muskarinski). Kad se na natrijske kanale ovisne o ligandu veže acetil-kolin, natrijski kanali se otvore i natrij ulazi izvana u sarkoplazmu, sarkoplazma postane pozitivna i događa se promjena membranskog potencijala na samoj sarkoplazmi. To je dakle druga vrsta stanica na kojima može doći do promjene membranskog potencijala, uz živčane stanice, skeletne mišićne stanice/vlakna. Nastat će akcijski potencijal na membrani sarkoleme. To će imati još neke posljedice: imat će utjecaja na kalcijske kanale na sarkolemi, ti kalcijski kanali zovu se dihidropiridinski receptori (DHP) i ovisni su o naponu; ti kalcijski kanali su u uskoj vezi s jednim drugim proteinom koji se nalazi na membrani sarkoplazmatskog retikuluma i taj se protein zove rianodinski receptor (RYR) i isto je kalcijski kanal. Znači, kad nastane akcijski potencijal na sarkolemi zbog ulaska Na+ kroz Na-kanale ovisne o acetil-kolinu, doći će do aktivacije DHP receptora ovisnih o naponu i ta aktivacija DHP receptora uzrokovat će otvaranje RYR receptora koji su zapravo kalcijski kanali na sarkoplazmatskom retikulumu i kalcij će onda iz sarkoplazmatskog retikuluma ući u 11 sarkoplazmu. Znači, osnovni izvor onog kalcija potrebnog za kontrakciju da se veže na troponin C je sarkoplazmatski retikulum. Nakon što se membrana repolarizira, zatvorit će se RYR ili kalcijski kanal, više kalcij neće izlaziti van stanice (ili iz sarkoplazmatskog retikuluma?). Taj kalcij se mora vratiti u sarkoplazmatski retikulum jer kad bi taj kalcij ostao u sarkoplazmi, za sljedeću kontrakciju više ne bi imali razliku u koncentraciji kalcija između sarkoplazme i sarkoplazmatskog retikuluma i ne bi više mogao kalcij izlaziti. Kalcij se vraća u sarkoplazmatski retikulum primarnim aktivnim prijenosom, preko kalcijske crpke na membrani sarkoplazmatskog retikuluma. Kako DHP sa sarkoleme utječe na RYR na sarkoplazmatskom retikulumu? Oni su na neki način povezani zbog svoje blizine, nije još uvijek sasvim jasno objašnjeno. Ono što se vidi je da sarkolema radi invaginacije prema unutra kako bi došla što bliže membrani sarkoplazmatskog retikuluma. Zanimljvost: kurare blokira nikotinske receptore, natrijske kanale pa su žrtve paralizirane. Acetil-kolin ne može stalno ostati u neuromuskularnoj sinaptičkoj pukotini jer bi stalno izaivao podražaje: njega razgrađuje enzima acetil-kolin esteraza, a jednim dijelom se može vratiti i u živčani završetak. Zadebljani dijelovi sarkoplazmatskog retikuluma koji su blizu invaginacijama sarkoleme nazivaju se terminalne/završne cisterne, a te invaginacije se zovu transverzalni tubuli/cjevčice: invaginacije sarkoleme u unutrašnjost mišićnog vlakna. Znači ulaskom natrija nastaje akcijski potencijal na sarkolemi koji onda aktivira DHP receptor ovisan o naponu, taj DHP receptor aktivira RYR receptor koji je zapravo kalcijski kanal na membrani sarkoplazmatskog retikuluma, kalcij ulazi u sarkoplazmu, veže se na troponin C, otkrivaju se aktivna mjesta na aktinu i može početi ciklus poprečnog mosta i kontrakcija. Nakon što to završi, nakon što potencijal bude normalan, kalcijskom crpkom, primarnim aktivnim transportom se kalcij iz sarkoplazme vraća u sarkoplazmatski retikulum. Kontrakcija može biti dvojaka: izometrična i izotonična. Izometrična kontrakcija je ona kontrakcija kod koje se ne mijenja duljina mišića, tj. mišićnih vlakana, ali se poveća napetost u tim mišićnim vlaknima jer se događa ciklus poprečnog mosta. To se obično događa na početku mišićne aktivnosti i to onda kad je snaga kontrakcije manja od opterećenja koje taj mišić treba savladati (mišić ne može savladati teret). Kako snaga kontrakcije raste, postane veća od opterećenja, dolazi do skraćenja mišića i pomicanja tereta, odnosno to se onda zove izotonična kontrakcija: napetost ostane ista, a mijenja se duljina mišića/mišićnog vlakna, mišićna vlakna se skrate. Kako razvijena napetost ovisi o duljini sarkomere? U početku, ako raste duljina sarkomere, ako se ona rasteže, primjerice ako želimo podići neki teret, onda ga ne možemo odmah podići, nego prvo moramo istegnuti taj mišić, sarkomeru. U početku je to istezanje povoljni učinak jer se povećanjem duljine sarkomere povećava razvijena napetost (do točke B). To se događa zato što se glavice miozina i aktivna mjesta na aktina dovedu u povoljniji međusobni položaj: više miozinskih glavica može se vezati na aktivna mjesta na aktinu. Međutim, ako se dalje povećava duljina sarkomere, dalje bi se istezao mišić, razvijena napetost bi padala jer bi se izgubio optimalni položaj miozinskih glavica i aktina i sve manje bi aktivnih mjesta na aktinu taj miozin mogao pokriti. I ako bi se jako istegnula sarkomera, više se uopće ne bi preklapali aktin i miozin i ne bi se gdje imale spojiti i razvijena napetost bi pala. Što se događa kao posljedica toga na cjelom mišiću? Graf ovisnosti napetosti mišića o duljini mišića: Prije same kontrakcije, što se mišić više isteže, bit će manja razvijena napetost. Konačnu napetost dobijemo da od gornjeg crvenog grafa oduzmemo plavi graf. Naime, samom kontrakcijom se razvija određena napetost do neke duljine mišića (u prvom dijelu istezanja mišića, raste i napetost mišića). Daljnim istezanjem mišića napetost počne padati i zbog kontrakcije i zbog istezanja. Dug kisika je trošenje kisika nakon mišićnog rada za uklanjanje metaboličkih produkata 12 stvorenih bez kisika za vrijeme mišićnog rada i nadoknada zaliha ATP-a i fosfokreatina/kreatin-fosfata. Primjerice, nakon što dođemo na peti kat, moramo još neko vrijeme teže disati da bismo nadoknadili dug kisika. Efikasnost mišićne kontrakcije obično je manja od 25%, a to je postotak kemijske energije nutrijenata koji se pretvori u rad. U samom procesu stvaranja ATP-a se izgubi 50% kemijske energije nutrijenata, a onda samo 40% energije stvorenog ATP-a se pretvori u rad. Maksimalna efikasnost mišićne kontrakcije ovisit će o brzini kontrakcije i maksimalna efikasnost je otprilike na 30% maksimalne kontrakcije, ni kad je prespora, ni kad je prebrza kontrakcija. Umor mišića se događa iz više razloga. Prvi razlog je zamor neuromuskularne veze: ona ne može neograničeno proizvoditi acetil-kolin da bi ga stalno bilo da bi se on stalno prenosio na skeletno mišićno vlakno, a to zato što dolazi do smanjenja broja sinaptičkih mjehurića. Drugi razlog, svi procesi ulaska Na, ulaska Ca, vezanja aktina, miozina, ciklusa poprečnih mostova, nisu svi procesi neograničeni da se mogu odvijati beskonačno. Treći razlog, potroši se ATP pa nema više energije. Četvrti razlog je i manjak kisika, kreatin-fosfata i ATP-a. Sumacija kontrakcije događa se na skeletnim mišića. Što to znači? Ako dolazi više uzastopnih podražaja na kontrakciju na određeno skeletno mišićno vlakno, jakost kontrakcije će se zbrajati i pribrajati i povećavati do neke određene razine. U početku ne, ali kasnije s povećanjem učestalosti stimulacije će doći do sumacije. Naime, moramo promatrati vanjsku napetost, odnosno razvijenu silu na razini cijelog mišića, silu koja pomiče teret, rad mišića. Imamo i unutarnju silu poprečnih mostova, na razini sarkomere. Do sumacije dolazi zato što vanjska napetost kasni za unutarnjom napetošću. Dok traje razvijena vanjska napetost od prethodnog podražaja, već dolazi nova unutarnja napetost, novi unutarnji podražaj i zato dolazi do sumacije. Kod vrlo velike učestalosti podražaja nastat će tetanizacija: mišići će biti stalno kontrahirani i razvit će se maksimalna vanjska napetost i skraćenje mišića otprilike na 4 puta veće od normalne kontrakcije, više od toga ne može zbog ograničenja poprečnih mostova, unutarnje napetosti. Glatki mišići Osnovna građevna jedinica glatkih mišića je mišićna stanica za razliku od skeletnih mišića gdje je osnovna jedinica mišićno vlakno. Druga važna razlika jest da oni ne rade pod utjecajem naše volje. Mogu se podijeliti na takozvane višejedinične i jednojedinične glatke mišiće. Jednojedinični – gdje je više glatkih mišićnih stanica spojeno preko međustaničnih spojeva koji se zovu gap junctions i onda se te sve stanice kontrahiraju jednako i funkcioniraju zajedno kao jedna stanica pa se zove jednojedinični glatki mišić. Takvi glatki mišići su puno rašireniji i primjer je mišić u stijenci probavnog sustava. U takvim slučajevima dovoljno je da neki signal koji će ih podražiti, recimo iz živčanog vlakna, dođe do jedne stanice i sve ostale stanice će se isto podražiti jer su spojene. Takva kontrakcija je onda manje precizna. Kod višejediničnih glatkih mišića svaka se stanica kontrahira zasebno i onda na svaku stanicu mora doći živčani signal pa je takva kontrakcija preciznija. Takvi se mišići nalaze u unutrašnjosti oka. I ove stanice imaju sve osnovne organele, ali najviše nas zanima raspored kontraktilnih elemenata. Imamo aktin i miozin, ali nisu pravilno raspoređeni. Aktinske niti nisu vezane za Z-ploče, nego za gusta tjelešca. Nema troponina i tropomiozina u aktinskoj niti, umjesto njih postoje tri druga proteina: kalmodulin, miozinska kinaza i miozinska fosfataza. Glavice miozina su u suprotnim smjerovima što onda omogućuje da kontrakcija takve glatke mišićne stanice dođe čak do 80% dužine glatke mišićne stanice za razliku od 30% kod skeletnih mišića. Kontrakcija glatkih mišićnih stanica je duga i produžena – tonička kontrakcija: sporije počinje, dulje traje i manja je frekvencija ciklusa poprečnog mosta. Kad se jednom spoje aktin i miozin, ta veza traje duže i broj vezanih glavica je veći nego u skeletnom mišiću i zbog 13 toga je snaga kontrakcije jača nego u skeletnom mišiću, ali isto tako i uz manju potrošnju energije u obliku ATP-a (sporiji ciklus, manji broj ciklusa, manje potrošenog ATP-a). Za razliku od skeletnih mišića gdje snaga varira ovisno o dužini vlakna, snaga ostaje ista bez obzira na dužinu vlakana. Osim živaca koji mogu prenijeti završni akcijski potencijal na stanicu da bi se ona kontrahirala, taj signal mogu prenijeti i različite kemijske tvari (humoralna stimulacija/inhibicija), različiti fizikalni podražaji (deformacija, temperatura i sl.) i različiti drugi kemijski čimbenici. Taj podražaj može biti pozitivan i uzrokovati kontrakciju, a može biti i inhibicijski, da inhibira kontrakciju. Također je bitna uloga kalcija u nastanku akcijskog potencijala, no kod glatkih mišića izvor kalcija je izvanstanična tekućina (a ne sarkoplazmatski retikulum kao kod skeletnih mišića). Kad kemijska tvar, primjerice hormon dođe na membranu glatke mišićne stanice, vezat će se na svoj receptor. Taj receptor je u ovom slučaju vezan uz G-protein pa će se dogoditi otvaranje kalcijskih kanala kao posljedica aktiviranja G-proteina i onda će kalcij iz izvanstanične tekućine ući u glatku mišićnu stanicu. Taj kalcij će se vezati za kalmodulin i aktivirati ga što će onda aktivirati miozinsku kinazu (kinaze su enzimi koji fosforiliraju), a ta miozinska kinaza će fosforilirati miozinsku glavicu i na taj način ju zapeti i ona se onda može vezati za aktin i može doći do zamaha. U citoplazmi je prisutan i drugi enzim koji djeluje suprotno: miozinska fosfataza koja odcjepljuje fosfat od miozinske glavice kako bi se ona mogla odcijepiti od aktina. Hoće li se stanica kontrahirati ili ne, ovisit će o omjeru aktivnosti miozinske kinaze i miozinske fosfataze: ako ima u stanici više aktivne miozinske kinaze, onda će se stanica kontrahirati, a ako ima više aktivne miozinske fosfataze, stanica (mišić) bit će relaksirana. Ono što je još bitno za neke glatke mišićne stanice, one imaju svojstva spontane kontrakcije, neke od tih stanica; spontanog stvaranja akcijskog potencijala bez vanjskog podražaja. Autonomni živčani sustav i hormoni mogu stimulirati ili inhibirati akcijski potencijal ili kontrakciju. Hormoni mogu to raditi bez promjene membranskog potencijala, uzrokuju otvaranje kalcijskih kanala bez stvaranja akcijskog potencijala. U stanicama u kojima nastane akcijski potencijal, taj akcijski potencijal ima ovisno o tkivu i organu različit izgled, oblike, može biti u obliku šiljaka, s platoom, s sporim sinusoidnim valovima. Moguća je autoritmičnost. Glatke mišićne stanicene razvijaju dug kisika. Mogu se kontrahirati i istezanjem (probavni sustav: ulazak hrane isteže mišiće i može potaknuti njihovu kontrakciju), autonomnim živčanim sustavima, hormonima, fizikalnim podražajima, ali i neki lokalni humoralni čimbenici kao što su O2, CO2, protoni. 14 PREDAVANJE 2: ANATOMIJA I FIZIOLOGIJA SRCA; ANATOMIJA KRVOŽILNOG SUSTAVA Srce. Latinski naziv je cor. Mišićni organ koji je u centru krvožilnog sustava i svojim pumpanjem, sitskanjem i relaksacijom, omogućuje krvotok. Lokalizacija i topografski odnosi srca: Srce se nalazi u prsnom košu (thorax) i to u njegovom središnjem dijelu, sredoprsju (mediastinum) i to u prednjem dijelu mediastinuma, u prednjem sredoprsju. Lateralno, s lijeve i desne strane, nalaze se pluća, lijevo i desno pluće (jd. pulmo, mn. pulmones), a pluća su obavijena ovojnicom pleurom ili poplućnicom. Dakle, prvo s čim je srce u kontaktu lateralno je pleura, a ispod nje su pluća. Distalno, prema gore i dolje, ispod srca, inferius, nalazi se ošit ili dijafragma (mišić koji odvaja prsnu šupljinu od trbušne šupljine), a gore, superius, nalaze se velike krvne žile koje izlaze iz srca. Anteriorno, sprijeda, nalazi se prsna kost (sternum) i prema gore se nalazi još i jedna žlijezda, prsna žlijezda (thymus). Straga, posteriorno, nalazi se jednjak (esophagus), prsni dio aorte i još više straga nalazi se prsna kralježnica. Vanjska morfologija: Imamo tri dijela srca koje vidimo izvana. To su srčana osnovica (basis cordis), srčani vrh (apex cordis) i srčana kruna (corona cordis). Na srčanoj osnovici vidimo ušće plućnih vena u lijevu pretklijetku i lijevu pretklijetku, vidimo dio desne pretklijetke i lijeve klijetke. Srčana baza je usmjerena desno, gore i straga. Srčani vrh je usmjeren suprotno, dolje, lijevo i naprijed i tu vidimo najveći dio desne klijetke i lijeve klijetke. Na srčanoj kruni, gornjem dijelu, vidimo početne dijelove velikih krvnih žila koje izlaze iz srca, aorte i plućne/pulmonalne arterije. Srčana ovojnica zove se perikard ili osrčje (pericardium). On se sastoji od dva dijela. Vanjski dio se zove fibrozni ili vezivni perikard, odnosno vezivno osrčje (pericardium fibrosum). Unutrašnji dio, bliže srcu, zove se serozni perikard, serozno osrčje (pericardium serosum). Serozni perikard sastoji se od 2 lista: vanjski, bliži fibroznom perikardu, koji se zove parietalni list (lamina parietalis), i drugi, koji neposredno obavija samo srce zove se visceralni list (lamina visceralis) i on je dio same srčane stijenke i kao takav se zove epikard (epicardium). Između tih dvaju listova, između lamine parietalis i lamine visceralis nalazi se šupljina osrčja (cavum pericardii). Fibrozni perikard, vanjski perikard, vezivnim je tračcima ili spojevima koje nazivamo ligamentima povezan s okolnim strukturama kako bi stabilizirao srce i ti ligamenti su dobili ime prema organima s kojima je to osrčje spojeno pa se najveći od tih ligamenata zovu Ligamentum Sternopericardiacum superius et inferius - ligament koji spaja sternum ili prsnu kost i perikard; postoji gornji i donji. Postoji i jedna veza koja je široka pa se zove membrana koja spaja perikard s ovojnicom bronha, početnih dijelova pluća, pa se zove membrana bronchopericardiaca. Perikard je spojen i s ošitom. Dakle, ta srčana ovojnica, osrčje, perikard ima 3 sloja: vanjski fibrozni perikard ili vezivno osrčje, zatim lamina parietalis (koja je dio seroznog perikarda), zatim cavum pericardii i zatim laminca visceralis (koja je također dio seroznog perikarda). Parietalni list u kutu prelazi u visceralni list. Cavum pericardii je ispunjena malom količinom tekućine kako bi se smanjilo trenje pri rastezanju srca. Gradivni slojevi srca: srce je šuplji organ, ima stijenku i šupljinu. Srčana stijenka ima tri sloja: 1. vanjski dio je visceralni list seroznog perikarda (lamina visceralis pericardii serosi) koji se zove epikard (epicardium); 2. središnji dio: najdeblji sloj, sloj srčanog mišića i taj sloj se zove miokard (myocardium). Miokard je u različitim dijelovima srca različito građen, u području pretklijetki ima dva sloja (površinski i duboki), a u području klijetki je još deblji i ima tri sloja, a 15 prema srčanoj šupljini ima izbočenja, tračke koja se zovu Trabeculae carneae; 3. unutarnji dio srčane stijenke, prema srčanim šupljinama, zove se endokard (endocardium) i on je zapravo jednoslojni pločasti epitel (ili endotel) s manjim slojem vezivnog tkiva. Prema šupljini srca endokard čini podvostručenja koja formiraju posebne strukture koje se zovu zalisci (valvulae). Zalisci su uklopljeni u srčani kostur. Srčani kostur čine 4 vezivna prstena i 2 vezivna trokuta. Srčani kostur osim što je veza i hvatište za srčane zaliske, on služi i kao polazište i hvatište srčanog mišića, i taj kostur je zapravo vezivno tkivo. Epikard se sastoji od jednoslojnog pločastog epitela. Između epikarda i miokarda može biti tanki sloj vezivnog tkiva. Miokard je najdeblji sloj koji čini tračke, izbočenja prema srčanoj šupljini, Trabeculae carneae. Trabeculae carneae su pokrivene endokardom s unutrašnje strane. Srčani kostur čine 4 vezivna prstena od kojih su sklopljeni srčani zalisci (valvulae cordis; podvostručenja endokarda) i 2 vezivna trokuta. Srčane šupljine: srce ima 4 šupljine: dvije pretklijetke i dvije klijetke. S obzirom na to da su šupljine spojene s lijeve i s desne strane, a normalno, fiziološki nema spoja s lijeve i desne strane, srce dijelimo na desnu stranu, desno srce, desne srčane šupljine i na lijevo srce. S desne strane se nalazi desna pretklijetka (atrium dextrum). Ta šupljina se može podijeliti na nekoliko dijelova: sinus venarum cavarum (je onaj dio u koji se ulijevaju gornja i donja šuplja vena, vena cava superior et inferior), desna pretklijetka u užem smislu (obuhvaća i izbočenje, dio ispod desne aurikule ili desne uške srca, Auricula dextra). Osim gornje i donje šuplje vene u desnu pretklijetku se ulijevaju još i sinus coronarius (najveća vena koja skuplja krv iz samog srca, iz same srčane stijenke) i još manje vene (Venae cordis anteriores, parvae et minimae). S desne strane se nalazi i veća šupljina, desna klijetka, desni ventrikul (ventriculus dexter). U toj šupljini imamo mišićne snopove Trabeculae carneae, imamo tetivne tračke (koji idu s tri mjesta u samoj šupljini desne klijetke; Chordae tendineae) koji se vežu na tri papilarna mišića koji se vežu na zalistak između DP i DK. Otvor između DP i DK zove se ušće između desne pretklijetke i desne klijetke i tu se nalazi zalistak koji se zove Valvula atrioventricularis dextra, desni atrioventrikularni zalistak ili trikuspidalni zalistak (Valvula atrioventricularis dextra ili Valvula tricuspidalis), a tako se zove zato što ima 3 listića, a listići su cuspisi (cuspis anterior, posterior et septalis). Na izlazu iz desne klijetke se nalazi ušće plućne arterije i tu se nalazi zalistak, ali malo drukčiji, valvula pulmonalis i on se sastoji od 3 polumjesečasta listića (takav je isti i na izlazu iz lijeve klijetke prema aorti) i ti zalisci se zovu polumjesečasti zalisci ili semilunarni zalisci (valvulae semilunares). Na lijevoj strani srca imamo lijevu pretklijetku i lijevu klijetku. Lijeva pretklijetka (atrium sinistrum) je isto šupljina koja ima dva dijela (kao i DP): sinus venarum pulmonarum (onaj prvi dio u koji se ulijevaju plućne vene, venae pulmonales) i veći dio, LP u užem smislu koji čini i lijeva aurikula, uška (auricula sinistra). U LP se ulijevaju plućne vene kojih je obično 4 (vena pulmonalis superior dextra et sinistra, vena pulmonalis inferior dextra et sinistra) i manje vene, vv. cordis parvae et minimae. Lijeva klijetka (ventriculus sinister) također ima mišićne snopove Trabeculae carneae, isto ima tetivne tračke (Chordae tendineae), ima 2 papilarna mišića (ne 3 kao DK) kojima se onda veže na zalistak koji se nalazi na ušću između LP i LK koji se zove Valvula atrioventricularis sinistra, ima 2 listića, bikuspidalan zalistak (Valvula atrioventricularis sinistra ili Valvula bicuspidalis ili Valvula mitralis), neke podsjeća na mitru, biskupsku kapu. Valvula bicuspidalis ima 2 listića (cuspis anterior et posterior). Na izlazu iz lijeve klijetke nalazi se 16 ušće aorte na kojem se nalazi polumjesečasti zalistak s tri listića (Valvula semilunares, Valvula aortae, Valvula semilunares aortae). Uška ili aurikula je zapravo izbočenje pretklijetke. Na zidu u LP prema DP vidi se udubina - Fossa ovalis; na tom mjestu za vrijeme embrionalnog, intrauterinog razvoja bio je otvor (Foramen ovale) kroz koji je krv prelazila iz DP u LP zaobilazeći na taj način pluća (krv se oksigenira u embrionalnom razvoju drukčije, ne preko pluća) i taj otvor se nakon rođenja zatvori i ostane jamica. Cirkulacija krvi kroz srce: Krv ulazi kroz gornju i donju šuplju venu u DP, zatim kroz trikuspidalni zalistak ulazi u DK, iz DK u preko polumjesečastih zalistaka, plućnu arteriju i u pluća. U plućima se oksigenira i vraća se prvo manjim pa sve većim venama dok ne nastanu 4 plućne vene koje se ulijevaju u LP, krv iz LP ide kroz bikuspidalni zalistak u LK, iz LK kroz semilunarni zalistak u aortu i dalje prema cijelom organizmu. Krvnožilna opskrba srca: funkcionalna cirkulacija ne opskrbljuje samo srce kisikom i hranjivim tvarima, nego postoji i hranidbeni, nutritivni krvotok. Srce ima posebne krvne žile koje ga opskrbljuju kisikom i hranjivim tvarima i odvode CO2 i otpadne produkte metabolizma. To su arterijska i venska cirkulacija samog srca. Arterijsku hranidbenu cirkulaciju srca čine dvije velike arterije koje se zovu vjenčaste (koronarne) arterije: desna vjenčasta arterija (arteria coronaria dextra) i lijeva vjenčasta arterija (arteria coronaria sinistra). Ishodište ovih arterija je odmah na početku aorte. Desna vjenčasta arterija ima dvije veće grane: jedna se zove stražnja, interventrikularna grana (Ramus interventricularis posterior), a druga Ramus posterolateralis dexter (ona ima i ogranke za funkcionalno bitne dijelove sinoatrijski i atrioventrikularni čvor). Lijeva vjenčasta arterija također ima dva velika ogranka: jedan se zove Ramus interventricularis anterior, a drugi se zove Ramus circumflexus. Neposredno iznad semilunarnih zalistaka na ulazu u aortu nalaze se ušća koronarnih arterija. Venski dio koronarne cirkulacije skuplja CO2 i otpadne produkte metabolizma i spaja se u venule pa sve veće vene da bi nastala najveća vena koja skuplja krv iz srca i ta najveća vena koja skuplja krv iz srca zove se sinus coronarius. On se nalazi sa stražnje strane srce, u njega se ulijevaju v. cardiaca (cordis) magna, media et parva i taj sinus coronarius se ulijeva direktno u DP. Postoje još neke manje vene koje se ne ulijevaju u sinus coronarius, nego direktno u srčane šupljine, a to su Vv. cardiacae anteriores (koje se ulijevaju u DP) i Vv. cardiacae minimae (koje se ulijevaju u sve šupljine srca). Inervacija srca: opskrba srca živcima. Srce je inervirano ograncima živaca tzv. autonomnog živčanog sustava, onog koji nije pod utjecajem naše volje, a taj ima dva dijela: simpatikus i parasimpatikus i obje komponente inerviraju srce. Simpatikus čine prsni simpatički srčani živci (Nervi cardiaci thoracici) i vratni srčani živci (Nn. cardiaci cervicales). Eferentna vlakna prevode osjet prema srcu od središta živčanog sustava i ona završavaju na klijetkama i pretklijetkama. Aferentna vlakna provode impulse od organa (srca) prema središtu živčanog sustava i ona provode uglavnom osjet boli i nesvjesni osjet. Uglavnom sve dijelove srca inverviraju simpatička vlakna. Parasimpatička vlakna dolaze do srca putem velikog živca, desetog moždanog živca i njegovih ogranaka (Nervus vagus ili lutajući živac; najveći moždani živac) i uglavnom završavaju u području pretklijetki (u području sinus-atrijskog i atrioventrikularnog čvora), a vrlo malo u preostalom dijelu srca. Isto tako imaju i aferentna i eferntna parasimpatička vlakna. Fiziologija srca: Glavne su nam 4 osnovne srčane funkcije: stvaranje krvnog tlaka što omogućuje krvotok, usmjeravanje krvi, odvajanje sustavnog od plućnog krvotoka i regulacija opskrbe krvlju perifernih tkiva. 17 Glavni dio srca je srčani mišić, miokard. Srčano mišićno tkivo treća je vrsta mišićnog tkiva. Srčano mišićno tkivo ima neke karakteristike poprečno-prugastog mišićnog tkiva i neke karakteristike glatkog mišićnog tkiva. Pokazuje poprečnu ispruganost: njegove aktinske i miozinske niti pravilno su raspoređene u osnovnim jedinicama tog mišićnog tkiva tako da daju poprečnu ispruganost. Osnovna građevna jedinica srčanog mišićnog tkiva je srčana mišićna stanica (ne vlakno). Međutim, sve srčane mišićne stanice su međusobno dobro povezane prijelaznim pločama pa sve stanice funkcioniraju kao jedna što zovemo funkcijskim sincicijem (kada veliki broj stanica funkcionira kao jedna). Kontrakcije i relaksacije nisu pod utjecajem naše volje. U samom srčanom mišićnom tkivu možemo razlikovati dvije vrste srčanih mišićnih stanica. Jedne su dominantne i bitne za samu kontrakciju i one se zovu atrijski i ventrikulski mišić ili miokard; a drugi, manji dio srčanog mišićnog tkiva čini tzv. neprovodljivi (?), samopodražljivi sustav srca, dakle podražljiva i vodljiva mišićna vlakna. Najveći dio srčane mišićne stanice čine mišićna vlakanca koje čine aktinske i miozinske niti lijepo poredane što daje poprečnu ispruganost. Membrana se isto zove sarkolema. Spojevi između srčanih mišićnih stanica zovu se prijelazne ploče ili interkalirani diskovi, a ti spojevi imaju jako puno otvorenih spojeva među stanicama, gap junctions što omogućuje brzi prelazak iona, potencijala iz jedne u drugu stanicu što onda funkcionira kao jedna stanica. Stanice imaju sastav i organele sve isto kao i u skeletnom mišiću. Kako nastane akcijski potencijal koji je preduvjet da bi došlo do kontrakcije stanice? Akcijski potencijal iznosi 105 mV i ide od -85 do +20 mV. U skeletnom mišićnom vlaknu akcijski potencijal sastoji se od depolarizacije i repolarizacije nakon čega se vraća u stanje mirovanja. U srčanom mišićnom vlaknu akcijski potencijal izgleda ovako: depolarizacija koja je slična skeletnom mišiću, zatim imamo kratku repolarizaciju, nakon toga imamo jedan dio gdje se ne mijenja potencijal i taj dio krivulje zove se plato, a tek nakon platoa nastane potpuna repolarizacija do stanja mirovanja. Osnovna razlika između skeletnog i srčanog mišića je postojanje platoa. Depolarizacija nastaje isto kao i u skeletnom mišićnom vlaknu, zbog ulaska natrija u stanicu kroz natrijske kanale osjetljive na napon. Nakon toga, nakon depolarizacije, počnu se otvarati kalijevi kanali i kalij počne izlaziti iz stanice i to je ova rana faza repolarizacije prije platoa. Međutim, ovdje postoji još jedna vrsta kanala (kod skeletnih mišićnih vlakana ih nema), a to su kalcijski kanali (ili kalcijsko-natrijski kanali jer kroz njih mogu prolaziti i kalcijevi i natrijevi ioni, ali dominantno prelaze kalcijevi ioni) i kalcij prolazi izvana u unutrašnjost stanice. Dakle, kalij krene izlaziti iz stanice, a kalcij krene ulaziti u stanicu pa se oni niveliraju, ne mijenja se potencijal i nastane plato. Plato traje toliko dugo dok su kalcijski kanali otvoreni. Kad se kalcijski kanali počnu zatvarati, prevladava izlazak kalija iz stanice i nastane repolarizacija. Kalcijski (kalcijsko-natrijski kanali) zovu se još spori kanali jer je ulazak kalcijevih kanala spor u odnosu na natrijske ione i kanale u fazi depolarizacije. Plato produžuje trajanje akcijskog potencijala. Produžuje zapravo i apsolutnu refrakternost: kada bi došao novi akcijski potencijal na srčano mišićno tkivo u nekoj od fazi akcijskog potencijala, ne bi mogao izazvati novu kontrakciju srčanog mišića. Ne može se dogoditi sumacija ni tetanizacija srčanog mišića kao kod skeletnog mišića, zato što dulje traje apsolutna refrakternost srčanih mišićnih stanica. U fazi mirovanja imamo potencijal mirovanja od oko -90 mV. Razlika je u tome što kalcij dolazi i izvana u srčanu mišićni stanicu i iz sarkoplazmatskog retikuluma, a ne samo iz sarkoplazmatskog retikuluma kao kod skeletnih mišića. Kad je kalcij ušao u stanicu, vezat će se za troponin C i dalje će slijediti isti događaji kao i u skeletnim mišićnim vlaknima, dakle kontrakcija i relaksacija. S obzirom na to da je kalcij došao izvana, osim kalcijske pumpe koja ga vraća u sarkoplazmatski retikulum pošto je završio podražaj i akcijski potencijal, mora ga nešto vratiti i van stanice, a to je natrij-kalcij izmjenjivač: sekundarni aktivni prijenos: natrij ide niz svoj koncentracijski gradijent izvana 18 unutar stanice i ta energija se koristi za prijenos kalcija nasuprot koncentracijskom gradijentu. Postoji još jedna podvrsta srčanog mišićnog tkiva koja malo drukčije funkcionira u odnosu na dominantno mišićno tkivo i taj dio je odgovoran za ritmičku ekscitaciju srca. Na glavni dio srčanog mišićnog tkiva mora odnekud doći akcijski potencijal. Signal na (dominantno) srčano mišićno tkivo dolazi iz druge podvrste srčanog mišićnog tkiva koje se zove podražljiva i vodljiva srčana mišićna vlakna (dakle, to nije živčano tkivo, nego srčano mišićno tkivo koje malo drukčije izgleda). Podražljiva i vodljiva srčana mišićna vlakna isto imaju aktinske i miozinske niti i to tkivo je aktivno za stvaranje akcijskog potencijala koji onda prenosi na ovaj drugi, veći, dominantniji dio srčanog mišićnog tkiva. Podražljiva i vodljiva srčana mišićna vlakna akcijske potencijale proizvodi automatski, bez nekog vanjskog podražaja. To je elektrogeni sustav srčanog mišićnog vlakna. Dijelovi provodnog sustava srca ili elektrogenog mišićnog sustava srca su posebne srčane mišićne stanice koje stvaraju akcijske potencijale spontano, automatski i provode ih onda na drugi dio miokarda. Koji su to dijelovi? Dio koji se nalazi blizu ušća gornje šuplje vene zove se sinus-atrijski čvor ili sinusni čvor (SA čvor). Nalazi se u desnom atriju, na gornjoj, stražnjoj i lateralnoj stijenki ispod i lateralno od utoka gornje šuplje vene. Postoje 3 tračka tih elektrogenih mišićnih stanica koja se zovu internodalni putovi. (Dakle, ne živci, već srčano mišićno tkivo!!!) Internodalni putovi provode akcijski potencijal do drugog čvora koji se zove atrioventrikulski čvor (AV čvor). AV čvor ima svoj glavni dio i tzv. atrioventrikularni snop (Hissov snop; bundle) koji se onda dijeli na lijevu i desnu granu, prelazi kroz dio pregrade između lijeve i desne klijetke i dalje se grana na Purkinjeova vlakna. Purkinjeova vlakna su manje stanice i one završavaju na onim normalnim, klasičnim, dominantnim srčanim mišićnim stanicama. Kako izgledaju akcijski potencijali u elektrogenom srčanom mišićnom tkivu? Početni potencijal (koji bi odgovarao potencijalu mirovanja, ali nema mirovanja jer se to stalno ponavlja ciklički) nešto je manje negativan nego u klasičnom dijelu srčanog mišićnog tkiva zbog toga što je većina brzih natrijskih kanala zatvorena; a onda će se, kad taj potencijal postane pozitivniji, otvoriti spori kalcijski kanali (u klasičnom srčanom mišićnom tkivu odgovorni za plato) i onda će struja kalcijevih iona kroz te kanale biti odgovorna za depolarizaciju (znači odgovorni Ca2+, ne Na+). Nakon što nastane depolarizacija, otvorit će se kalijevi kanali koji će biti odgovorni za repolarizaciju i to će ići više negativno nego što je u onom početnom dijelu (kvazi-mirovanju) pa će nastati hiperpolarizacija. Nakon toga postoji još jedna faza kada taj potencijal polagano raste, ide prema manje negativnom potencijalu i ta faza zove se prepotencijal ili pacemakerski potencijal ili potencijal mirovanja. Oko potencijala mirovanja još uvijek nije sve jasno. Svakako postoje nekakvi kanali, recimo natrijevi kanali, ti kanali imaju oznaku If, f je od funny - smiješni. Prepotencijal se spontano događa dok ne dosegne prag otvaranja kalcijskih kanala čime počinje sljedeći ciklus. S obzirom na to da se ciklus stalno događa, postoji automatičnost, nema prekida i stalno se stvaraju akcijski potencijali neovisno o bilo kakvom podražaju izvana. S obzirom na to da svaka ova srčana mišićna stanica elektrogenog sustava srca spontano, automatski stvara akcijske potencijale, kad bi svaka od njih stalno stvarala akcijske potencijale, to bi bio kaos, međusobno bi se isprepletali akcijski potencijali i ne bi bilo širenja prema mišiću, dolazili bi akcijski potencijali iz više smjerova prema mišiću. Postoje dijelovi tog srčanog mišićnog tkiva elektorgenog sustava koji sam stvara akcijske potencijale koji stvaraju akcijske potencijale većom frekvencijom, a ima i dijelova koji akcijske potencijale stvaraju manjom frekvencijom. Sve će predvoditi onaj dio koji stvara akcijske potencijale najvećom frekvencijom i taj će akcijski potencijal proširiti na ostale dijelove provodnog 19 sustava i u njima će zbog refrakternosti blokirati stvaranje akcijskog potencijala po njihovoj frekvenciji. Onda će se taj akcijski potencijal proširiti sve do normalnog, klasičnog mišićnog tkiva. Dio elektrogenog sustava koji proizvodi akcijske potencijale najvećom frekvencijom zove se srčani elektrogeni predvodnik, i normalno, fiziološki je to SA čvor: stvara akcijske potencijale najvećom frekvencijom u odnosu na ostale elektrogene dijelove. Frekvenicja SA čvora je otprilike 70 - 80 akcijskih potencijala u minuti. Za razliku od toga, frekvencija AV čvora je 40 - 60/min, a Purkinjeova vlakna 15 - 40/min. Dakle, stanice SA čvora imaju najveću frekvenciju samopodraživanja i svojim akcijskim potencijalom podražuje druge dijelove elektrogenog sustava srca jer njegov akcijski potencijal nastane prije nego se samopodraživanje ostalih dijelova zaista i dogodi. U nekim slučajevima, kod nekih srčanih bolesti, neki drugi dijelovi srca, klasičnog srčanog mišićnog tkiva, mogu se promijeniti i poprimiti sposobnost samostalnog stvaranja akcijskog potencijala i frekvencija stvaranja akcijskog potencijala može biti veća od frekvencije SA čvora i to zovemo ektopični predvodnici koji mogu uzrokovati srčane aritmije. Najveće usporenje prijeosa akcijskod potencijala je u području AV čvora i to je zato da se odvoje kontrakcije atrija i ventrikula. Srčanu električnu aktivnost možemo registrirati tako da stavimo elektrode na površinu tijela, ruke, noge i prsni koš, obično se elektrode stavljaju na lijevu i desnu ruku i nogu, ispred srca na prsni koš i dobijemo zapis koji se zove elektrokardiogram (EKG). EKG ima tipične dijelove: zaobljene dijelove, valove, i šiljaste dijelove, zupce. Na početku svakog srčanog ciklusa nalazi se P val koji je obično pozitivan. Zatim imamo dio s 3 zupca: zajedno se promatra pa se zove QRS kompleks. I još imamo sljedeći zaobljeni val, T val. P val odgovara depolarizaciji atrija. QRS kompleks odgovara depolarizaciji ventrikula. T val odgovara repolarizaciji ventrikula. Od početka P do početka Q ili R zove se PQ ili PR interval. Od početka Q do početka T zove se QT interval. Srčani ciklus je sve ono što se zbiva u srcu od početka jedne do početka sljedeće kontrakcije. Zbiva se kontrakcija pretklijetki pa kontrakcija klijetki pa relaksacija pretklijetki i relaksacija klijetki. Kontrakcija atrija odvojena je od kontrakcija ventrikula pa je kontrakcija atrija pokretačka sila za ventrikule, a ventrikulska kontrakcija koja izgleda kao ventrikulska pumpa ili crpka daje najveći dio snage za pokretanje krvi kroz krvožilni sustav. Postoje dva dijela srčanog ciklusa: sistola i dijastola. Dijastola je razdoblje relaksacije, a sistola je razdoblje kontrakcije srca. U dijastoli se srce puni krvlju, a u sistoli se krv izbacuje iz srca. Možemo govoriti o sistoli i dijastoli atrija, ali kad se kaže sistola i dijastola, misli se na kontrakciju i relaksaciju klijetki, ventrikula. Smjer tijeka krvi kroz srce: gornja i donja šuplja vena, sinus coronarius ulaze u desni atrij, kroz trikuspidalni zalistak ulazi krv u desni ventrikul, iz desnog ventrikula kroz plućni zalistak u plućne arterije i prema plućima, iz pluća se vraća natrag kroz plućne vene u lijevi atrij, iz lijevog atrija kroz bikuspidalni/mitralni zalistak u lijevi ventrikul, iz lijevog ventrikula kroz aortalni zalistak u aortu. Srčani zalisci važni su u usmjeravanju tijeka krvi, da krv ide normalnim fiziološkim tijekom, a ne primjerice u svim smjerovima. Zalisci su duplikature endokarda. U sistoli, kontrakciji, srprječavaju povratak krvi iz ventrikula u atrije, odnosno u dijastoli sprječavaju povratak krvi iz plućne arterije i aorte u ventrikule. Oni se otvaraju i zatvaraju pasivno (nisu nikakvi mišići da na njih treba doći podražaj da bi se oni zatvorili ili otvorili), otvaraju se i zatvaraju samo zbog razlike u tlakovima. Ne mogu se otvoriti unatrag, u suprotnom smjeru toka krvi. Papilarni mišići (izlaze iz stijenke ventrikula prema zaliscima) sprječavaju otvaranje zalistaka u suprotnom smjeru, prema atrijima. Polumjesečaste zaliske da se ne otvore prema ventrikulima sprječava građa u obliku polumjeseca. U sistoli su otvoreni polumjesečasti zalisci na izlazu iz klijetki, a zatvoreni su atrioventrikulski zalisci. U dijastoli je suprotno: zatvoreni su polumjesečasti zalisci na izlazu iz klijetki, a otvoreni su atrioventrikulski zalisci kako bi se ventrikuli napunili. Atriji se obično pune nesmetano, bez zastoja, samo iz velikih 20 vena krv utječe u atrije zbog razlike u tlakovima. Ventrikuli se pune 75% direktnim dotokom iz atrija, a 25% još kontrakcijom atrija. Vremenski se punjenje može podijeliti na trećine: jedna trećina čini brzo punjenje (kad se otvore zalisci, onaj dio krvi koji brzo iz atrija uteče u ventrikule), drugu trećinu vremena krv iz šupljih vena direktno ide iz atrija u ventrikul i zadnja trećina ode na punjenje ventrikula krvlju kontrakcijom atrija. U sistoli se izbacuje krv iz srca. Prvi dio sistole ili kontrakcije događa se kad su zatvoreni polumjesečasti i atrioventrikularni zalisci: događa se kontrakcija, ali ne mijenja se volumen (zato se poveća tlak) jer su zalisci zatvoreni: izovolumna ili izometrična kontrakcija. Povećani tlak otvorit će zaliske na izlazu iz ventrikul, zalisci na ulasku u ventrikule ne mogu se otvoriti nazad prema atriju i onda će 1/3 vremena otići na brzo izbacivanje krvi iz ventrikula prema aorti/plućnoj arteriji, otprilike 70% krvi, a 2/3 vremena otići će na sporo izbacivanje krvi, otprilike 30% krvi. Ako krenemo od početka sistole ventrikula gdje su zatvoreni atrioventrikularni zalisci (jer je krv najvećim dijelom ušla u ventrikul, tlak se povećao i taj je tlak pasivno zatvorio atrioventrikularne zaliske prema atriju), zatvoreni su i polumjesečasti zalisci na izlazu iz ventrikula; zatim počne kontrakcija ventrikula koja je izovolumna, ne mijenja se volumen, ali se povećava tlak i kako se povećava tlak, u jednom trenutku će se otvoriti zalisci na izlazu iz ventrikula i zatim će se dogoditi izbacivanje krvi, prvo brzo pa sporo. Kako se krv izbacuje iz ventrikula, tlak u ventrikulima pada i u jednom trenutku će tlak u ventrikulima biti manji od tlaka u aorti/plućnoj arteriji i onda će se polumjesečasti zalisci zatvoriti, pasivno zbog razlike u tlakovima. Tada će opet i AV zalisci i semilunarni zalisci biti zatvoreni i počet će relaksacija. Prvo će biti relaksacija bez promjene volumena jer su zalisci zatvoreni: izovolumna relaksacija, još će više pasti tlak, tlak će postati manji od tlaka u atrijima i otvorit će se AV zalisci i počet će punjenje ventrikula: prvo brzo punjenje, pa punjenje iz šupljih vena (dijastaza??) i onda atrijskom kontrakcijom. Sve dok tlak u ventrikulu zbog punjenja ne postane veći od tlaka u atriju bit će otvoreni AV zalisci. Zatim će se zatvoriti AV zalisci i počet će sistola. Srčani rad: kojim veličinama opisujemo srčani rad? Obično se mjere ultrazvukom srca, mjerenjem broja otkucaja i slično. Završni dijastolički volumen (End Diastolic Volume, EDV) volumen je krvi na kraju dijastole, nakon što se srce napuni krvlju. Vrijednosti se odnose na lijevu klijetku. EDV iznosi u prosjeku 120 mL. Može iznositi i do 180 mL. Udarni volumen (UV) je volumen koji se u sistoli izbaci iz LK u aortu. Prosječno iznosi 70 mL, a krajnje vrijednosti su do 170 mL. Završni sistolički volumen (End Sistolic Volume, ESV) volumen je krvi u LK nakon sistole, na kraju sistole, nakon što se krv izbaci u aortu i on iznosi prosječno 50 mL, a može u nekim slučajevima biti i samo 10 mL. Frakcijska izbacijvanja (ejekcijska frakcija, EF) dobije se kao količnik udarnog volumena i završnog dijastoličkog volumena. EF=UV/EDV. Frakcija izbacivanja iznosi prosječno 60%. Srčana frekvencija je broj kontrakcije i relaksacije srca u minuti. Normalne vrijednosti srčane frekvencije su 70 - 80 /min, neki udžbenici kažu da je do 100/min, ali su u osoba kojima je srčana frekvencija viša od 80/min učestalije kardiovaskularne bolesti. Minutni volumen (MV) je umnožak srčane frekvencije i udarnog volumena. MV = f * UV. To je volumen krvi koji LK izbaci u cirkulaciju u jednoj minuti. Minutni volumen iznosi od 4 do 6 litara u minuti, prosječno 5 L/min. Srčani rad koristi se najvećim dijelom za izbacivanje krvi, nasuprot tlaku izvan srcam, tlaku u aorti (ako se govori o LK), a jedan dio srčanog rada koristi se za davanje brzine krvi, krvotoku, za kinetičku energiju krvotoka. 21 Grafička analiza ventrikulske fukncije: Graf ovisnosti razvijenog ventrikulskog tlaka o ventrikulskom EDV (volumen): u dijastoli: tlak se polako povećava s povećanjem volumena; u sistoli: tlak se dosta povećava kako se povećava volumen, a nakon određeog volumena tlak počinje padati. Za cijeli srčani ciklus: graf ovisnosti tlaka razvijenog u LK o volumenu u LK: najmanji volumen je na kraju sistole; ako krenemo od trenutka punjenja LK, kad se otvori mitralni zalistak, povećava se volumen LK (sve do EDV) i malo se poveća tlak i taj tlak će biti dovoljan da zatvori mitralni zalistak. Zatim počinje sistola i to prvo razdoblje sistole kad su zatvoreni mitralni i aortalni zalistak, kada će doći do kontrakcije, pa ne dolazi do promjene volumena, ali će se zato povećati tlak - izovolumna kontrakcija. Povećanje tlaka otvara aortalni zalistak i krv će se izbaciti u aortu što će onda dovesti do smanjenja volumena prema početnom volumenu. Zatim će se zatvoriti aortalni zalistak i počet će dijastola, relaksacija i to u početku izovolumna relaksacija gdje se ne mijenja volumen, ali pada tlak i opet smo na početku. Taj rad koji srce napravi je površina omeđena ovim krivuljama. Krivulje se mogu mijenjati promjenama tlaka ili volumena pa se tako mijenja i rad. Dva najvažnija čimbenika koja reguliraju srčani rad (i krivulju) su Frank-Starlingov mehanizam i autonomni živčani sustav, ali i neki ostali čimbenici. Frenk-Starlingov mehanizam je zapravo autoregulacija kako srce reagira na promjene volumena pridošle krvi. Volumen krvi koji uđe u srce zove se venski priljev (ili predopterećenje ili preload). Srce ima sposobnost prilagodbe promjenama volumena pridošle krvi i Frank-Starlingov mehanizam kaže da što je veći venski priljev, bit će jača kontrakcija, veći srčani rad pa će se i u aortu izbaciti veća količina krvi. Objašnjenje je slično kao kod skeletnih mišića: većim istezanjem aktinske i miozinske niti dolaze u povoljniji položaj za kontrakciju, više će biti veznih mjesta na koja se mogu povezati miozinske glavice za aktinske niti i bit će jača kontrakcija. To se može i izmjeriti u eksperimentalnim uvjetima: graf ovisnosti rada lijeve i desne klijetke o tlaku u lijevom i desnom atriju; tlak u atrijima ovisi o tome koliko krvi dođe u atrij, ako dođe više krvi (venski priljev), bit će veći tlak. Što je venski priljev veći, raste i tlak u atrijima, povećavat će se i rad lijeve i desne klijetke, ali krivulja nije pravac, nego je slična hiperboli. Taj rad se ne može povećati do beskonačnosti, nego do određene razine zbog ograničenja: ako se previše rastegnu aktinske i miozinske niti, više neće biti u povoljnom položaju. Graf ovisnosti ventrikularnog izbacivanja (L/min) o tlaku u atriju: kako raste tlak u atriju, tako raste i minutni volumen, ali do jedne granice kad nastane plato. Ograničenja Frank-Sterlingova mehanizma: istezanje preko fiziološke granice; krv se izbacuje u aortu, u aorti već ima određena količina krvi, određeni tlak i taj tlak se mora nadvladati da bi se krv izbacila u aortu; veličina tlaka koju srce mora nadvladati kod izbacivanja krvi u aortu zove se naknadno opterećenje ili afterload. Što je tlak u aorti veći, minutni volumen pada i srce neki granični tlak neće moći nadvladati. U početku, u području normalnih vrijednosti tlaka u aorti srce nadvladava svojim kontrakcijama tlak u aorti i neće se bitnije mijenjati MV. Ako tlak u aorti postane jako velik, srce neće moći to nadvladati i MV počinje padati. Ako imamo povećani venski priljev, povećani preload, povećat će se volumen (graf ovisnosti tlaka o volumenu), što će onda povećati UV, a povećani UV će povećati MV (MV=f*UV). Ako imamo povećani afterload, povećani tlak u aorti: za isti rad, da površina omeđena krivuljama ostane ista, krivulja se mora izdužiti prema gore jer će biti veća razlika u tlakovima jer se mora nadvladati veći tlak u aorti da bi se krv izbacila u aortu, a to će smanjiti UV (jer se krivulja izduži, a da bi rad ostao jednak) i to će smanjiti MV. 22 Druga komponenta koja regulira srčani rad je autonomni živčani sustav. Srce inervira AŽS koji se sastoji od simpatikusa i parasimpatikusa. Simpatikus inervira sve dijelove srca: i provodnu (elektrogenu) srčanu muskulaturu i normalnu srčanu muskulaturu. Parasimpatikus inervira provodnu srčanu muskulaturu: SA i AV čvor, a preostali dio normalnog mišića vrlo malo. Simpatikus će utjecati i na stvaranje akcijskih potencijala u provodnom sustavu srca, ali i na samu kontrakciju zato što djeluje i na preostali dio miokarda, a parasaimpatikus će uglavnom djelovati na stvaranje akcijskih potencijala, mijenjat će frekvenciju, a vrlo malo će utjecati na samu kontrakciju mišića. Parasimpatikus će smanjivati srčanu frekvenciju, a vrlo malo će djelovati na srčanu kontrakciju (tamo gdje on inervira miokard, tamo će smanjiti kontrakciju). Neurotransmiter koji se izlučuje na krajevima parasimpatičkih živaca je acetil- kolin. Acetil kolin smanjuje srčanu frekvenciju tako da povećava propusnost za kalij što će onda produžiti prepotencijal jer će biti duža hiperpolarizacija, što će onda automatski smanjiti frekvenciju stvaranja akcijskih potencijala u provodnom (elektrogenom) sustavu srca. Na taj način će isto smanjiti i podražljivost. Simpatikus povećava srčanu frekvenciju i povećava snagu kontrakcije. Na krajevima njegovih živaca izlučuje se neurotransmiter noradrenalin koji povećava propusnost za natrij i kalcij pa će smanjiti trajanje predpotencijala i na taj način povećati stvaranje akcijskih potencijala, odnosno srčanu frekvenciju. Povećana propusnost za kalcij objašnjava povećanu snagu kontrakcije. Učinak simpatikusa u konačnici povećanje je minutnog volumena (f*UV), ali to ne ide u nedogled. Ostali čimbenici koji djeluju na srčani radi, ne javljaju se u fiziološkim uvjetima, ali javljaju se u ekstremnim uvjetima. To su promjena koncentracija nekih iona okolo srčanih mišićnih stanica, uglavnom kod nekih patoloških stanja, što može dovesti do promjene srčane kontrakcije, odnosno minutnog volumena, odnosno srčanog rada. Kalijevi ioni će u suvišku usporavati srčanu frekvenciju i uzrokovati omlohavljenje srca zbog učinka kalija na potencijal membrane. Kalcijevi ioni će djelovati suprotno: kalcije