Fizjologia układu krążenia I

Fizjologia układu krążenia I

Rytm i przewodzenie Zwykle przed każdym skurczem serca, aktywność elektryczna jest inicjowana przez zmodyfikowane komórki mięśni prawego przedsionka tworzące węzeł zatokowy (SAsinoatrial node) Impuls przewodzony jest przez drogi przewodzenia obu przedsionków w tempie 0,1-1,0 m/s docierając do węzła przedsionkowo komorowego (AV atrioventricular node); Przewodzenia w węźle AV jest powolne (o, o5 m/s) co umożliwia napełnienie komór w czasie skurczu przedsionków Impuls dochodzi do pęczka Hisa, który następnie dzieli się na lewą i prawą odnogę, lewa odnoga dzieli się na przednią i tylną wiązkę, końcowy etap rozgałęzień obu odnóg to włókna Purkinjego, wyściełające całą podwsierdziową powierzchnię mięśnia obu komór Potencjał czynnościowy przemieszcza się tak szybko za pośrednictwem włókien Purkinjego (4m/s), że aktywacja mięśnia komór występuje niemal jednocześnie Rozruszniki serca: SA: ok. 70-80 / min AV: ok. 40-60 / min Włókna Purkinjego.: ok. 15-40 / min

Typy potencjałów czynnościowych 1. Częściowa repolaryzacja 2.Plateu Potencjały czynnościowe występujące w mięśniu przedsionków i komór oraz we włóknach Purkinjego tzw. szybkie potencjały czynnościowe 0.: Szybka depolaryzacja 4. Potencjał spoczynkowy 3. Szybka repolaryzacja potencjały czynnościowe występujące w węzłach: SA i AV; tzw. wolne potencjały czynnościowe 2015-12-08

Układ bodźco-przewodzący Cardiac muscle does not require action potentials from nerves to activate its own electrical activity The discharge rate of the sinoatrial node normally exceeds the discharge rate of other potentially automatic pacemaker sites and thus maintains dominance of the cardiac rhythm SA sinoatrial, AV- atrioventricular nodes has its own automacity and rhythmicity thanks to slow depolarization in phase 4 of action potential, in specific conditions also cardiac muscle and Purkinije fibers has this ability. Each pulse generator has its rhythm rate. Sinus rhythm 60-100/min, Sinus bradycardia < 60/min, Sinus tachycardia > 100/min Escape nodal (AV node) rhythm: 40-60 beats/min Escape ventricular (ventricular muscle or Purkinje fibers) rhythm: 20-40 beats/min 2015-12-08

Okres refrakcji bezwzględnej (dezaktywacja kanałów sodowych) od fazy szybkiej depolaryzacji do powrotu do wartości -50 mv tj od fazy 0 poprzez 1, 2 do ramienia zstępującego fazy 3 Okres refrakcji wzeględnej od -50mv do 70mv - niektóre kanały sodowe są już gotowe do pobudzenia. Silny odkomórkowy prąd potasowy powoduje iż bodziec potrzebny do wywołania pobudzenia musi być silniejszy niż standardowy Faza ranliwa: Od potencjału -70mV do -85mV. Bramki inaktywujące kanałów sodowych są otwarte a potencjał komórki jest blisko potencjału progowego do otwarcia bramek aktywujących. Mały bodziec wystarczy do pobudzenia komórki 2015-12-08

Sprzężenie elektromechaniczne Potencjał czynnościowy aktywacja błonowych kanałów wapniowych L i napływ Ca do komórki [Ca] w diadzie otwarcie kanałów wapniowych (rec. Rianodynowych: RyRs) uwolnienie Ca z siateczki śródplazmatycznej SR gwałtowny wzrost komórkowego Ca jony Ca łączą się z troponiną C aktywacja skurczu usuwanie Ca z cytoplamy (80% przez SERCA ATP-aza wapniowa SR, pozostałe przez błonowy wymiennik jonowy Na/Ca oraz ATP-aza wapniowa błony kom. ) rozkurcz

Skurcz

Efekt Bodwitcha Inotropowy wpływ wzrostu HR: HR napływ Ca do komórki szybciej niż można go usunąć [Ca2 +] wpływ inotropowy pozytywny 2015-12-08

2015-12-08 Effect of autonomic innervation

Jonotropowe Metabotropowe Receptory kaskady cyklicznego adenozynomonofosforanu (camp) Receptory camp ( Gs Cyklaza adenylanowa camp aktywacja kinazy białkowej A fosorylacja białek i enzymów mobilizacja ukł.krążenia i uruchamianie rezerw energetycznych β niewybiórczy agonista izoproterenol, antagonista propranolol» β1 działanie mobilizujący wpływ na serce, wiążą się z NA i adrenaliną antagonista atenolol» β2 działanie mobilizujący wpływa na serce (słabiej poznany), rozkurcz mięśni gładkich naczyń i oskrzeli większe powinowactwo do adrenaliny niż NA, Powinowactwo NA do β 2 jest duże w sercu a nieznaczne w naczyniach krwionośnych (odmienności izoformy receptora) antagonista pindolol D1 rozkurcz naczyń, Receptory hamujące syntezę camp ( Gi/Go camp) adrenergiczny α2 antagonista receptorów β M2 (główny receptor układu przywspółczulnego w sercu) w, M4 bloker atropina Receptory cyklu inozytolo-fosfolipidowego (trifosforan inozytolu - IP3, diacyloglicerol DAG) [IP3 aktywuje receptor rianodynowy Ca w cytoplazmie; DAG aktywuje kinazę białkową C skurcz mięśni gładkich] M1, M3, M4, M5- bloker atropina α1- zwężenie naczyń, słabe działanie inotropowe dodatnie, przerost miokardium i mięśniówki naczyń agonista fenylefryna Receptory - podział

Serce: pobudzenie rec. β głównie receptorów β 1 fosforylacja 1. Aktywacja kanałów wapniowych L zwiększony napływ Ca 2+ do kardiomiocytów 2. Aktywacja SERCA (fosforylacja inhibitora SERCA fosfolambanu) zwiększenie gromadzenia Ca2+ w siateczce śródplazmatycznej 3. Aktywacja kanałów Ca w SR (RyRs) i łatwiejsze uwalnianie z niej Ca2+ w czasie potencjałów czynnościowych 4. Fosforylacja Troponiny I zmniejsza powinowactwo troponiny C do Ca, co ułatwia odłączanie aktyny od miozyny 5. Bezpośrednie pobudzenie kanałów f w komórkach węzła zatokowego zwiększa szybkość spoczynkowej depolaryzacji przyspiesza rytm zatokowy 6. Aktywacja kanałów L węźle zatokowym i AV zwiększa amplitudę potencjałów czynnościowych szybkość przewodzenia 1,2,3: inotropowy +; 2,4 : lusitropowy + 5: chronotropowy +; 6: dromotropowy +

Naczynia krwionośne receptory β2 camp hamuje aktywność kinazy łańcuchów lekkich miozyny, która jest odpowiedzialna za fosforylowanie miozyny mięśniówki gładkiej bezpośredni przełożenie na zmniejszenie siły skurczu

Naczynia krwionośne receptory α

Układ przywspółczulny wpływ na serce Włokna przywspółczulne pochodzące z obu pni nerwów błędnych, unerwiają: Węzeł zatokowo-przedsionkowy rec. M2 Węzeł przedsionkowo-komorowy rec. M2 Miokardium prawego przedsionka rec. M2 Unerwienie miokardium komór i tkanki bodźco-przewodzącej na poziomie komór jest skąpe

Pobudzenie rec. M 2 aktywuje acetylocholinozależne i adenozynozależne kanały potasowe oraz hamuje cyklazę adenylową (CA) poprzez białko Gi 1. Wpływ na SA: zwiększenie przewodności sarkolemy dla K odkomórkowy prąd K (I KACh ) zwolnienie a nawet zatrzymanie spoczynkowej depolaryzacji (kompensacja dokomórkowych prądów I f i I Ca ) efekt chronotropowy ujemny 2. Wpływ na strefę przedsionkowo-węzłową i węzeł AV: I KACh hiperpolaryzacja (kompensacja prądu I Ca ) zmniejszenie amplitudy potencjału czynnościowego zwolnienie przewodzenia blok AV częściowy/całkowity efekt dromotropowy ujemny 3. Wpływ na miocyty przedsionków. Aktywacja I KACh powoduje przyspieszenie repolaryzacji skrócenie potencjałów czynnościowych inaktywacja kanałów wapniowych występuje wcześniej ograniczenie napływu Ca. Zahamowanie CA inotropowy ujemny 4. W komorach układ przywspółczulny działa poprzez hamowanie efektów pobudzenia nerwów współczulnych. Pobudzenie presynaptycznego rec. M2 powoduje blokowanie uwalniania NA- słaby efekt inotropowy ujemny zależny od aktywności układu współczulnego

ANS węzły SA & AV Noradrenalina/Adrenalina β1& β2 stymulacja Chronotropowy+: Aktywacja If Spontaniczna depolaryzacja jest szybsza Heart Rate (HR) Dromotropowy+: Aktywacja kanałów wapniowych L Amplituda potencjału czynnościowego 2015-12-08 Szybkość przewodzenia Acetylocholina M2 stymulacja Chronotropowy & dromotropowy ujemny: Aktywacja odśrodkowego prądu K+ Zwolnienie spontanicznej depolaryzacji & Zmniejsznie amplitudy potencjału czynnościowego

Wpływ na serce: przywspółczulny vs współczulny Przyspieszenie czynności serca jest wypadkową zmniejszenia aktywności przywspółczulnej oraz zwiększenia aktywności współczulnej Kontrola częstości rytmu serca jest zdominowana przez efekt przywspółczulny, tj. stymulacja przywspółczulna n. X może zwolnić częstość rytmu zatokowego lub nawet czasowo zatrzymać czynność serca nawet gdy układ współczulny jest maksymalnie pobudzony. Blokowanie rec. β zwalnia rytm zatokowy o kilkanaście udzerzeń/min, a blokowanie receptorów M2 przyspiesza rytm zatokowy o około 40 uderzeń/min Kontrola kurczliwości jest zdominowana przez układ współczulny, przy minimalnym wpływie układu przywspółczulnego

Wpływ układu współczulnego na naczynia krwionośne Zakończenia współczulne tonicznie uwalniają NA, która wiąże się z receptorami α i β 2 adrenergicznymi obecnymi w naczyniach krwionośnych Ponieważ unaczynienie większości narządów zawiera więcej receptorów α 1 niż β 2, aktywacja układu współczulnego (NA) powoduje wazokonstrykcję i zwiększenie oporu obwodowego Zmodyfikowane zakończenia nerwowe rdzenia nadnerczy uwalniają adrenalinę. Krążąca w krwiobiegu adrenalina łączy się z receptorami α 1 i β w naczyniach i sercu W małych stężeniach adrenalina aktywuje głównie receptory β zwiększając rzut serca (efekt chrono i inotropowy), przy jednoczesnym zmniejszeniu oporu obwodowego (wazodylatacja), przy większych stężeniach aktywuje również receptory α

Wpływ układu współczulnego na naczynia krwionośne Wszystkie naczynia krwionośne z wyjątkiem naczyń włosowatych i naczyń łożyska są unerwione współczulnie. Włókna wykazują toniczną aktywność zwężenie naczyń. Neurogenne rozszerzenie większości naczyń krwionośnych odbywa się przez zahamowanie tonicznej aktywności współczulnej Gęstość unerwienia jest zależna od lokalizacji, np.: obfite w naczyniach skórnych, bardzo skąpe unaczynienie mózgu i naczyń wieńcowych. Najobficiej unerwione są tętniczki, duże żyły są słabo unerwione, ale obecna w nich duża objętość krwi powoduje że przy niewielkich zmianach promienia dochodzi do dużych zmian dystrybucji krwi

Współczulny - przywspółczulny interakcje na poziomie zakończeń nerwowych Sprzężenie zwrotne ujemne NA uwalniana z zakończeń nerwowych działa na presynaptyczny autoreceptor α 2 powodując hamowanie swojego uwalniania Sprzężenie zwrotne dodatnie autoreceptor β 2, NA jest dla niego nieaktywna, ale silnym agonistą jest adrenalina zwiększając uwalnianie NA Ujemne sprzężenie zwrotne ACh autoreceptor presynaptyczny M2 Heteroreceptory M2 (pobudzane przez ACh) obecne w błonie zakończeń współczulnych hamują uwalnianie NA Heteroreceptor hamujący wydzielanie Ach - wrażliwy na NA α 2

Działanie adrenaliny, acetocholiny, propranololu, atropiny, glikozydów nasercowych, blokerów kanałów wapniowych

2015-12-08 Adrenalina neuroprzekaźnik, hormon lub lek paraenteralny Serce Chronotropowy (częstość rytmu) + Dromotropowy (szybkość przewodzenia)+ Inotropowy (siła skurczu)+ β1 ( Ca, camp) Luzitropowy (szybkość rozkurczu) + Bathmotropowy (próg pobudliwości) + (dodantni oznacza, że zmniejszony próg pobudliwości - komórka bardziej pobudliwa) Adrenalina podwyższa ciśnienie tętnicze w wyniku zwiększenia rzutu serca Naczynia: Aktywacja β2 - rozkurcz naczyń np.: mięśni szkieletowych, krążenia wrotnego następnie Aktywacja α1 skurcz naczyń np.: skóry i nerek oraz naczyń żylnych Ogólnie: Z uwagi na powinowactwo do β większe niż do α adrenalina przy małych dawkach powoduje obniżenie całkowitego oporu systemowego (β 2) przy jednoczesnym wzroście rzutu serca (β1) wzrost ciśnienia skurczowego (β1), spadek rozkurczowego (β2), wzrost częstości rytmu serca (β1) Przy dawkach bardzo małych (dawki doświadczalne) paradoksalnie może nawet dojść do spadku ciśnienia tętniczego (β2) Dawki średnie i duże (stosowane w praktyce, np.: w leczeniu wstrząsu anafilaktycznego lub podczas resuscytacji) ciśnienia tętniczego. Początkowo wysycenie receptorów β, a i m większa dawka, tym większe wysycenie receptorów α rosnący opór obwodowy i ciśnienie krwi.

Noradrenalina neurotransmiter Serce Chronotropowy (częstość rytmu) + Dromotropowy (szybkość przewodzenia)+ Inotropowy (siła skurczu)+ β1 ( Ca, camp) Luzitropowy (szybkość rozkurczu) + Bathmotropowy (próg pobudliwości) + Naczynia: Aktywacja α1 skurcz następnie Aktywacja β2 - rozkurcz (mniejsze powinowactwo niż adrenalina) Ponieważ w naczyniach krwionośnych jest więcej receptorów α1 niż β2, a także powinowactwo NA jest większe do rec. α1 niż do β2 ostatecznie stymulacja współczulna (NA) powoduje: zwiększenie całkowitego oporu obwodowego, wzrost ciśnienia krwi (skurczowego i rozkurczowego) oraz przyspieszenie rytmu serca 2015-12-08

Noradrenalina-lek dożylny Stymulacja α1 skurcz naczyń krwionośnych wzrost ciśnienia skurczowego i rozkurczowego Przy dużym wzroście ciśnienia krwi dochodzi do odruchu z n. X HR (pomimo stymulacji receptorów β1) Stosowana w leczeniu wstrząsu np.: septycznego

Dopamina Prekursor NA i ADR W małych dawkach D1 rozszerzenie naczyń (szczególnie nerkowych) poprawa perfuzji nerkowej Średnie dawki dodatkowo β1 ino.. lusi.. chrono.. dromotropowe dodatnie wzrost rzutu serca Dawki duże dodatkowo α1 skurcz naczyń wzrost oporu obwodowego i ciśnienia krwi Stosowana w leczeniu wstrząsu kardiogennego

Propranolol nieselektywny β bloker Kompetycyjna blokada β1 receptorów w sercu działanie przeciwne do stymulacji współczulnej W tym mechanizmie jest to lek obniżający ciśnienie, zwalniający czynność serca i działający antyarytmicznie Blokada β2 może spowodować skurcz niektórych łożysk naczyniowych np. trzewnych i wątrobowych zjawisko wykorzystywane w 2015-12-08 leczeniu powikłań nadciśnienia wrotnego

Acetylocholina - neurotransmiter Wpływ na serce: Chronotropowy - ujemny Dromotropowy ujemny Inotropowy (przedsionki) ujemny Luzitropowy - ujemny Batmotropowy - ujemny M2 ( Ca, camp) hiperpolaryzacja Efekt naczyniowy: Rozszerzenie Naczyń Krwionośnych Narządów Płciowych (NO) 2015-12-08

Adenozyna Otwiera kanał potasowy powodując hiperpolaryzację komórek W efekcie hamuje czynność węzła zatokowego oraz zwalnia przewodzenie AV Stosowana do przerywania częstoskurczów przedsionkowo-komorowych i nawrotnych częstoskurczów węzłowych Podana w szybkim bolusie działa szybko (max działanie 20-30s) i krótko (kolejną dawkę można podać po 1-2 minutach).

Atropina Bardzo małe dawki powodują zwolnienie czynności serca o 4-8 uderzeń/min. Większe dawki przyspieszają rytm zatokowy o 30-40 uderzeń/min efekt bezpośredniego zablokowania M2 w węźle zatokowoprzedsionkowym Przyspiesza szybkość przewodzenia w węźle AV Bez wpływu na kurczliwość miokardium i ciśnienie tętnicze Leczenie bradykardii

Blokery kanałów wapniowych Werapamil, diltiazem: zmniejszają częstość pracy serca i szybkość przewodzenia oraz są lekami antyarytmicznymi, mają silny wpływ inotropowy ujemny i rozszerzają naczynia krwionośne redukują ciśnienie tętnicze. Ca blokery są antagonstami nie kompetycyjnymi układu współczulnego 2015-12-08

` Glikozydy nasercowe (digoksyna, strofantyna): Zahamowanie pompy Na-K zmniejsza gradient błonowy dla sodu co redukuje wymianę przezbłonową Na-Ca wzrost stężenia wapnia wewnątrzkomórkowego efekt inotropowy dodatni W tym samym czasie leki te mają wpływ na aktywację układu przywspółczulnego, oraz bezpośrednio wpływają na węzeł AV zwalniają czynność serca.