CURS C-V 1

44
Disciplina de Fiziologie Sistemul Cardiovascular: STRUCTURA TESUTULUI CARDIAC STRUCTURA TESUTULUI CARDIAC PROPRIETATILE MIOCARDULUI PROPRIETATILE MIOCARDULUI

description

cardiologie

Transcript of CURS C-V 1

  • 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.