fiziologia sistemului cardiovascular (scv)fiziologie.ro/didactic/2014-2015/cursuri/s1 7 c v i...
TRANSCRIPT
FIZIOLOGIA SISTEMULUI
CARDIOVASCULAR (SCV)
Structura sistemului cardiovascular
- sistem de tuburi:
- pompa
- cameră de admisie - atrii
- cameră de ejecţie - ventriculii
Inima
dreaptă
stângă
- reglare, nervoasă, umorală şi locală
- artere, vene, capilare, limfatice
- circulaţia sistemică, pulmonară
- ?
- autoreglare- sistem de reglare
Structura sistemului cardiovascular
- sistem de reglare
Ex.
flux sang.musc.-repaus -750ml(4ml/100g)/min
-nervoasăsistemică
flux sang.musc.-efort- 16000ml(80ml/100g/)min
rata metabolică musc.-efort- 60 x
-locală
-umorală
2
2
1
13
3
Ap.CV
AD AS
VD VS
A- atriu; V-ventricul; D-drept; S-stâng; 1.Circulaţia sistemică,
2. Circulaţia pulmonară; 3. Circulaţia limfatică
VSAD
=F πΔPr4
8ηl
Funcţiile SCV
1. funcţia de transport
2. funcţia de secreţie
1. Funcţia de transport
- Sânge – debitul cardiac -5L/min
75 ani =400mil L (1000/10/40m)
parametrii circulatori
- presiune
- flux sanguin
Distribuţia fluxului sanguin (% debit cardiac) în repaus şi efort fizic
Distribuţia sângelui în SCV
- 91 % circulaţia sistemică
- 64 % - vene
- 13 % - artere
- 7 % - arteriole şi capilare
- 9 % - circulaţia pulmonară
- 7 % - cavitățile inimii
1. Semnificaţii funcţionale ale
circulaţiei sanguine
- Substanţe nutritive
- Metaboliţi
- Substanţe cu rol de semnalizare
- Transport termic – termoreglare
2. Funcţia de secreţie
- factor de hiperpolarizare
derivat din endoteliu (EDHF)
- vasodilatator
- peptidul natriuretic atrial (PAN)
- NO (EDRF) -
- inhibitor al adeziunii şi
agregării plachetare
-prostaciclina – PGI2
-endotelina
- vasoconstrictor –ETA,ETB2
- vasodilatator – ETB1
-factori implicaţi în EFC
P
Q
R
S
T
Fb.A
Fb.B
Fiziologie integrativă
efecte:
AVP
irigaţie renală
PAN
tahicardie
- Excitabilitatea (f. batmotropă)
- Conductibilitatea (f. dromotropă)
- Contractilitatea (f. inotropă)
- Relaxarea (f. lusiotropă)
Proprietăţile funcţionale ale
miocardului
- Ritmicitatea (f. cronotropă)
Miocardul
- de lucru
- sistemul excitoconducător
Excitabilitatea- condiţie esenţială a vieţii
- premise
- repartiţie intra- extracelulară a ionilor
- permeabilitatea selectivă a membranei
- relaţia excitabilitate-metabolism
- sistem de transport ionic membranar
Canale ioniceCurent Nume Proteina canal Potential de
reversie (mV)
Inhibitori
(blocanţi)
I Na Na- curent NAV 1.5
(volataj dependente)
+60 TTX.
Lidocaina
I Ca Ca+ curent Cav1.2 (Tip L) +120 Nifedipine
Verapamil
IK Repolarizare rapidă IKR
Repolarizare lentă IKS
Ito
Activate de proteina G.ATP+ sensitiv
HERG+miRP1
KvLQT1+minK
Kv4.3 (vgc)
GIRK
-100 Ba2+
Cs +
TEA
If Curent de pacemaker HCN Cs+
membrană
celulară
poartăproteină
fibrilară
situs de
ancorareextrcelular
intracelular
STIM
membrană
celulară
extrcelular
intracelular
membrană celulară
intracelular
situs de
ancorare
proteină
fibrilară
STIM
Canalopatii cardiace
Sindrom QT prelungit -Viskin 1998
- canale de K şi Na
Fibrilatia ventriculara idiopatică-
Sindr. Brugada 1992
-curenti Ito (K)
Pompe ionice
- Na+ /K+ - Jens Skou-1997, PN
- Mecanism de acţiune
citosol
ROL
extracelular
Pompe ionice- Ca2+- sarcolemale
-mecanism de acţiune
-complex Ca2+ -calmodulină
-sarcoplasmice
-mecanism de acţiune
-Fosfolamban-inhibă pompa
- fosforilare (Prot.K-A AMPc) a Flb ef. inhibitor ?
NNN
CCC
SSSiiitttuuusss dddeee llleeegggaaarrreee aaa CCCaaa222+++
EEExxxtttrrraaaccceeelll
IIInnntttrrraaaccceeelll...
SSSiiitttuuusssuuulll AAATTTPPP---aaazzzeeeiii
CCCaaalllmmmoooddduuullliiinnnăăă
AAA
SSSiiitttuuusssuuulll dddeee llleeegggaaarrreee aaa AAATTTPPP
Pompa de Ca2+ sarcolemală
Transportor Na+/Ca2+
-structură
-localizare
-mecanism de transport
-f(x)?
- interelaţii funcţionale
Calsequestrin
Reticul
sarcoplasmic
Ca2+ ATPază
Canale de
Ca2+Schimbător
Na+/Ca2+
Na+/K+ ATPază
Ca2+
ATPază
Ca2+ în fibra miocardică
Concentraţia ionilor (mM) în fibra miocardică
Ioni Extracelular Intracelular
Na+ 145 10K+ 4,5 120
Cl- 116 35
Ca2+ 1 0,0001
pH 7,4 7,1
4
0
4
12
3
Faza Curent /canale
0 INa, ICa
1 Ito (K)
2 ICa-L
INa/Ca Na/Ca trasportor
3 IK
4 If
Curenţi membranari
-timp dependenţi
-controlaţi de voltaj
Clsificare
1.Curenţi de Na (INa)
2.Curenţi de Ca (ICa)
3.Curenţi de K (IK)
4.Curenţi de pacemaker
- produşi de influxul de Na prin canale
voltaj-dependente (200/µ² )
1.Curenţi de Na (INa)
-activarea - 0,1- 0,2 ms-inactivarea ~ 1ms
-subunitatea α conţine situsuri de
fosforilare prin intermediul PK AMPc-
dependente
- determină depolarizarea (F 0) a PA
din miocardul de lucru atrial şi
ventricular şi din reţeaua Purkinje
- blocanţi: TTX, lidocaina
1.Curenţi de Na (INa)
- activează curenţii de Ca şi K
-participă la F 1 şi F2 a PA din
miocardul atrial si ventricular
- lipsesc din nsa și nav
-subunitataea α cardiacă conține
situsuri de fosforilare
- produşi de influxul de Ca prin canale
voltaj-dependente de tip L
- determină depolarizarea (F 0) a PA
din NSA şi NAV şi a celulelor invecinate
acestor noduli
2. Curenţi de Ca (ICa)
- activarea ~ 1ms- inactivarea ~ 10-20 ms
- participă la F0 și F2 a PA din
miocardul atrial, ventricular și din
fb. Purkinje
2. Curenţi de Ca (ICa)
- activează deschiderea canalelor din
RS (triada, tetrada) şi iniţiază cuplarea
excitaţie-contracţie din miocard.
- canalele eliberatoare de Ca din RS sunt
inhibate de ryanodina şi cafeină
-verapamilul, diltiazemul şi nifedipina -
blocanţi ale canalelor de Ca de tip L.
3. Curenţii de K
- curenţi de repolarizare produşi de
deschiderea lenta (20-200 ms) a
canalelor de KV , indusă de
depolarizare (F3)
-curenţi de repolarizare iniţială-tip A cu
timp de deschidere scurt (F1)
3. Curenţii de K
- Curenţi activaţi de proteina G
stimularea vagală a NSA şi NAV
- Curenţi controlaţi de ATP/ADP
ATP/ADP inhibă canalele K
ATP/ADP activează canlele K
- efect cardioprotector ischemic
4. Curenţi de pacemaker
- Curenţi (If) produşi prin activarea
lentă (100 ms), în hiperpolarizare a
canalelor cationice nespecifice (Na,K)
controlate de nucleotide ciclice (AMPc,
GMPc)
Modularea activității spontane a
țesutului nodal
-acetilcolina
1.scade curenții If
2.crește conductanța K (IK)3.reduce ICa
- catecolaminele
4.reduce conductibilitatea nav
1. reduc curenții If
2. cresc ICa
potenţial de
repaus
p o
te
nţ
i a
l d e
m e
m b
r a
n ă
(m
V)
-
+
0
d e
p o
l a
r i
z a
r e
prag
overshoot
repolarizare
re p
o l
a r
i z
a r
e
posthiperpolarizare
0 0.15 0.30
Timp (sec.)
Pote
nţi
al
mem
bra
nar
(mV
)
0
-50
-100
10
1.0
0.1
PNa+
PK+
PCa2+
PA 2P
ote
nţi
al
de
mem
bra
nă (
mV
) 0
-50
-100nsa
0
-50
-100
nav
r.Purkinje
0
-50
-100 300ms
ventricul
0
-50
-100
0
-50
-100 atriu
Celule miocardice embrionare izolate in cultura. Imediat dupa
punerea in cultura se observa contractia celulelor individuale,
la diferite ritmuri,
Ritmicitate...
http://www.cellsalive.com/myocyte.htm
Dupa 2-3 zile in vitro, miocitele se conecteaza prin jonctiuni gap,
care asigura activarea si contractia lor sincrona.
0 50 100 150 200 250 300 ms
Pote
nţi
al
mem
bra
nar
(mV
)
0
-50
-100
PRA
PR
R
Perioada refractară
0 50 100 150 200 250 300 ms
Pote
nţi
al
mem
bra
nar
(mV
)
0
-50
-100
Perioada refractară
Extrasistola
E
?
P
S
R
Q
4
T
0
4
12
3
500ms
Conductibilitatea
Un model tridimensional
al sinapsei electrice:
A. Secţiune prinsinapsă. Fiecare din cele două membrane conţine câte
o jumătate din canalul sinaptic.
B.Conformaţia
conexonuluivariază cu stareaînchis/deschis.
Sistemul excitoconducător
Conductibilitatea miocardica
Viteza de conducere
Mecanism de transmitere a PA
- bloc(are) de conducere
- nsa, nav -0,05 m/s
- căi atriale, f. His- m.ventr.-1 m/s
- sist. Purkije - 4 m/s
arie de conducere scăzută cu bloc unidirecţional
A B
Mecanism de reintrare
Contractilitatea
Contracția musculară
Definiție- mecanismul prin care mușchiul generează forță sau mișcare ca răspuns la un stimul fiziologic
ClasificareDistribuțieFuncție
striatm.cardiacm.scheletic
m. neted
Structura fibrei miocardice
Structura
fb. miocardice
Structura funcţională a
fibrei miocardice
Sarcolema - sistem T
- reticul sarcoplasmic
- cisterne sarcolemale
Sarcomer
Disc intercalar
Mitocondrii
Rol
Ca2+
Tub T
Canal eliberator
de Ca2+ (ryanodina)
Reticul
sarcoplasmic
Reticul
sarcoplasmic
Canal de Ca2+
de tip L (dihidropiridina
Proteinele miofibrilare
- accesorii: titina, nebulina,
tropomodulina
- reglatoare: tropomiozina,
troponina
- contractile: miozina, actina
Proteinele miofibrilare
Miozina - L=1700Ä, Gm = 480 000 2 lanţuri grele (2x200000)
variabilitatea formelor (izoforme):
atrii ventriculi- a-ATP-azică - rapidă A1 V1
- b - -II- - lentă A2 V3
- a+ b -II- - intermd. V2
– f(x) muşchi, vârstă
Proteinele miofibrilare
- rol: - interacţiunea cu actina
- activitatea ATP - azică
- adaptabilitatea inimii
-- 4 lanţuri uşoare: (4x20000)
- atrial ALC1 (fetal ventricular)
- în H- trofie atrială - VLC1
- ventricular VLC1; VLC2
Miozina
Exprimarea genetică experimentală
a lanţurilor grele miozinice
ventriculare Stimul Izoforma
exprimată
Normal a , b
Hipertiroidism a
Hipotiroidism b
Diabet zaharat b
Insuficienţă mds b
Hipertrofie indusă prin
supraîncărcare (fiziopat.)
b
Hipertrofie indusă prin
exerciţiu (fiziologică)
a
Îmbătrânire b
Proteinele miofibrilareActina - Gm. 42 000
-structura: G - monomer cu două legături
variabile:- pt. ATP şi Ca 2+ sau Mg 2+
-F - polimer 7G – 385 Ä
forme - α cardiac Cr. 1;
- α scheletic Cr. 15Rol: - activitatea ATP-azică a miozinei
- se află în toate celulele eucariote
şi interacţionează cu:
- miozina
- troponin-tropomiozin
Proteinele miofibrilare
Proteine reglatoare:
Tropomiozina
Gm. 68 000;Lehrer-1948
forme: α, β
proprietăţi:
- conferă rigiditate filamentelor de actină.
- reglează interacţiunea A-M
Proteinele miofibrilareProteine reglatoare:
- Complexul troponinic - Ebashi -1965
- Troponina C - Gm. 18 000
- sit. I, II – Ca 2+;
- sit. III,IV – Ca 2+, Mg 2+
- Troponina T - Gm. 38 000;
- leaga tropomiosina
- 30- isoforme
- Troponina I - Gm. 23 000
-fosforilare Ser.p.20- afinit.TC pt. Ca 2+
Proteinele miofibrilare
Proteine miofibrilare accesorii
- titina
- nebulina
- tropomodulina
disc Zdisc Z
actinămiozina
Zona H
linia M
disc intunecat disc luminos
(clar)
nebulina
tropomodulina
titina
principii generale
-semnalul intracelular de declanșare a contracției:
Cuplarea excitaţie-contracţie
-creșterea conc. intracelulare a Ca 2+
-surse de Ca: sp. extracelular reticulul și cisterne sarcoplasmatice
-în starea de relaxare, proteinele regla-toare blochează interacțiunea M-A
principii generale:
-creșterea Ca intracelular declanșează, prin intermediul proteinelor reglatoa-re, cuplarea M-A și deplasarea filam. de actină înspre centrul sarcomerului, urmată de scurtarea fibrei musculare.
Cuplarea excitaţie-contracţie
-scăderea Ca intracelular induce decuplarea M-A, urmată de relaxare
Efectele induse de creșterea Ca intracel:
-legarea Ca de situs-urile de joasă afinitate a TnC induce deplasarea TnIși a tropomiozinei, permițând cuplarea M-A
Cuplarea excitaţie-contracţie
Etapele ciclulului actinomiozinic
Ca 2+
Tropomiozină
Situs pt.
miozină
Actina
TnT
TnC
TnI
RELAXARE
Situs pt.
miozină
Actina
TnT
TnC
TnI
Tropomiozină
CONTRACŢIE
ADPPI
ADPtroponină
tropomiozină
actină
miozină
Ca2+
Starea de contracţie
450
1 2 3 4
Complex A-M-ADP
fără ATP
Rigor mortis
ATP
1. Cuplarea ATP-
miozină
1 2 3 4
legarea ATP
decuplarea A-M
(relaxare totală)
ADPPI
2. Hidroliza ATP
1 2 3 4
ADP, Pi fixate pe M
Modificarea
conformaţiei M
Formarea unghiului
de 900 şi deplasarea
cu 11 nm
3. Formarea complexului
A-M
ADPPI
900
1 2 3 4
Cuplarea
complexului M-
ADP-Pi de alt
monomer
actinic
5. Eliberarea ADP
Starea de rigiditate
ADP
1 2 3 4
4. Deplasarea filamentelor de
actină
ADPPI
1 2 3 4
Eliberarea Pi
Modificarea
conforormaţiei
M şi deplasarea
cu 11nm
Mecanismul contractiei musculare