Johan Dahlin
9d186a13b2
9.6 KiB
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= • EKGK/Gm + ENaGNa/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