Az emberi szív felépítése és működése
Az emlős keringési rendszer felépítése tüdő artériák szív nyirokkeringés nyirokcsomó kis vérkör tüdő vénák aorta zárt keringés: magas nyomás, gyors áramlás, gyors szabályozás két elkülönült vérkör fő pumpa: szív artériás rendszer: elosztó és nyomás-kiegyenlítő kapillárisok: anyagcsere vénák, venulák arteriolák, kapillárisok nagy vérkör artériák vénás rendszer: térfogati rezervoár (kapacitáserek) nyirokrendszer: immunsejtek, szövet közötti folyadék keringése
Az emberi szív elhelyezkedése vena cava superior bal pitvar aortaív tüdőartéria jobb pitvar jobb tüdő pleura (savós hártya) rekeszizom jobb kamra bal tüdő bal kamra szívcsúcs mellüregben, bal oldalon 250-300 g; ~ököl nagyságú mechanikai védelem: perikardium + bordák, szegycsont
Az emberi szív felépítése perikardium: - külső, rostos ~: rugalmatlan, vastag kötőszövet - savós ~: vékony, kettős rétegű hártya fali réteg: külső felszín zsigeri réteg: belső felszín (epikardium) 2 réteg között folyadék szív fali réteg üreg savós perikardium perikardiális üreg zsigeri réteg
Az emberi szív felépítése szívfal: 3 réteg - epikardium: savós perikardium zsigeri rétege; kötőszövet - miokardium: szívizom; 95% - endokardium: üregek felé; vékony kötőszövet és hámréteg tápanyagellátás: koronáriaerek perikardium endokardium rostos perikardium savós perikardium, fali réteg koronária erek perikardiális üreg miokardium epikardium (savós perikardium, zsigeri réteg)
Az emberi szív felépítése arteria brachialis a. carotis communis a. subclavia nagy gyűjtővéna (vena cava superior) jobb tüdőartéria jobb tüdővénák rostos perikardium (elvágva) jobb pitvar aortaív bal tüdőartéria tüdőartéria bal tüdővénák bal pitvar bal kamra jobb kamra elülső nézet gyűjtővéna (vena cava inferior) leszálló aorta
A koronáriaerek "bypass" érplasztika jobb bal "stent" koronáriaartériák vénás szinusz koronáriavénák
Az emberi szív felépítése tüdőartéria aorta annulus fibrosus félhold alakú (zsebes) billentyűk pitvar-kamrai (vitorlás) billentyűk tüdőartéria aorta bal jobb jobb félhold alakú (zsebes) billentyűk pitvar-kamrai (vitorlás) billentyűk bal harántmetszet a pitvar-kamrai határon
Az emberi szív felépítése: a billentyűk visszafolyó véráramlás megakadályozása - vitorlás ~: pitvar - kamra között - zsebes (félhold alakú) ~: kamra - artériák (bal: aorta; jobb: tüdőartéria) között nyitást / zárást az üregek közötti nyomásviszonyok szabályozzák vitorlás billentyűk ínhúrok szemölcsizmok zsebes billentyűk (aorta felől)
Az emberi szív felépítése: a billentyűk vitorlás billentyűk nyitva zárva laza ínhúrok szemölcsizmok elernyedt feszes összehúzódott tüdőartéria aorta bal jobb bal jobb pitvarok összehúzódása pitvar-kamrai (vitorlás) billentyűk kamrák összehúzódása
Az emberi szív felépítése jobb pitvar His köteg v. cava inf. SA csomó v. cava sup. AV csomó bal pitvar tüdővénák vitorlás billentyű szemölcsizmok vitorlás billentyű kamrai szeptum jobb bal jobb kamra bal kamra SA csomó: szinusz csomó AV csomó: pitvar-kamrai csomó frontális keresztmetszet
A szív ingerületképző és -vezető rendszere jobb pitvar bal pitvar 1 2 szinusz csomó pitvarkamrai csomó 3 4 5 His köteg Tawara szár (jobb / bal) jobb kamra Purkinje rostok bal kamra pacemaker (ritmusgeneráló) sejtek
A szívciklus 1. kettős diasztóle: JP/JK és BP/BK közös űrtér, passzív telődés és feszülés 2. pitvari szisztóle: kamrai telődés fokozódása (fiatal 20%, öreg 50%); kamra még diasztoléban JP JP JK JK kettős kettős diasztole BP BP BK BK pitvari pitvari szisztole 3-4. kamrai szisztóle: emelkedő kamrai nyomás, vitorlás billentyűk záródása (1. szívhang); kontrakció és nyomásnövekedés; kamrafal kontrakció kamrai szisztóle kamrai kamrai ürítés ürítés kamrai kamrai diasztole zsebes billentyűk nyílása, kamra kontrakció és a vér kipumpálása az aortába/tüdőartériába 5. kamrai diasztóle: kamrai ellazulás, zsebes billentyűk záródása (2. szívhang); vitorlás billentyűk nyitásával kamrai telődés indul
A szélkazán funkció artériás nyomásváltozások kamrai nyomásváltozások
kamrai térf. (ml) nyomás (Hgmm) EKG A szívciklus a szív jobb és bal oldalán közel azonos térfogat-, de eltérő nyomásváltozások! bal oldal jobb oldal nagy vérkör kis vérkör perctérfogat 5-5,5 l 5-5,5 l pulzustérfogat 75 ml 75 ml bal kamra bal pitvar aorta tüdőartéria jobb pitvar jobb kamra kamrai diasztólés nyomás kamrai szisztólés nyomás artériás szisztólés nyomás artériás diasztólés nyomás >5 1-2 120 24 120 24 80 9 pulzusnyomás 40 13 [Hgmm]
A szívizom szerkezete, aktiválhatósága sejthártya Ebert féle vonal elektromos szinapszis miofibrillumok mitokondriumok szarkoplazmatikus T tubulusok retikulum
Az elektrokardiogram (EKG) Einthoven 1895: megnevezi a hullámokat 1912: leírja a róla elnevezett háromszöget 1924: Nobel Díj
membránpotenci ál összehúzódás A szívizom aktivációja elektromos aktiváció pitvar kamra
A szívműködést kísérő potenciálváltozások testfelszínen mérhető eredője az elektrokardiogram (EKG) pitvari kontrakció kamrai kontrakció 0,32s 0,18s (0,12-0,2s) 0,4-0,43s <0,1s
Az elektrokardiogram, EKG szinuszcsomó AV csomó R P T Q S 0,18 s (0,12-0,2 s) 0,1 s 0,4-0,43 s elektromos aktiváció vektoriális összege jobb bal
Az akciós potenciál változása az EKG szakaszai alatt akciós potenciál P: pitvari depolarizáció P-Q szakasz: pitvari szisztóle; pitvarkamrai átvezetés QRS: kamrai depolarizáció (és pitvari repolarizáció) EKG szisztóle: kontrakció, összehúzódás diasztóle: relaxáció, elernyedés P QRS U T 0,2 0,4 0,6 ido (s) QRS-T: kamrai szisztóle T: kamrai repolarizáció U: szemölcsizmok repolarizációja
1 pitvari depolarizáció 6 kamrai 6 elernyedés (diasztóle) P akciós potenciál a szinusz csomóban P 0 0.2 Seconds 2 pitvari összehúzódás (szisztóle) 5 kamrai 5 repolarizáció P T 0 0.2 0.4 0.6 0.8 Az akciós potenciál változása az EKG szakaszai alatt P 0 0.2 Seconds 3 kamrai depolarizáció 0 0.2 0.4 Seconds 0.6 4 kamrai összehúzódás (szisztóle) R P P Q S 0 0.2 0.4 Seconds 0 0.2 0.4 Seconds
nyomás (Hgmm) EKG 120 100 80 60 40 20 0 szívhangok pitvari szisztóle P vitorlás billentyű zár R Q S T kamrai szisztóle elernyedés zsebes billentyű zár zsebes billentyű nyit vitorlás billentyű nyit S1 S2 S3 S4 A szívciklus alatti változások áttekintése vérnyomás az aortában vérnyomás a bal kamrában vérnyomás a bal pitvarban pitvari kontrakció kamrai kontrakció kamrai ejekció kamrai relaxáció kettős diasztóle szívcikus
A szívműködés ritmusa ingerületképző rendszer: szinusz (SA) és pitvar-kamrai (AV) csomó - spontán akciós potenciál kiváltás küszöbpotenciál Ca 2+ be(2) (3) K + ki szinusz (SA) csomó pitvar-kamrai (AV) csomó jobb pitvar His köteg Tawara szálak bal pitvar bal kamra pacemaker potenciál (1) kation be Purkinje rostok jobb kamra - a ritmusgenerálás frekvenciáját a vegetatív beidegzés vagy hormonális hatások módosíthatják szimpatikus: serkent paraszimpatikus: gátol
A szívműködésben megfigyelhető változások kronotrop hatás: frekvenciaváltozás - bradikardia (lassulás) - tachikardia (gyorsulás) dromotrop hatás: ingerületvezetési sebesség változás batmotrop hatás: ingerelhetőség változása inotrop hatás: kontrakció erősségének változása mindegyik lehet pozitív (serkentő) és negatív (gátló) is pulzustérfogat = a szívből kipumpált vér mennyisége egy szívciklus alatt; kb. 70-75 ml mindkét kamrából perctérfogat = szívfrekvencia x pulzustérfogat; 1 perc alatt az egyik szívkamra által a nagyerekbe juttatott vér mennyisége; kb. 5-5,2 l/perc
A pulzustérfogat szabályozása 1. pulzustérfogat = a szívből kipumpált vér mennyisége egy szívciklus alatt; függ: végszisztolés kamratérfogat (kontrakció után) kamraösszehúzódás erőssége és szívizomzat állapota végdiasztolés kamratérfogat (kontrakció előtt) különbségétől kamrafal tágulása kamrai szisztóle alatti nyomásviszonyok aorta/tüdőartéria nyomása nyomásviszonyok szívfrekvencia vénás beáramlás és pitvari kontrakció alatti nyomásviszonyok a kamratelődéshez rendelkezésre álló idő utóterhelés előterhelés
A pulzustérfogat szabályozása 2. a szívizom mechanikai teljesítményének szabályozása: 1) szisztólés tartalék: az izomkontrakció erejének fokozása (pozitív inotróp hatás) - erősebb összehúzódás -> kisebb végszisztólés kamratérfogat -> nagyobb pulzustérfogat - szimpatikus hatások, intracelluláris Ca 2+ szint fokozása révén koffein: Ca 2+ beáramlás növelése a szarkoplazmás retikulumból noradrenalin: camp szint, Ca 2+ szint növelése (b 1 adrenerg receptorokon hatva) 2) diasztólés tartalék: a szív feszülésének ( azaz az előterhelés) növekedésével a kontrakció ereje egy bizonyos határig nő - nagyobb végdiasztólés térfogat -> nagyobb kamrafeszülés -> erősebb összehúzódás -> nagyobb pulzustérfogat
A pulzustérfogat szabályozása 3. relatív erő a szívizom mechanikai teljesítményének szabályozása: 2) diasztólés tartalék: a szív feszülésének ( azaz az előterhelés) növekedésével a kontrakció ereje egy bizonyos határig nő - Frank-Starling törvény: a diasztólés telődés fokozódása erőteljesebb kontrakcióhoz vezet; azaz a szív a kontrakció erősségét a kezdeti rosthosszúság változtatásával szabályozza szarkoméra-szerkezet "optimális" előfeszítése: legyen hely a miozin fejek aktin filamentumokon történő elmozdulásához szarkomera hossz (mm)
A pulzustérfogat szabályozása 4. példák a Frank-Starling törvényre: térfogati terhelés: ha a vénás visszatérés megnő -> először nem tudja kipumpálni a megnőtt térfogatot -> szisztóle végén több marad vissza új egyensúly: nagyobb feszülés a diasztóle végén, erősebb kontrakció nyomási terhelés: ha a perifériás ellenállás megnő -> szisztóle végén nagyobb nyomás a kamrában először a korábbi perctérfogatot a nagyobb nyomás ellenében nem tudja kipumpálni -> új egyensúly: nagyobb feszülés a diasztóle végén, erősebb kontrakció
A szív vegetatív beidegzése nyúltvelő keringésszabályozási központ SA csomó AV csomó n. X. (nervus vagus) gerincvelő paraszimpatikus preganglionáris neuronok átkapcsolása kamrafal szimpatikus határdúc szimpatikus posztganglionáris rostok (plexus cardiacus) szimpatikus preganglionáris neuronok átkapcsolása
A vegetatív idegrendszer hatása a szívműködésre Szimpatikus hatás (adrenalin) Paraszimpatikus hatás - acetilkolin
membránpotenciál A szívfrekvencia szabályozása 1. alapvetően a vegetatív idegrendszer szabályozza - nyugalomban ~70/perc; munkavégzésnél >120-180/perc - belső ritmusgenerálás: pacemaker sejtek (szinusz-, pitvarkamrai csomó) pacemaker potenciál küszöbpotenciál Ca 2+ be(2) (3) K + ki (1) kation be paraszimpatikus idegrendszer: X. agyideg (nervus vagus, bolygóideg) állandó gátló hatás: vagusok átvágásával a szívfrekvencia nő (70 -> 150-180 /perc) - jobb oldali ág: szinuszcsomó; bal oldali ág: AV csomó - kamra falra nincs beidegzés átkapcsolás (dúc; ganglion) a szív felszínén vagy falában ingerületképzés és vezetés lassítása gyorsan kialakuló és megszűnő hatás akciós potenciál pacemaker potenciál
membránpotenciál A szívfrekvencia szabályozása 2. szimpatikus idegrendszer: beidegzés alsó 1-3 nyaki, felső 5-6 háti szegmentumból átkapcsolás a szimpatikus határdúcláncban teljes szívet beidegző idegfonat (plexus cardiacus) - aszimmetrikus beidegzés - jobb ág: SA, AV csomó (frekvencia), bal ág: kamrafal (kontrakció ereje) pozitív inotrop, kronotrop, dromotrop, batmotrop hatás - főleg noradrenalin, adrenalin felszabadulás (b 1 adrenerg hatás) lassan kialakuló, sokáig tartó hatás pacemaker potenciál akciós potenciál
A szívfrekvencia szabályozása 3. 1. a nyúltvelői keringési központra ható idegi tényezők (ld. később is!) magasabb agyi központok: "felkészülés" - agykéreg, limbikus rendszer, hipotalamusz proprioceptorok (ízületek mozgását érző receptorok): fokozott izommunka kemoreceptorok: vér kémiai összetétele, CO 2, O 2 szintje baroreceptorok: vérnyomás változása 2. a nyúltvelői keringési központra ható kémiai tényezők hormonok: adrenalin, noradrenalin - mellékvese velőben termelődnek szimpatikus hatásra (mozgás, stressz), majd a keringésbe kerülnek - szimpatikus beidegzéshez hasonló hatás: frekvencia és kontrakciós erő fokozása
A szívfrekvencia szabályozása 4. 2. a nyúltvelői keringési központra ható kémiai tényezők (folyt.) hormonok: pajzsmirigyhormon - szimpatikus beidegzéshez hasonló hatás: frekvencia és kontrakciós erő fokozása kationok: a vérplazma Na +, K +, Ca 2+ szintje - ritmusgeneráló sejtekben kialakuló akciós potenciál befolyásolása (emelt K + szint: "tökéletes gyilkosság") 3. a nyúltvelői keringési központra ható egyéb tényezők életkor (csecsemők: 120 ütés/perc); nem testhőmérséklet (láz szinusz csomót serkenti) edzettség (sportolóknál nyugalmi állapotban alacsony szívfrekvencia a megnövekedett pulzustérfogat miatt)
RR intervallum (msec) A légzés hatása a szívműködésre belégzés 22 éves 79 éves szívfrekvencia (min -1 ) idő (s)