Srce - Anatomija, delovanje in bolezni (PDF)

Srce Obtočila (kardiovaskularni sistem) so iz srca (črpalka) in krvnih žil. Levo in desno srce in dva sistema obtočil (pljučna in sistemska obtočila). Levo in desno srce sta ločena, pljučni in sistemski krvni obtok sta povezana zaporedno....

Srce Obtočila (kardiovaskularni sistem) so iz srca (črpalka) in krvnih žil. Levo in desno srce in dva sistema obtočil (pljučna in sistemska obtočila). Levo in desno srce sta ločena, pljučni in sistemski krvni obtok sta povezana zaporedno. V 17. stoletju je William Harvey pokazal, da je kardiovaskularni sistem pri človeku zaprt krogotok. 1. Oksigenirana kri napolni levi ventrikel 2. Kri se iztisne v aorto 3. Kri se prerazporedi do organov 4. Kri se zbira v venah 5. Venski prilov v desni atrij 6. Venska kri gre v ventrikel 7. Kri se iztisne v pulmonalno art. 8. Oksigenirana kri gre do levega atrija Sistemska cirkulacija je iz več vzporednih sistemov. Med mišičnim delom se pretok krvi prek mišic in prek kože poveča za večkrat, medtem, ko se pretok prek notranjih organov zmanjša.  Pretok krvi, tlak in upor za pretok Pretok krvi: volumen krvi/časovno enoto na določenem mestu v krvožilju. Levi ventrikel: 5 l/minuto, enako seštevku v vseh sistemskih žilnih pletežih. V vzporednih pletežih se razmerja med pretoki lahko spremenijo, sistemski pretok ostane 5 l/min. Gonilna sila za pretok krvi v obtočilih predstavlja krvni tlak (mmHg, povprečni arterijski tlak 90 mmHg: razlika med tlakom v lumnu aorte proti zunanjemu atmosferskemu tlaku. Gradient tlakov: tlačne razlike na določeno razdaljo. Upor: nastane zaradi sil med sestavinami krvi in med stenami žile. Zveza med pretokom krvi (F), tlačno razliko (P1-P2) in med uporom (R): F = (P1-P2)/R Upor določa tudi dolžina žile in premer žile, kakor tudi viskoznost krvi, ki se pretaka prek žile. (Zakonitost Jean L. M. Poiseuille) Anatomija srca Srce je mišična črpalka. Dve funkcionalno ločeni črpalki. Vsaka od polovic srca je sestavljena iz dveh votlin: enega atrija (preddvor) in enega ventrikla (prekat). Atriji imajo tanko steno in prejemajo kri (desni atrij iz vene cave, levi atrij iz pljučnih ven). Iz atrijev kri potuje v ventrikle. Ti imajo debelejše stene in črpajo kri iz srca. Zaklopke v srcu Omogočajo enosmeren pretok krvi. Atrioventrikularne zaklopke: Desno: trikuspidalna zaklopka Levo: bikuspidalna zaklopka ali mitralka Semilunarne zaklopke (na izhodu ventriklov): Desno: pljučna zaklopka Levo: aortna zaklopka Gradienti tlakov odpirajo in zapirajo zaklopke. Odpiranje in zapiranje zaklopk je pasiven proces, ki ga uravnavajo spremembe v gradientu krvnega tlaka prek zaklopke. Če je tlak v atrijih večji od tistega v ventriklih, sta atrioventrikularni zaklopki odprti. Ko tlak v ventriklih naraste in preseže talk v atrijih, se atrioventrikularni zaklopki zapreta. Stene miokarda Srčna stena je sestavljena iz treh slojev: 1. Notranji sloj - endokard: Sestavljen je iz sloja endotelijskih celic, ki prekrivajo tudi srčne zaklopke. 2. Srednji sloj - miokard: Glavno komponento sestavljajo srčne mišične celice (kardiomiociti), ki omogočajo krčenje srca. 3. Zunanji sloj - epikard: Sestavlja ga vezivno tkivo in maščevje. V tem sloju so koronarne žile, ki oskrbujejo srce s krvjo. Kljub anatomski ločenosti obeh polovic srca sta ti povezani na hidravlični, mehanski in električni ravni, kar omogoča njihovo usklajeno in učinkovito delovanje. Faze akcijskega potenciala ventriklov Različni deli srca se krčijo z zakasnitvijo (črpanje), poseben prevodni sistem. Akcijski potencial v ventriklih (Purkinjejeva vlakna, 300 ms pri normalnem utripu) Faza 0: hitra depolarizacijo, Na+ kanali. Faza 1: manjšo stopnjo repolarizacije membrane (zmanjšane prevodnost za Na+). Faza 2: dolgotrajna stacionarna depolarizacija (0 mV, “plato”), tok Ca2+ v citoplazmo in iztok K+ uravnotežena. Faza 3: Repolarizacija, povečevanje prevodnosti za K+. Faza 4: membranski potencial enak mirovnemu in ostane na tej vrednosti do naslednjega utripa. Med absolutno refraktarno periodo srčne mišice ne moremo še enkrat vzdražiti. Tej sledi obdobje relativne refraktarne periode. Za tem obdobjem sledi prehodno obdobje supernormalne ekscitabilnosti. V tej fazi je ekscitacija lažja, ker je membrana še delno depolarizirana. Akcijski potencial, ki se v tem stanju lahko sproži, je po velikosti manjši, ker je še frakcija Na+ kanalov v inaktiviranem stanju (pomen za aritmije). Akcijski potencial traja enako kot trzaj. Tetanična kontrakcija zato v srcu ni mogoča. Srčna mišica ni neposredno inervirana, lahko se stimulira na enem mestu in dražljaj se prenese na druga področja po mišičju. Celice so povezane z interkalarnimi ploščami. Sklopitev med dražljajem in skrčitvijo: transverzalni tubuli in membrane endopalzemskega retikuluma. Poleg sprostitve Ca2+ iz endoplazemskega retikuluma, se variabilne količine Ca2+ prenesejo prek kanalov v plazmalemi. Ca2+ se iz citoplazme odstranjuje z Na+/Ca2+ izmenjevalci, s črpalkami (tarča zdravila digoksin). Celice ritmovnika Celice ritmovnika samodejno prožijo akcijski pot.: sinoatrialni vozel, specializirane celice, nimajo mirovnega membranskega potenciala, ob popolni repolarizaciji t.i. diastolični potencial. Konstantna depolarizacija, prag, akcijski potencial (70-krat na minuto, do 200-krat na minuto). Frekvenco uravnava hitrost diastoličnega potenciala. Faza 0: hitra depolarizacija, Ca2+ kanali. Fazi 1 in 2 manjkata. Faza 3: repolarizacija, K+ kanali Faza 4: diastolični (ritmovniški) potencial, Na+ kanali, povročajo gf – funny. V normalnih razmerah je aktivna le ena ritmovniška celica v sinoatrialnem vozlu. A poleg celic v sinoatrialnem vozlu obstajajo še latentni ritmovniki, ki lahko generirajo ritem kontrakcije srca. Delovanje teh ostane skrito, saj je frekvenca proženja počasnejša od celic v sinoatrialnem vozlu. Frekvenca akcijskih potencialov je pod nadzorom avtonomnega živčevja. Parasimpatik zmanjša hitrost diastolične depolarizacije prek muskarinskih receptorjev (zmanjšana aktivnost gf in zvečana permeabilnost za K+). Simpatik pospeši diastolično depolarizacijo, pospeši repolarizacijo akcijskega potenciala prek beta adrenergičnih receptorjev. V normalnem stanju je ritem srca pod vplivom parasimpatičnega sistema. Če blokiramo parasimpatik, frekvenca srca naraste. Pri bolniku, kjer so presadili srce in je srce ”denervirano”, utripa z lastnim ritmom, ki odgovarja na adrenalin iz cirkulacije, kar pospeši dejavnost srca. bradikardija: frekvenca nižja od 60 utripov/minuto tahikardija: višja od 100 utripov/minuto (lahko do 300 u/min). Učinkovine, ki vplivajo na frekvenco srca imenujemo kronotropne, na primer propranolol, beta blokator; tiste, ki pa vplivajo na moč kontrakcije pa imenujemo inotropne (npr. digoksin).  Zaporedje srčne aktivacije Najprej pride do aktivacije atrijev, potem ventriklov. Aktivnost celic v sinoatrijskem vozlu se prenese v muskulaturo. Prevodnost el. vzburjenja prek atrija je hitra, akcijski potencial ima dobro izraženo fazo 0. Hitrost propagacije je proporcionalna strmini te faze. Atrioventrikularni vozel: počasnejša frekvenca. Ko akcijski potenciali potujejo prek tega področja, se prevajanje upočasni. Zakasnitev je koristna, da se kontrakcija atrijev zaključi. Je latentni ritmovnik. Hisov snop: Zelo hitro prevajanje akcijskega potenciala (simultano krčenje miokarda). Snop se razcepi v dva kraka, ki oblikujeta mrežo Purkinjevih vlaken. Vzdraženje se prevaja od baze do apeksa srca. Zelo hitre depolarizacije v fazi 0, ostra meja med vzdraženim in nevzdraženim tkivom. Vzdraženje se premika po srčni mišici, kot pas vzdraženja. Nenormalna aktivacija srca Kadar sinoatrijski vozel (primarni ritmovnik) ne deluje pravilno, vlogo prevzemajo druge celice prevodnega sistema srca, katerih ritem je počasnejši: atrioventrikularni vozel (AV vozel, 50 u/min), ventrikularni ritmovniki (His-Purkinjejev sistem, 30 u/min). Retrogradno vzdraženje in preskoki srčnega utripa Nenormalno vzdraženje lahko vodi do retrogradnega impulza, ki se iz ventriklov vrača nazaj proti AV vozlu. To povzroči refraktarnost AV vozla. Posledično se en akcijski potencial izpusti. Med izpuščenim utripom se srce dodatno napolni s krvjo, kar vodi do intenzivnejše kontrakcije pri naslednjem utripu. To se pogosto občuti kot preskok ali močan udarec srca. Miokardni infarkt Pri miokardnem infarktu pride do poškodbe srčne mišice, kar spremeni hitrost prevajanja električnih impulzov. Aritmije pri infarktu lahko resno ogrozijo črpalno funkcijo srca. Ventrikularna fibrilacija (VF) je življenjsko ogrožajoča motnja ritma. Zaradi izgube črpalne funkcije srca se zastavi krvni obtok. Defibrilacija je ključni terapevtski ukrep, saj z električnim šokom prekine kaotične električne impulze. Automated External Defibrillator (AED) Elektrokardiogram - EKG Smer širjenja el. polja kaže na dogajanje v srcu, zato nameščamo elektrode pri snemanju EKG signala na Zaradi električne dejavnosti srca lahko na različne predele telesa. Srce leži v središču površini telesa izmerimo spremembe napetosti trikotnika. Elektrode namestimo na levo in desno (1 mV), z elektrokardiografom zapišemo roko in na levo nogo. elektrokardiogram ali EKG. Standardni (Einthovnovi) odvodi  Odvodi med dvema točkama kažejo projekcije električne aktivnosti v posameznih smereh v srcu. Kombinacija teh odvodov nam pove, kakšna je funkcija srca v različnih predelih srca. Elektrokardiogram ali EKG: val P - depolarizacija atrijev, kompleks QRS nastane zaradi depolarizacije ventriklov. Val T je posledica repolarizacije ventriklov. Repolarizacija atrijev poteka med depolarizacijo ventriklov, tega v EKG signalu ne vidimo. Ravna črta EKG signala se imenuje izoelektrična linija. QRS nenormalne oblike: razlike v prevodnosti miokarda. Ni vala P: atrijska fibrilacija  Prekordialni (Wilsonovi) odvodi Srčni ciklus Ventrikularna črpalka Koordinirana električna, biokemična in mehanska aktivnost srca. Električna aktivnost levega in desnega srca je skoraj identična. Ventrikli delujejo dvofazno: polnjenje in izbrizg: - polnjenje ventriklov (atrioventrikularna zaklopka odprta, semilunarna zaklopka zaprta. Kontrakcija atrijev dopolni ventrikle. - Kontrakcija ventriklov, atrioventrikularna zaklopka se zapre, semilunarne se odprejo. Iztiskanje krvi iz ventriklov. Po kontrakciji se začnejo ventrikli relaksirati. Tlak v ventriklih prične padati, zato se zapre semilunarna zaklopka, odpre pa se atrioventrikularna zaklopka in srčni ciklus se ponovi.  Faze srčnega ciklusa Pri črpanju imajo ventrikli poglavitno vlogo. Diastola: polnjenje ventriklov. Sistola: kontrakcija ventriklov. Polnjenje ventriklov: tlak v atrijih višji kot v ventriklih, odpre se atrioventrikularna zaklopka 6, 1. Stene atrijev so voljne (komplianca). 1 2 3 4 5 6 Sprva je polnjenje ventriklov hitro 6, nato počasneje 1. Kontrakcija atrijev napolni ventrikle le za dodatnih 10 do 30% 2. Med diastolo dovolj časa, da se ventrikli napolnijo. Na koncu diastole: končni diastolični volumen. Pomemben za delovanje srca. 1 23 4 5 6  Če se frekvenca srca pospeši, imajo atriji pri polnjenju ventriklov veliko večjo vlogo. Kontrakcija atrijev poteče tik pred kontrakcijo ventriklov. Val P malce prehiteva kontrakcijo atrijev 2, zakasnitev med depolarizacijo in kontrakcijo. 1 23 4 5 6 Tlak v aorti in plju. deblu (arteriji) je med polnjenjem večji od tlaka v ventriklu. Zaklopke preprečujejo, da se kri iz aorte ponovno ne bi vrnila v ventrikle. Insuficientnost zaklopk, ne tesnijo, med fazo polnjenja ventriklov kri teče nazaj (valvularna insuficienca, mitralna regurgitacija. 1 23 4 5 6 Približno 100 ms po pričetku kontrakcije atrijev se prične kontrakcija ventriklov, takoj za kompleksom QRS. Začetek ventrikularne kontrakcije je začetek sistole 3. Tlak v ventriklih naraste, postane večji od tlaka v atrijih, atrioventrikularne zaklopke se zaprejo. V nadaljevanju so atrioventrikularne in semilunarne zaklopke zaprte, izovolumetrična kontrakcija. Ko tlak v ventriklu preseže tlak v aorti, se odpre aortna zaklopka, kar omogoči iztis krvi v aorto 4. Pride tudi do porasta tlaka v aorti, saj kri iz aorte ne odteka takoj v sistemsko cirkulacijo. 1 - polnjenje ventriklov 2 - kontrakcija atrijev 3 - izovolumetrična kontr. ventriklov 4 - iztis iz ventriklov 5 - izovolumetrična relaksacija ventr. 6 - polnjenje ventriklov 1 2 3 4 5 6 Za iztisom krvi je relaksacija ventriklov 5. Prične takoj za repolarizacijo, z valom T. Tlak v ventriklih je manjši od tlaka v aorti, aortna zaklopka se zapre, pokaže se kot zobec (incizura). Zapiranje semilunarnih zaklopk je trenutek, ko se sistola zaključi in se ponovno prične diastola. Prva faza diastole se imenuje izovolumetrična relaksacija. V tej fazi so atrioventrikularne in semilunarne zaklopke zaprte. Takoj, ko tlak v ventriklih pade, se odprejo atrioventrikularne zaklopke, polnjenje ventriklov se spet začne 6. 1 - polnjenje ventriklov 2 - kontrakcija atrijev 3 - izovolumetrična kontr. ventriklov 4 - iztis iz ventriklov 5 - izovolumetrična relaksacija ventr. 6 - polnjenje ventriklov 1 2 3 4 5 6 Srčni toni, Osluškujemo s stetoskopom ali fonokardiogramom. Ločimo štiri srčne tone, a le dva dobro slišna. Prvi ob zapiranju atrioventrikularnih zaklopk (začetek sistole). Drugi ob zapiranju semilunarnih zaklopk (konec sistole). Pri spremembah v delovanju srca (popuščanje zaklopk) se razvijejo srčni šumi, spremenjene mehanične in hidrodinamične lastnosti srca. 1 - polnjenje ventriklov 2 - kontrakcija atrijev 3 - izovolumetrična kontr. ventriklov 4 - iztis iz ventriklov 5 - izovolumetrična relaksacija ventr. 6 - polnjenje ventriklov 1 2 3 4 5 6 Uravnavanje hitrosti in sile kontrakcije srca Volumen krvi, ki ga srce prečrpa v minuti imenujemo minutni volumen srca (cardiac output). Povprečni minutni volumen mirujočega moškega je 5 l/min. Ta se lahko močno spremeni glede na potrebe oksigenacije perifernih tkiv. Vsak eritrocit v krvi bo potreboval približno 1 minuto, da se po krvožilju vrne na isto mesto. V 70 letih srce prečrpa 200 milijonov litrov krvi. V enem letu prečrpa za olimpijski bazen krvi. Količina krvi, ki jo srce prečrpa v enem letu: 5 litrov na minuto; 5 l/min×525,600min=2,628,000 litrov/leto Olimpijski bazen ima mere (Mednarodna plavalna zveza): 50m × 25m × 2m = 2,500 m3