A szív élettana - Szegedi Tudomá · PDF fileHarántcsíkolt izom simaizom I.e) Szívizom •A rostokban jellegzetes a „csíkolat”. •Több sejtmag a rostok perifériáján

2017. 11. 02.

1

A szív élettana

• 27. A szívizom strukturális és funkcionális sajátságai, a szívizom anyagcseréje; az akciós potenciál jellemzése; elektromechanikai csatolás; a szívizom kontrakciós erejének befolyásolása.

• 28. A mechanikai szívciklus. A szív munkavégzése (bal kamramunkadiagramja.

• 29. A keringési perctérfogatot meghatározó tényezők. Frank-Starling-szívtörvény.

• 30. A szívizom celluláris elektrofiziológiája. Elektrokardiográfia.

Dr. Kékesi Gabriella

I. Anatómiai ismeretek

II. A szív celluláris elektrofiziológiája

III. Szívizom összehúzódásának élettana

IV. Mechanikai szívciklus

V. Szívműködés szabályozása

VI. Elektrokardiogramm – EKG

2017. 11. 02.

2

Szív

• Zárt keringési rendszer „pumpája”

• Nyomásgrádienst generál, mely a vér áramlási irányát meghatározza– Passzív billentyű funkció

• Feladata: Változó szöveti igények kielégítése a mindennapi élet során

Az orvosi élettan tankönyveFonyó Attila (2011) 9-1. ábra. A nagy és a kis vérkör soros és párhuzamos kapcsolása

• 4 g/ttkg (250-350 g)

• 150 mm x 110 mm – „ökölnyi”

• Mellkasban, szegycsont mögött, középvonaltól kissé balra (situs inversus)

• Határai: tüdő, rekeszizom, nyelőcső, mellkasfal

I. a) A szív mérete, elhelyezkedése, felépítése

septum cordis

2017. 11. 02.

3

• Pericardium (szívburok): fali és viszcerális lemez (epicardium)– Védőhártya; szalagok segítségével rögzítés

• Szívfal:– Myocardium - izomréteg

– Endocardium (szív belhártya) - kötőszövet

I. b) A szívfal szerkezete

I. c) Szívbillentyűk

Szívbillentyűk zárt/nyitott helyzetét a két oldaluk felől rájuk nehezedő nyomás különbsége határozza meg –

PASSZÍV

Nyitott helyzetben a billentyűk mögötti és előtti nyomás párhuzamosan változik

• Semilunáris / zsebes

• Cuspidális / vitorlás (vitorla, ínhúrok, szemölcsizmok)

– Bicuspidális / mitrális (bal)

– Tricuspidális (jobb)

2017. 11. 02.

4

I. d) Szív vegetatívbeidegzése

• Nervus vagus (X.)

• Szimpatikus posztganglionáris rostok (Th1-4)

nyúltvelő

nervus vagus

Harántcsíkolt izom simaizomI.e) Szívizom

•A rostokban jellegzetes a „csíkolat”.•Több sejtmag a rostok perifériáján van.•A rost átmérője: 50 - 100 mm.•A rostok akár 10-20 cm hosszúak.

•Megnyúlt orsó alakú rostok a jellemzői. •Megnyúlt sejtmag a rost közepén helyeződik.•A rost átmérője: 5-6 mm, a rosthossz néhány cm lehet.

• Csak a szívben található izomtípus.• A rostjai összeolvadnak, és a sejtmagok a rost közepén helyezkednek el.• A rost átmérője: 10-15mm, ami elágazó és néhány cm hosszú is lehet.• Aktin és miozin szarkomerekbe rendeződik• Intercalaris korongok – gap junction - syncytium

2017. 11. 02.

5

intercalariskorongok

sejtmag

szívizomsejt

mitokondrium







VII. Coronaria keringés

2017. 11. 02.

6


Az orvosi élettan tankönyve. Fonyó Attila (2011) 10-1. ábra . Az emberi szív ingerképző és ingerületvezető rendszere. Shepherd, J. T., Vanhoutte, P. M. (1979): The Human CardiovascularSystem: Facts and Concepts. Raven Press, New York, 1979 alapján módosítva. A) Az emberi szív ingerképző (pacemaker) és ingerületvezető rendszere. B) A sinuscsomó és az AV-csomó közötti lehetséges gyors ingerületvezetési utak. Az ábrán bemutatjuk az AV-csomó eltérő vezetési tulajdonságú különböző részeit

Pacemaker sejtek Munkaizomzat syncytium

Szív ingervezetéseMyocyta/rost Vezetési

sebesség (m/s)

Ingerképzési frekvencia

Sinus(SA)csomó <0,01 100/perc

Pitvari myocyta 1,0-1,2

Atrioventricularis(AV)csomó

0,02-0,05 40-55/perc

His-köteg 1,2-2,0 25-40/perc

Purkinje-rostok 2,0-4,0

Kamrai myocyták 0,3-1,0

Sir Arthur Keith (skót anatómus)

SA csomó felfedezése

Karl Albert Ludwig Aschoff(német patológus)

AV csomó

Wilhelm His, Jr.(svájci kardiológus és anatómus)

His-köteg

Jan Evangelista Purkyně(cseh anatómus és fiziológus)

Purkinje-rostok

2017. 11. 02.

7

10-4. ábra . A különböző szívrészek intracellulárisan elvezetett lassú és gyors akciós potenciáljai (Fonyó A. 2011)

Nodális szövet: SA- és AV-csomó

• Spontán depolarizáció

• Fluktuáló nyugalmi membránpotenciál: nem működnek a gyors ff. Na+ csatornák

• Akcióspotenciál– Lassú - ff. Ca2+ csatornák

– Kis amplitúdó

– Lassan terjed

munkaizomzat (pitvari és kamrai myocyták) + Purkinje-rendszer (His-köteg?, Tawara-szárak, Purkinje rostok)

• Akcióspotenciál– Gyors – ff. Na+ és Ca2+ csatornák

– Plató

– Nagy amplitúdó

– Gyorsan terjed

Bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbv

Bbbbbbbbbbbbbbbbbbv

2017. 11. 02.

8

Szív munkaizomzatának akciós potenciálja

idegsejt vázizom simaizom SZÍVIZOM

Nyugalmi membránpotenciál (mV)

-80-90 -80-90 -40-60 -80-90

AP időtartama (ms) 0,2-2 1-5 20-300 200-300

Késés ideje (ms) 1-4 50 0

Kontrakció időtartama (ms)

10-100 200-3000 300

Akciós potenciál mechanizmusa

Na+

beáramlásNa+

beáramlásCa++

beáramlásNa+ és Ca++

beáramlás

Beidegzés szomatikus vegetatív vegetatív

9-1. ábra. A nagy és a kis vérkör soros és párhuzamos kapcsolása








2017. 11. 02.

9

Elektromechanikai csatolása a szívizomban

1. Akciós potenciál a szívizomsejt membránján

2. L-típusú kalcium csatorna (ff.) nyílása → Ca++-tranziens (10%)

3. Kalcium-calmodulin komplex

4. Kalcium-indukált kalcium felszabadulás (SR-ryanodin r.) (90%)

5. IC kalcium szint emelkedés

6. Ca++-troponin C kapcsolódás; ATP

7. Akto-miozin komplex

8. Elcsúszás - kontrakció

• Nyugalmi kalcium szint visszaállítása Primer kalcium pumpa (SERCA)

Na+-Ca++-cserélő a sejtmembránban

• Szívizom ellazulása

2017. 11. 02.

10

1. Vázizomban a nyugalmi rosthosszúság megközelíti az optimális hosszt, mely maximális kontrakciót eredményez

2. A passzív feszülés hamarabb jelentkezik és meredekebben emelkedik szívizomban3. Az aktív hossz-feszülés görbe szívizom esetén azt mutatja, hogy kismértékű sarcomerhossz-

változás jelentősen befolyásolja a feszülést:a) Jobb átfedés a kontraktilis filamentumok között b) Filamentumok kalcium-szenzitivitása emelkedik → nagyobb szarcomerhossznál több

Troponin C köt kalciumot, ezzel emelve a kereszthídkötési ciklusok számát

4. Normálisan a görbének csak a felszálló szárán működik a szívizom (2.6 µm felett szakadás veszélye)

Szívizom kontrakciós erejének befolyásolása

1. Kezdeti sarcomerhossz – Frank-Starling szívtörvény – „heterometriás” szabályozás

2. SY idegrendszer – „homometriás” szabályozás (β1 receptor)

3. Extracelluláris kalcium koncentráció emelése (Coffein: SR Ca++ felszabadulás NŐ)

a) Kevés: csak szisztolé alatt

b) Sok: diasztolé alatt is – ellazulást rontja

4. Na-K-pumpa részleges gátlása (szívglikozidok)

2017. 11. 02.

11

Szívglikozidok

Digitalis purpureaPiros gyűszűvirág

(digitoxin)

Az akciós potenciál és a mechanikai válasz időbeli lefolyása

2017. 11. 02.

12








A mechanikai szívciklus során lejátszódó változások

Diasztole Szisztole

A szív nem raktároz vért!

2017. 11. 02.

13

Mechanikai szívciklus

fázisok Időtartam

(ms)

Semilunarisbillentyű

Atrioventricularisbillentyű

Nyomás-változás

Térfogat-változás

DIASZTOLE

530 msProtodiasztole 40 Záródik Zárt ↓ Nem

változik

Izovolumetriásrelaxáció

80 Zárt Zárt ↓ Nem változik

Izotóniás relaxáció

Gyors telődés

100 Zárt Nyitott Nem változik

↑

Lassú telődés

210 Zárt Nyitott Nem változik

↑

Pitvari szisztole

100 Zárt Nyitott Enyhén ↑

↑

SZISZTOLE270 ms

Izovolumetriáskontrakció

50 Zárt Zárt ↑ Nem változik

Ejekció Gyors ejekció

90 Nyitott Zárt Enyhén

↑↓

Lassú ejekció

130 Nyitott Zárt Nem változik

↓


Ejekció(gyors, lassú)


Gyors telődés

Lassú telődés

Pitvar szisztole

Aorta nyomása

pitvar nyomása

Bal kamra nyomása

Kamra térfogata

EKG

Szívhangok

Izotóniás relaxáció

szisztole szisztolediasztole

Nyo

más

(H

gmm

)Té

rfo

gat

(ml)

2017. 11. 02.

14

10-6. ábra . A szívciklus során lejátszódó változások (Fonyó A. 2011)

10-7. ábra . A jobb pitvari nyomásingadozások és a vena jugularis externa térfogatingadozásai a szívciklus alatt. Little, R. C., Little, W. C. (1989): Physiology of the Heart and Circulation. 4. kiadás, Year Book Medical Publ. Chicago ILL alapján. A felső (színes) görbén a v. jugularis externán regisztrált térfogatváltozás (vénapulzus), az alsó (fekete) görbén a jobb pitvar nyomásingadozásai láthatók. A függőleges szaggatott vonalak jelzik, hogy a vénapulzus később következik be, mint az azt létrehozó pitvari nyomásváltozás

(anulus fibrosus felfelé mozdul, mely növeli a

pitvari nyomást)

Jugularis pulzus

2017. 11. 02.

15

Szívhangok

Bú-TupS1: atrioventricularis billentyűk záródásakor

Mitrális billentyű – MTricuspidalis billentyű - T

S2: semilunaris billentyűk záródásakorAorta billentyű - APulmonalis billentyű - P

szívhang ideje oka

S1Izovolumetriáskontrakció

Atrioventriculárisbillentyűk záródása

S2Izovolumetriásrelaxáció

Semilunaris billentyűk záródása

S3Korai kamrai telődés

Gyerekekben, kamrai dilatációval összefüggésben

S4 Pitvari kontrakció Kamrai hipertrófiában

szisztole diasztoleSZISZTOLE DIASZTOLE SZISZTOLE DIASZTOLE

S1 S1 S1S2S2

2017. 11. 02.

16

10-13. ábra . A bal kamrai nyomás-térfogat diagram származtatása. A) A bal kamrai nyomás- és térfogatváltozások. A felső görbe a kamrai nyomás-, az alsó görbe a kamrai térfogatváltozás időbeli ábrázolása. Billentyűzűrás és -nyílás: a abicuspidalis billentyű záródása; b az aortabillentyű nyílása; c az aortabillentyű záródása és d a bicuspidalisbillentyű nyílása. B) A bal kamrai nyomás-térfogat (munka)diagram, amelyet az ábra bal oldalán szereplő adatokból szerkeszthetünk meg. Az a–b vonal az izovolumetriás összehúzódásnak, a b–c vonal a gyors és csökkent ejekciónak, a c–d vonal az izovolumetriás ellazulásnak és a d–a vonal a gyors és csökkent diasztolés telődésnek felel meg. Az abszcisszán jelöltük a verőtérfogatot és a kamrai rezervtérfogatot

Diasztoléstelődés

Ejekció



• Alapja:

– UH hullámos visszaverődésén alapuló képalkotó eljárás

• Előnye:

– nem invazív

• Mire használható?

– Működő szív és nagyerek geometriai adatainak meghatározása

– szív térfogatváltozásainak nyomonkövetése

– verőtérfogat meghatározás

– billentyűk mozgásának megfigyelése

Echokardiográfia

2017. 11. 02.

17

• Végdiasztolés térfogat (EDV): 110-160 ml

• Végszisztolés térfogat (ESV): 40-80 ml

• Pulzus térfogat (SV): 70-80 ml (fizikai munka: 125 ml)

• Ejekciós frakció=SV/EDV (0,5-0,7)

• Bal Kamra nyomás:

– Szisztole: 110 Hgmm diasztole: 6-8 Hgmm

• Bal Pitvar nyomás: 6-8 Hgmm

• Jobb Kamra nyomás:

– Szisztole: 24 Hgmm diasztole: 0-2 Hgmm

• Jobb Pitvar nyomás: 0-2 Hgmm

• Szívfrekvencia: 70/min (fizikai munka: 180/min)

• Keringési Perctérfogat (PT): 5,5 l/min (fizikai munka: 24 l/min)

• Szívindex=PT/testfelszín 3,2 l/minxm2









2017. 11. 02.

18

Perctérfogatot (PT) befolyásoló tényezők

• PT=Szívfrekvencia x verőtérfogat (SV)

• Szívfrekvencia x (EDV-ESV)• Szívindex: PT/testfelszín (ffi, nyugalom, fekvés: 3,2 l/m2)

PSY idegek

SY idegek

Kontrakcióereje

nyújtás

EDV

Artériás középnyomás

Frank-Starlingszívtörvény

szívfrekvencia verőtérfogat perctérfogat

Perctérfogat meghatározásaIntakt kisvérkörBK-JP összekötése egy mesterséges csőrendszerrel

Nincs idegi hatás!!változtatható perifériás ellenállás (utóterhelés)Állítható magasságú vénás tartály (előterhelés)

Coronariakeringés megtartott

2017. 11. 02.

19

10-3. ábra . A szívfrekvencia autonóm idegrendszeri szabályozása. A) Szimpatikus ideg ingerlésének hatása a sinuscsomó ingerképzésére. B) Vagusingerlés hatása a sinuscsomó ingerképzésére

Th1-4

Pozitív chronotrop hatás

Negatív chronotrop hatás

PRELOAD - előterhelés

• Vértérfogat• Vénás rendszer rezisztenciája (SY)• Mellűri nyomás

– „Légzési pumpa”

• Vázizom kontrakció– „izompumpa”

• „Szívó-nyomó” pumpa– Vis-a-fronte: szívó erő, mely a

nagyerekből segíti a vér beáramlását a szívbe• Kamrai szisztole – bázissík lefelé

mozdul – pitvari nyomás csökken• Kamrai diasztole – cuspidális

billentyű nyílása – vér közvetlenül a kamrába áramolhat

– Vis-a-tergo: nyomó erő, mely a szívből kipumpálja a vért (kontrakció ereje, szélkazán funkció)

AFTERLOAD - utóterhelés

• Artériás rendszer rezisztenciája (nyomási terhelés)

Verőtérfogatot meghatározó tényezők

2017. 11. 02.

20

Szívműködés szabályozásaFrank-Starling-féle szívtörvény

Otto FRANK – békaszív

Nyugvó izomrost nyújtása – előterhelés

Rosthosszúság – feszülés – összehúzódás ereje közti összefüggés

E.H. STARLING – emlősszív

„Szív törvénye”

Frank-Starling-mechanizmus - Heterometriásszabályozás

Ok: Myocyták kontraktilis filamentumainak kalcium-érzékenysége hosszúságuktól függ

Starling „szívtörvénye” a munkadiagrammok tükrében

10-14. ábra . A bal kamra nyomás-térfogat diagramja a vénás beáramlás növelését követően (előterhelés). A vízszintes tengely a kamratérfogat, a függőleges tengely a kamrán belüli nyomás: a kezdeti és végső verőtérfogatot vízszintes téglalapok jelzik

10-15. ábra . A bal kamra nyomás-térfogat diagramja az aortanyomás növelését követően (utóterhelés). A fekete kihúzott vonal a kiindulási állapot nyomás-térfogat összefüggése. A szaggatott színes vonallal jelzett diagramon közvetlenül az aortanyomás növekedése utáni nyomás-térfogat összefüggés látható. A folytonos színes vonal jelzi azt az állapotot, amelyben a kamra a növekedett ellenállással szemben kiürítette az eredeti verőtérfogatot

2017. 11. 02.

21

Szívműködés szabályozásaVegetatív idegrendszer hatása

Szimpatikus (SY)• Pozitív chronotrop

– cAMP szint emelése – If áram meredekebb –gyorsabb AP (β1)

• Pozitív inotrop és luzitrop– β1 receptor, cAMP nő, fehérje foszforiláció

– Ca++ beáramlás nő, SR Ca-pumpa aktivitása nő,

– homometriás szabályozás: változatlan rosthosszúság mellett szabályozza az összehúzódás erejét

– Rövidebb ideig tart a kontrakció, gyorsabb relaxáció

• Pozitív dromotrop (AV csomó)– Ca++-csatorna foszforiláció, Ca++-áram

fokozódása

• Pozitív bathmotrop

Paraszimpatikus (PSY)• Negatív chronotrop

– ACh-érzékeny K+-csatorna (M2) –hyperpolarizáció – lassabban éri el a küszöbingert

– mACh (M2) – cAMP csökken, If áram csökken, lasabb depolarizáció

• Negatív dromotrop

– Ach-érzékeny K+-csatorna –hiperpolarizáció

• Negatív bathmotrop

Szívműködés szabályozásaHormonok

Pajzsmirigy hormonok: pozitív inotrop és chronotrop hatás Fokozott 1 receptor szám és érzékenység

Inzulin: pozitív inotrop hatás

Glukagon: pozitív inotrop és chronotrop hatás (cAMP )

Növekedési hormon: pozitív inotrop hatás

2017. 11. 02.

22









A szív elektromos tevékenységének grafikus megjelenítése

• A szívben terjedő akciós potenciál időben változó elektromos

töltéskülönbséget (dipólust) hoz létre a szív egyes részei

között, mely a test felszínére helyezett elektródákkal

potenciálingadozásokként (mV) regisztrálható

• Ezen potenciálingadozás időfüggvénye az EKG -

elektrokardiogramm

• az elvezetett potenciálkülönbségeket a pitvarok és kamrák

munkaizomzata generálja (nem az ingerületvezető rostok)

1. Unipoláris

2. Bipoláris

1. Végtagelvezetés

2. Mellkasi elvezetés

Elvezetések fajtái

2017. 11. 02.

23

Szív akciós potenciálja

• Időfüggvénye Helyfüggvénye

• a szívizomrost dipólus

• a pólusok közti potenciálkülönbség vektorral jellemezhető: irány, nagyság

• integrálvektor

EINTHOVEN-elvezetés1906 (Nobel-díj 1924)

• Bipoláris végtagelvezetés

• 3 db. standard bipoláris elvezetés

• elektródok helye:

– jobb kar

– bal kar

– bal láb

GOLDBERGER-féleelvezetés

• Felerősített (augmented) unipoláris végtagelvezetés

• aVR, aVL, aVF

• referencia elektród: másik két elektród összekötve nagy ellenálláson keresztül

WILSON-féle mellkasi elvezetés

• Frank N. Wilson - 1946

• Unipoláris mellkasi elvezetés

• referencia elektród: végtagi elektródák nagy ellenálláson keresztül

• mérő elektródák: V1-V6

Frontális sík

Horizontális sík

2017. 11. 02.

24

Einthoven-szabály

Jobb deviáció

11-8. ábra. A szívizom egyes területeiről elvezetett akciós potenciál és az EKG-görbe viszonya. A sinus- (SA-) csomó akciós potenciálja nem valósághű (hiányzik a lassú diasztolés depolarizáció), csak jelzi az időviszonyokat

11-9. ábra. A sinus- (SA-) csomótól a kamráig történő ingerületterjedés időösszetevői. AV: atrioventricularis csomó

2017. 11. 02.

25

1. Pitvari depolarizáció- P hullám

2. Teljes pitvari depolarizáció, késés (AV csomó) – PQ szakasz

3. Kamrai depolarizáció kezdete –QRS komplex (egyidejűleg pitvari repolarizáció)

4. Teljes kamrai depolarizáció – ST szakasz

5. Kamrai repolarizáció – a szívcsúcson kezdődik - T hullám

6. Teljes kamrai repolarizáció

depolarizáció repolarizáció

Klinikai rutin EKG

• 12 elvezetés

6 mellkasi V1-V6, 6 végtagi elvezetés: I, II, III, aVR, aVL, aVF

2017. 11. 02.

26

Sebesség: 25 mm/s→ idő: 1 mm=0.04 sAmplitudó: 10 mm/mV→ potenciálváltozás: 1 mm=0.1 mV

P hullám: pitvari depolarizáció; <100 msPQ szakasz: pitvari plató fázisPQ intervallum: 120-200 ms átvezetési időQRS komplexum: kamrai depolarizáció; 80 ms (<100 ms)ST szakasz: kamrai plató fázisT hullám: kamrai repolarizációQT intervallum: 320-390 ms kamrai de-és repolarizáció teljes időtartama (nyugalmi szívfrekvencia esetén)

EKG relevanciájaKardiológiai diagnosztika

• Ingerképzés és ingervezetés zavarai: ritmicitás, arritmia,

vezetési blokk

• hemodinamikai változások

• szív tengelyállása

• infarktus

• ionháztartás

• gyógyszerhatások

• kamrai hipertrófia

2017. 11. 02.

27

• Belégzés – mellűri nyomás csökken – vénás visszaáramlás nő –pitvari feszítési receptorok aktiválódnak – nyúltvelői vegetatív kp. –SY aktiváció – szívfrekvencia emelkedik (kisebb R-R távolság)

• Kilégzés: mellűri nyomás kevésbé negatív, ami kisebb szívó erőt jelent…

Bainbridge-reflex / sinus arrhythmia

R-R távolság R-R* távolság

Belégzés Kilégzés

Ionháztartás zavarai az EKG tükrében

EC kalcium szint (2,5 mmol/l)(QT intervallum)

Emelkedett: szívmegállás szisztoléban

Csökkent: csökken a kontrakció ereje

EC kálium szint (4 mmol/l):

Emelkedett: csökken a kontrakció ereje - szívmegállás diasztoléban (oka: membránpotenciál pozitívabb lesz => csökkent ingerlékenység => csökkent vezetés, csökkent kontrakció => keringési elégtelenség) – cardioplégiásoldat

Csökkent: kamrai extraszisztolék => keringési elégtelenség

2017. 11. 02.

28

Szív elektromos főtengelye

JobbBal

Normál −30° - 90°

Bal deviáció −30° - −90°BK hipertrófia, bal első szárblokk

Jobb deviáció +90° - +180°JK hipertrófia, bal hátsószárblokk

Documents

A szív élettana - Szegedi Tudomá · PDF fileHarántcsíkolt izom simaizom I.e) Szívizom •A rostokban jellegzetes a „csíkolat”. •Több sejtmag a rostok perifériáján