curs 7 - mgsii.files.wordpress.com · contractia organ versus contractia unitatilor motorii ... -...

CURS 7 FIZIOLOGIA SISTEMULUI

CARDIOVASCULAR

INIMA

organ musculo-cavitar- cu formă conică

Peretele inimii are 3 straturi: 1. endocard- ţesut endotelial 2. miocard- muşchiul striat cardiac cuprinde: - celule specializate in contractie - celule celule specializate in geneza si

conducerea impulsurilor -grosimea peretelui VS > 3-4ori VD 3. pericard-membrana externa - foita viscerală şi parietala- cavitatea pericardică, -cu un strat

fin de lichid

Martini F, Ober WC, Nath JN, Bartholomew EF, Petti K. Visual anatomy and physiology, 2011

FIBRE MUSCULARE CARDIACE- structura

MUSCHI CARDIAC- striat si se contracta prin alunecarea filamentelor

- Fibre musculare scurte, ramificate si interconectate

- Fiecare fibra contine 1 (max 2) nucleu central

- Sp intercelular- Tesut conjunctiv lax- endomisium- ce contine o serie de capilare

- Tes conjunctiv lax- conectat cu scheletul fibros cardiac care actioneaza ca si tendon

• MIOCARD- SINCITIU FUNCTIONAL- celulele musculare cardiace sunt conectate mecanic, chimic si electric

FIBRE MUSCULARE CARDIACE- structura

• Membrana plasmatica a celulelor cardiace adiacente- se leaga prin discuri intercalare- contin desmozomi si gap junctions

• desmozomi previn separarea celulelor adiacente in timpul contractiei

• gap junctions- perimit ionii sa treaca de la o celula la alta- transmitere de curent

SINCITIU FUNCTIONAL

FIBRE MUSCULARE CARDIACE- structura

• mitocondrii- 25–35% din vol cel cardiace- ofera rezistenta la oboseala !!!!!!

• miofibrile- compuse din sarcomere

- Sarcomere disc Z, banda A si I- miofilamente

- miofibrilele m cardiac- variaza in diametru- intre ele mitocondrii

- Benzi mai putin vizibile vs m scheletic

Marieb EN, Hoehn K. Anatomy and Physiology 2013

Tortora G, Derrikson B. Principles of anatomy and physiology 12th edition, 2009

Fox SR. Human Physiology 2011

Fox SR. Human Physiology 2011

Fox SR. Human Physiology 2011

FIBRE MUSCULARE CARDIACE- structura

• Sistemul eliberator de calciu- mai putin elaborat

- tubii T- invaginatii ale sarcolemei - mai largi si mai putini- vs m scheletic - intra in celule- odata pe sarcomer- in

zona discurilor Z - Reticulul sarcoplasmic- este mai simplu si nu

prezinta cisternele largi din m scheletic

- Fibrele M cardiac NU prezinta triada

Tortora G, Derrikson B. Principles of anatomy and physiology 12th edition, 2009

Fox SR. Human Physiology 2011

PARTICULARITATI- m cardiac

• 1. STIMULARE – unele celule cardiace- autoexcitabile

Initiaza propria depolarizare- dar si a cordului SPONTAN SI RITMIC- automatism/autoritmicitate

• 2. Contractia organ versus contractia unitatilor motorii

• TOT SAU NIMIC- contractia are loc unitar- unitate contractila datorata gap junctions- undele de depolarizare trec de la o celula la alta prin pasajul ionic la nivelul gap junctions.

PARTICULARITATI- m cardiac

• 3. Perioada refractara absoluta

• Perioada inexcitabila- canale de Na sunt deschise sau inactivate

• M cardiac-200 ms aprox egal cu contractia

• !!! Previne contractiile tetanice

Similitudini m cardiac/scheletic

• Contractia m cardiac- trigger- PA

- 1% din fibrele cardiace sunt autoritmice- “self ritmic”- depolarizare spontana

- Majoritatea- fibre miocardice contractile

- Secventa evenimentelor care duc la contractie- similara cu cea din m scheletic

Martini F, Ober WC, Nath JN, Bartholomew EF, Petti K. Visual anatomy and physiology, 2011

Martini F, Ober WC, Nath JN, Bartholomew EF, Petti K. Visual anatomy and physiology, 2011

PROPRIETATILE MIOCARDULUI

• 1. AUTOMATISM

• 2. CONDUCTIBILITATE – functia dromotropa

• 3. RITMICITATE- functia cronotropa

• 3. CONTRACTILITATE- functia inotropa

• 5. EXCITABILITATE- functia batmotropa

1. AUTOMATISM CARDIAC

• AUTOMATISM CARDIAC- definitie • ABILITATEA M CARDIAC DE A SE DEPOLARIZA SI DE A SE

CONTRACTA- intrinseca - nu depinde de SN - TRANSPLANT CORD!!!! -DAR!!!! are inervatie autonoma- poate modifica ritmul

cardiac de baza • FIBRE MUSCULARE CARDIACE SPECIALIZATE- AUTORITMICE - implicate in geneza si conducerea impulsurilor nervoase - Genereaza PA – trigger pentru contractiile cardiace - 1% din fibrele m cardiac

1. AUTOMATISM CARDIAC

• FIBRE MUSCULARE CARDIACE SPECIALIZATE-

• actioneaza ca un pacemaker- dau ritmul excitatiei electrice si determina contractia cardiaca

• 2. formeaza un sistem de conducere- fibre musculare cardiace specializate- excitatia- progreseaza si cuprinde intreg cordul

- sistemul de conducere asigura- stimularea A si a V in vederea contractiei= INIMA POMPA EFICIENTA

1. AUTOMATISM CARDIAC

• FIBRE MUSCULARE CARDIACE SPECIALIZATE-

• Nodul SA- perete posterior al AD • nodul AV (Aschoff-Tawara)- port inf a sept interatrial • Fascicului Hiss

• reteaua Purkinje – retea subendocardica

Marieb EN, Hoehn K. Anatomy and Physiology 2013

PA IN CELULELE PACEMAKER

CELULE CARDIACE PACEMAKER – CELULE AUTORITMICE-

- Diferite fata de cel contractile-

- Celule autoritmice- mici, contin putine fibre contractile

- Nu au sarcomere organizate- nu contribuie la forta contractila a cordului

- potential de repaos instabil care se depolarizeaza continuu- deplasare spre atingerea pragului

• Potential de membrana instabil= POTENTIAL PACEMAKER SAU PREPOTENTIAL- determina contractia ritmica

PA IN CELULELE PACEMAKER

• 1 Pacemaker potential

• 2 Depolarizare

• 3 Repolarizare

1 Pacemaker potential.

Datorat proprietatilor speciale ale canalelor ionice din sarcolema • Se datoreaza: • canalelor de K • Canalelor de Na • Canalelor de Ca

• hiperpolarizarea la sf PA-reducerea permeabilitatii pentru K- inchiderea

canalele de K datorata revenirii membranei la potentiale negative

• deschiderea canalelelor lente de Na – la valori negative ale potentialului de membrana- Influxul de Na altereaza balanta intre pierderea de K si intrarea Na- interiorul membranei devine tot mai putin negativ

• Canalele de Ca- se deschid scurt- influx Ca (canale de tip T)

2 Depolarizare

• Atunci cand potentialul pacemaker atinge pragul - declansarea PA

• Depolarizarea se datoreaza- deschiderii canalelor de Ca (de tip L)- permit intrarea exploziva a acestuia din spatiul extracelular

- Rezulta- in celulele pacemaker- influx de Ca care produce faza de crestere a PA si inverseaza potentialul de membrana

• Depolarizare mai lenta in raport cu canalele de Na voltaj- gated- propagarea este mai lenta – explica transmiterea lenta a excitatiei prin nodul AV

3 Repolarizare

• Canalele de Ca se inchid • Diminuarea PA- si repolarizarea reflecta DESCHIDEREA

canalelor K si efluxul de K din celula

• ATUNCI CAND REPOLARIZAREA ESTE COMPLETA- canalele de K se inchid- efluxul de K scade- si se reinstaleaza depolarizarea lenta spre valoarea prag

• Revenirea la potentiale negative reactiveaza mecanismul de pacemaker si ciclul se repeta

Vander’s Human Physiology, 13th edition, 2014

PA IN FIBRELE MIOCARDICE CONTRACTILE

• Celulele miocardice contractile- POTENTIAL MEMBRANAR DE REPAOS DE - 90 mV

• PA initiat de nodulul SA este transmis prin sistemul de conducere si se raspandeste- determina excitatia si contractia fibrelor contractile ale A si ale V

PA IN FIBRELE MIOCARDICE CONTRACTILE

●1 Depolarizare- DE LA -90 mV la +30 mV

- sub actiunea PA din fibrele vecine- in fibrele contractile se

atinge o valoare prag- se deschid canalele de Na voltaj dependente- feedback pozitiv

- canale de Na “rapide”- se deschid f rapid - Na intra in celule- deoarece!!!!! - intrarea Na determina- DEPOLARIZARE RAPIDA - determina faza ascendenta a PA de la -90 mV la +30 mV

• Perioada f scurta- canalele de Na se inactiveaza rapid si influxul de Na

scade

PA IN FIBRELE MIOCARDICE CONTRACTILE

●2 FAZA DE PLATOU- perioada de mentinere a depolarizarii - se datoreaza canalelor lente de Ca din sarcolema - fluidul interstitial- conc Ca!!!! - INFLUX de Ca determina tot mai mult eliberarea calciului din reticulul

sarcoplasmic (RS) in citosol prin canale aditionale din membrana RS - trigger pentru contractie - canalele de K voltage-gated -inainte de instalarea fazei de platou

unele canale de K se deschid permitand ionilor de K sa paraseasca fibra contractila

!!!! DEPOLARIZAREA este sustinuta in faza de platou deoarece influxul de Ca balanseaza

efluxul de K - 0.25 s - pot de membrana aprox 0 mV !!!!! Neuron, m scheletic- lipseste faza de platou

PA IN FIBRELE MIOCARDICE CONTRACTILE

• ●3 FAZA DE REPOLARIZARE- revenirea la potentialul de repaos

• Dupa o intarziere- specific prelungita in m cardiac- se deschid alte canale de K

• Efluxul de K reface potentialul de membrana negativ

• Canalele de Ca din sarcolema si RS se inchid- contribuie la repolarizare

Vander’s Human Physiology, 13th edition, 2014

Marieb EN, Hoehn K. Anatomy and Physiology 2013

Tortora G, Derrikson B. Principles of anatomy and physiology 12th edition, 2009

Marieb EN, Hoehn K. Anatomy and Physiology 2013

2. CONDUCTIBILITATE- functia dromotropa

- Definitie-

- Are loc prin:- tesut miocardic si

- tesut specific

Nodul sinoatrial

Nodul artrioventricular

Fascicul His

Reteaua Purkinje

Vander’s Human Physiology, 13th edition, 2014

Nodul sinoartrial NSA

• 1 NSA in atriul drept- inferior Venei cave superioare

• PA se raspandeste in miocard-atrii- de la celula la celula via gap junctions.

• Cea mai rapida rata de depolarizare!!!!

Silverthorn’s Human Physiology, 2013

Nodul atrioventricular NAV

• 2. de la nodul SA- depolarizarea se imprastie via cailor internodale spre NAV- aflat in portiunea inf a sept interatrial – sinus coronarian

• In NAV- impulsurile intarzie 0.1 s- permit atriilor sa raspunda si sa finalizeze contractia inainte de contractia V

• INTARZIERE- reflecta diametru redus al fibrelor-

- putine gap junctions

NAV conduce impulsuri mai lent- “just as traffic slows when cars are forced to merge from four lanes into two”

Marieb EN, Hoehn K. Anatomy and Physiology 2013

Fasciculul lui Hiss

• 3. de la NAV- PA se transmite prin fasciculul His aflat in partea superioara a sept interventricular

• Fascicului lui His- ramura dreapta si ramura stanga

• Atriile si Ventriculele NU sunt conectate prin gap junctions.

• Nodul AV si Fascicului His- singura conexiune electrica intre A si V

Reteaua Purkinje

• 4. Reteaua Purkinje- Retea subendocardica- putine miofibrile

• Reteaua Purkinje- continua calea de conducere interventriculara- penetreaza in apex- si apoi se indeapta superior spre peretii ventriculelor-

• Depolarizarea ventriculara depinde de fibrele retelei Purkinje si de transmiterea impulsului de la celula la celula via gap junctions intre celulele musculare ventriculare

• Reteaua subendocardica a ventriculului stang este mai bine

reprezentata fata de cea a V drept • !!!! FINAL- contractie eficienta care impinge sangele spre valve

“like squeezing a tube of toothpaste from the bottom up”

Marieb EN, Hoehn K. Anatomy and Physiology 2013

Tortora G, Derrikson B. Principles of anatomy and physiology 12th edition, 2009

Vander’s Human Physiology, 13th edition, 2014

2. CONDUCTIBILITATE- functia dromotropa REZUMAT

• 1. Depolarizarea NSA

• 2. Transmiterea activitatii electrice spre NAV prin cai internodale

• 3. Depolarizarea se raspandeste incet in atrii- Conductibilitatea este incetinita la nivelul NAV

• 4. Depolarizarea se deplaseaza rapid prin sistemul de conducere ventricular spre apex

• 5. Unda de depolarizare se raspandeste de la apex spre baza inimii

2. CONDUCTIBILITATE- functia dromotropa

• Influentata de:

- Factori fizici- caldura- creste conductibilitatea

- frig- scade conductibilitatea

- Substante medicamentoase- digitala reduce C

- Impulsuri simpatice- cresc viteza de conducere

- Impulsuri vagale- intarzie conducerea

3. RITMICITATE-functia cronotropa

Definitie- proprietatea inimii de a emite ritmic impulsuri datorate tesutului nodal cardiac

Ritm cardiac- impus de nodulul sinoatrial- 70-80/min NAV- 40-60/min F Hiss/Reteaua Purkinje- 20-40/min - atletii- 50/min sau mai redus - stari agitatie, emotii- >125/min - copii vs adulti - modelat de factori neurvosi si hormonali

SILVERTHORN

3. RITMICITATE-functia cronotropa

• Reglare

- factori nervosi- SNS si SNPS

Silverthorn’s Human Physiology, 2013

3. RITMICITATE-functia cronotropa

Silverthorn’s Human Physiology, 2013

3. RITMICITATE-functia cronotropa

• CONTROL PARASIMPATIC - ACETILCOLINA

- Ach- activeaza rec muscarinici colinergici ce influenteaza canalele de K+ si Ca2+ in celulele pacemaker - - permeabiliatea pentru K- creste- hiperpolarizarea celulelor

- potentialul pacemaker incepe la o valoare mai negativa

- permeabilitatea pentru Ca2+ a pacemaker scade - scaderea permeabilitatii reduce rata la care potentialul pacemaker se depolarizeaza

- timp prelungit pt a atinge valoare prag- intarzie instalarea PA

REDUCE FRECVENTA CARDIACA

Silverthorn’s Human Physiology, 2013

Silverthorn’s Human Physiology, 2013

3. RITMICITATE-functia cronotropa

• CONTROL SIMPATIC- CATECOLAMINE

• Catecolamine- cresc fluxul de ioni prin canalele Na si Ca - Cresc rata de depolarizare a pacemaker - celulele ating pragul PA rapid - Cresc rata PA

• EFECTE- se leaga si activeaza rec b1-adrenergici de la nivelul

celulelor auto-ritmice • b1-receptorii folosesc cAMP ca mesager de ordin 2- modificarea

transportului ionic de la nivelul canalelor

• Cresterea permeabilitatii – pentru Na+ si Ca2+ in timpul fazei de pacemaker potential- grabeste depolarizarea si Frecventa Cardiaca

CRESTE FRECVENTA CARDIACA

Silverthorn’s Human Physiology, 2013

3. RITMICITATE-functia cronotropa

• CONTROL TONIC-

• in conditii de rapaus- activitatea cardiaca este dominata de SNPS- cu efecte inhibitorii

• Cordul- tonus vagal

• Blocarea tonusului vagal- determina cresterea frecventei cardiace cu 25 batai/min

3. RITMICITATE-functia cronotropa

• Factori chimici - Calciu ↑- acc ritm cardiac- opreste inima in

sistola - calciu ↓ determina insuficienta mecanica- oprire

instantaneu - crestere a K- rareste ritm cardiac- oprire in

diastola- determina hiperpolarizare - digitala- rareste ritm cardiac Factori fizici-

4. CONTRACTILITATEA- functia inotropa

Contractia- similara m scheletic

• Nu atat de rapid ca in m. scheletici

• Raspuns tot sau nimic

• Actina, Miozina, Troponina, tropomiozina

• Troponina- proteina receptoare de Ca

4. CONTRACTILITATEA- functia inotropa

• Contractia incepe la ms dupa depolarizare

• Tensiunea musculara se dezvolta in timpul platoului si atinge varful dupa sf platoului- Tensiunea max- in timpul repolarizarii

• Relaxarea- la 50 ms dupa restabilirea Potential de Repaos

• Nu se tetanizeaza • M cardiac- AP- dureaza 200 ms iar tensiunea persista-

200 ms sau peste-

4. CONTRACTILITATEA- functia inotropa

• CATECOLAMINE, DIGITALA- cresc contractilitatea

• Creste- odata cu cantitatea de calciu-

. 4. CONTRACTILITATEA- functia inotropa

• CATECOLAMINE cresc depozitele de Ca- fosfolamban- • ↑ activitatea Ca2+-ATPazei din RS- concentreaza Ca2+ in RS- ↑ Ca2+

disponibil pentru a fi eliberat

• ↑ Calciu citosolic- mai multe punti active • Forta de contractie e proportionala cu nr puntilor active

• Catecolaminele- cresc forta de contractie - scurteaza durata de contractie Cresterea Ca2+-ATPazei- grabeste indepartarea Ca2+ din citosol - Reduce timpul de fixare a Ca2+ de troponina - Reduce timpul activ al puntilor de miozina

Silverthorn’s Human Physiology, 2013

4. CONTRACTILITATEA- functia inotropa

DIGITALICE- glicozide cardiace-Digitalis purpurea digitoxina- ouabain-

• Cresc contractilitatea prin incetinirea indepartarii Ca2+ din citosol

• Depreseaza activitatea Na+-K+-ATPazei in toate celulele

• Na+ se acumuleaza in citosol- gradient de concentratie gradient pt Na+ SCADE

• SCADE ENERGIA PENTRU TRANSPORT ACTIV indirect

5.Excitabilitatea- functia batmotropa

• Definitie- proprietatea celulelor vii de a raspunde la stimuli

• EXCITATIA= DEPOLARIZAREA SARCOLEMEI

• EXCITATIA- transmisa tuburilor transversali si discurile intercalare

• CUPLARE EXCITATIE CONTRACTIE- prin depolarizarea sistem sarcoplasmic longitudinal- aflat in contact cu sistemul tubular transversal- eliberarea Ca stocat

• Ca provine si din lichidul extracelular

CUPLARE EXCITATIE CONTRACTIE

• 1. Potential de actiune- in celulele contractile • 2. Deschiderea canalelor de Calciu L din membrana celulara

• 3. calciu intra in celula

• 4. Calciu care a intrat in celula- stimuleaza eliberarea de calciu din RS ELIBERARE DE CALCIU INDUSA DE CALCIU Calciu din RS- 90% din Ca2+ necesar pentru contractia musculara 10% din Ca- din spatiul extracelular

• 5. Legarea Calciului de troponina

• 6. contractia are loc similar m scheletic

Relaxarea

• 7. Relaxarea- similara m scheletic

Reducerea Ca citoplasmatic- Ca2+ se desprinde din troponina, miozina se decupleaza de actina- filamentele revin la pozitia de repaus

• 8. Ca2+ este transport inapoi in RS prin Ca2+-ATPaza

• 9. Ca2+ indepartat in afara celulei la schimb cu Na+ via Na+-Ca2+ exchanger

1 Ca2+- la schimb cu 3 Na+

• 10. Na care intra in celula este indepartat apoi de catre Na+-K+-ATP aza

5.Excitabilitatea- functia batmotropa

• !!!! Cresterea conc Ca citosolic in timpul excitatiei- determinant major al fortei de contractie-

• !!!! forta de contractie este crescuta daca o cantitate mai mare de Ca este eliberata din RS

Vander’s Human Physiology, 13th edition, 2014

Fox SR. Human Physiology 2011

Fox SR. Human Physiology 2011

Fox SR. Human Physiology 2011

Fox SR. Human Physiology 2011

Inexcitabilitatea periodica a inimii

• Perioada refractara absoluta- perioada din timpul si dupa un PA cand o membrana excitabila nu poate fi re-excitata

• Inactivarea can de Na

• Per refractara absoluta- durata= contractia absoluta (aprox 250 msec)

• Excitabilitatea reapare- cand repolarizarea atinge valoarea de -55mV

Vander’s Human Physiology, 13th edition, 2014