# Hjärtfysiologi.pdf **OCR Transcript** - Pages: 36 - OCR Engine: pymupdf - Quality Score: 1.00 --- ## Page 1 Föreläsning (LPG002) Anders.Arner@med.lu.se •Institutionen för neurovetenskap och fysiologi, •Sektionen för fysiologi Hjärtfysiologi William Harvey (1578 – 1657) --- ## Page 2 Översikt – blodcirkulationen Perifer och Central cirkulation System (högtryck)- och Lungkretslopp (lågtryck) --- ## Page 3 Hjärtat i bröstkorgen Pericardium med Parietala och viscerala blad --- ## Page 4 Hjärtats hålrum och blodflöde --- ## Page 5 Hjärtmuskelcell --- ## Page 6 • Myosin – 2 heavy chains ~ 200kDa – 4 light chains ~20 kDa • Hjärtisoformer – Myosin, Troponin T, Troponin I … Det kontraktila systemet Sarkomer Troponin: C, I, T) --- ## Page 7 II Olika gener för myosinets tunga kedja Bashyam et al., J Hum Genet. 2003;48:55-64. --- ## Page 8 Excitation-kontraktionskoppling Ca2+ inflöde och frisättning (Ca2+-inducerad Ca2+ frisättning) Ca2+ elimination T-Tubuli, Diader, --- ## Page 9 Excitation-kontraktionskoppling effekter av sympatikusstimulering --- ## Page 10 Excitationens spridning över hjärtat • Spontan impulsbildning – (pacemaker) • Fortledning – (cellförbindelser, retledningssystem) • Fördröjning – (AVknuta) • Enkelriktning – (refraktärperiod) • Excitation- kontraktionskoppling Propagationshastigheter • Förmak: 0.3-1 m/s • SA, AV-knuta: 0.05 m/s • Retledningssystem: 1-4 m/s • Kammarmuskulatur: 0.3-0.4 m/s Kronotropi = Frekvensegenskaper Batmotropi = Retbarhet (excitabilitet, tröskelvärde) Dromotropi = Ledningsförmåga (fortledningshastighet) Inotropi = Kontraktionskraft Lucitropi = Relaxationshastighet --- ## Page 11 Aktionspotentialer-EKG Sunao Tawara, (1873-1952) --- ## Page 12 Aktionspotential i olika delar av hjärtat 0: Snabb depolarisation 1: Tidig repolarisering 2: Platåfas 3: Repolarisering 4: Pacemakerpotential, diastolisk depolarisering Sinusknuta Kammare Förmak mV Duration ~150 ms i sinusknuta, förmak ~250 ms i kammare Vilomembranpotential ~ 65 mV sinusknuta ~ 90 mV kammare Aktionspotential --- ## Page 13 Membran- och Aktionspotential • Jämviktspotential (equilibrium potential) • Nernst ekvation • Ex = - (RT/zF) ln(Ci/Co) • EK+ = -88 mV • ENa + = +72 mV • ECa2+ = +123 mV • ECl- = -32 mV • Konduktans G, Permeabilitet P • Ström i (in i cellen anges som negativa värden) • Membranpotential (Goldman) • Em= • EK*GK/Gm + ENa*GNa/Gm… Na, Ca Exchange, NCX Na, K-ATPas --- ## Page 14 Membranpotential och permeabilitet för Na+, Ca2+ och K+ Kammare Snabba Na-kanaler, öppnar och stänger snabbt -> snabb depolarisering (fas 0) L-typ Ca-kanal, öppnar långsamt-> platåfasen (fas 2) Transient outward K-ström -> tidig repolarisering (fas 1) Delayed rectifier K-kanaler –> repolarisering (fas 3) Inward rectifier K-kanal -> vilopotential (fas 4) Repolarisering, hyperpolarisering Depolarisering Strömmar, negativt=in i cellen --- ## Page 15 Membranpotential och permeabilitet för Na+, Ca2+ och K+ Sinusknuta Inga aktiva snabba Na-kanaler, eller Inward rectifier K-kanaler L-Typ Ca-kanal (iCa) ger aktionspotential Delayed rectifier K-kanaler (ik) inaktiveras under diastole ”Funny current” = if aktiveras av hyperpolarisering Diastolisk depolarisering T-Typ Ca-kanal aktiveras precis Innan aktionspotential --- ## Page 16 Ur målbeskrivning • hjärtmuskelcellens egenskaper och funktionssätt inklusive dess elektrofysiologi • aktionspotentialens utbredning över hjärtat och dess koppling till EKG • hjärtats innervation och receptorstationer och hur dessa reglerar hjärtats arbete • hjärtcykelns olika faser och deras samband med det arteriella och venösa blodtrycket, • EKG och hjärtljud • hjärtats arbete som pump och hur detta påverkas av preload, afterload, nervös och • hormonell kontroll samt volyms- och tryckarbete • hjärtats metabolism och blodflöde och hur dessa påverkas vid olika • aktivitetssituationer • hjärtat betydelse som endokrint organ • cirkulationsapparatens (lilla och stora kretsloppet) uppbyggnad och funktionen hos dess olika delar • Läs i läroboken! För specialintresserade finns bl.a. J.R. Levick An Introduction to Cardiovascular Physiology --- ## Page 17 Hjärtklaffarna Segelklaffar: Tricuspidalis, Mitralis Fick-klaffar: Pulmonalis, Aorta --- ## Page 18 Hjärtcykeln • 1: Sen diastole • 2: Förmakskontraktion • 3: Isovolumetrisk kontraktion • 4: Ejektion • 5: Isovolumetrisk relaxation • 6: Snabb kammarfyllnad 1 2 3 4 5 6 1 Systole = kontraktionsfasen Diastole = relaxationsfasen --- ## Page 19 Blåsljud --- ## Page 20 Hjärtminutvolym • Hjärtminutvolym = Cardiac Output (CO) • Hjärtfrekvens = Heart Rate (HR) • Slagvolym=Stroke Volume (SV) • HR * SV = CO • Vila: 70 min-1 * 70 ml = 4.9 L min -1 • Arbete: 170 min-1 * 180 ml = 30.6 L min -1 • Två seriekopplade pumpar --- ## Page 21 Reglering av hjärtfrekvens/puls och slagvolym HR * SV = CO Preload Trycket i slutet av diastole, kammarens fyllnad Hjärtmuskelns kontraktionskraft Inotropa mekanismer Frank-Starlings lag Hjärtfrekvens Kronotropa mekanismer Afterload Trycket som kammaren pumpar mot, flödesresistens --- ## Page 22 • Parasympatiska nerver n. Vagus, acetylkolin, M2- receptor, cAMP , K+- permeabilitet (KAch kanaler, hyperpolarisation) • Temp-sänkning • Sympatiska nerver noradrenalin, 1-receptor, cAMP , pacemaker- och Ca2+-ström, iCa, if, kortare aktionspotential • Adrenalin, noradrenalin från binjure • Temp-stegring • Sträckning av förmak direkt på SAknutan och via reflex till sympatikus Bainbridge Kronotropa mekanismer Positiv kronotrop effekt (sinusknutan) Negativ kronotrop effekt (sinusknuta) Sympatikus (β1 stimulering) har även positiv dromotrop effekt: ökad fortledningshastighet i förmak och Avknuta (obs dromotropi kan ändras utan att hjärtfrekvensen ändras ex vid AV block I) Parasympatikus minskad fortledningshastighet i förmak och Avknuta (AV block) --- ## Page 23 • Parasympatiska nerver (K+- permeabilitet, hyperpolarisation, aktionspotential kortare) i förmak • Ischemi (KATP kanaler mm…) • Sympatiska nerver (Ca2+- inflöde, TnI, SR-upptag) • Adrenalin, noradrenalin från binjure • Temp-stegring (kortvarigt) • Ca2+ stegring • ******************* • Fyllnad av kammaren (Frank-Starlings lag) Inotropa mekanismer Positiv inotrop effekt Negativ inotrop effekt OBS: Hjärtfrekvens påverkar även tiden för kammarens fyllnad (preload), aktionspotentialens duration och diastoletiden --- ## Page 24 Hjärtats autonoma innervation förändring vid arbete Arbete Puls 50 100 150 Vila Normal + Atropin + -blockare + -blockare + Atropin --- ## Page 25 Hjärtcykeln • 1: Sen diastole • 2: Förmakskontraktion • 3: Isovolumetrisk kontraktion • 4: Ejektion • 5: Isovolumetrisk relaxation • 6: Snabb kammarfyllnad 1 2 3 4 5 6 1 --- ## Page 26 Längd-kraftrelationen i skelettmuskulatur Sarkomerlängd µm --- ## Page 27 Volym-tryckrelationen i hjärta • 1: Sen diastole • 2: Förmakskontraktion • 3: Isovolumetrisk kontraktion • 4: Ejektion • 5: Isovolumetrisk relaxation • 6: Snabb kammarfyllnad 23 4 5 6 1 Otto Frank- Ernest Henry Starling EDV= Slutdiastolisk volym ESV = Slutsystolisk volym Slagvolym= EDV-ESV Ejektionsfraktion EF=SV/EDV Preload (slutdiastolisk fyllnad) Afterload (tryck i aorta pulmonalis) --- ## Page 28 Tryck i hjärtrummen (mmHg) HÖGER VÄNSTER Förmak Kammare A. Pulm. Förmak Kammare Aorta DIASTOLE 0-4 5 10 8-10 10 80 SYSTOLE 25 25 120 120 --- ## Page 29 Inotrop effekt och ökat venöst återflöde Inotrop effekt ”Kontraktilitet” ökar --- ## Page 30 Laplace’ lag • T = Väggspänning, tension (kraft/längd) • P = Tryck (kraft/yta) • r = Radie (längd) • Cylinder: T = P * r • Sfär: T = (P * r ) /2 --- ## Page 31 Hjärtminutvolym vila och arbete VILA ARBETE Frekvens (min-1) 70 170 Systole/diastole (s) 0.28/0.58 0.20/0.15 Slutdiastolisk volym, EDV (ml) 120 200 Slutsystolisk volym, ESV (ml) 50 20 Slagvolym, SV (ml) 70 180 Hjärtminutvolym (L min-1) 4.9 30.6 Ejektionsfraktion, EF 0.58 0.90 --- ## Page 32 Koronar-artärer och vener --- ## Page 33 Hjärtats metabolism Aerob muskel Syreupptag Vila: ca 2 ml O2/(min g) Maxpuls: ca 70 ml O2/(min g) Skelettmuskel 1 -> 50 ml O2/(min g) Syrebehov påverkas av väggspänning, kontraktionskraft och frekvens Fosfokreatin, ATP Laktatdehydrogenas (LDH), hjärtisoformer https://radiologykey.com/ ATP förbrukas 1 mM/s, ATP and PCr räcker ca 20s om de inte förnyas --- ## Page 34 Blodflöde under hjärtcykeln --- ## Page 35 Hjärtats metabolism i vila och arbete --- ## Page 36 Hjärtsvikt Hjärtsvikt, med reducerad systolisk funktion (HFrEF), EF <40% Hjärtsvikt, med bevarad systolisk funktion (HFpEF), mer diastolisk dysfunktion ökad väggstyvhet. Atrial natriuretic peptide (ANP) eller atrial natriuretic factor (ANF) Volymsreglerande hormon som utsöndras från hjärtats förmak vid ökad volymsbelastnng (sträckning, men även andra faktorer), ökar Na-utsöndringen i njuren och minskar extracellulärvolym. Insöndringen av ANP och av Brain natriuretic peptide (BNP) från hjärtat ökar vid hjärtvikt. Oftast mätes prekursorn NT-proBNP som har längre livstid I blodet Kronisk hjärtsvikt är ett vanligt tillstånd: ca 2% hos befolkningen, vanligare hos äldre Orsaker: Hjärtischemi/atheroskleros i kranskärl (vanligast), hypertoni, klaffel, medfödda hjärtfel, myokardit mm Hjärt-minutvolymen kan inte anpassas till kroppens behov Forward och backward failure ---