Post on 18-Dec-2015
description
Disciplina de Fiziologie
Sistemul Cardiovascular:
STRUCTURA TESUTULUI CARDIACSTRUCTURA TESUTULUI CARDIACPROPRIETATILE MIOCARDULUIPROPRIETATILE MIOCARDULUI
1.1. ComponenteleComponentele sistemuluisistemului cardiovascular:cardiovascular:
1. 1. InimaInima= pompa care asigur fora necesar circulaieisngelui n organism, prin intermediul celordoucirculaii:
* pulmonarpulmonar - n regim de joas presiune* sistemicsistemic - n regim de nalt presiune
2. 2. ArtereleArterele = sistemul de distribuie a sngelui pn la nivel tisular
3. 3. MicrocirculaMicrocirculaiaia (care include capilarele) = asigurschimburile dintre snge i esuturi
4. 4. VeneleVenele = servesc ca rezervoare i colecteaz sngelepentru a-l readuce la inim.
PrincipalelePrincipalele funcfunciiii ale ale sistemuluisistemuluicardiovascular:cardiovascular:
Dezvolt i menine o TA medie adaptat la cerineletisulare, n condiii de flexibilitate i de minimalizare a efortului inimii, pentru:
* asigurareaasigurarea nutrinutriieiiei esuturiloresuturilor ii ndepndeprtareartarea produproduilorilorde catabolism de catabolism -- ceacea maimai importantimportant funcfuncieie
** transportultransportul substansubstanelorelor de la un organ la de la un organ la altulaltul
** transportultransportul hormonilorhormonilor care care regleazregleaz diferitelediferitele funcfunciiiiale ale organelororganelor
** transportultransportul componentelorcomponentelor sistemuluisistemului imunimun
** menmeninereainerea echilibruluiechilibrului hidrohidro--electroliticelectrolitic
a)a) InimaInima::* organ musculo-cavitar, cu form conic i perei bine dezvoltai* dezvolt presiune nalt, prezint 4 camere:
- atriul (AD) i ventriculul drept (VD)- atriul (AS) i ventriculul stng (VS)
*funcie: 2 pompe n serie (pompa dreapt i stng), conectate princirculaia pulmonar i sistemic
*pompa VS funcioneaz la presiune (de 5-6x maimare dect cea din VD):*n sistolsistol (faza de contracie):se ajunge la 120 mmHg*n diastoldiastol (faza de relaxare): presiunea scadela doar civa mmHg
PerePereiiii inimiiinimii::Peretele inimii are 3
straturi1. . endocardulendocardul - peretele intern;= esut endotelial (acelai care tapeteazntreg sistemul circulator)2. miocardulmiocardul - cu grosimea cea maimare, reprezentat de muchiul striat cardiac-mai gros n ventriculi dect n atrii
(ventriculii sunt adevrate pompe)-grosimea peretelui VS > 3-4 ori dect a VD
3. pericardulpericardul - membrana externcare nvelete inima- are 2 foie (visceral i parietal), delimitnd cavitatea pericardic- cu un strat fin de lichid cu rol lubrifiant.
SistemulSistemul valvularvalvularcardiac:cardiac:Sistemul valvular :
* ValveleValvele atrioatrio--ventriculareventriculare - localizatentre atrii i ventriculi:
valvavalva mitralmitral (Mi) - ntre AS i VS
* valvavalva tricuspidtricuspid (Tri) - ntre AD si VD
* ValveleValvele sigmoidienesigmoidiene - localizate ntreventriculi i marile artere:* valvavalva aorticaortic (Ao) - ntre VS i aort* valvavalva pulmonarpulmonar (Pu) - ntre VDi artera pulmonar
* Fiecare valv are trei cuspe, exceptndvalva mitral, care are numai dou cuspe
Cum Cum funcfuncioneazioneaz valvelevalvele cardiacecardiace??::* Valvele previn regurgitarea sngelui* Asigur curgerea unidirecional, esenial pentrufuncionarea inimii ca pomp curgerea sngelui numaidin vene atrii ventriculi aort sau artera pulmonar, darnu i n sens invers* Valvele cardiace pot prezenta dou tipuri de disfuncii:
-insuficieninsuficienaa: valvele nu se mai nchid complet, determinnd refluarea (regurgitarea) sngelui
-stenozastenoza: deschiderea valvelor este redus sau se realizeaz greu. Inima trebuie s dezvolte o for mai mare pentru a mpinge sngele prin orificiul stenozat
-valvele pot prezenta una sau ambele tipuri de disfuncii n acelai timp (insuficiena i stenoza)
ProprietProprietileile inimii(1):inimii(1):
* Funcia cronotrop (ritmicitatea) -definete frecvenacardiac (FC) i ritmicitatea lor (succesiunea lor)
- este o proprietate a celulelor SEC* Funcia dromotrop (de conducere) - definete capacitateade a conduce stimulii generai la nivel cardiac
- este o proprietate a tuturor tipurilor de celule cardiace, dar n special a celulelor SEC* Funcia batmotrop (excitabilitatea) - definete capacitateade a rspunde la stimuli printr-un PA
- este o proprietate a tuturor tipurilor de celule cardiace, dar n special a fibrelor miocardice contractile (cu rspunsrapid)
ProprietProprietileile inimii(2):inimii(2):
* Funcia inotrop (contractilitatea) - definete capacitatea de a rspunde la stimuli printr-o contracie
- este o proprietate a fibrelor miocardice contractile atriale i ventriculare
* Funcia tonotrop (tonicitatea)- definete capacitateacelulelor cardiace de a menine un tonus contractil bazal
- este o proprietate a fibrelor miocardice contractile atriale i ventriculare.
b) b) ArtereleArterele:a) Aorta i arterele mari:* artere elastice asigursuportul fa de fora exercitat de sngele ejectat sub presiune din inim
* "rezervoare de naltpresiune"
* rezisten la trecereasngeluib) Arterele mici i arteriolele:-cu musculatur neted
distribuia sngelui ctre organe, prin reglarea diametrului, carspuns la stimularea simpatic i la mecanismele locale de control-vase de rezisten;- conin circa 20% din volumul
sanguin
simple ducte cu pereiiformai dintr-un stratendotelial, fr musculaturneted! nu i pot modifica n mod activ diametrul = vase de schimb pentrusubstane nutritive, produi de catabolism, gaze respiratorii iap datorit grosimii si a spaiuluiredus ntre sngele capilar icelule: favorizeaz schimburiledintre snge i esuturi conin 5% din volumulsanguin.
c) c) CapilareleCapilarele:
d) d) VeneleVenele ii venulelevenulele:
*au perei mai subiri dectarterele
*sunt mai largi dect arterelecorespondente (3-4x)
vase de capacitan,coninnd cea mai mare partedin volumul sanguin (75%) la opresiune sczut
*colecteaz sngele din capilarei-l transport la inim
*asigur ntoarcerea venoas*chiar dac presiunea venoaseste sczut, este suficientpentru umplerea inimii cu sngen cursul diastolei
CaracteristicileCaracteristicile celorcelor 2 2 sistemesistemecirculatoriicirculatorii:: *Rentoarcerea sngelui din
circulaia sistemic se face prin venele cave n AD
n VD, care pompeazsngele n plmni (prinartera pulmonar)
*Rentoarcerea sngelui din circulaia pulmonar se face prin venele pulmonare
n AS n VS, care l pompeaz n circulaiasistemic prin aort.
a)a) CirculaCirculaiaia sistemicsistemic:
* Sngele se rentoarce din plmni la inim princele patru vene pulmonare, n AS.
* AS este mai puin compliant dect AD dezvolt o presiune mai mare dect n AD (6-10 mmHg).
* Sngele trece din AS n VS prin orificiulvalvei mitrale.
* VS are un perete muscular foarte gros, astfelnct poate genera o presiune crescut ntimpul contraciei (120-140 mmHg).
* Sngele din VS trece n aort prin orificiulvalvei aortice.
b)b) CirculaCirculaiaia pulmonarpulmonar:
* Atriul drept are o distensibilitate crescut (complian )* se poate acomoda la cantitatea de snge venos carese rentoarce
* menine o presiune sczut (0-3 mmHg).* Presiunea normal n AD depinde de:
- volumul de snge din atriu- compliana atriului
* Sngele trece din AD n VD prin orificiul valvei tricuspide.* Peretele VD nu este att de bine dezvoltat ca i cel al VS,
i dezvolt o presiune mai mic (15-20 mmHg).* Sngele din VD trece prin orificiul valvei semilunare
pulmonare n artera pulmonar.
Tipuri de fibre cardiace:1. Fibre contractile-majoritatea;2. Fibrele sistemului excito-conductor (SEC) n esutul
nodal- au automatism (celule pacemaker):
* NSA =pacemaker fiziologic(60-80/min);*NAV = determin blocul fiziologic(40-50/min);*Ci internodale =conecteazNSA i NAV;*Fasciculul His + ramurile dr. istg. = conduc stimulii n ventricul; (25-35/ min)*Reeaua Purkinje = conduce stimulii la pereii ventriculilor(20 -30/ min).
2. Structura fibrei miocardice*Celula cardiac (miocitul) este o celul muscular specializat striat cu un diametru de aprox. 25 i o lungime de aprox. 100 .
*Este compus din fascicule de miofibrile ceconin miofilamente.
*Principala funcie a fibreimiocardice este de a realiza ciclul contracie-relaxare.
2.1. Caracteristici morfo-funcionale ale celulei cardiace1) Sarcolema- este o membrancomplex, ce nveletefiecare celul cardiac,- este compus dintr-un strat bilipidic i mai multetipuri de proteine: pompe, canale, carrieri, proteineG, receptori, enzime;- principalele canale: Na+, K+, Ca++;- principalele pompe: Ca++, Na+/K+, Na+/Ca++.
Principalele tipuri de canale sarcolemale:1. Canalele de Na+ :- n fibrele rapide (contractile): canale rapide de Na+
(voltaj-dependente), deschise n faza de depolarizare- n fibrele lente (pacemaker): canale specifice de Na+
(non- gated) sau funny channels, activate n timpulDLD.
2. Canalele de K+ (voltaj dependente i dependente de Ach):- deschise n faza de repolarizare.- rol principal: refacerea potenialului de repaus i
controlul nivelul excitabilitii celular.- Ach le menine mai mult deschise, inducnd starea de
hiperpolarizare.
Principalele tipuri de canale sarcolemale:
3. Canalele de Ca++ (tipurile L i T-voltaj dependente):- n fibrele rapide (contractile): tipul-L (long-lasting) sau
canale DHP- sunt canale standard de Ca++- deschise n faza de platou, cu rol n procesul
calcium-induced calcium release, important n iniiereamecanismului de contracie;
- n fibrele cu rspuns lent (celule pacemaker): canale deCa++:
tip-T (transient) - activate n cursul DLD (faza 4); tip-L - activat n cadrul fazei de depolarizare (faza 0).
Principalele tipuri de pompe sarcolemale:
1. Pompa Na+/K+:- transport activ primar, activ mai ales n faza 4, pentru a restabili echilibrul ionic- pompeaz 3 Na+ n afar i2 K+ nuntru pentrufiecare molecul de ATP2. Antiporter-ul Na+/Ca++- transport activ secundar cuplat cu pompa Na+/K+, folosind gradientul de Na+ creat de aceasta- expulzeaz 1 Ca++ n schimbul a 3 Na+.3. Pompa Ca++- expulzeaz Ca++, pentru a restabili echilibrul ionic.
Principalele tipuri de canale i pompe sarcolemale:
2) Discurile intercalare:
*Structuri membranare n zig-zag la capetele fibrei musculare, cu rol prin:1. gap junctions (nexusuri)-formate din conexoni conecteazcitosolul celulelor adiacente-regiuni cu rezisten electric sczut;-determin funcionarea inimii ca un tot unitar sinciiu electric transmi-tere rapid a stimulului de la celul la celul.2. macula adherens (desmozomii) ifascia adherens-formeaz arii de adeziune puternicdintre celule.
3) Tubii transversali (-T):-invaginaii ale sarcolemei formaiunitubulare alungite care extind spaiulextracelular spre interior-bine dezvoltai n fibrele ventriculare
roluri:1) conduc PA n celul aciune peRS eliberarea Ca++ n sarco-plasm iniierea contraciei2)Ofer Ca ++ extracelular: pot lega
Ca++, datorit:- diametrului mare (5x dect nmuchiul scheletic),- electronegativitii - prin cantitateade mucopolizaharide.
4) Tubii longitudinali (-L)-reticulul sarcoplasmatic (RS):-tubi cu diametrul mic, n apropiereaelementelor contractile + n apoziiestrns cu tubii-T -la capete prezint cisterne, de-a lungulsuprafeei interne a sarcolemei sau njurul tubilor T-mai puin dezvoltai ca cei din muchiulscheletic stocheaz mai puin Ca++- n fibrele cardiace, sursa deCa++ trebuie s fie dubl:
*intracelular (din RS)*extracelular (din tubii-T).
- Rolul RS : depoziteaz ielibereaz Ca++ necesar cuplrii
excitaie-contracie:
-dup stimulare, Ca++ este eliberat prindeschiderea canalelor de Ca++ (receptoriryanodinici), pentru a iniia ciclulcontractil;
-Ca++ revine n RS prin activarea Ca++-ATP-azei , pentru a iniia relaxarea. Activitatea sa este crescut la stimulareab-adrenergic.
- n RS, Ca++ este depozitat nconcentraie mare, fixat pe proteinele de stocare, incluznd calsequestrina.
5) Mitocondriile i 6) Nucleul:* Mitocondriile - foarte bine reprezentate
(ocup 1/4-1/3 din volumulcelulei)- rol: de a genera energie,sub form de ATP, necesarmeninerii funciei contractile igradientului ionic asociat.*Nucleul- conine informaia genetic a celulei,- de obicei, localizat central,- unele miocite pot fimultinucleate.
7) Miofibrilele:* elementele contractile ale miocitului
(ocup 1/2 din miocitul ventricular);* alctuite din miofilamente aliniate
n serie:- groase -de miozin;- subiri -de actin.- miofilamentele -organizate n discuri: disc izotrop (I) - conineactina, i este strbtut central de benzile Z; disc anizotrop (A) -conine miozina i actina.Benzile
Z
8) Sarcomerul
- unitatea morfo-funcional a miocitului
- limitat la fiecare capt de liniile Z (abreviere de la germ. Zckung, contracie);- lungime variabil li=1.6-2.2 (2.4) mm (n funcie de gradul de alungire a fibrei)
8) Proteine contractile i reglatorii: *Principaleleproteinecontractile:-Miozina-Actina*Principaleleproteinereglatorii:-Tropomiozina-Troponina(C,I,T)*Actinina
Miozina*Principala protein contractil; asimetric, G 470,000 D
* Structur:-2 lanuri grele: n dublu helix, terminndu-se cu 2structuri globulare 2 capete.-capetele - dispuse lateral fa de lanul greu punile;-restul lanului formeaz corpul (coada).-4 lanuri uoare (MLC): 2 LC/cap, cu rol modulator:-MLC-1 inhib contracia prin interaciune cu actina;-MLC-2 crete rata de cuplare a punilor prin afinitii pentru actin (ex. rspunsul la -Ag).
Proprietile capului miozinic:*situs de legare a ATP-ului: leag ATPi produii si de metabolism ADP i Pi;*funcie de ATPaz hidrolizeaz ATPi furnizeaz energia necesar contraciei- [Ca++] (de la 107M la 5105M) crete de 5x activitatea ATP-azei.*situsul de legare al actinei.* Poriunea bazal alungit a capului (gtul) i modificconformaia n timpul ciclului contractil.* Titina (conectina) = structuri elastice care susinmiozina. Are 2 funcii:*ancoreaz moleculele de miozin de linia Z,*asigur elasticitatea muchiului.
* Protein contractilcu structur globular;2 forme:
- actina-G- actina-F
* Proprieti:*polimerizare: actina-G actina-F lan de uniti repetitive;*au situsuri de legare a miozinei.* Filamentele subiri sunt formate din 2 uniti de actin, dispusen -helix + cele 2 proteine reglatoare.* n faza de relaxare, situsul actinic de legare al miozinei esteblocat de tropomiozin inhib interaciunea actin- miozin.
Actina
Proteine reglatorii: tropomiozina i troponina:
*Tropomiozina (Tmz) blocheaz situsurile de legare ale actinei;
- raport: 7 G-actine/1 Tmz;*Troponina (TN) -ataat deTmz, are 3 subuniti:1. troponina-T (TN-T) - ataat de Tmz.2. troponina-I (TN-I) - inhib legarea miozinei pe actin.- rol: dac este fosforilat de -agoniti relaxarea.3. troponina-C (TN-C) leag Ca++ n timpul cuplriiexcitaie-contracie (4 Ca++/1 TN-C) nltur inhibiiadat de TN-I modific conformaia TN deplasareaTmz de pe actin este posibil interaciunea actin-miozin.
2.2. Mecanismul contraciei n fibra cardiacA) Etapele cuplrii excitaie-contracie:1) Stimulul este condus rapid
de la o celul la alta prinintermediul conexonilor.
2) PA este condus de-a lungulsarcolemei tubii T.
3) n faza de platou a PA influx lent de Ca++ (princanalele L sarcolemale).
4) Influxul de Ca++ acioneazca trigger Ca++
eliberat din RS Ca++induce eliberarea de Ca++
5) Rezultat: [Ca++]i.c. (10-7 M10-5 M)
Obs: pentru iniierea cicluluicontractil sursa de Ca++ :- intracelular (din RS) i-extracelular (din tubii T).6) Ca++ +TN-C nlturinhibiia dat de TN-I.
7) Prin modificarea confor-maiei TN deplasareatropomiozinei de pe situsurile de legare ale actinei permiteinteraciunea actin-miozin.
8) Capul miozinic interacioneaz cu actina formareapunilor acto-miozinice.
9) Filamentele de actin se deplaseaz n interior, prinflectarea capului miozinei spre centrul sarcomerului, apropiind liniile Z scurtarea sarcomerului.
10) La sfritul fazei de platou oprirea brusc a influxuluiCa+ + pomparea rapid a Ca+ n RS sau n tubii T rapid [Ca+ ]i.c. (10-5M 10-7M) oprirea contracieipn n momentul generrii unui nou potenial.
B) Bazele moleculare ale contraciei n fibrele cardiace:
1) nainte de nceperea contraciei, capul miozinic leag unATP capul se deconecteaz de actin (Fig. A).2) Sub aciunea ATPazei miozinice: ATP ADP +Pi iniial legai de capul miozinic. Capul se flecteaz n vecintatea unei noi molecule de actin, dar fr a se lega (Fig. B).
3) Prin hidroliza ATP-ului capul miozinic se leag tranzitoriu ilabil de nou molecul de actin. n momentul eliberrii Pi de pe capul miozinic legare puternic a capului miozinic de actin(Fig. C).
4) Capul miozinei se ndreapt i se flecteaz pe corpulmiozinei fora de contracie a capului miozinicalunecarea filamentului de actin (molecula de actin se deplaseaz ntre 5 i 10 nm) (Fig. D).
5) Capul miozinic este strns legat de actin rigor (Fig. E).6) Legarea unui nou ATP de capul miozinei detaarea capuluimiozinei de pe actin finalizarea strii de rigor.
7) Dup detaarea capului,noua molecul de ATP este scindat n ADP iPi n vederea unui nou ciclu.
8) Cuplarea acto-miozinic ciclic (formarea punilor) scurtareasarcomerelor.
Sistola i Diastola:* Scurtarea tuturor sarcomerelor determincontracia. Sistola = faza de contracie a cicluluicardiac.* Atunci cnd Ca++ se desprinde de pe TN-C, nu se mai formeaz punile acto-miozinic relaxareaDiastola.* Contracia muchiului cardiac ncepe la cteva ms dup generarea PA i mai continu cteva ms dupterminarea acestuia durata contraciei depinde nprincipal de durata PA (0.2 - 0.3 sec).* La FC durata ambelor faze (relaxarea scademai mult) inima nu se relaxeaz suficient nupermite umplerea complet cu snge a inimii.