FACULTATEA DE MEDICINA SI
FARMACIE GALATI
1.DEBITUL CARDIAC 2. CIRCULATIA CORONARA 3. METABOLISMUL INIMII
PROF.DR.NECHITA AUREL
11.. DDeebbiittuull CCaarrddiiaacc((DDCC))
DC: cantitatea de sânge ejectată de inimă per minut ⇒ cantitatea de sânge pompat per minut în circulaŃia sistemică sau cea pulmonară (DCstg = DCdr). Calcul: DC = VS x FC
•VS = 70 ml
•FC = 70 BPM
⇒- în repaus: DC = 5-6 l/min, - în efort: DC = 25-35 l/min,
pe seama ↑ FC şi a VS. Indexul Cardiac (IC)
IC = DC SC (m2)
⇒ IC = 3 ± 0,5 l/min/m2 SC
FracŃia de ejecŃie (FE)
FE = VS VEDV =
(VEDV- VESV) VEDV
⇒ FE>55%
MMeettooddeellee ddee ddeetteerrmmiinnaarree aa DDCC
1.Metoda Fick - pe baza legii conservării masei
Metoda Fick directă: pe baza VO2.
• VO2 → O2 din aerul expirat
DC = VO2
(250-300 ml/min);
[O2 ]a - [O2 ]v
• [O2
]a → [O2
] din artera
DC =
250 ml/min 0,20 – 0,15
periferică (0,20 ml O2/ml sânge);
• [O2 ]v → [O2 ] din AD (cateterism) (0,15 ml O2/ml sânge).
= 5000 ml/min
Metoda Fick indirectă: pe baza VCO2.
MMeettooddaa FFiicckk ddiirreeccttăă:: ppee bbaazzaaVVOO22
2. Metoda diluŃiei - pe baza principiului lui Stewart • Q - cantitatea de subst. injectată
DC = Q x 60 q x t
(mg) • q - conc. medie de subst. (mg/l) • t - timpul de expulzare a subst.
SubstanŃe utilizate: (sec)
ColoranŃi: - roşu Congo - albastru Evans
Izotopi radioactivi: I131, Cr51
3.Metoda ecocardiografică - metodă neinvazivă:
US (cu frecvenŃa ↑) → structuri cardiace → sunt reflectate f (densitatea mediilor) →impulsuri electrice→captate.
4.Cardiografia de impedanŃă - metodă neinvazivă.
MMeettooddaa eeccooccaarrddiiooggrraaffiiccăă
FFaaccttoorriiii ddee ccaarree ddeeppiinnddee DDCC
•Întoarcere venoasă
Pres. venoasă
VESV
Tonus venos
Volemie
PRESARCINA
+
VS + + INOTROPISM
FC (Durata Diastolei)
•ComplianŃa V
•SNVS, catecolamine
•SNVP DC -
+ VC
(5 - 35 l/min) POSTSARCINA ← RPT
+
FC +
-
SNVS, CATECOLAMINE
SNVP
- VD
VVaarriiaaŃŃiiiillee ffiizziioollooggiiccee aallee DDCC
DC variază în funcŃie de modificările celor doi parametri care determină DC (FC şi VS):
Efort Stres După
Stres ↑Intoarce- re venoasă
↓Volemia ↓TA ↑TA
FC ↑ ↑ ↓ ↑ ↑SNVS reflex
↑SNVS reflex
↓SNVP reflex
VS ↑ ↑ ↓ ↑ (↑pre- sarcina)
↓ (↓pre- sarcina)
↓ (↓pre- sarcina)
↓ (↑post- sarcina)
DC ↑ ↑ ↓ ↑ N N ↓
⇓ 25-35 l/min (↑5-7x)
VVaarriiaaŃŃiiiillee ppaattoollooggiiccee aallee DDCC
↑DC:
- afectiuni cu Rezistenta periferica tisulara redusă;
- febra (↑ VO2); - hipertiroidism (↑ VO2); - anemie (↓Hb).
↓DC:
- afecŃiuni cardiace: - insuficienŃa cardiacă (↓contractilit.); - tahiaritmii (↓ Diastola ⇒↓Vol.end diastolic ventricular);
- hemoragii (↓ Volemia).
DDiissttrriibbuuŃŃiiaa ddeebbiittuulluuii ccaarrddiiaacc
↑DC 25-35 L/min
↑Efort
Repaus
↑Efort
Repaus
DC = 5 L/min
LLEEGGEEAA IINNIIMMIIII FFrraannkk -- SSttaarrlliinngg Se observa că în cazul creşterii întoarcerii venoase debitul cardiac
creşte.
În cazul măririi moderate a rezistenŃei periferice se observă menŃinerea
constantă a debitului cardiac. O creştere importantă a acesteia va
determina însă o scădere a minut-volumului.
Legea inimii, conform căreia forŃa de contracŃie a cordului se
adaptează la volume variabile ale întoarcerii venoase a fost observat de
Otto Frank la broască (1895), şi demonstrat de Ernest Starling pe
cordul de mamifer (1915).
Rata întoarcerii venoase condiŃionează umplerea ventriculară
diastolică, numită şi presarcină, care, la rândul său, determină gradul
alungirii presistolice a fibrelor miocardice.
Prin urmare, legea inimii poate fi enunŃată astfel: forŃa de contracŃie
a fibrei miocardice este proporŃională cu lungimea sa
telediastolică.
Prin analogie cu muşchiul scheletic, această proprietate a miocardului
de a se contracta mai puternic la elongaŃii iniŃiale mai mari ale fibrelor,
se explică prin formarea unui număr variabil de punŃi actomiozinice în
funcŃie de lungimea precontractilă a sarcomerului.
Un rol important în geneza mecanismului Frank-Starling îl au ionii de
calciu. Studii experimentale au demonstrat faptul că alungirea
presistolică a sarcomului determină, pe de o parte, creşterea afinităŃii
troponinei C pentru aceşti ioni iar pe de altă parte, produce discrete
creşteri ale concentraŃiei calciului citoplasmatic.
Creşterea presarcinii determină mărirea debitului cardiac în primul
rând prin creşterea forŃei de contracŃie, dar se constată şi o discretă
accelerare (cu 10-15%) a ritmului cardiac. Acest fapt este consecinŃa
întinderii fibrelor nodului sinusal în urma dilataŃiei atriului drept,
produsă de întoarcerea venoasă crescută. Modificările forŃei şi ale
frecvenŃei de contracŃie a inimii, determinate de creşterea volumului
telediastolic, sunt rezultatul unor mecanisme adaptative cardiace
intrinseci.
MenŃinerea constantă a valorilor minut-volumului consecutiv creşterii
valorilor presiunii arteriale împotriva căreia ventriculul ejectează
sânge (şi care poartă numele de postsarcină), este, în mare măsură, tot
o consecinŃă a legii inimii.
Creşteri ale postsarcinii influenŃează indirect, retrograd, presarcina,
prin micşorarea fracŃiei de ejecŃie. Volumul telediastolic al ciclului
cardiac imediat următor va fi astfel mărit datorită creşterii volumului
telediastolic al ciclului anterior. În consecinŃă, după câteva contracŃii
în care cordul se adaptează, debitul cardiac se va menŃine nemodificat
la creşteri progresive ale presiunii arteriale. La valori de peste 160 mm
Hg ale acesteia, minut-volumul începe să scadă, înscriind o pantă
descendentă pe curba debit cardiac-presiune arterială.
22.. CCiirrccuullaaŃŃiiaa ccoorroonnaarriiaannăă
1. Două artere coronare, din Ao: - art. coron. Dr → VD + VS Post; - art. coron. Stg → VS Ant + Lat.
2. DispoziŃie: din zona subepicardică (artere mari cu ↑ α-Rec)→ spre zona subendocardică (artere mici şi arteriole cu ↑ β2-Rec).
3. Vene principale:
- sinus coronar (75% sânge) +vena cardiacă ant. (20% sânge) → AD
- vene thebesiene→cavităŃile inimii 4. Tipuri de circulaŃie:
- terminală; - colaterală.
Arterele coronare intramurale
Arterele coronare intramurale sunt ramuri mici ale arterelor superficiale subepiocardice, care patrund in masa miocardica. Dupa traseul lor se clasifica in doua categorii: 1. artere intramurale de tip A, care au un traiect initial oblic si apoi se termina in jumatatea subendocardica a peretelui, mai ale in ventriculul drept. 2. artere intramurale de tip B, care strabat muschiul perpendicular pe suprafata lui si ajunse subendocardic, se anastomozeaza, formand plexuri arteriale subendocardice, mai ales la nivelul ventriculului stang.
Circulatia colaterala leaga intre ele arterele coronare intramurale, fapt important in cazul obstructiei unei ramuri coronare. Numarul de capilare in circulatia coronara este f. mare, putand ajunge la 2500/mm2, practic fiecare fibra are coronara sa.
5. ExtracŃia bazală O2: Maximă (75%) ⇒ Dacă ↑ Necesarul O2 ⇒ ↑ Fluxulcoronarian ⇒vasodilatatie.
6. FuncŃionare: Aerob ⇒ Ocluzia coronariană>2 min ⇒ Necroza. 7. Perfuzia Diastolă > Perfuzia Sistolă. 8. Factorii de care depinde consumul de O2 miocardic (MVO2):
- Majori: �Inotropismul �FC;
Factori Inotrop + ⇒ ↑ MVO2
Factori Inotrop - ⇒ ↓ MVO2
SNS, Catecolamine, β-Ag, Tonicardiace, Ca2+, Teofilina
SNVP, β-Blocante, Acidoza,
�Tensiunea intraparietală (wall stress) Hipoxia - Minori:
�Metabolismul miocardic; �Hormoni.
33.. PPaarraammeettrriiii hheemmooddiinnaammiiccii ccoorroonnaarriieennii
1.Fluxul coronarian: - Repaus: 250 ml/min (5% DC) - Efort: 1 l/min
FF==∆∆PP//RR ∆∆PP == pprreessiiuunneeaa ddee ppeerrffuuzziiee ccoorroonnaarriiaannaa== pprree.. ddiinn aaoorrttaa
RR == rreezziisstteennttaa vvaassccuullaarraa ccoorroonnaarriiaannaa
↑Flux:prin ↓RezistenŃei ⇒ Vasodilat RezistenŃa:
- RezistenŃa intravasculară - dependentă de VC/VD arteriolară;
- controlată prin autoreglare.
- RezistenŃa extravasculară dependentă de fazele rev. cardiace
- ↑ în Sistolă(compresia musculara sistolica) ⇒↓↓↓ Flux coronarian (în special în VS subendocardic);
- ↓ în Diastolă ⇒ ↑ Flux coronarian ⇒ importanŃa diastolei pentru perfuzia VS.
FFlluuxxuull ssaanngguuiinn ccoorroonnaarriiaann
în coronara dreaptă: �prezent atât în timpul SV cât şi în timpul DV;
în coronara stângă: �foarte redus în timpul SV, în special în zona subendocardică, datorită compresiunii extrinseci;
�crescut în timpul DV, cu un maxim la sfârşitul RIV, când compresiunea extra- vasculară este minimă iar presiunea Ao se menŃine ridicată.
⇒Dacă ↑FC (Tahiaritmii) ⇒↓Diastola ⇒ ↓Flux coronarian ⇒ ↓Oferta O2
- condiŃiile de ↓ Oferta O2: -↑ FC (Tahiaritmii), - ↓ TA (şoc), - obstrucŃia coronariană.
2) Presiunea: - Sistolică = 80 mmHg - Diastolică = 20 mmHg
3) Consumul de O2 miocardic (MVO2): - MVO2 = 25-30 ml/min (10% VO2).
33.. RReeggllaarreeaa fflluuxxuulluuii ccoorroonnaarriiaann FF==∆∆PP//RR ∆∆PP == pprreessiiuunneeaa ddee ppeerrffuuzziiee ccoorroonnaarriiaannaa== pprree.. ddiinn aaoorrttaa RR == rreezziisstteennttaa vvaassccuullaarraa ccoorroonnaarriiaannaa
↑ Fluxcoronarian se realizează prin ↓ Rezist.coronariană⇒ VD
Reglarea asigură: Echilibrul CERERE O2 – OFERTĂ O2
Mecanismele reglării fluxului coronarian:
1)Autoreglarea (cel mai important)
a) metabolică; b) miogenică.
2) Reglarea nervoasă.
3) Reglarea umorală.
1) Aut oregl area - mecani sm l ocal de regl are
a) Autoreglare metabolică: -↑necesar O2
-↓oferta O2 ⇒Dezechilibru cerere/ofertă⇒ ↑cataboliŃi⇒VD
- factori catabolici cu rol în autoreglare: � ↓ PO2 ⇒ VD � ↑Adenozina:
↓O22
ATP
AMP
ATP
↑O22
feedback
Adenozina AMP
RReecc ⇒⇒VVDD vvaass
� ↑ PCO2, ↑ H+, ↑ K+ ⇒ VD
⇒⇒↑↑FFlluuxx ssaannggiinn
⇒⇒ ↑↑OO22
� Factorii endoteliali VD/VC aflaŃi în echilibru: - PGI2 /TXA2 - derivaŃi din acidul arahidonic (AA); - NO
b) Mecanism miogen: - ↑presiunea sanguină ⇒ VC; - ↓presiunea sanguină ⇒ VD.
22)) RReeggllaarreeaa nneerrvvooaassăă SNVS(noradrenalina):
- Efect direct: - (mult)pe coronare mari (↑α-Rec)⇒ VC; -(putin) pe coronare mici (↑ β2-Rec) ⇒ VD.
- Efect indirect: - pe inimă (β1-Rec) ⇒↑FC ⇒ ↑ MVO2 ⇒ VD;
SNVP (vagul): VD slabă. 33)) RReeggllaarreeaa uummoorraallaa
VC: Catecolamine, Angiotensina II (Ag II), ET, TXA2.
VD: NO, PGI2, Serotonina, Bradikinina.
MMeecc..mmiiooggeenn •↑p ⇒ VC
•↓ p ⇒VD
SSNNVVPP
RReeggllaarreeaa cciirrccuullaaŃŃiieeii ccoorroonnaarriieennee
•Inotropism Cerere de O2 Oferta de O2
FFaazzeellee RRCC
•FC •Ti(wall stress)
FFaaccttoorrii mmaajjoorrii
FFaaccttoorrii mmiinnoorrii
AAuuttoorreeggllaarree
FFlluuxxuull ccoorroonnaarriiaann
UUmmoorraall
NNeerrvvooss
MMeecc..mmeettaabboolliicc
•F. metabolici VD SSNNVVSS
- ↓pO2 VD
- ↑pCO2, ↑H+
•F. endoteliali
DDiirreecctt ((eepp vvaassee))
IInnddiirreecctt ((mmiiooccaarrdd))
-VD: NO, PGI2
α R β2R β1R -VC: TxA2
⇓ ⇓ VC VD
⇓
↑MVO2⇒VD
CCoorreellaaŃŃiiaa îînnttrree ccoonnttrroolluull nneerrvvooss şşii uummoorraall
55.. LLuuccrruull mmeeccaanniicc ccaarrddiiaacc ((LL))
Lucrul mecanic al ventriculului stâng/bătaie: L ventricul stg = Volumul sistolic x Presiunea aortică medie.
L ventricul drept = 1/7 L ventricul stg (Pcirc. pulmonară < Pcirc. sistemică).
↑ L inimii la solicitările: - de presiune - încărcare de presiune (HTA, stenoza Ao),
- de volum - încărcarea de volum (insuficienŃa Ao, insuficienŃa cardiacă).
METABOLISMUL INIMII Sursele de energie în condiŃii bazale:
- acizii graşi saturaŃi şi nesaturaŃi ⇒ asigură 70% din energia necesară;
- compuşii glucidici (glucoză, lactat, piruvat) - asigură 30-40%din energia necesară;
- corpii cetonici = sursă de energie, mai ales în acidoze.
Utilizarea unei largi game de substraturi = un factor de securitate energetică.
Inima utilizează numeroase substraturi, în funcŃie de:
1. concentraŃia lor arterială: inima va utiliza preferenŃial substratul energetic care se găseşte în concentraŃia mai mare; 2. raportul între diferiŃii compuşi, respectiv de prezenŃa sau absenŃa celorlalte substraturi (ex: acumularea de lactat în sânge reduce preluarea glucozei şi invers);
3. balanŃa endocrină: insulina creşte preluarea glucozei de către inimă, dar nu influenŃează preluarea lactatului;
4. starea de nutriŃie.
Producerea de energie cardiacă are loc în mitocondrii:
- Acizii graşi, lactatul, piruvatul şi corpii cetonici sunt degradaŃi înaintea glucozei.
- Metabolizarea glucozei: prin fosforilare oxidativă ⇒ din o moleculă de glucoză rezultând 36 molecule de ATP.
Metabolismul acizilor grasi(AG) AG provin din degradarea trigliceridelor. In celula miocardica, AG + coenzima A = Acil-CoA. Acesta se fixeaza la nivelul membranei mitocondriale de carnitina si in prezenta unei enzime(transferaza) este introdus in mitocondrie unde este oxidat.
Metabolismul glucozei Glucoza este utilizata de obicei in hipoxie. Ea trece din sange in miocit prin transport facilitat activat hormonal (insulina). Intracelular glucoza este fosforilata sub actiunea hexokinazei, rezultand glucozo-6-fosfat (G-6-P).Insulina stimuleaza hexokinaza. G-6-P prin glicoliza anaeroba citoplasmatica se transforma in final in piruvat si 2 molecule de ATP. In prezenta oxigenului, piruvatul intra in mitocondrie unde se transforma in Acetil-CoA care patrunde in ciclul Krebs. In hipoxie, piruvatul este redus, cu formare de lactat.
În anaerobioză sau ischemie usoara ⇒ glicoliza anaerobă:
- ↓ producŃiei de energie în raport cu cantitatea de glucoză oxidată şi cu necesarul energetic efectiv ⇒ dintr-o moleculă de glucoză ⇒ 2 molecule de ATP.
- functionarea insuficienta a ciclului Krebs determina acumularea la nivel miocardic de acid lactic si alti metaboliti activi. Acestia mai pot fi “spalati” de catre circulatia coronariana inca pastrata.
- ATP-ul format in miocard in cantitate mica, este folosit pentru mentinerea functiei membranare (pentru pompele ionice), conservand viabilitatea celulara.
- scaderea activitatii oxidative mitocondriale determina scaderea functiei contractile miocardice prin conservarea energiei in celula.
Principalele cai metabolice de la nivel miocardic
În ischemie, acumularea de acid lactic constituie una dintrecauzele durerii anginoase.
În ischemia miocardică prelungită:
- ATP → ADP → AMP → Adenozină.
- datorită permeabilităŃii membranei celulei miocardice pentru adenozină aceasta trece în interstiŃiu şi apoi în circulaŃie, fiind răspunzătoare de vasodilataŃia coronariană (vezi circulaŃia coronară).
In ischemia severa, este suprimata glicoliza. Daca metabolitii acizi formati in ischemia moderata nu mai sunt eliminati de catre fluxul coronar local, ei se acumuleaza, scad pH-ul si suprima glicoliza, scazand drastic astfel nivelul de ATP. ATP-ul aproape epuizat, determina dereglarea functionarii pompelor ionice membranare si implicit acumularea intracelulala de Ca+2, ceea ce duce la moartea celulei miocardice. Prin pierderea integritatii membranei se elibereaza in circulatia sanguina unii compusi intracelulari (troponina T, creatinkinaza, lactatdehidrogenaza), dozarea lor fiind un indicator al gravitatii leziunilor ischemice.
Caile metabolice miocardice din ischemia usoara-moderata