a szív felépítése, működése és működésének...
TRANSCRIPT
A szív felépítése, működése és működésének szabályozása
A keringési rendszer felépítése
tüdő
szív
aorta
tüdő artériák
tüdő keringés (12%)
tüdő vénák
szív(15%)
nyirokcsomó
nyirokrendszer
vénás rendszer(50%)
arteriolák, kapillárisok (5-7%)
artériák(15-18%)
zárt keringési rendszer magas vérnyomás gyors véráramlás gyors szabályozás
2 vérkör1) kis: tüdő2) nagy: test többi része
szív: szívó-nyomó pumpa
artériás rendszer magas nyomás elosztó és nyomás-kiegyenlítő
szerep (lásd. szélkazán erek)
kapillárisok merev fal anyagcsere
vénás rendszer alacsony nyomás térfogati rezervoár
(kapacitáserek)
nyirok immunsejtek szövetközti folyadék keringetése
Az emberi szív elhelyezkedése
aortaív
tüdőartéria
bal tüdő
bal kamra
szívcsúcs
vena cava superior
bal pitvar
jobb pitvar
jobb tüdő
pleura
(savós hártya)rekeszizom
jobb kamra
• mellüregben, bal oldalon
• 250-300 g; ~ököl nagyságú
• mechanikai védelem: perikardium + bordák, szegycsont
Az emberi szív felépítése I.• perikardium:
- külső, rostos ~: rugalmatlan, vastag kötőszövet
- savós ~: vékony, kettős rétegű hártya• fali réteg: külső felszín• zsigeri réteg: belső felszín
(epikardium)
• 2 réteg között folyadék
szív
savós perikardium
üreg
perikardiális
üreg
fali réteg
zsigeri réteg
endokardium
miokardium
epikardium
rostos perikardium
savós perikardium, fali réteg
koronária erek
perikardiális üreg
(savós perikardium, zsigeri réteg)
Az emberi szív felépítése II.
• szívfal: 3 réteg
- epikardium: savós perikardium zsigeri rétege; kötőszövet
perikardium
- miokardium: szívizom; 95%
- endokardium: üregek felé; vékony kötőszövet és hámréteg
• tápanyagellátás: koronáriaerek
Az emberi szív felépítése III.
elülső nézet
aortaívnagy gyűjtővéna (vena cava superior)
jobb tüdőartériabal tüdőartéria
tüdőartéria
bal kamra
bal pitvar
jobb kamra
jobb pitvar
jobb tüdővénákbal tüdővénák
arteria brachialis a. carotis communisa. subclavia
leszálló aorta
gyűjtővéna (vena cava inferior)
rostos perikardium(elvágva)
A koronáriaerek
koronária-
artériák
koronária-
vénák
"bypass"
"stent"
érplasztika
jobb
vénás szinusz
bal
Koronária keringés - a szív saját vérellátása
tüdőartéria
aorta
pitvar-kamrai (vitorlás) billentyűk
félhold alakú (zsebes)
billentyűk
annulus fibrosus
jobbbal
jobb
bal
tüdőartéria
aorta
pitvar-kamrai (vitorlás) billentyűk
félhold alakú (zsebes)
billentyűk
Az emberi szív felépítése
harántmetszet a pitvar-kamrai határon
A szívbillentyűk szerepevitorlás billentyűk: pitvar és kamra közöttzsebes (félhold alakú) billentyűk: kamra és nagyerek
között (aorta, tüdőartéria)
• szelepek, egyirányúsítják a véráramlást(pitvar→kamra illetve kamra→nagyerek)
• nyitást/zárást az szabja meg, hogy két oldalukon milyen nyomáskülönbség van– pl. pitvari nyomás > kamrai nyomás → vitorlás billentyűk
nyitottak– kamrai nyomás > pitvari nyomás → vitorlás billentyűk zártak
Az emberi szív felépítése: a billentyűk
vitorlás billentyűknyitva zárva
szemölcsizmok
elernyedtössze-húzódott
laza feszes
ínhúrok
tüdőartéria
aorta
pitvar-kamrai (vitorlás) billentyűkpitvarok összehúzódása kamrák összehúzódása
jobbbal jobbbal
jobb bal
v. cava sup.
AV csomóSA csomó
His köteg
v. cava inf.
bal kamra
bal pitvar
jobb kamra
jobb pitvar
vitorlás billentyű
szemölcs-izmok
tüdő-vénák
kamrai szeptum
vitorlás billentyű
SA csomó: szinusz csomóAV csomó: pitvar-kamrai csomó
Az emberi szív felépítése
frontális keresztmetszet
A szív ingerületképző és -vezető rendszere
szinuszcsomó
bal pitvar
bal kamra
His köteg
Tawara szár
(jobb / bal)
Purkinje rostok
1
2
3
4
5
jobb pitvar
jobb kamra
pitvar-kamrai csomó
elsődleges (fő) ingerképző: szinuszcsomó
(1.) kettős diasztole (~400 ms)vitorlás billentyűk nyitvazsebes billentyűk zárvajobb kamra (JK) és jobb pitvar (JP) illetve bal kamra
(BK) és bal pitvar (BP) közös űrtérkamrák megtelnek, nyomás bennük megnő
(2.) pitvari szisztole pitvarok összehúzódnak, kamrák még diasztoléban pitvar térfogat csökken, nyomás benne nő kamra nyomás tovább nő kamrai telődés 20-50 %-át adja
(3,4.) kamrai szisztole (~270 ms)(3.) izometriás szakasz (~50 ms)kamrai nyomás tovább nő, zsebes billentyűk még zárvamikor nagyerek diasztolés nyomása = kamrai nyomás →
zsebes billentyűk nyitnak →kamra és nagyér közös űrtér
(4.) auxotóniás (izotóniás) szakaszvér kilökődik a kamrából a nagyerekbe, nyomás
ellenében (kamrai ürülés =ejekció)pulzustérfogat: 70-80 ml
(5.) kamrai diasztolékamrák ellazulnakzsebes billentyűk bezáródnakvitorlás billentyűk nyitnak → kamra telődése
megkezdődik
A szívciklus eseményei
Szélkazán erek funkciója
kamrai nyomásváltozások
artériás nyomásváltozások
legnagyobb átmérőjű kezdeti erek (aorta + belőle kiágazó nagyerek)kamrai szisztole kilöki a vért, nagyerek kitágulnak, nyomás bennük nőkamrai diasztole elején zsebes billentyűk bezárnakaorta falának rugalmas elemei visszaállítják az eredeti állapotot → vér áramlik „előre” (periféria felé)mérséklik a nagyerekben a nyomásingadozások amplitúdóját + folyamatos véráramlást tesznek lehetővéa véráramlás azonban így is pulzáló (szisztole alatt gyorsabb, diasztole alatt lassabb)
A szívizom aktivációja
pitvar
kamra
elektromos aktiváció
mem
brá
npot
enc
iál
elektromos aktiváció (akciós potenciál)
mechanikai munka (összehúzódás)
elsőként mindig az elektromos aktiváció történik megautonóm ingerképzés (izolált szív dobog tovább a testen kívül is)adott késéssel (latencia) bekövetkezik az összehúzódás (mechanikai munka)
Az elektrokardiogram (EKG)
Willien Einthoven (1860-1927) – az „EKG atyja”1895: megnevezi a hullámokat1912: leírja a róla elnevezett háromszöget1924: Nobel-díj
Az EKG alapelve: „A szívet pontszerű dipólusnak feltételezzük, és a test térvezető képességét kihasználva a testfelszínen érzékeljük a dipólus keltette potenciálváltozásokat.”
a részben depolarizált (vagy repolarizált) miokardium hoz létre dipólust
az ingerület egy bizonyos irányt követve terjed a szívben (→). A terjedés alatt bizonyos sejtek már de-(vagy re)polarizáltak, mások még nem. A már depolarizált rész a negatív pólus, a „depolarizációra váró” rész a pozitív.
(Megj.: Miért a depolarizált rész a negatív? Azért, mert az EKG-t extracellulárisan mérjük, amikor az elektród az extracelluláris rész töltésviszonyait „látja”.)
csak akkor van jelen a dipólus, ha a miokardium bizonyos részei (de nem az egész!) de- vagy repolarizáltak. Mikor az egész miokardium (külön értve a pitvarra és a kamrára) depolarizált → nincs dipólus (i.e. minden sejt azonos potenciálon van) → EKG görbében izoeletromos szakasz látható
Miért lehet pontszerű dipólus a szív?
Az EKG szakaszai és az akciós potenciálváltozása ez alatt
EKG
ido (s)0,2 0,4 0,6
P
QRST
U
akciós potenciál
EKG
ido (s)0,2 0,4 0,6
P
QRST
U
akciós potenciál
EKG
ido (s)0,2 0,4 0,6
P
QRST
UEKG
ido (s)0,2 0,4 0,6
EKG
ido (s)0,2 0,4 0,6
ido (s)0,2 0,4 0,60,2 0,4 0,6
P
QRST
U
akciós potenciál
P: pitvari depolarizáció
P-Q szakasz: pitvari szisztóle; pitvar-kamrai átvezetés
QRS: kamrai depo-larizáció (és pitvari repolarizáció)
QRS-T: kamrai szisztóle
T: kamrai repolarizáció
U: szemölcsizmok repolarizációja
szisztóle: kontrakció, összehúzódás
diasztóle: relaxáció, elernyedés
szinuszcsomó aktivációja – nem látható (kevés sejt)
5
0.60.2 0.40
Seconds
PT
5 kamrai repolarizáció
1pitvari depolarizáció
0.20
Seconds
akciós potenciál a szinusz csomóban
P
0.20Seconds
P
2 pitvari összehúzódás (szisztóle)
0.2 0.40
Seconds
R
SQ
P
3 kamrai depolarizáció
0.2 0.40
Seconds
P
4kamrai összehúzódás (szisztóle)
6
0.60.2 0.40 0.8
P
6kamrai elernyedés (diasztóle)
Az akciós potenciál változása az EKG szakaszai alatt
A szívműködés idegi szabályozása I.
vegetatív beidegzés
szimpatikus idegek gerincvelő háti szegmentumaiból szinuszcsomó, A-V csomó, His-köteg, pitvar és
kamraizomzatnervus vagus (paraszimpatikus) pitvarhoz, szinuszcsomóhoz, A-V csomóhoz,
koszorús erekhez
A szívműködés idegi szabályozása II.
Milyen paramétereket változtathat meg a szabályozás?
autonóm ingerképzés frekvenciája (kronotrop hatás)
szívfrekvencia nő → tachycardia
szívfrekvencia csökken → bradycardia
ingerületvezetés sebessége a szíven belül (dromotrophatás)
szívösszehúzódások (szisztolék) ereje (inotrop hatás)
elernyedések (diasztolék) ereje (tonotrop hatás)
ingerelhetőség mértéke (batmotrop hatás)
Pozitív hatás – serkent (gyorsul, nő, erősödik stb.)
Negatív hatás – gátol (lassul, csökken, gyengül stb.)
A pulzustérfogat szabályozása 1.
• pulzustérfogat = a szívből kipumpált vér mennyisége egy szívciklus alatt; függ:
• vénás beáramlás és pitvari kontrakció alatti nyomásviszonyok
• kamrai szisztóle alatti nyomásviszonyok
szívizomzat állapota
• kamraösszehúzódás erőssége
• kamrafal tágulása
nyomásviszonyok
• aorta/tüdőartéria nyomása
• a kamratelődéshez rendelkezésre álló idő
szívfrekvencia
végszisztolés kamratérfogat(kontrakció után)
végdiasztolés kamratérfogat(kontrakció előtt) különbségétőlés
„utóterhelés” „előterhelés”
• a szívizom mechanikai teljesítményének szabályozása:
1) szisztólés tartalék: az izomkontrakció erejének fokozása (pozitív inotróp hatás)
• koffein: Ca2+ beáramlás növelése a szarkoplazmás retikulumból
• noradrenalin: cAMP szint, Ca2+ szint növelése (b1 adrenergreceptorokon hatva)
- szimpatikus hatások, intracelluláris Ca2+ szint fokozása révén
2) diasztólés tartalék: a szív feszülésének ( azaz az előterhelés) növekedésével a kontrakció ereje egy bizonyos határig nő
A pulzustérfogat szabályozása 2.
- erősebb összehúzódás -> kisebb végszisztólés kamratérfogat -> nagyobb pulzustérfogat
- nagyobb végdiasztólés térfogat -> nagyobb kamrafeszülés -> erősebb összehúzódás -> nagyobb pulzustérfogat
- Frank-Starling törvény: a diasztólés telődés fokozódása erőteljesebb kontrakcióhoz vezet; azaz a szív a kontrakció erősségét a kezdeti rosthosszúság változtatásával szabályozza
• a szívizom mechanikai teljesítményének szabályozása:
A pulzustérfogat szabályozása 3.
2) diasztólés tartalék: a szív feszülésének ( azaz az előterhelés) növekedésével a kontrakció ereje egy bizonyos határig nő
rela
tív e
rő
szarkomera hossz (mm)
• szarkoméra-szerkezet "optimális" előfeszítése: legyen hely a miozin fejek aktin filamentumokon történő elmozdulásához
• nyomási terhelés:
• térfogati terhelés:• ha a vénás visszatérés megnő ->
szisztóle végén több marad vissza
először nem tudja kipumpálni a megnőtt térfogatot ->
• ha a perifériás ellenállás megnő ->
• új egyensúly: nagyobb feszülés a diasztóle végén, erősebb kontrakció
először a korábbi perctérfogatot a nagyobb nyomás ellenében nem tudja kipumpálni ->
szisztóle végén nagyobb nyomás a kamrában
• új egyensúly: nagyobb feszülés a diasztóle végén, erősebb kontrakció
példák a Frank-Starling törvényre:
A pulzustérfogat szabályozása 4.
A szív vegetatív beidegzése
A szívműködés idegi szabályozása III.Szimpatikus rostok
noradrenalin (NA) transzmitter
béta1 adrenerg receptorok→ fokozott Ca2+-beáramlás az akciós potenciál alatt
alsó nyaki és felső háti gerincvelői szelvényekből ered
átkapcsolás a szimpatikus dúcláncban
rostok ingerlése:
pozitív kronotrop hatás
pozitív inotrop hatás
béta receptorok blokkolása (pl. propranolol):
NA hatása nem érvényesül
aritmiák, magas vérnyomás kezelése
infarktus megelőzése
(elektromos)
A szívműködés idegi szabályozása IV.Paraszimpatikus rostok acetilkolin (ACh) transzmitter muszkarinos ACh receptorok → kálium csatornák nyílnak →
depolarizáció lassul nervus vagus, átkapcsolódás (dúc, ganglion) a szív felszínén
vagy falábannegatív kronotropnegatív tonotropnegatív inotrop
a paraszimpatikus rostokból folyamatos az AChfelszabadulás → vagustónus (emberben erős)
(elektromos)
hatás
a vagustónus miatt ver a szívünk 72/perc ritmusban nyugalomban – a színuszcsomó100/perc ritmust diktálna
Az agytörzsi kardiovaszkuláris központokagytörzsi hálózatos állomány (formatio reticularis)-ban„depresszor központ”
szívfrekvenciát és vérnyomást csökkenti
nincs saját aktivitásagátolja a presszor központotcaudalis pozíció
„presszor központ”szívfrekvenciát és vérnyomást növelispontán alap aktivitás (pacemaker)rostralis pozíció
Mire reagálnak a központok?perifériás receptorokból jövő ingerületek
vérnyomásvérgázok
ionok koncentrációjafelsőbb központok leszálló ingerületeihormonok
Légzés-és keringésszabályozásban részt vevő perifériás receptorok
Légzés-és keringésszabályozásban részt vevő centrális receptorok
Centrális kemoreceptoroka nyúltvelő ventrális felszínén ill. annak közelébenaz agy-gerincvelői folyadék (liquor cerebrospinalis) H+-
koncentrációját érzékelik, amely direkt módon függ az artériás vér CO2-tenziójátólgyorsan és hatékonyan érzékelik a vér CO2-szintjének változásait, de
a magas CO2-szinthez néhány óra után adaptálódnak
Az agyban NINCSENEK olyan receptorok, amelyek a vér O2-tenzióját képesek érzékelni!
A szívműködést szabályozó tényezőkAgytörzsi kardiovaszkuláris központokra hatnak: hormonok:
– adrenalin, noradrenalin mellékvese velőben termelődnek szimpatikus beidegzéshez hasonló hatás (gyorsabb szívverés,
nagyobb kontrakciós erő)– pajzsmirigyhormon
szimpatikus beidegzéshez hasonló hatás felsőbb agyi központok leszálló ingerületei
„felkészítés” a várható fokozott terhelésre agykéreg, hipotalamusz, limbikus rendszer
proprioceptorok (izmok és ízületek) ingerületei → izommunka hatásai kemoreceptorok ingerületei (K+, O2, CO2, pH) mechanoreceptorok ingerületei (vérnyomás) hőmérséklet hatása
láz fokozza a szívfrekvenciát 40,5 oC-ig (szinuszcsomó maga is gyakrabban képez ingerületeket)
életkor (cscecsemő szívfrekvencia: 120/perc) edzettség (Lance Armstrong szívfrekvencia: 32-34/perc)
Ionkoncentrációk hatása a szív működésére
Na+, K+, Ca2+
• emelt Na+-szint: gyengülő, lassuló szívműködés
• emelt K+-szint:– „tökéletes gyilkosság” („fekete angyal”-
ügy, 2001)
– diasztolés szívleállás
• emelt Ca2+-szint: szisztolés szívleállás
RR int
erv
allum
(mse
c)sz
ívfrekve
ncia (m
in-1)
idő (s)
22 éves
79 éves
belégzésbelégzés kilégzés
a szív olyan működési zavara, amikor a szívizomzat normális, de a ritmus abnormális
nem mindegyik fajta kóros:
respiratorikus szinusz aritmia (légzési aritmia)a szívfrekvencia változik a ki- és belégzés során (belégzésnél
gyorsabb, kilégzésnél lassabb)fiatal személyekben kifejezett
Aritmiák
A légzési aritmia okai1. kilégzéskor:
nervus vagus aktivitás nő
az agytörzsi légzőközpontok jele „meglöki” („spillover”) a szomszédos vazomotor központot
a szinuszcsomón a szimpatikus/paraszimpatikus beidegzés aránya ingadozik a légzéssel
kilégzéskor lassuló szív
2. belégzéskor:
mellkas térfogata nő
szívóhatás
szív jobban telődik
szívfrekvencia nő (→ Bainbridge reflex)