background image

Wykład 3 Elektrofizjologia miokardium. Mechanika mięśnia sercowego. Oszacowanie pracy serca. 
 
SERCE 
 
Serce prawe – pompuje krew przez płuc 
Lewe serce – przez obwodowe organy 
Przedsionek – słaba pierwsza pompa; Komora – główna pompa 

1)  Mięśniówka przedsionków 
2)  Mięśniówka komór 
3)  Włókna mięśniowe bodźco-przewodzące 

Mięsień sercowy 

 

Prążkowany (jak mięsień szkieletowy) 

 

Miofibryle (jak mięsień szkieletowy) 

 

Wstawki – bardzo niski opór elektryczny, szybka dyfuzja jonów 

 

Syncytium (wielu komórek mięśnia sercowego) 

 

 

 
SERCE 
 
Przedsionkowe syncytium – 2 przedsionki 
Komorowe syncytium – 2 komory 
Oddzielone przez tkankę włóknistą (izolacja elektryczna) – brak przewodnictwa potencjałów 
Przewodzenie tylko przez węzeł AV – wyspecjalizowany układ przewodzący 
Przedsionki kurczą się na krotko przed komorami 
 

background image

 

 
SERCE 
 
Węzeł zatokowo-przedsionkowy – rozrusznik 
 

↓ 

 

 

impulsy elektryczne 

Rozprzestrzenienie się do lewego i prawego przedsionka (skurcz) 
 

↓ 

Węzeł  przedsionkowo-komorowy  –  opóźnione  przewodzenie  pozwala  na  napełnienie  komór  przez  skurcz 
przedsionków zanim rozpocznie się skurcz komór 
 

↓ 

Włókna przewodzące 
 

↓ 

 

 

Pęczek Hisa, prawa i lewa gałąź pęczka, włókna Purkinijego 

Skurcz lewej i prawej komory (lewa niewiele wcześniej od prawej) 
 

background image

MIĘSIEŃ SERCOWY – STĘŻENIA JONÓW 
 
 

Na zewnątrz k-ki   

Wewnątrz k-ki 

Ca

2+

 

2 mM 

(→)  10

-7

 M 

Na

+

 

145 mM 

(→)  15 mM 

K

+

 

4 mM 

(←)  160 mM 

Cl

-

 

120 mM 

(→)  5 mM 

Potencjał transbłonowy komórki mięśniowej komory -90 mV (wnętrze ujemne w stosunku do zewnątrz) 
 
TRANSBŁONOWY POTENCJAŁ SPOCZYNKOWY 
 
Równowaga potencjału dla K

+

 

V

eq

=-61.5 Z

-1

log([C]

i

[C]

o

-1

Z – ładunek jonu 
C

i

 – stężenie jonu wewnątrzkomórkowe 

C

o

 - stężenie jonu zewnątrzkomórkowe 

V

eq

=-61.5 Z

-1

log([K

+

]

i

[ K

+

]

o

-1

Błona idealna 
 
POTENCJAŁ BŁONOWY SPOCZYNKOWY KOMÓREK ROZRUSZNIKA 
 
SA (zatokowo-przedsionkowy) węzeł 
AV (przedsionkowo-komorowy) węzeł 
Sieć włókien Purkinjego (wyspecjalizowany system przewodzący) 

 

Nie wykazują stałego potencjału spoczynkowego 

 

Zdolne do spontanicznej depolaryzacji 

 

Stopniowy  zanik  ujemnego  potencjału  spoczynkowego  w  kierunku  zera  (stopniowo  mniej 
negatywny) 

 

Stopniowy wzrost przepuszczalności jonów K

+

 

 

Mniej K

+

 wydostaje się na zewnątrz, podczas gdy wpływ jonów Na

+

 do wewnątrz jest taki sam 

 

Automatyzm 

 

Spontaniczna depolaryzacja → potencjał progowy → spontaniczny potencjał czynnościowy 

 

background image

 

 
SAMOPOBUDZANIE SIĘ KOMÓREK WĘZŁA SA 
 
Potencjał progowy (napięcie) = - 40 mV 
 

↓ 

Aktywacja kanałów wapnia i potasu 
Szybki napływ jonów 
 

↓ 

Potencjał czynnościowy 
Zahamowanie wpływu jonów Na

+

 i Ca

2+

, początek dyfuzji jonów K

+

 na zewnątrz komórki 

 

↓ 

Redukcja  potencjału  wewnątrzkomórkowego  z  powrotem  do  ujemnej  wartości  spoczynkowej  (koniec 
potencjału czynnościowego) 
 

↓ 

Hyperpolaryzacja, a następnie stopniowy spadek do ujemnego potencjału spoczynkowego 
 
TRANSMISJA IMPULSU PRZEZ PRZEDSIONKI, WĘZEŁ AV, KOMORY 
 
Włókna węzła SA – bezpośrednie połączenie z włóknami mięśniowymi 
 

↓ 

Międzywęzłowe drogi (przednia, środkowa, tylna) 
 

↓ 

Do węzła AV 
Węzeł AV i pęczek AV opóźniają przewodzenie impulsu z przedsionków do komór. Całkowite opóźnienie trwa 
0,16 s. 
Jakie jest znaczenie tego zjawiska? 
Przedsionki przepompowują krew do komór zanim rozpocznie się skurcz komór. 
Dlaczego? 

background image

Wolne przewodzenie (mniej synaps elektrycznych, wstawki) i wzrost oporu elektrycznego 
 

 

 

background image

 

 
PRZEWODZENIE 
 
Włókna Purkinjego – szybka transmisja, 0,03 s (prawa i lewa gałąź pęczka) 
Prawidłowy stan 

 

Jednostronne przewodzenie przez pęczek Hisa 

 

Przewodzenie tylko z przedsionków do komór 

 

Zapewniają prawie jednoczesne rozpoczęcie skurczu włókien mięśniowych komór 

Rozrusznik serca 
Węzeł SA 110/min. ?; puls 70-80/min. 
Węzeł AV 40-60/min (wewnętrzny rytm) 
Włókna Purkinjego 15-40/min. 
Prawidłowym rozrusznikiem serca jest węzeł SA 
 
ROZRUSZNIK 
 
Anormalne rozruszniki 
Rozrusznik ekotopowy – nieprawidłowa kolejność skurczu 
Blokada transmisji impulsu z węzła SA do pozostałych części serca 
 

↓ 

Nowy rozrusznik z wyższym rytmem wewnętrznym np. węzeł AV lub inna część pęczka His 
Nagły blok pęczka Hisa 

 

5-20-sekundowe opóźnienie w emisji impulsów przez nowy rozrusznik 

 

Brak krwi [utlenowanej] w mózgu 

 

Zespół Stokesa-Adamsa 

 

Nowe tętno jest niższe 

 
PRZEWODZENIE 
 

background image

Nerwy sercowe 
Współczulne – rozmieszczone po całym sercu, także w mięśniówce komór 
Przywspółczulne  (błędne)  –  głównie  do  węzła  zatokowo-przedsionkowego,  przedsionkowo-komorowego, 
mniej w przedsionkach, śladowo w komorach 
Błędne (przywspółczulne) pobudzenie, acetylocholina 

•  Zmniejszenie częstości skurczu serca 
•  Zwalnia (nawet  hamuje) przewodzenie impulsów – głównie w węźle przedsionkowo-komorowym 
•  Zjawisko pobudzenia wtrąconego komorowego 

Jak przebiega pobudzenie blędne? 
 
PRZEWODZENIE 
 
Błędne pobudzenie: 

•  Powoduje ucieczkę jonów K

+

 z włókien na zewnątrz 

•  Hiperpolaryzacja błony 
•  Dłuższy wymagany czas do osiągnięcia potencjału progowego 

 
PRZEWODZENIE 
 
Pobudzenie współczulne 

 

Działanie poprzez noradrenalina 

•  Wzrost częstości skurczu serca 
•  Wzrost siły skurczu 
•  Wzrost przepuszczalności przez błonę dla Na

+

 (szybsza depolaryzacja), przyspiesza samopobudzenie 

 
PRZEWODZENIE 
 
Węzeł przedsionkowo-komrowy – wewnętrzny rytm ok. 110/min 
Puls 70-80/min 
Serce po transplantacji – puls ok. 110/min 
Polineuropatia u pacjenta z cukrzycą – puls 110/min 
Aktywność nerwu błędnego 
↓ -  
Węzeł zatokowo-przedsionkowy 

końcowa częstość skurczu 70-80/min 

↑ + 
Aktywność współczulna 
 
SZYBKA ODPOWIEDŹ POTENCJAŁU CZYNNOŚCIOWEGO 
 

•  Komórki w mięśniówce przedsionków i komór 
•  Składniki układu przewodzenia 
•  Względnie wysoki (bardziej ujemny) spoczynkowy potencjał błonowy -85 do -95 mV 
•  Względnie stały spoczynkowy potencjał błonowy 
•  Bardzo szybkie wzbudzenie potencjału czynnościowego 

Złożony z następujących faz 
0 – szybki wzrost potencjału iglicowego w górę 
1 - recovery of the initial overshoot to a positive membrane potential phase (?) 

background image

2 - okres plateau 
3 – faza repolaryzacji 
4 – faza spoczynkowego potencjału błonowego 
 

 

 
SZYBKA ODPOWIEDŹ POTENCJAŁU CZYNNOŚCIOWEGO 
 
Faza 0 

 

Potencjał progowy ok. -70mV 

 

Bardzo szybki (zależny od napięcia) wzrost przepuszczalności błony dla Na

+

 

 

Napływ Na

+

 do wewnątrz 

 

Może być zahamowane przez blok ery szybkich kanałów Na

+

 

 

Dodatni nadstrzał +20 mV 

Faza 1 

•  Początek repolaryzacji błony 
•  Zamknięcie  szybkich  kanałów  Na

+

  -  nie  jest  możliwe  żeby  zainicjować  następny  potencjał 

czynnościowy - refrakcja 

•  Napływ jonów Cl

-

 do wewnątrz 

 
SZYBKA ODPOWIEDŹ POTENCJAŁU CZYNNOŚCIOWEGO 
 

background image

Faza 2 - plateau 

•  Powolny napływ jonów Ca

2+

 do wewnątrz 

•  Powolny napływ jonów Na

+

 do wewnątrz 

•  Wyrzucanie jonów K

+

 na zewnątrz komórki 

Werapamil (inhibitor wolnych kanałów jonów Ca

2+

) powoduje skrócenie fazy plateau 

Faza 3 

•  Szybka repolaryzacja błony komórkowej 
•  Inaktywacja wolnych kanałów Ca

2+

 I Na

+

 

•  Szybkie usuwanie na zewnątrz jonów K

+

 

•  Lidokaina skraca tę fazę 

 
REFRAKCYJNOŚĆ 
 
Okres  refrakcji  bezwzględnej  –  czas  ,  w  którym  błona  nie  może  być  ponownie  pobudzona  przez  żaden 
zewnętrzny impuls 
Okres skutecznej refrakcji (?)– tylko lokalna odpowiedź, potencjał czynnościowy nie rozprzestrzenia się 
Okres refrakcji względnej – potencjał czynnościowy może być rozprzestrzeniony, ale potrzebny jest silniejszy 
impuls niż normalnie 
Okres  podepolaryzacyjnego  potencjału  następczego  –  krótki  okres  podczas  którego  komórka  jest  bardziej 
pobudliwa, słabszy impuls może wzbudzić rozchodzący się potencjał (*ten okres jest przed hyperpolaryzacją, 
trwa 4 ms) 
Całkowity  czas  regeneracji  potencjału  –  czas  od  początku  wzbudzenia  potencjału  czynnościowego  aż 
podepolaryzacyjnego potencjału następczego 
 

 

 
REFRAKCYJNOŚĆ 
 
Większość leków używanych do leczenia arytmii wpływa na okresy refrakcji komórek mięśniowych serca, np. 
wzrost długości potencjału czynnościowego i okresu skutecznej refrakcji 

background image

 
POMPA SERCOWA 
 
Cykl sercowy – od jednego uderzenia serca do następnego 

 

Systole – okres skurczu 

 

Diastole – okres rozkurczu, serce napełnia się krwią 

Wzrost częstości skurczu powoduje skracanie się cyklu sercowego na skutek skracania się diastole 
Patologia –  “szybkie arytmie”  –  duże  skarcanie się fazy diastole  pogarsza napełnienie się serca i powoduje 
spadek pojemności minutowej serca 
Przedsionki przyczyniają się do 20-30% (25%) napełnienia komór krwią 
Migotanie  przedsionków  –  brak  skutecznego  skurczu  przedsionków  –  maksymalna  pojemność  minutowa 
serca spada o 20-30%, spadek tolerancji wysiłku 
 

 

 
Funkcja zastawek 
Przedsionkowo-komorowe  zastawki:  trójdzielna  I  mitralana,  zapobiegają  cofaniu  się  krwi  z  komór  do 
przedsionków podczas systole 
Zastawki półksiężycowate, aorty i płucna – zapobiegają cofaniu się krwi z aorty i tętnic płucnych do komór 
podczas diastole 
 

background image

 

 
P

V

 – ciśnienie w komorze, P

at

 – ciśnienie w przedsionkach 

P

ar

 – ciśnienie w aorcie, P

pa

 – ciśnienie w tętnicach 

Diastole (napełnianie komór), P

V

 - wzrost 

Kiedy P

V

 < P

ar

 i P

pa

, zastawki półksiężycowate są zamknięte 

Kiedy P

V

 < P

at

 i P

at

, zastawki przedsionkowo-komorowe są otwarte 

 

Okres szybkiego napełniania komór (trwa 1/3 diastole) 

 

Okres wolnego napełnienia komór (trwa ok. 1/3 diastole) 

 

Skurcz przedsionków – dodatkowy napływ do komór (trwa 1/3 diastole) 

 
Początek skurczu komór 

 

Izowolumetryczny (Izometryczny) skurcz 

Szybki wzrost P

V

 

Kiedy P

V

 > P

at

, zastawki przedsionkowo-komorowe są zamknięte, ale P

V

 > P

ar

 i P

pa

, zastawki półksiężycowate 

są nadal zamknięte 
Opróżnianie komór i przepływ krwi do aorty i tętnicy płucnej nie zachodzi 

•  Okres wyrzutu 

Kiedy P

V

 > P

ar

 (80 mm Hg) i P

V

 > P

pa

 (8 mm Hg) – Zastawki półksiężycowate są otwarte 

•  Okres szybkiego wyrzutu 70% krwi (1/3 okresu) 
•  Okres wolnego wyrzutu 30 % (2/3 okresu) 

 
Koniec systole 
Rozkurcz zaczyna się nagle 
Szybki spadek ciśnienia wewnątrz komorowego P

V

 

P

V

> P

at

, zastawki przedsionkowo-komorowe są zamknięte 

Kiedy P

V

 < P

ar

 i P

pa

, zastawki półksiężycowate zaczynają się zamykać 

Izowolumetryczny (Izometryczny) rozkurcz 
Dalszy spadek P

V

 (P

V

<P

at

), zastawki przedsionkowo-komorowe zaczynają się otwierać 

↓ 

Okres szybkiego napełniania komór 

background image

 
Końcowa objętość rozkurczowa ok. 110-120 ml 
Końcowa objętość skurczowa ok. 40-50 ml 
Objętość wyrzutowa serca = EdV – EsV = 120 ml – 50 ml = 70 ml 
Frakcja wyrzutowa = (Objętość wyrzutowa serca/EdV)x100% > 60% 
Objętość wyrzutowa x tętno = ? 
 

 

 

background image

 
Cztery  główne  czynniki  wpływające  na  pracę  komór:  obciążenie  wstępne,  obciążenie  następcze,  stan 
inotropowy, tętno 
Obciążenie wstępne (Preload) 

 

Napięcie ścian na końcu diastole – wyznacza spoczynkową długość włókien 

 

Szczególnie jest to końcowa rozkurczowa komorowa objętość lub końcowe rozkurczowe komorowe 
ciśnienie 

 

Wpływa na pracę serca przez prawo Starlinga dla serca 

 

Wzrost  objętości  końcowej  rozkurczowej  komory  powoduje  wzrost  objętości  wyrzutowej  serca  i 
prędkość wyrzutu. Szczyt ciśnienia w izowolumetrycznym uderzeniu jest zwiększony 

•  Znaczenie skurczu przedsionków dla funkcjonowania komór 

 
Obciążenie następcze (Afteroad) 
Głównym determinantem afterloadu – ciśnienie skurczowe aorty lub ciśnienie skurczowe lewej komory 
Opadające ciśnienie aortalne (podczas zamknięcia zastawki aorty) → lewa objętość wyrzutowa jest wyższa I 
krew jest wyrzucana z większą prędkością. 
Wzrost ciśnienia w aorcie powoduje zmniejszenie objętości wyrzutowej 
 
Stan inotropowy (Inotropic state) 
Warunki eksperymentalne – Obciążenia wstępne i następcze są stałe 
Czynnik dodatnio-inotropowy – naparstnica 
Czynnik ujemno-inotropowy – β-blokery 
Powodują zmiany w kurczliwości komór 
Wzrost kurczliwości komór powoduje wzrost: 

 

Szczytu izowolumetrycznego skurczowego ciśnienia 

 

Rzutu serca 

 

Prędkości wyrzutu 

 
Tętno 
Częstość  skurczu  serca  wpływa  na  inotropowy  stan  miokardium  –zależność  siły  i  częstotliwości  skurczu 
(staircase effect

1

Wzrost tętna powoduje wzrost kurczliwości miokardium. Efekt jest mały przy jednym uderzeniu. 
Dla pojemności minutowej serca (Co – praca serca na minutę) jest znacząca. 
Tętno 70/min , rzut serca 67 ml 
Co=70 x 67 = 4690 ml/min 
Tętno 140/min, rzut serca 74 ml (wzrost o 7 ml) 
Co=140 x 74 = 10360 ml/min 
Co przy rzucie serca 67 ml = 140 x 67  = 9380 ml/min 
Effect of staircase = 10360-9380 = 980 ml/min ≈ 1l/min 
 

                                                           

1

 

http://en.wikipedia.org/wiki/Bowditch_effect

 - nie znalazłam polskiego tłumaczenia