curs fiziologie cardiac_2011

Upload: andrada

Post on 09-Jul-2015

870 views

Category:

Documents


10 download

TRANSCRIPT

Curs Fiziologie - Cardiac 1 FIZIOLOGIA SISTEMULUI CARDIOVASCULAR Aparatulcardiovascularesteconstituitdininim(cord)iunsistemdevasesanguinecarealctuiesc circulaiamaresausistemicicirculaiamicsaupulmonar.Sistemulcardio-vascularasigur aprovizionareatuturorcelulelororganismuluicuO2,substanenutritiveinlturareaproduilor metabolismuluicelular,transportulsubstanelorbiologicactive,uniformizareatemperaturiicorporalei procesele de adaptare i aprare ale organismului.Principalele componente ale aparatului cardio-vascular sunt: Inima are funcie de pomp asigurnd diferenele de presiune necesare circulaiei sngelui n sistemul cardiovascular Arterele - reprezint ducte de distribuie a sngelui spre organe Microcirculaia - reprezint zona unde se realizeaz schimburile dintre snge i esuturi Venele - servesc ca rezervoare sanguine i colecteaz sngele pentru a-l rentoarce la inim Circulaiasistemicicirculaiapulmonarfuncioneaznregimpresionaldiferitindeplinescroluri diferite. Circulaia pulmonar asigur deplasarea sngelui din ventriculul drept (VD), prin artera pulmonar (AP),ctreplmniundeserealizeazschimburiledegazeiapoiprinvenelepulmonare(VP)natriul stng(AS).Circulaiasistemicasigurdeplasareasngeluidinventricululstng(VS)natriuldrept(AD) parcurgndtreisegmente:dedistribuie(aortairamurilesale),deschimb(capilareleivenulele)i colector (venele i atriul drept). 1. PARTICULARITI MORFOFUNCIONALE ALE INIMII 1.1. STRUCTURA FUNCIONAL A INIMII Inimaesteunorganmusculo-cavitarcarendeplineteroluldepomp,cuactivitateritmicsistolo-diastolic. Inima este situat n mediastinul anterior, la stnga liniei mediane, ntre cei doi plmni. Axul ei longitudinalesteorientatnjos,nainteisprestnga.Dimensiunileinimiivariaznfunciedemrimea corpului, vrst i sex. La adult, reprezint aproximativ 0,43% din greutatea corpului, avnd n medie 300 g. Mrimeaeiseapreciazpeoradiografiesimplprinraportulcardio-toracic(raportuldintrediametrul transversalalinimiiialtoracelui),carenutrebuiesfiemaimarede0,5.Aceastapreciereestedoar orientativ, deoarece msurarea exact a dimensiunilor inimiii a cavitilor sale se realizeaz cu ajutorul ecocardiografiei.Inima are n structura sa un perete alctuit din 3 tunici (epicardul, miocardul i endocardul) i un sistem de valve i prezint o vascularizaie i inervaie prorpie.ENDOCARDUL-estereprezentatdeunstratdeceluleendotelialespreinterior(identiccuendoteliul vaselor)iunstratdeesutconjunctivelasticlaexterior,careacoperfaainternaatriilor,ventriculilor, extinzndu-seilanivelulvalvelor.Endocardulsintetizeazuniimesagerichimici,cumarfiendocardina, care prelungete contracia miocardic i are proprieti vasoconstrictoare.MIOCARDUL-esteconstituitdinfibremuscularecardiace,unsistemexcitoconductoriunschelet fibroscare,mpreuncuendocardul,participlaformareasistemuluivalvular.Fibrelemuscularesunt dispuse n straturi suprapuse, ancorate de scheletul fibros.Lanivelulatriilorsedescriudoustraturisubiri,unulsuperficial,dispusoblic,carenveleteambele atrii, i unul profund, dispus perpendicular pe direcia fibrelor superficiale, separat pentru fiecare atriu.Lanivelulventriculilorsedescriupatrusistemedefibremuscularecareacioneaznsensulreducerii cavitilorventricularentimpulsistolei.Ventricululstngestepreponderent,reprezentnd50%din greutatea total a inimii, deoarece, n circulaia sistemic, presiunea este mai mare comparativ cu presiunea din circulaia pulmonar. PERICARDUL este alctuit din dou foie (visceral i parietal), care nvelesc inima i ntre care se gseteocantitatemicdelichidseros(lichidulpericardic),curoldelubrefiereiprotecie.Lichidul pericardicarerolulidealimitaexpansiuneaiumplereadiastolic,nspecialaVD,protejndastfel circulaia pulmonar mpotriva unei suprancrcri. Curs Fiziologie - Cardiac 2 VALVELE INIMII - sunt formaiuni care se inser la nivelul orificiilor atrio-ventriculare sau al marilor vase iauroluldeaasiguracurgereaunidirecionalasngelui.Valvele se micpasivsubaciuneapresiunii sngelui din caviti. Structura valvelor i modul lor de funcionare au rol important n activitatea de pomp a inimii.Valveleatrioventriculare-auformdeplnieisuntinseratepeuninelfibros.Sedescriu2foie pentruvalvamitrali3pentrutricuspid.Marginilevalvelorseinserprinintermediulcordajelor tendinoasedevrfulmuchilorpapilari.Contraciaacestormuchiesteimportantpentrumeninerea valvelor n poziie nchis n timpul sistolei ventriculare. Valvele arteriale (sigmoide sau semilunare) - sunt reprezentate de 3 foie simetrice situate n aa fel nctmarginilelorvinncontact.ntimpulsistoleiventricularevalvelesuntdeschise,iarlasfritul sistolei cnd ejecia nceteaz, valvele se nchid datorit scderii presiunii din ventriculi. Valvele aortic i pulmonar nu se nchid simultan datorit faptului c ejecia ventriculului drept o depete pe cea a ventriculului stng cu pn la 0,04 sec, diferen ce se accentueaz n inspir. VASCULARIZAIA INIMII - este asigurat de vasele coronare.INERVAIA INIMII (miocard, esut nodal i vase coronare) - se realizeaz prin nervi senzitivi i motori vegetativicareformeazplexurilecardiace.Fibreleparasimpaticesuntterminaiialenervilorvagii mpreun cu fibrele simpatice formeaz plexuri n miocardul subepicardic i subendocardic. Nodul sinoatrial (NSA) i atrioventricular (NAV) sunt bogat inervate de fibre adrenergice i colinergice, cele din urm avnd densitatemaimaredectnmiocardulventricular.Concentraiaacetilcolineigsitnventriculireprezint doar 20-50% din cea gsit n atrii. 1.2. STRUCTURA FUNCIONAL A CELULEIMIOCARDICE CONTRACTILEMiocardul conine celule cu proprieti contractile, care formeaz marea mas a miocardului i prezint oseriedeparticularitimorfologiceifuncionale.Celulelemiocardicecontractile(miocitele)auoform aproximativcilindric,undiametruntre10-15miolungimentre30-60m.Existdiferenentre celulele atriale i cele ventriculare: -Celuleleatriale-suntmaimiciiposednumeroasegranulececoninpeptidulnatriureticatrial (ANP), eliberat n urma distensiei atriale -Celulele ventriculare - sunt mai mari i prezint caracteristici electrofiziologice diferite pentru celulele epicardice, endocardice i celule M (midmyocardial).Examinatelamicroscopuloptic,celulelemiocardiceatrialeiventriculareprezintstriaiiiapar interconectate prin discuri intercalare, formnd o reea sau un sinciiu funcional. Discurile permit n acelai timp trecerea cu mare uurin a unor ioni sau molecule de la o celul la alta. DISCULINTERCALARconstituiezonadejonciunentrecelulelemiocardice,avndostructur complex. Se descriu trei tipuri de formaiuni joncionale: -Nexussaugapjonction-formatprinapoziiasarcolemelor,acesteafiinddespritedeozon foarte ngust (2 nm)-Desmozomul sau macula adherens" - constituit din corpi citoplasmatici pereche cu structur dens, situai de o parte i de alta a discului intercalar, care ndeplinesc un rol mecanic constituind puncte de sprijin n legarea celulelor -Jonciuneaintermediarsau"fasciaadherens"-ocupceamaimareparteadisculuiintercalari ndeplinesc un rol mecanic, la acest nivel ptrund filamentele de actin Comportamentul funcional de tip sinciiu se datoreaz jonciunilor strnse i a prezenei la acest nivel a unorstructuriproteice,detipcanal,conexonii.Acetiarealizeazoconectarecurezistenelectric sczutnaxullongitudinalileagdirectcitoplasmelecelordoucelulepermindtrecereaioniloria unormoleculemicintrecelule.Diferiteletipurideproteinedinstructuracanalului(conexine43,40,45)pot influena permeabilitatea selectiv pentru molecule mici. De exemplu, celulele din sistemul His-Purkinje au canalele joncionale strnse formate din conexina 40, cu o conductan sporit, contribuind la transmiterea mairapidaimpulsului.Vitezadeconducereestede2-3orimaimaremsuratlongitudinaldect transversal.Adrenalinaiacetilcolinainflueneazcomunicareaintercelularprinaciuneadefosforilarea AMPc i GMPc la nivelul proteinelor joncionale. Conductana joncional mai poate fi modulat de o serie Curs Fiziologie - Cardiac 3 defactoricumarfi:Ca2+,H+,calmodulina,agoniti|-adrenergici.Acidozaicreterea[Ca2+]induc nchiderea canalelor la nivel joncional, pentru limitarea distrugerilor celulare atunci cnd o regiune a inimii este lezat ca n infarctul miocardic. Fiecarecelulcontractilestenconjuratdeomembrancelularcomplex-sarcolemaiconine organite celulare, dintre care miofibrilele reprezintelementele contractile. SARCOLEMA - prezint numeroase modificri funcionale care i influeneaz permeabilitatea selectiv iasigurrepartizareainegalaionilorninterioruliexteriorulcelulei.Fluxulionicprinmembraneste controlat prin molecule proteice ce pot fi canale ionice, pompe sau dispozitive de schimb. Canale ionice - prezint selectivitate pentru anumii ioni (Na+, K+, Ca2+) al cror transport este pasiv n virtuteagradientuluielectrochimic.Acestecanalesuntvoltaj-dependentesauoperatedeliganzi reprezentai de hormoni i neurotransmitori Pompeleionice-utilizeazdirectenergiaeliberatdeATPpentrudeplasareaionilormpotriva gradientului electrochimic (transport activ primar). Cele mai importante pompe ionice sunt: -PompaNa+/K+-reprezintunuldincelemaiimportantesistemedetransportdelanivelul membraneimiocardice.AceastaareroluldeascoatedincitosolcantitilemicideNa+careau ptruns n celul n timpul depolarizrii i de a readuce n citosol K+ care a prsit celula n timpul repolarizrii.PentruomoleculdeATPraportulestede3Na+/2K+.GradientulelectrochimicalNa+ astfel format asigur activitatea schimbtorului Na+/Ca2+ -Ca2+-ATP-aza este o alt pomp membranar care contribuie la reducerea [Ca2+] n timpul relaxrii miocardului. Dispozitiveledeschimb-folosescenergiagradientuluiunuiionpentruatransportacuplatialtion (transport activ secundar): -SchimbtorulNa+/Ca2+-transport3Na+spreinteriorcuplatcu1Ca2+spreexterioricontribuielareducerea [Ca2+] n timpul relaxrii miocardului Lanivelulmembraneisegsescinumeroireceptoripentruinterceptareasemnalelortransmisede neurotransmitoriihormoni.nzonainternamembraneisuntsituateiproteineleGscarestimuleaz adenilatciclaza i Gi care inhib adenilatciclaza.Receptoriimembranari exprimai de celula miocardic sunt :-Adrenergici -de tip |1 - cuplai cu proteina Gs care stimuleaz adenilatciclaza i cresc AMPc -Colinergici -de tip M2 (muscarinici) - care inhib adenilatciclaza prin proteina Gi i scad AMPc TubuliiT-reprezintinvaginaiialesarcolemeimaialesnzonamembranelorZalemiofibrilelor, constituindaanumitulsistemtransversal.TubuliiTextindspaiulextracelularspreinteriorulcelulelor, auroluldeatransmitepotenialuldeaciunesprecisterneleterminalealereticululuisarcoplasmatici deadeclanacontracianurmadepolarizrii.Acestsistemestemaibinereprezentatlamiocitele ventriculare fa de cele atriale ilipsete la fibrele Purkinje. SARCOPLASMA-cuprindefluidulintracelulariproteinelecuroldeenzime.Componentalichida sarcoplasmei,lipsitdeproteine,estecitosolul,loculunde[Ca2+]poatecretedeterminndcontraciasau scade iniiind relaxarea.Mitocondriilereprezint30-35%dinvolumulcelular,fiindsituatentremiofibrileinimediata vecintateasarcolemei.Aurolprincipalnfosforilareaoxidativinfurnizareadeenergie(ATP) necesarmenineriifuncieicontractileigradienilorionici.Mitocondriilereprezintirezervoarede Ca2+, dar avnd o vitez redus depreluare i eliberare nu au rol n procesul de cuplare a excitaiei cu contracia. Reticululsarcoplasmatic(RS)-constituieoreeafindetubuli,delimitatdeomembrancu structur similar celei sarcolemale, cu rol n transportul i depozitarea Ca2+. RS prezint dou poriuni: -RSjoncionalsaucisternesubsarcolemalesuntdilataiisituatesubmembranainterna sarcolemei sau n apropierea tubulilor T. Uneori cisternele se dispun n perechi de o parte i de alta atubuluiT,ntreagastructuravndaspectuluneitriade.FuncialorestedeeliberareaCa2+prin canaledeCa2+(numiteireceptoriderianodin),pentruiniiereacontraciei.Rianodinainduce deschiderea de lung durat a canalelor, cu o scurgere continu a Ca2+ i pierderea capacitii de stocare i eliberare fazic a Ca2+ Curs Fiziologie - Cardiac 4 -RSlongitudinalseprezintcaoreeadetubulicareareroluldeacaptaCa2+pentruiniierearelaxrii.CaptareaesterealizatdepompadecalciuATP-dependent,acreiactivitateeste crescutdestimularea|-adrenergic.nstructuramembraneiRSexistoproteinnumit fosfolambancare,nstaredefosforilat,inhibactivitateapompei.Fosforilareasadectre proteinkinazaAMPc-dependentactiveazpompadeCa2+.CalciulcaptatestedepozitatnRScu ajutorul unor proteine electronegative, dintre care cea mai important estecalsechestrina. Miofibrilele - reprezint aparatul contractil al celulei miocardice ocupnd 50-60% din volumul acesteia. Unitatea morfologic i funcional a miofibrilelor este sarcomerul delimitat de liniile Z, cu o lungime care variazntre1,6-2,2mnfunciedegradulscurtriifibreintimpulsistoleiialntinderiintimpul diastolei. Sarcomerul este constituit din miofilamente subiri de actin i miofilamente groase de miozin care se ntreptrund. Zona care cuprinde att filamente de miozin, ct i de actin, constituie zona A (anizotrop),flancatdezonelecareconinnumaifilamentesubiriconstituindzoneleizotrope(I). Poriunea central a sarcomerului (H = 0,2 m) conine numai miofilamente de miozin. Principaleleproteinecurolncontraciesunt:actinaimiozinanumiteproteinecontractile(85-90 %), respectiv tropomiozina i troponina numite proteine reglatoare (10-15 %) Miozina -componenta major a filamentelor groase, este o protein complex, asimetric, format din 6 lanuri polipeptidice: 2 lanuri grele i 4 lanuri uoare. Cele dou lanuri grele sunt identice i se afl dispusefiecarenconformaiealfa-helix,nfurateunulnjurulceluilaltalctuindaxulfilamentuluide miozin. La unul din capete cele dou lanuri grele pierd conformaia de alfa-helix n favoarea celei de pliere,rezultnd un aspect globular capul (alctuit din dou pri simetrice). Orientareacapetelor este transversal fa de axul filamentului cu care face un unghi de 90. Capetele au activitate ATP-azic i capacitatedealegaactina.Cnd[Ca2+]cretesedeclaneazactivitateaATP-azic,capetelei modific unghiul fa de axul longitudinal (45) i formeaz puni acto-miozinice, repetitive. Filamentele de actin vor glisa printre cele de miozin, n interiorul sarcomerului. Capul miozinic(subfragmentul S1 de 70 kDa) prezint: situsul nucleotidic ATP-azic, de fixare i hidroliz a ATP-ului i zona de interaciune cu actina a crei conformaie, de despictur, se modific n timpul formrii punilor transversale i a contracieimusculare.ActivitateaATP-azeimioziniceesteaccentuatdecretereaconcentraieiCa2+. ntrecapulmioziniciaxulfilamentuluidemiozinseinterpunegtulsaubraulpuniitransversale (subfragmentulS2de20kDa).Laacestnivelsuntdispuselanurileuoarecaresuntclasificaten: lanuriuoareeseniale-curolstructuralicareprininteraciuneacuactinainhibformareapunilor transversaleilanuriuoarereglatoare-situspotenialdefosforilare|-adrenergiccarestimuleaz formarea punilor transversale Titina(conectina)-esteoproteinmarecefixeazmoleculademiozindeliniaZ.Prezintdou segmente,unulinextensibil,careinteracioneazcumiozinaialdoilea,extensibil,carevariazcu lungimea sarcomerului. Are rol n elasticitatea miocardului. Actina-esteformatdindoulanurideactinF,dispusehelicoidal,asemntorlanurilorgreleale miozinei.FiecarefilamentdeactinFesteformatprinpolimerizareamonomerilordeGactin.n contrastcumiozina,actinanuareactivitateenzimaticintrinsec,darestecapabilssecombine reversibil cu miozina n prezena ATP i Mg2+ care activeaz ATP-aza miozinic. Actina se asociaz cu proteinele reglatoare: tropomiozina i troponina formnd lanurile subiri. Tropomiozina - este alctuit din dou lanuri polipeptidice rsucite helicoidal i aezate n anul dintre celedoufilamentedeactin.Fiecaremoleculdetropomiozinvinencontactcu7monomeride actin G, blocnd situsurile de legare ale actinei cu miozina.Troponinele T, I, i C - sunt fixate la intervale regulate pe filamentul de tropomiozin.-Troponina T - leag complexul troponinic de tropomiozin -Troponina I - inhib ATP-aza miozinic i deci formarea complexului acto-miozinic -TroponinaC-interacioneazcuCa2+,atuncicnd|Ca2+|creteimoduleazconformaia ntregului complex, descoperind situsurile de interaciune de la nivelul actinei. De asemenea |Ca2+| crescutinhibactivitateatroponineiIiastfelesteiniiatinteraciunearepetitivcrossbridge cicling ntre capetele miozinei i filamentele de actin. Curs Fiziologie - Cardiac 5 2. POTENIALE BIOELECTRICE CARDIACE 2.1. POTENIALUL DE REPAUS AL CELULELOR CONTRACTILE nrepaus,ntreinterioruliexteriorulceluleimiocardiceexistodiferendepotenialcereprezint potenialulderepaus(PR)saupotenialuldemembran.Aceastdiferendepotenialpoatefimsurat printehnicamicroelectrozilor.Valoareapotenialuluiderepausacelulelorcontractileestede-80mVla miociteleatrialei-90mVlaceleventriculareiareovaloarestabilnperioadadintredouexcitaii. Factorii care determin potenialul de repaus sunt permeabilitateaselectiv a membranei i mecanismele de transport electrogenic.Permeabilitatea selectiv a membranei realizeaz repartiia inegal a ionilor n interiorul celulei fa de exterior.Anioniiintracelulariorganiciauodifuzibilitateredusiinflueneazmicrilecelorlaliioni conformechilibruluiDonnan.PermeabilitateamembraneiestemaimarepentruK+ imaimicpentru Na+. K+ este ionul cu rol major n determinarea PR. Ca i n alte celule [K+] intracelular este cu mult mai mare dect[K+]extracelular. Astfel, K+ tinde s difuzeze din interiorul celulei spre exterior n direcia gradientuluideconcentraie.OricefluxdeK+arelocnumaiprincanalespecifice.Ungradientde concentraie invers exist pentru Na+ i Ca2+ (Tab.2.I). TABEL 2.I.Repartiia intra- i extracelular a ionilor n repaus. IONConcentraie extracelular (mM) Concentraie intracelular (mM) POTENIAL DE ECHILIBRU (mV) Na+1451070 K+4135-94 Mecanismul de transport electrogenic este reprezentat de pompa Na+/K+. Pompa este electrogen genernd o micare net de sarcini pozitive n afara celulei din cauz c transport 3 Na+ spre exterior i 2 K+ spre interiorul celulei. Pompa Na+/K+ este ATP-dependent i realizeaz un curent spre exterior care hiperpolarizeaz membrana. Creterea frecvenei cardiace determin creterea ratei de pompare a Na+ i K+ pentru meninerea gradienilor ionici. 2.2. BAZELE IONICE ALE POTENIALULUI DE ACIUNEMembranamiocitelorprezintstructuriproteicedenumitecanalecarepermitmicrileioniceprin barierahidrofob,conformgradientuluielectrochimic.Canaleleprezintselectivitate,daraceastanueste nsperfect.Uncanalionicsecaracterizeazprinpermeabilitateiexcitabilitatesaucapacitateadea reacionalamodificrilevoltajuluimembranar.Sedescriudoutipuridecanaleprincipalepentrucurenii spre interior cu aciune depolarizant: canale rapide pentru Na+ i canalele mai lente pentru Ca2+ .Canalele de Na+ - suntglicoproteine formate din subuniti o, |1 i |2. Subunitatea o prezint situsuri receptoarepentrutetrodoxin.Activitateacanalelorestedependentdevoltajiserealizeazprin modificriconformaionalecaredeschidporultransmembranar.Depolarizareaacioneazasupra senzorilordevoltajreprezentaidesegmentulS4transmembranar.ConductanacanalelordeNa+este reglat prin dou tipuri de pori:-m de activare - situat pe faa extracelular i-h de inactivare - situat spre interior nrepaus,nstarerepolarizat,porilemsuntnchise,iarcelehsuntdeschise.Depolarizarea membraneideschideporileminchideporile h,darporilemsedeschidmairapidcu1msecdectse nchid porile h. Astfel, ionii Na+ trec prin canal timp de circa 1 msec, cnd ambele pori sunt deschise. Deci, stareacanaluluipoateavea3poziii:nchis-derepaus,deschis-activatinchis-inactivsau refractar.Trecereadelaostarelaaltaestecontrolatdeschimbrialepotenialuluidemembrancare modificconfiguraiacanalelor,precumidediversemedicamente.Medicamenteantiaritmicei anestezicelelocaleausitusurireceptoarenparteainternacanalelordeNa+iinflueneaz permeabilitatea acestora.Curs Fiziologie - Cardiac 6 Canalele de Ca2+ existente la nivelul sarcolemei sunt de dou tipuri:-canalele T (transient) - se deschid la un voltaj mai negativ, au un interval scurt de deschidere i nu interacioneaz cu antagonitii; -canalele L (longlasting) - au un interval mai lung de deschidere i sunt influenate de blocante i de neurotransmitori.PraguldeactivarealICaL(potenialullacaretrebuiesajungcelulapentrua porni curentul lent spre interior) este de -40 mV pn la -30 mV.CanaleledeCa2+prezintdeasemeneadoupori(dif)iauurmtoarelecaracteristici:timpul necesar pentru activare i inactivare este mai lent, rmn deschise mai mult timp, iar recuperarea dup inactivaredureazmaimult,defaptrecuperareaexcitabilitiidepetentimprevenireacompleta potenialuluidiastolicmaxim.DeschidereacanalelordeCa2+permitedifuziuneancelulaionilor genernduncurentlentspreinteriorcareaducesarcinipozitivecontribuindladepolarizare,constituie semnal pentru eliberarea Ca2+ din reticulul sarcoplasmatic i activeaz canale de K+. Curenii de influx (Tab.2.II)sunt urmtorii: INa - curent rapid de Na+ prin canale rapide, activate de modificrile de voltaj membranar ICaL-curentdeCa2+ deduratlung,producedepolarizareaipropagareanceluleleNSAiNAVi contribuielaplatoulpotenialuluideaciunenregistratlamuchiulatrial,ventricularilafibreleHis-Purkinje; ICaT - curent de Ca2+ tranzitor, contribuie la depolarizarea diastolic n celulele NSA i His-Purkinje If-curentdeNa+activatlapotenialenegativenceluleleNSA,NAViHis-Purkinje,genereaz depolarizarea lent a fazei 4 i crete frecvena impulsurilor n celulele pacemaker. TABEL 2.II. Caracteristicile curenilor rapizi i leni de influx n esutul miocardic (dup Braunwald) CaracteristiciCURENT RAPIDCURENT LENT Sarcina transportoare Na+Ca2+ Pragul de activare - 70 la - 55 mV- 55 la - 30 mV Constanta de timp pentru: - activare - inactivare 1 ms 1 ms 10-20 ms 50-500 ms InhibitoriTetrodoxinaVerapamil, Nifedipin Potenial membranar de repaus- 80 la - 95 mV- 60 mV Viteza de conducere 0,5 pn la 3 m/sec0,05 m/secAmplitudinea potenialului de aciune (PA)120 mV60 mV Recuperarea excitabilitii Prompt,sencheieodatcu repolarizareantrziat,depeten timp sfritulrepolarizrii Curentul major al PA n: nod SA miocard atrial nod AV sistem His-Purkinje miocard ventricular - + - + + + - + - - Influena neurotransmitorilor- beta-adrenergic - colinergic muscarinic - - | + Canalele de K+ existente la nivelul miocardului sunt de 6 tipuri, iar curenii acestor canale pot fi grupai ntreiclasefuncionale:rectificatorintrziai,tranzitoriiirectificatorispreinterior.Canalelenumite rectificatoare las s treac ionii mai uor ntr-o direcie dect n alta, fiind responsabile pentru curenii spreexteriorrectificatori.CanaleledeK+prezintomarevariabilitateafunciilor,deistructuralsunt tetrameri ca i celelalte canale. Curs Fiziologie - Cardiac Curenii de eflux sunt:IK1-reprezintcurentulrectificatoranormalspreinterior.Meninepotenialulderepauslacelulele atriale, ventriculare i His-Purkinje. Lipsete la celulele NSA. Este blocat de chinidin sau propafenon. IKto (transientoutward)-esteuncurenttranzitorcecontribuielarepolarizareainiial.Areroln modificareaformeiidurateiPA.Esteprezentnzonelesubepicardice,darnuincele subendocardice. Poate fi modulat de neurotransmitori i poate fi blocat de dihidropiridin, propafenon i chinidin. IK-reprezintcurentulrectificatorntrziat(delayed)spreexterior,fiindcurentulcurolmajorn repolarizare. Este voltaj dependent i se nchide lent. Are o componentlent (IKS) i una rapid (IKR). Oatreiacomponentultrarapid(IKUR)arerolimportantnrepolarizareaatrial.IKestestimulatde creterea AMPc i inhibitorii fosfodiesterazei i inhibat de activarea receptorilor muscarinici. IK(Ca) -sedeschidecndcreteconcentraiaCa2+ncitoplasmiarerolncazulsuprancrcriicu Ca2+. IK(Ach)-curentdeK+alcruicanalesteactivatdectrereceptoriimuscariniciM2iinduce hiperpolarizarea celulelor atriale sau ale NSA i NAV. IK(ATP) - curent blocat de ATP i activat n ischemie i hipoxie. 2.3. POTENIALUL DIASTOLIC I DE ACIUNE AL CELULELOR PACEMAKER Celulele pacemaker sunt celule specializate n generarea i conducerea stimulului depolarizant i intr nstructurasistemuluinodalsauexcitoconductor.Potenialulmaximdiastolicalcelulelormiocardicedin sistemulnodalnuareunnivelconstant.PRareovaloarede-60mViprezintodepolarizarelent diastolic spontan, care atuni cnd atinge un anumit prag iniiaz potenialul de aciune (Fig.2.1). Fig.2.1.Potenialulmembranaralcelulelorpacemakeri cureniiresponsabilipentrufiecarefazapotenialuluide aciune.IK-curentulrectificatorntrziatspreexterior;If - curentde Na+ activat la poteniale negative; ICaT- Curent de Ca2+ tranzitor; ICaL curent de Ca2+ de lung durat. Depolarizarealentdiastolic-esteexplicatprinreducereacurentuluinetspreexteriorrealizatn special prin creterea curentului spre interior. Studiile efectuate prin metoda patch clamp voltage pe celulele sinoatriale izolate au stabilit mai multe mecanisme ionice care stau la baza activitii de pacemaker. Astfel, seconsemneaz:reducereacurentuluideK+ spreexterior(IK),activareacurentuluiIfiactivareaadoi cureni de Ca2+, unul tranzitor i cellalt de lung durat. Deci depolarizarea lent diastolic spontan este realizatprin:nchidereamairapidacanalelordeK+,cretereacurentuluideNa+(If)icreterea curentului tranzitor de Ca2+ (ICa2+T). La atingerea potenialului prag de -40 mV se declaneaz potenialul de aciune.Potenialul de aciune - are faza 0 mai lent i se datoreaz curentului lent de Ca2+ (ICa2+L), iar faza de platou lipsete. Repolarizarea este mai lent i se datoreaz curenilor de K+ . Amplitudinea PA este redus avnd o valoare de 60 mV. Poteniale de aciune ale celulelor pacemaker au o importan deosebit pentru cinducactivitateacontractilautomatritmicainimii,independentdeinervaie,princareinima realizeaz rolul de pomp. Curentul de Na+ (If) este activat de polarizarea membranar la poteniale mari n celulele nodale. Cinetica sa este lent i puternic influenat de neurotransmitori prin AMPc (Fig.2.2) 7 Fig.2.2.Efectulstimulriisimpaticeiparasimpaticeasupra potenialului celulelor pacemaker. Curs Fiziologie - Cardiac Stimularea simpatic influeneaz mai muli cureni ionici la nivelul celulelor nodale:-creterea If i ICa contribuie la accentuarea pantei depolarizrii lente diastolice i creterea frecvenei cardiace prin atingerea mai rapid a potenialului prag i a declanrii potenialului de aciune;-creterea IK indus de catecolamine contribuie la scurtarea PA Stimularea vagal ncetinete depolarizarea lent diastolic i deci reduce frecvena cardiac prin:-reducerea curentului de Na+ (If) -cretereaconductaneipentruK+princanaledependentedeacetilcolincaredetermincreterea potenialului maxim diastolic 2.4. POTENIALUL DE ACIUNE AL MIOCITELOR CU RSPUNS RAPID Miocitelecurspunsrapidsuntcelulecontractiledinmiocardulatrial,ventricularicelulelePurkinje. Potenialul membranar de repaus al miocitelor contractile este ntre 80 mV i 90 mV. Stimularea acestor miociteinducemodificrialepotenialuluidemembranreprezentndpotenialuldeaciunepropagat, responsabildeiniiereacontraciei.Fazelepotenialuluideaciunesuntdatorateunorschimbriale permeabilitii membranei celulare pentru Na+, K+ i Ca2+ (Fig.2.3). Fig.2.3.Potenialuldeaciunealmiocitelorcurspunsrapidi modificarea permeabilitii membranare pentru ioni.INa- curent rapid de Na+;ICa - curent deCa2+ de lung durat;ITO- curent K+ tranzitor extern;IK -curentK+rectificatorntrziatcu:IKUR-componenta ultrarapid,IKR-componentarapidiIKS-componentalent.

(Ganong, 1997). Faza0DepolarizarerapidcuovershootserealizeazprininfluxdeNa+datoritcreterii conductanei canalelor rapide de Na+ voltaj dependente. Potenialul se modific rapid pn atinge valoarea de +20 mV. Fluxul de Na+ este controlat prin cele dou tipuri de pori ale canalului: -poartamnchisnrepausestepoartadeactivareisedeschidelastartuldepolarizrii,laun potenial de membran de 70 mV sau -80 mV -poarta h este poarta de inactivare care nchide canalul dup 1 ms Na+ intrnceluldatoritgradientuluichimic(concentraiaintracelularmaimic)igradientului electrostatic(electronegativitateamediuluiintracelular)(Fig.2.4).CurentuldeNa+estenumitregenerativ deoarece intrarea n celul a unei mici cantiti de Na+ depolarizeaz membrana i mai mult ceea ce duce la cretereaconductaneiidecilauninfluxmaimaredeNa+.Launmomentdat,totuiconcentraia intracelular a Na+ i sarcinile pozitive din interiorul celulei ncetinesc micarea de intrare a Na+. Cnd este atinspotenialuldeechilibru,Na+numaiptrundenceluldeoareceforacare-latragespreinterioreste egalcuceacaretindes-ldeplasezespreexterior.nplus,conductanacanaluluiestedependentde timp i dureaz numai 1 ms. Fig.2.4.Potenialuldeaciunenfibrelecardiacede lucru(fibrecurspunsrapid)iprincipaliicureniionici (Berne, 1998). 8 Curs Fiziologie - Cardiac 9 Faza1Repolarizarerapidpnlaaproximativ0mV.SenchidcanalelerapidedeNa+ise activeaz cele de K+. Activarea canalelor de K+ induce un eflux scurt de K+ din celul. De asemenea, se mai descrieuninfluxdeCl-.Faza1esteevidentlacelulelePurkinjeilamiociteleventricularedinzona epicardic, dar neglijabil la cele din zona endocardic.Faza 2 - Platoul potenialului de aciune apare datorit deschiderii lente dar prelungit a canalelor de Ca2+Lvoltajdependente.InfluxuldeCa2+dinaceastfazesteimplicatncuplareaexcitaie-contracie. Potenialulmembranarsemeninenjurulvaloriide0pentrucinfluxuldeCa2+estecontrabalansatde efluxul de K+. Forele chimice i electrostatice favorizeaz efluxul de K+ din celule. Faza3-RepolarizareafinalserealizeazprinnchidereacanalelordeCa2+ iprinefluxdeK+mai ales prin canalele de K+ rectificatoare. Faza4-Potenialulderepausesterefcut,darechilibrulionicserealizeazprinpompaNa+/K+i schimbtorulNa+/Ca2+.PompaNa+/K+,pentruomoleculdeATPconsumat,scoatedincelul3Na+i introduce 2K+. Astfel, pompa este i electrogen i n plus realizeaz gradientul de Na+ pentru schimbtorul Na+/Ca2+. AspectulPAalfibrelormiocardiceatrialediferdepotenialulnregistratlafibreleventriculare.Astfel: platoul (faza 2) este mai scurt, repolarizarea (faza 3) este mai lent, iar durata PA este mai mic pentru c efluxul de K+ este mai mare n timpul platoului. Durata PA variaz n diferitele fibre miocardice de tip rapid, fiindntre200-300mslamiociteleatrialeiventriculareimaimarede300mslafibrelePurkinje. LungimeaPAiaperioadeirefractareasigurproteciainimiimpotrivaaritmiilorprinlimitareafrecvenei ventriculare.Neurotransmitoriiiuneledroguripotinfluenaconductanacanaleloridecifazele potenialuluideaciune.Astfel,medicamenteutilizatenaritmiilecardiaceacioneazprinblocarea canalelorrapidedeNa+.Catecolaminele-stimuleaz,prinreceptorii|-1membranari,adenilat-ciclazacu creterea AMPc. AMPc activeaz canalele de Ca2+ de tip L inducnd un influx crescut de Ca2+ i reducerea platouluiPA.AcetilcolinascadeconductanaCa2+prinaciuneaasuprareceptoruluiM2membranarcare inhib adenilatciclaza. Blocante ale canalelor de Ca2+ (verapamil, diltiazem) - reduc influxul de Ca2+ i scad durata platoului PA diminund i contracia cardiac. 3. FIZIOLOGIA SISTEMULUI NODAL esutul nodal sau excitoconductor coordoneaz activitatea inimii, iniiaz impulsuri depolarizante i este constituit din mai multe componente: nodul sinoatrial, nodul atrioventricular, fasciculul His cu ramurile sale i fibrele Purkinje. 3.1. NODUL SINOATRIALNodul sino-atrial (SA) este situat n atriul drept n apropierea locului de vrsare a venei cave superioare. Are10-20mmlungimei2pnla3mmlime,respectivgrosime.NodulSAconinecelulenodale, tranziionale i celule atriale.CelulelenodaleP(pacemaker)-seaflnregiuneacentral.Suntcelulemici,rotunde,cupuine organite mitocondrii i miofibrile i nu prezint sistem tubular transvers.Celule tranziionale T - fac legtura ntre celulele P i cele ale miocardului atrial. Celulele T se leag de celenodaleprinjonciunisimple,iarcuceleatrialeprindiscuriintercalare.Asigursinguracale funcional de distribuire a impulsului, format n celulele nodale, ctre restul miocardului atrial. Celulele P funcioneaz ca nite oscilatori cuplai ntre ei, ce descarc impulsuri n mod sincron avnd ratededescrcarediferite,mairapidesaumailente.Astfel,celulelecudescrcaremairapidsunt ncetinitedecelecudescrcaremailentcarelarndullorsuntaccelerate,rezultndofrecvende descrcare de 100-120/minut numit frecven intrinsec. NSAreprezintpacemakerulfiziologicproducndunimpulscaresepropagapointotmiocardul. Frecvenacardiacde60-80bti/minimprimatdeNSAreflectechilibrulntrestimulareasimpatici parasimpatic.Acesteceluleprezintmaipuinejonciunistrnsedectceluleletranziionalesauatriale. Numrul mic i dimensiunile reduse ale jonciunilor gap sunt responsabile de viteza mic de conducere n nodul sinusal.Curs Fiziologie - Cardiac CelulelePprezinturmtoarelecaracteristicielectrofiziologice:potenialulderepausestede-60mV, depolarizarea lent diastolic atinge pragul la -40 mV, viteza de depolarizareeste lent, panta fazei 0 este mai puin abrupt, platoul nu este susinut, iar faza 3 este mai lent. Iar conducerea PA n zona NSAare o vitez medie de 0,05 m/s. VascularizaiaNSAesteasiguratdeoarterceprovinedinarteracoronardreaptsaudin circumflexa stng. Inervaia N SA este reprezentat de terminaii nervoase postganglionare adrenergice i colinergice. Stimularea adrenergic accelereaz rata descrcrilor de impulsuri crescnd frecvena cardiac (efectcronotroppozitiv).Stimulareavagalncetineteratadescrcrilordeimpulsuriprininhibarea curentuluipacemakerIf(efectcronotropnegativ),creteperioadarefractaraNSA(efectbatmotrop negativ)ialungetetimpulconduceriiintranodalepnlagraduldeblocsino-atrial(efectdromotrop negativ). 3.2. NODUL ATRIO-VENTRICULAR (AV) NodulAVestesituatnparteadreaptaseptuluiinteratrialiposterior,lngostiumulsinusului coronar. Prezint aproximativ: 22 mm lungime, 10 mm lime i 3 mm grosime. Nodul AV conine aceleai tipuridecelulecanodulSA,darcelulelerotunde(P)suntnnumrmaimic,iarcelulelealungite tranziionale (T) sunt predominante. Nodul AV este alctuit din trei regiuni funcionale: regiuneaatrionodal(AN)-zonadetranziientreatriuirestulN,estemailargavndroluldea aduna undele de excitaie atriale i de a le nsuma pentru a fi apoi transmise la ventriculi regiunea medionodal (N) - poriunea de mijloc a N regiuneanodohisian(NH)-zonancarefibrelenodaleseunescgradatcufascicululHiscareeste poriunea superioar a sistemului de conducere specializat pentru ventriculi Fiecareregiuneconineceluleceprezintcaracteristicidiferitedinpunctdevedereelectrofiziologic (Fig.3.1): celulele AN - sunt n special tranziionale i prezint PR variabile i PA cu pante de depolarizare rapide sau lente celuleledinzonamedionodalsuntcelulenodalePceauPRdeaproximativ-60mV,iarPAare panta de depolarizare lent similar cu celulele NSA i viteza de conducere de 0,05 m/s. Ele reprezint un pacemaker latent cu o frecven de descrcare a impulsurilor de 50-60/min, activitate suprimat de automatismul NSA celulele nodohisiene - au PR ample i PA rapide intermediare ntre acelea ale regiunii N i sistemul His-Purkinje Fig.3.1. Potenialul de aciune transmembranar al celulelor din sistemul nodal i al miocitelor atriale i ventriculare (dup Ganong, 1997). Acestecaracteristicielectrofiziologicediferitealecelulelordinregiuneamedionodalcomparativcu celulele contractile ale miocarduluisau sistemului His-Purkinje, se datoreaz urmtorilor factori: -densitatea sczut a canalelor de K+ responsabile de curenii rectificatori IK1 -potenialulderepausestedependentdecelelaltecanaledeK+rectificatorntrziatIKinspecial IK(Ach) 10 -potenialul de aciune este dependent de curentul lent de calciu ICaL Curs Fiziologie - Cardiac 11 Tetrodotoxina, care blocheaz canalele rapide de Na+, nu are efect asupra potenialelor de aciune din aceastregiune.nschimb,antagonitiicanalelordecalciuscadamplitudineaiduratapotenialuluide aciune i scad conducerea AV. Cailacelelaltepotenialedeaciunecurspunslent,perioadarefractarrelativacelulelordin regiunea nodal N se extinde peste ultima perioad a repolarizrii totale. Cea mai mare cretere a ntrzierii conduceriiAVanterogradearelocnzonacelulelornodale,loculobinuitdeapariieablocurilorde conducere. Este posibil i conducerea retrograd, dar ea este blocat la o frecven de stimulare cu mult maisczutdectceaanterograd.UndadeexcitaieatrialajungelaventriculitrecndprinNAV.La nivelul NAV are loc ntrzierea cu 100 - 160 ms a impulsurilor sosite de la atrii.Aceast ntrziere fiziologic ndeplinete mai multe roluri:-nritmulsinusalseasigursincronizareastimulriiatriilorurmatdeceaaventriculilor.nurma stimulrii atriile se contract desvrind umplerea ventriculilor -seasigurproteciampotrivaapariieiunoraritmiigraveprinntrziereatransmiteriidepolarizrii atriale, pentru ca aceasta s nu ajung la miocitele ventriculare n cursul perioadei vulnerabile -previnetransmitereafrecvenelormaridestimulareaatriilorlaventriculincazulflutter-uluiatrial (250-350 c/min) sau a fibrilaiei atriale (400-600 c/min) Viteza de conducere lent de 0,05 m/s (0,01-0,1 m/s) se explic prin: -prezena celulelor P ce au capacitate redus de a transmite impulsurile -diametru mai mic al fibrelor -numr mic de jonciuni strnse la nivelul discurilor intercalare -accesul multiplu al excitaiilor care se pot suma sau anula SistemulnervosvegetativimediatoriichimiciregleazconducereaAV.NAVareoinervaie adrenergic,iarceacolinergic,maisemnificativdectamiocarduluiventricular,provinenspecialdin vagul stng.SistemulnervossimpaticiagonitiibetaadrenergiciaccentueazconducereaAVideasemenea cresc ritmicitatea pacemaker-lor lateni ai N AV prin creterea ratei depolarizrii diastolice. Aceste efecte se realizeazprinstimulareaurmtorilorcureni:pacemakerIf;lentdecalciuICaLirectificatorntrziatIK. Astfelnoradrenalinaeliberatdeterminaiilenervoasesimpaticecreteamplitudineaipantapotenialelor de aciune ale N AV, n special n regiunile AN i N.Stimulareavaguluiprelungeteconducerea.Acetilcolinaeliberatdefibrelenervoasevagale hiperpolarizeaz fibrele din regiunea N. Cu ct este mai mare hiperpolarizarea n momentul impulsului atrial cuattscademaimultconducereaAV.Acestefectesterealizatdeacetilcolinaprinactivareacurentului spre exterior IK(Ach). Adenozina,agonistpurinergic,acionndpereceptoriA1areacelaiefect.nplusacetilcolinai adenozina pot inhiba creterea ICa i If indus de catecolamine. 3.3. SISTEMUL HIS-PURKINJE Fasciculul His ia natere n poriunea inferioar a jonciunii AV i este constituit din fibre specializate. Se ntinde pe o lungime de aproximativ 1 cm n poriunea superioar dreapt a septului interventricular i apoi se divide n dou ramuri, dreapt i stng. Cea stng se mparte la rndul ei dup un scurt traiect ntr-o ramur stng anterioar i una posterioar ce se continu cu reeaua Purkinje la nivelul ventriculilor.SistemulHis-PurkinjeconinecelulePurkinjemari,cepreyintpuinemiofibrileisuntconectaten lungime, cap la cap, prin mai multe jonciuni strnse. Acestea favorizeaz conducerea rapid a excitaiei cu o vitez de 2 3 m/s.Potenialuldeaciunealacestorceluleestedetiprapidiareoduratmaimaredectpotenialulde aciunealcelulelorventriculare.PAmailungasiguroperioadrefractarmailung impiedic apariia circuitelor de reintrare. Unele celule pot prezenta o depolarizare lent diastolic spontan, fiind capabile de activitatedetippacemaker,darcuofrecvenredusde25-30/minut.Funciaprincipalacelulelor Purkinje este aceea de a conduce impulsurile spre musculatura ventricular.n cazul unor leziuni pot apare condiii de blocare a conducerii prin ramurile fasciculului His sau apariia reintrrii, ce poate constitui un factor important n geneza aritmiilor. Curs Fiziologie - Cardiac 4. FENOMENE ELECTRICE CARDIACE. ELECTROCARDIOGRAMA Electrocardiograma reprezint nscrierea grafic a fenomenelor bioelectrice produse n timpul activitii cardiace. Semnalele sunt detectate cu ajutorul electrozilor metalici plasai la nivelul extremitilor i peretelui toracic, amplificate i ulterior redate grafic. 4.1. ACTIVITATEA ELECTRIC NORMAL A INIMII. GENEZA ELECTROCARDIOGRAMEI Pacemaker-uldominantalinimiiestenodulsino-atrial,caregenereaz60-80impulsuri/minut.Stimulul sinusul se propag n miocardul atrial i ulterior n cel ventricular, determinnd iniial depolarizarea atriilor i apoi a ventriculilor. Activareamiocarduluiatrial.Stimululelaboratnnodulsinusalsepropagnmusculaturaatrial radiar, din aproape n aproape, determinnd depolarizarea celor dou atrii n 0,06 - 0,10 sec (mai nti a atriului drept i apoi a atriului stng la un interval de 0,01 - 0,02 sec). Grafic (Fig.4.1), acest proces se nscriesubformauneiundepozitive,rotunjite,notatecuP.Depolarizareairepolarizareaatrialse realizeazdinspreendocardspreepicard.Repolarizareaatrialestemascatdedepolarizarea ventricular, proces electric mult mai amplu, masa miocardului ventricular fiind mult mai mare dect cea a celui atrial. Endocard EpicardDEPOLARIZAREATRIAL REPOLARIZAREATRIALEndocard Epicard PP Fig.4.1.Sensuldepolarizriiirepolarizrii atriale Activareamiocarduluiventricular.StimululsinusalajungelanivelulNAVprincele3fascicule internodale(anteriorBachman,mijlociuWenckebach,posteriorThorel).LanivelulNAVareloc "ntrziereafiziologicaimpulsului"de0,100,16secunde,dupcarestimululajungelanivel ventricular.ExcitaiasetransmiteprinfascicululHisireeauaPurkinje,iniialdepolarizndu-seseptul interventricular, apoi vrful inimii i pereii laterali i n final baza ventriculilor. Depolarizarea ventriculilor se face dinspre endocard spre epicard n 0,08-0,10 secunde, fenomen nscris sub forma unui complex de unde, notat cu QRS. Repolarizarea ventricular se realizeaz de la epicard spre endocard, deoarece n timpul sistolei ventriculare presiunea intracavitar ridicat comprim regiunea subendocardic, ceea ceafecteazproceseledelaacestnivel.Grafic(Fig.4.2),repolarizareaventricularaparesubforma undei T, deflexiune pozitiv, asimetric, cu panta ascendent lent i panta descendent abrupt. suldepolarizriiirepolarizrii operaiilor cu torace deschis) sau Fig.4.2.SenEndocard EpicardDEPOLARIZAREREPOLARIZAREventriculare. VENTRICULAR VENTRICULAREndocard EpicardRR T4.2. NREGISTRAREA ELECTROCARDIOGRAMEI. DERIVAIIECG n funcie de locul de plasare a electrozilor de culegere, metodele de nregistrare ECG pot fi:directe - care presupun aplicarea electrozilor direct pe cord (n timpulintracelular (cu microelectrozi care nregistreaz PA transmembranar 12 Curs Fiziologie - Cardiac semidirecte-ncareelectroziisuntintroduipecinaturalenvecintateainimii(esofag)sau intracavitar unctencareseplaseazelectrozii;prezint dou punctedeaplicareaelectroziloriunaxdenregistrare,adicodreaptcareuneteceledou punsefolosesc12derivaiicarereprezinttotatteapunctedevedere tedediferenadepotenial iileindirectesuntclasificaten:derivaiialemembrelor(6),ncareelectroziisuntplasaila extrn plan frontal. Electrozii sunt plasai le extrteral, 3punctesuntplasatepebrauldrept(rightR),braulstng(leftL)i erivaiile se noteaz cu DI, DII i DIII i au polaritatea dup cum urmeaz: tlasubieciinormalidepolarizareaventricularproduceo defcestendeprtatnuinflueneaznregistrarea(tehnic, rinintroducereancircuitauneibornecentralede mbrelor se reprezint (Fig.4.3).nacestederivaiisenregistreazundesau ora se apropie de electrodul explorator pozitiv. Triunghiul Einthoven, derivaiile bi- i unipolare ale membrelor. indirecte -care presupun electrozi plasai pe tegumentele membrelor i toracelui, n interiorul cmpului electric al inimii dezvoltat de rezultanta momentan a dipolilor electriciDerivaiapoatefidefinitcaraportulspaialntredoupcte de nregistrare, dup anumite reguli de reprezentare. DERIVAIILEINDIRECTE-permitnregistrareasimpl,printr-ometodnesngernd,aactivitii electricecardiace.nmodobinuit asupraunuiprocesuniccareesteactivitateaelectricainimii.Diferenadepotenialgeneratncursul activitii cardiace poate fi culeas: -bipolar-cu2electroziexploratoriplasaincmpurileelectricegeneradintre baza i vrful inimii; -unipolar - cu 2 electrozi: un electrod explorator i un electrod indiferent.Derivaemitile membrelor, i derivaii precordiale (6), electrozii fiind situai pe peretele toracic, n vecintatea cordului. 1. Derivaiile membrelor sunt n numr de 6 i exploreaz inima emitile membrelor (Fig.4.3.). Aceste derivaii pot fi bi- i unipolare. (a) Derivaii bipolare ale membrelor sau derivaii standard (3) AcestederivaiiaufostintrodusenpracticdectreEinthovenn1908.Electroziiexploratorisunt plasaindoudincele3puncteechidistantefadecord,punctecareformeazuntriunghiechilatriunghiulEinthoven.Celepiciorul stng (foot F). D-DI :R( -) L (+) -DII : R( -) F (+) -DIII :L ( -) F (+) Derivaiilestandardsuntastfelorientatenclexiune pozitiv n toate cele 3 derivaii. (b) Derivaii unipolare ale membrelor (3) Acestederivaiiutilizeazunsingurelectrodexploratorcarereprezintntotdeaunapolulpozitiv,polul negativfiindelectrodulindiferentcareprinfaptul ndeprtareaelectroduluiindiferentserealizeazppotenial 0 sau a unei rezistene). Se noteaz cu: -aVR electrodul explorator pe braul drept -aVL electrodul explorator pe braul stng -aVF electrodul explorator pe piciorul stng "V"provinedelaVolti"a"delaamplificate(augmented),cureniinregistraiauamplitudinemici necesit o amplificare de 50%. Sub raport strict geometric, derivaiile unipolare ale mecabisectoarentriunghiulechilateralEinthoven complexe pozitive dac vectorul acest R LI IIIII 13 Fig.4.3. F _+ _ ++ _aVRaVL aVF Curs Fiziologie - Cardiac BazeleteoreticeipracticealeelectrocardiografieiaufostpusedeEinthovenn1903(premiulNobel pentrumedicin)careaconsideratcinimaesteundipolsituatncentrultoraceluiiacestancentrul corpului,toraceleestesferic,articulaiileradiocarpieneitibiotarsienesuntechidistantefadecordi rezistenele electrice ale esuturilor sunt egale. Postulatele lui Einthoven (rezult din aplicarea legii a II-a a ia din aVL + proiecia din AVF = 0 atoripozitivifiindplasainapropierea ng, parasternal r nia axilar medie riculul drept (precordiale drepte) entricular z unde sau complexe pozitive dac vectorul acestora se apropie e electrodul explorator pozitiv i invers. sau negativ - dedesubtul liniei izoelectrice), durat ntre dou unde; se caracterizeaz prin poziie fa de linia izoelectric i n sutimi de secund) caroiat n ptrate mici (delimitate prin linii subiri) 1mmpeorizontal=0,04sec.)ioamplificarede ECG - unde, segmente i intervale. circuitelor - Kirchhoff n triunghiul Einthoven): -Proiecia din DII = proiecia din DI + proiecia din DIII -Proiecia din aVR + proiec2. Derivaiile precordiale(6) Derivaiileprecordialesuntderivaiiunipolare,electroziiexplorcordului; se noteaz cu V1 - V6, electrozii avnd urmtoarele poziii: -V1 electrodul explorator n spaiul IV intercostal drept, parasternal -V2 electrodul explorator n spaiul IV intercostal st-V3 electrodul la jumtatea distantei ntre V2 i V4 -V4 electrodul n spaiul V intercostal stng, pe linia medio-clavicular -V5 electrodul n spaiul V intercostal stng, pe linia axilar anterioa-V6 electrodul n spaiul V intercostal stng, pe liAceste derivaii exploreaz inima n plan transversal: -V1 i V2 exploreaz predominant vent-V3 exploreaz septul interv-V4 exploreaz vrful inimii -V5 i V6 exploreaz predominant ventriculul stng (precordiale stngi) nderivaiile precordiale se nregistread4.3. MORFOLOGIA ELEMENTELOR ECG Pe ECG se pot identifica urmtoarele elemente grafice (Fig.4.4): unde,carereprezintdeflexiunisituatedeasuprasaudedesubtullinieiizoelectrice;secaracterizeaz prin form, sens (pozitiv - deasupra liniei izoelectrice (exprimat n sutimi de secund) i amplitudine(mV) segmente, poriuni de traseu durat (n sutimi de secund) intervale - constituite din unde i segmente i se caracterizeaz prin durat (Pentru aprecierea corect a duratei i amplitudinii acestor elemente grafice: -traseul ECG este nregistrat pe hrtie milimetrici ptrate mari (delimitate prin linii groase);-estenecesarcunoatereaetalonriiaparatuluipentruviteziamplitudine.Uzualsefoloseteo vitezdederulareahrtieide25mm/sec.(1cm = 1mV ( 1mm pe vertical = 0,1 mV). 14 Fig.4.4. interval PQ interval QTsg.PQ sg.STunda Pcomplex QRSunda TQRSunda UCurs Fiziologie - Cardiac Unda P - reprezint unda de depolarizare atrial. Ea reprezint depolarizareacelor dou atrii. Unda P esteoundrotunjit,cuduratade0,06-0,10sec.iamplitudinede0,10-0,25mV(maximnDII) (Fig.4.5).UndaPestepozitivnmajoritateaderivaiilor(obligatoriunDII,DIII,aVF)inegativnaVR. nderivaiileprecordiale,undaPsevedecelmaibinenderivaiileV1iV2,deoarecevectorul corespunztor depolarizrii atriale se ndreapt spre electrodul explorator pozitiv. ADASDIDII DIII_+_+_+Fig. 4.5. Vectorii de depolarizare atrial i aspectul undei P n derivaiile standard ComplexulQRS-esteunansambludeundenegativeipozitivegeneratededepolarizarea ventricular. Dac prima und a complexului este negativ, ea este notat cu Q. Prima und pozitiv este denumitR,iarundanegativcareiurmeazestenotatcuS.Sefolosescliteremari(Q,R,S)pentru deflexiuni mai mari de 3 mm i litere mici (q, r, s) pentru cele sub 3 mm. Complexul QRS are o durat de 0,08-0,10 sec. i amplitudine de 1-1,5 mV (minimum 5 mm n DI, II, III i minimum 10 mm n precordiale). Complexul poate fi trifazic (compus din toate cele trei unde, QRS), bifazic (alctuit din dou deflexiuni, de tip QR sau RS) sau monofazic (normal, constituit numai din unda R i patologic QS).Cele trei unde reprezint momentediferitenevoluiavectoruluicardiacmomentan:Qreprezintdepolarizareaseptului interventricular (de la stnga la dreapta), R depolarizarea vrfului inimii (de la dreapta la stnga i de sus n jos), iar S este determinat de depolarizarea poriunii postero-bazale a ventriculului stng (vector orientat n susiuorspredreapta)(Fig.4.6).nderivaiileprecordialeaspectulQRSmbracctevaparticulariti: undeleRauamplitudinedincencemaimaredelaV1laV5,sczndpuinnV6,iarundeleSauun comportamentinversundelorR(nV1,V2RS);undaQtrebuies lipseasc n derivaiile precordiale drepte, iar n cele stngi nu trebuie s fie > 1mm (0,04 sec.) sau 1/3 din amplitudinea undei R pe care o precede. Fig.4.6.Momenteleprincipalealedepolarizrii ventriculare.AspectulcomplexuluiQRSnderivaiile standard i derivaiile precordiale (V1 i V6). 15 Curs Fiziologie - Cardiac Pentru nelegerea sensului undelor, trebuie cunoscute regulile de nscriere vectorial. Astfel dac: -vectorul de ndreapt spre un electrod explorator, se nscrie o deflexiune pozitiv -vectorul se ndeprteaz de electrodul explorator, se nscrie o deflexiune negativ -vectorulseapropiesiapoisendeprteazdeelectrodulexplorator,senregistreazodeflexiune bifazic, iniial pozitiv si ulterior negativ (Fig.4.7). ---- + ++ + + + + + ----ggg Fig.4.7.Aspectulgraficalprocesuluidedepolarizaren funcie de poziia electrodului explorator. UndaT-reprezintundaderepolarizareventricular.Esteoundasimetric,cupantaascendent lenticeadescendentmaiabrupt,cuduratde0,13-0,30sec.iamplitudinede1/3-1/2din amplitudinea QRS. Unda este pozitiv n majoritatea derivaiilor, negativ n aVR (sensul undei T trebuie s fie concordant cu cel al complexului ventricular), iar la copii i tineri in V1,V2. UndaU-estedeterminatderepolarizareamuchilorpapilari.UndaUaparecaoundpozitiv rotunjit vizibil la copii i tineri n V2, V3; are durata de 0,15-0,25 sec. i amplitudine sub 0,2 mV. Segmentul PQ sau PR - reprezint stadiul depolarizat atrial i stadiul polarizat ventricular. Normal, are poziie izoelectric i o durat de 0,06 - 0,10 sec. SegmentulST-constituiestadiuldepolarizatventricular.Normal,arepoziieizoelectric.nceputul segmentuluiSTestemarcatdepunctulJ(jonciune)princaresefacedelimitareadecomplexulQRS.n precordialeledrepteseadmitsupradenivelridemaximum3mm(0,3mV),cucondiiacaundaTsaib aspect normal. IntervalulPQsauPR-cuprindeundaPisegmentulPQ(PR)ireprezinttimpulntredebutul depolarizrii atriale i a celei ventriculare. Are o durat de 0,12-0,20 sec, durata fiind invers proporional cu frecvena cardiac (la un adult cu o frecven cardiac de 75-80/min., intervalul PQ de 0,18-0,20 sec. este normal,daraceeaidurataintervaluluiesteanormallaoFCde120/min.,sugerndunblocatrio-ventricular incipient).IntervalulQT-esteconstituitdincomplexulQRS,segmentulSTiundaTireprezintnscrierea activitii electrice ventriculare (depolarizare i repolarizare). Durata intervalului QT este invers proporional cu frecvena cardiac (n medie 0,42 sec) i se apreciaz cel mai bine n derivaiile precordiale V4 i V5. Intervalul RR - este intervalul dintre dou unde R succesive i constituie durata unei revoluii cardiace. Durata RR se utilizeaz pentru calcularea frecvenei cardiace. 4.4. INTERPRETAREA ELECTROCARDIOGRAMEI A.Stabilirearitmuluidebazalinimii-normal,ritmulestesinusal,adicactivitateacardiaceste iniiat de nodul sino-atrial, de la care stimulul se propag prin atrii spre nodul atrio-ventricular i apoi prin sistemul His-Purkinje la ventriculi. Criteriile de recunoatere ale ritmului sinusal pe ECG sunt: -prezena undelor P pozitive n majoritatea derivaiilor (obligatoriu n DII, DIII i aVF), dar negative n aVR -unde P cu aceeai form i caracteristici n majoritatea derivaiilor (rotunjite, cu durat de 0,06 - 0,10 sec. i amplitudine de 0,10 - 0,25 mV) -undele P sunt urmate de complexe QRS B.Calculareafrecveneicardiace(FC)-serealizeazprinmetodedirecte,exacteiprinmetode indirecte,aproximativedarrapide.Valoareanormalafrecveneicardiaceestede60-80b/min.ncazde ritm sinusal, o frecven cardiac mai mare de 100 b/min. se consider tahicardie sinusal, iar bradicardia sinusal presupune o frecvenmai mic de 60 b/min. n mod fiziologic, la copii i tineri se poate observa creterea frecvenei cardiace n inspir i reducerea acesteia n expir, aspect care poart numele de aritmie sinusal respiratorie. 16 Curs Fiziologie - Cardiac C. Determinarea axului electric al inimii Rotaia inimii n jurul axului antero-posterior al cordului (n plan vertical) Celmaiimportantvectorcardiacestevectorul/axulelectricalcomplexuluiQRS,deoarecereprezint vectorulceleimaiimportantemasemuscularecardiaceimodificrilesaleprezintcelemaimulte semnificaii.ngeneral,axulelectricalinimiisesuprapuneaxuluianatomic.Oricemodificareapoziiei axului anatomic influeneaz, ntr-o anumit msur, i poziia axului electric. Axul electric se determin prin metode clasice (metoda triunghiului echilateral, metoda sistemului triaxial, precum i prin metode de "citire rapid", cele mai utilizate n practic (vezi Lucrri practice).Valorile normale i variaiile patologice ale axului electric al inimii sunt prezentate n Tab.4.I i Fig.4.8. TABEL 4.I. Valorile normale i variaiile patologice ale axului electricAXELECTRICVALOARE normal - orizontalizat - intermediar - verticalizat -30 +110 0 +30 +30 +60 +60 +90 deviat la stnga (DAS)-30 -90 deviat la dreapta (DAD)+110 +180

Rotaia inimii n jurul axului longitudinal al cordului (n plan orizontal) Pentru aprecierea poziiei electrice a cordului n plan orizontal se vor urmri derivaiile precordiale V3 i V4, la nivelul crora, n mod normal, complexul QRS este de tip echidifazic (amplitudinea undei R este egal cu amplitudinea undei S): -rotaiaorar(lastnga)secaracterizeazprindeplasareazoneiR=Snprecordialelestngi(V5, V6) -rotaia antiorar (la dreapta) se caracterizeaz prin deplasarea zonei R = S n precordialele drepte (V1, V2) Variaii fiziologice ale axului electric al inimiin funcie de tipul constituional: la longiliniaxul electric este verticalizat, iar la picnici axul electric este orizontalizat nfunciedevrst:lacopiiiadolesceniaxulelectricesteverticalizatsaudeviatladreapta,iarla vrstnici axul electric este deviat la stnga n funcie de stri fiziologice: la gravide axul electric este orizontalizat sau deviat la stnga Deviaie axial stngAXELECTRIC NORMALAX ORIZONTALIZATAX INTERMEDIARAX VERTICALIZAT00+900+300+600-900Deviaieaxial dreapt1800-300+1100 Fig.4.8. Valorile normale i variaiile patologice ale axului electric al inimii 17 Curs Fiziologie - Cardiac D. Analiza morfologic i cronologic a undelor, segmentelor i intervalelor presupune: -identificarea elementelor grafice ale ECG -msurarea duratei i amplitudinii undelor i intervalelor (n special a intervalului PQ) -examinarea poziiei segmentelor i intervalelor fa de linia izoelectric -observareaprezeneiunorelementegraficeneobinuite(ex.undadeltaacomplexuluiQRS prezent n caz de sindrom de preexcitaie) ECGesteometodneinvaziviieftincareoferinformaiiextremdeimportanteasupraactivitii electricecardiace;metodapermitedetectareaaritmiilor,tulburrilordeconducere,ischemieimiocardice, precum i evidenierea modificrilor induse de tulburri electrolitice i metabolice. 5. PROPRIETILE FUNDAMENTALE ALE MUCHIULUI CARDIAC 5.1. AUTOMATISMUL CARDIAC Automatismulsaucronotropismulesteproprietateadeageneraunpotenialdeaciunespontan,n absenaunuistimulexterior.Automatismulcaracterizeazactivitateadepacemakeracelulelorsistemului nodal.Labazaacesteiproprietistaufenomenelededepolarizarelentdiastolicspontan,ce progreseazpnseatingevaloareapotenialuluiprag,cndsedeclaneazunpotenialdeaciune propagat. Fiecare din regiunile inimii posed structuri cu proprieti de pacemaker, dar comanda este deinut de nodul sinoatrial (NSA) care este pacemaker-ulfiziologic. Acesta are cea mai mare frecven de descrcare a impulsurilor i un grad nalt de ritmicitate. NSA, izolat de inervaie, are o frecvende stimulare de 100-120stimuli/minut,numitfrecvencardiacintrinsec.Normalactivitateavagal(tonusulvagal)scade frecvenadestimulareaNSAlaaproximativ70stimuli/minut.Stimulareavagalputernicpoatebloca complet impulsul din nodul SA. ActivareainimiigeneratdeNSAinduceritmulsinusalevideniatpeECGprin:prezenaundelorP, pozitive n majoritatea derivaiilor i negative n aVR, urmate de complexe QRS normale (0,08-0,10 sec) la interval PQ constant (0,12-0,20 sec) i intervale P-P constante.Celelaltezonealesistemuluiexcito-conductorreprezintpacemakerilateniipotpreluacomandan cazul scderii automatismului NSA. Celule active spontan exist n NAV i chiar la nivelul fibrelor Purkinje. Dar frecvena de descrcare a celorlalte zone ale sistemului nodal este redus: 50-60 /minut pentru NAV i 30-40/minutpentrucelulelesistemuluiHis-Purkinje.DescrcareamaifrecventaNSAsuprimactivitatea depacemakeraaltorzone.Aceastactivitatepoatensdevenimanifestdacfrecvenalorde descrcarecrete.Daczonadegenerareaimpulsurilorestenafarasistemuluiexcitoconductorse considerunfocarectopic.FrecvenadedepolarizareaNSAsepoateschimbaprinmodificarea:pantei depolarizrii lente diastolice, valorii potenialului prag i potenialului maxim diastolic (Fig.5.1). ActivitateaautoritmicaNSAesteinfluenatattdeinervaiasimpaticicatecolaminectide inervaiaparasimpaticreprezentatdenerviivagi.Frecvenacardiacreflectechilibrudintreceledou componentealesistemuluinervosvegetativ.Stimulareasimpaticareefectcronotroppozitivmediatde receptorii |1 membranari, prin creterea permeabilitii membranei pentru Ca2+ i K+. Astfel creterea AMPc induce, prin proteinkinazele activate, fosforilarea canalelor de Ca2+. Creterea Ca2+ intracelular influeneaz cureniiIfiIK.Seaccentueazpantadepolarizriilentediastolicei decicretefrecvenacardiac.Frecvenadestimularemaieste crescutdeadrenalin,hormoniitiroidieniicretereatemperaturii. Ratadegenerareastimulilorestemaimarelatineriiscadecu naintarea n vrst. 18 Fig.5.1. Modalitile prin care se poate modifica frecvena activitii de pacemaker.Acretereapanteidepolarizriidiastolice(a);B modificareapotenialuluiprag(PP2-b)sauapotenialuluimaxim diastolic (d-e) (Sabu, 1999). Curs Fiziologie - Cardiac Stimulareavagal,prinacetilcolin,scadefrecvenadestimulareaNSAprinhiperpolarizarei reducerea pantei depolarizrii lente diastolice, efect nlturat de atropin. Efecte similare cu ale acetilcolinei areiadenozinacedeprimautomatismulcelulelorNSAprinhiperpolarizareiscurtareaPA.Acidoza produce hiperpolarizare prin curentul Ik(ATP), blocat de ATP i activat de ischemie i hipoxie. De asemenea sunt blocai curenii care mediaz comunicarea intercelular. Automatismul celulelor pacemaker dup o perioad de stimulare cu frecven crescut, diminu pn la suprimare. Excitaia susinut crete activitatea pompei Na+/K+ care determin un exces de sarcini pozitive nexterior,cuefecthiperpolarizant.Acestfenomenestecunoscutcaoverdrivesuppression.Timpul necesarreluriiactivitiidepacemakeraNSAstimulatcuofrecvenmaimaredectfrecvenasade descrcare,este numit timpul de recuperareaN SA i este utilizat n diagnosticarea bolii N SA. 5.2. EXCITABILITATEAMIOCARDULUI Excitabilitateasau batmotropismul este proprietatea miocardului de a rspunde la stimuli care au atins pragul de excitaie printr-un potenial de aciune (PA). Excitabilitatea celulelor cardiace difer dup PA care poate fi cu rspuns rapid sau lent. A. FIBRELE CU RSPUNS RAPID - se gsesc n miocardul atrial, ventricular i celulele sistemului Hiss Purkinje. Prezint urmtoarele caracteristici: -sunt puternic polarizate n repaus, potenialul de repaus fiind de -80 mV la miocardul atrial i de-90 mV la cel ventricular i celulele Purkinje -faza 0 a potenialului de aciune este rapid, cu overshoot, pn la +20 mV, prin activarea canalelor rapide voltaj dependente de Na -repolarizareafinaldepindedeinactivareacanalelordeCaLvoltajdependenteiactivareaunui curent puternic de potasiu IK -conduc impulsul rapid Fibrele cu rspuns rapid prezint mai multe perioade ale excitabilitii: Perioada refractarefectiv (PRE). Dup ce rspunsul rapid a fost iniiat, celula depolarizat nu este excitabilpncndnuvafiparialrepolarizat.IntervaluldelanceputulPApncndfibraeste capabil s conduc alt PA este numit perioada refractar efectiv (Fig.5.2). Indiferent de intensitatea stimululuinaceastperioadnuseobineunaltrspuns,datoritfaptuluicnacesttimpcanalele rapide de Na+ sunt inactivate. Aceast perioad dureaz de la nceputul fazei 0 pn n punctul fazei 3 unde repolarizarea a atins aproximativ - 50 mV. La aceast valoare a potenialului de membran (Vm) porile m si h ale celor mai multe canale de Na+ au fost restabilite. Perioada refractar este reglat mai ales de cinetica curentului INa. Perioada refractar lung a celulelor miocarduluiprevine reexcitarea lor rapid. cu Fig.5.2.Potenialuldeaciunenfibrelecardiace de lucru (A) n comparaie potenialuldeaciunealcelulelorpacemakerdin nodul SAi AV (B). Perioada refractar relativ (PRR). Fibra miocardic prezint apoi o perioad n care rspunde numai la stimuli mai puternici dect cei normali. Potenialul de aciune dei se propag are ascensiune lent i amplitudine submaximal, datorit faptului c unele canale de Na+ sunt nc n stare parial inactivate. Cuctstimulareasevaproducemaitrziunaceastperioad,cuattamplitudineaivitezade cretereafazei0aacestuiPAvorfimaimari(Fig.5.3).Probabil,cpemsurcefazaa3-aa potenialuluiseapropiedesfrit,unnumrtotmaimaredecanalerapidedeNa+suntscoasedin starea de inactivare. 19 Curs Fiziologie - Cardiac Fig.5.3.Potenialedeaciuneiniiatendiferiteetapeale perioadei refractare relative. Lasfritulfazeia3-aaPAesteoperioadcuexcitabilitatecrescutperioadasupranormal(PSN). Astfel, stimuli mai slabi dect cei prag pot determina poteniale de aciune ce se pot propaga. Mecanismul acesteiexcitabiliticrescuteconstnfaptulclafibrelePurkinje,undeesteobservatnmodobinuit, exist o uoar depolarizare la trecerea repolarizrii terminale la potenialul de repaus. Perioadareceptivoptimal.Coincidecufaza4-aaPAcndseobinrspunsurinormalelastimuli prag, respectnd legea tot sau nimic. Existenaperioadeirefractareareoimportandeosebitdeoarecefavorizeazactivitatearitmica inimii.Explicimposibilitateatetanizriimuchiuluicardiac.Perioadeleexcitabilitiisuntdependentede voltaj. Rata creterii PA (dV/dt) este corelat cu potenialul de repaus de la care a fost iniiat. Capacitatea unui impuls de a fi condus depinde de viteza de depolarizare.Refacereaneuniformaexcitabilitiinteritoriiadiacentepoatecreacurenidevecintatecarepot depolariza teritoriile din jur. n cazul miocardului ischemic, n jurul unor astfel de zone esutul normal are o excitabilitatecrescut.Durataperioadeirefractarepoatefiinfluenatdelungimeacicluluiprecedentcai de prezena btilor premature. Btaia prematur poate ntlni n sistemul de conducere un esut refractar, fiind fie condus lent, fie eliminat prin bloc fiziologic. Dar btile premature pot iniia cele mai multe forme de tahicardie paroxistic (frecvena de stimulare > 180/min).n cazul creterii frecvenei cardiace scurtarea PA are urmtoarele cauze:-creterea Ca2+ citosolic prin frecvena crescut a deschiderii canalelor de Ca2+ -refacerea incomplet a canalelor de Ca2+ ceea ce scade curenii depolarizani de Ca2+ i scurteaz platoul -accelerarea repolarizrii prin deschiderea canalelor de K+ activate de Ca2+

-cretereaNa+ citosolicdatoritfrecveneicrescutededeschidereaacestorcanaleitotodat creterii curentului spre exterior datorit intensificrii activitii pompei de Na+/K+ B. FIBRE CU RSPUNS LENT - se ntlnesc n NSA i NAV. Prezint urmtoarele caracteristici:-potenialul diastolic maxim este de -70 mV - 60 mV -faza0aPAestelent, datoritactivriicanalelordecalciulentecugenerareaunuicurentlentde intrare ICaL -viteza de conducere este mic = 0,05 m/s (0,01-0,1 m/s) Recuperarea excitabilitii este de asemenea lent, depete deplina repolarizare. Astfel la celulele N SA i ale jonciunii atrioventriculare faza refractar se poate extinde mult peste durata PA (Fig.5.).Excitabilitateadepindedevaloareapotenialuluiderepausmembranaridevaloareapotenialuluiprag. Excitaia apare i la un stimul mai slab dac potenialul de repaus membranar este sczut (mai aproape de valoarea potenialului prag). Dac potenialul prag este mare, pragul se atinge mai greu i apare o stare de hipoexcitabilitate. Factorii care influeneazbatmotropismul sunt: -stimularea parasimpatic are efect batmotrop negativ -stimularea simpatic are efect batmotrop pozitiv -creterea temperaturii locale sau hipoxia de asemenea cresc excitabilitatea -factoriendocrini:hormoniitiroidieninexcescrescsensibilitateareceptorilorbetaadrenergicila aciunea catecolaminelor, avnd efect batmotrop pozitiv 20 Curs Fiziologie - Cardiac 21 Postdepolarizare precoce este ntlnit n anomalii ale curenilor ionici de K+ responsabili de faza a 3-aaPAsaualereactivriicurentuluideNa+iaunuicurentspreinteriorprinschimbulNa+/Ca2+.Poate apare n: hipoxie, ischemie, distensie, sub aciunea unor agonitii beta adrenergici. Postdepolarizare tardiv - survine dup ce s-a realizat repolarizarea (faza 4) n cazul suprancrcrii cu Ca2+, fie prin eliberare repetitiv a Ca2+din reticulul sarcoplasmatic, fie prin activarea unui curent de Na+, ce s-arrealizaprincanalespecialesauprinschimbulNa+/Ca2+.Areimportanclinicnreperfuziacordului ischemic, ce reprezint o cauz major a suprancrcrii cu Ca2+. 5.3. FUNCIA DE CONDUCERE A MIOCARDULUIExcitaiainiiatdenodulSAsetransmiteradiarprinmusculaturaatriilorlanodulAVdeundeprin fascicululHis,ramurilesaleireeauaPurkinjedepolarizeazmusculaturaventricular.Conducerea excitaiei se realizeaz din aproape n aproape, asigurnd contracia coordonat a inimii.Viteza de conducere depinde de: tipul fibrelor, amplitudinea potenialului de aciune, diametrul fibrelori de numrul de discuri intercalare cu conexoni (Tab.5.I). Tipul fibrelor - viteza de conducere n fibrele cu rspuns rapid este 0,5-1 m/s pentru miocitele atriale i ventriculare i pn la 3 m/s pentru celulele Purkinje. n fibrele cu rspuns lent din nodul SA i AV este de0,05 m/s Diametrul fibrei - influeneaz conducerea excitaiei. Astfel celulele Purkinje cu diametrul cel mai mare au i viteza de conducere cea mai mare Numrul de discuri intercalare - influeneaz conducerea. Astfel celulele cu puine discuri intercalare (P i T) au viteza de conducere cea mai mic AmplitudineaPA-esteegalcudiferenadepotenialdintrezonacudepolarizaretotaliregiunile complet polarizate ale celulei. Cu ct este mai mare diferena de potenial ntre aceste zone cu att va fi maiintensstimulullocalndepolarizareapriloradiacentealemembraneiimairapidvalulde depolarizare propagat de-a lungul fibrei. Viteza de conducere variaz direct proporional cu amplitudinea PAirataschimbriipotenialului(dVm/dt)ntimpulfazei0.NivelulPRestedeasemeneaun determinant important al vitezei de conducere pentru c influeneaz amplitudinea i panta ascendent a PA Potenialul transmembranar poate varia din urmtoarele cauze:-modificarea |K+| n mediul extracelular -excitareaprematur nainte ca repolarizarea membranei s fie complet ngeneral,cuctestemaipuinnegativVmcuattestemaimicvitezapropagriiimpulsului, indiferentdecauzaschimbriiVm.Celemaimultemodificrialepotenialuluitransmembranaraparn afeciuni coronariene cnd fluxul de snge este inadecvat i activitatea Na+/K+ ATP-azei este diminuat, iarmiocitele ischemice ctig Na+ i pierd K+ n spaiul interstiial. Aceste schimbri vor afecta ritmul cardiac i conducerea excitaiei. TABEL 5.I. Factori de care depinde viteza de conducere a fibrelor cardiace.ESUTDiametrul fibrei (m) Potenial de repaus (mV) Potenial de aciune (mV) Vitez de conducere (m/sec) Nodsinoatrial5 - 10- 50, -6060 - 700,05 Miocard atrial 8 - 10- 80, -90110 -1200,5 Tracturi internodale15 - 20-80, -90110 -1201,0 Nod atrioventricularvariabil- 60,-7070 - 800,05 Fibre Purkinje70 - 80-90, -951203,0 Miocard ventricular10 - 16-80, -90110 -1200,5 A. Conducerea atrial DelaNSAimpulsulgeneratsepropagradiarprinatriuldreptde-alungulfibrelormiocardiceatriale. Mai multe unde de depolarizare progreseaz simultan n mai multe direcii. Atriul drept este depolarizat mai Curs Fiziologie - Cardiac 22 rapid.Apoiexcitaiaajungelaatriulstngiultimazonactivatarficeaposteroinferioar.Undade excitaiecarenainteazprinatriuldreptajungelanodulAV,careestenormalsinguracaledeintrarea impulsuluicardiaclaventriculi.UndaPreprezintdepolarizareaatriiloriestepozitivnmajoritatea derivaiiloravndoduratde0,06-0,10sec.S-audescrisitreiciinternodaleprincares-arrealizao conducere preferenial: -fasciculul anterior (Bachman) - conduce impulsul de la nodul SA direct la atriul stng -fasciculul mijlociu (Wenckebach) - evolueaz direct spre nodul AV -fasciculul posterior (Thorel) - ajunge la nodul AV dup ce trimite i cteva ramuri spre atriul stng. O ramur a acestui fascicul, descris de James se termin n zona inferioar a N AV i astfel excitaia poate ajunge mai repede la ventriculi Existcontroverseprivindexistenaunorstructuribineorganizate.Celulelecarealctuiescaceste fascicule sunt un amestec de fibre Purkinje cu celule musculare obinuite. Conducerea preferenial poate fi explicatiprinaranjamentularhitecturaltisular.Conducereaestemairapidncazulfibreloraezate paralel, de-a lungul axului lor, dect n direcie perpendicular. Este posibil i activarea retrograd a atriilor, dar propagarea excitaiei este diferit i modific polaritatea undelor P. B. CONDUCEREA ATRIOVENTRICULAR (AV) Jonciunea AV are rolul de a aduna impulsurile care depolarizeaz atriile i de a le ntrzia cu 100-160 ms. Aceast ntrziere asigur timpul pentru contracia atrial care desvrete umplerea ventricular, n special la frecvene crescute. Viteza de conducere este redus la 0,05 m/s. ncetinirea vitezei de conducere la nivelul N AV are drept cauze: -diametrul mai mic al celulelor din structura NAV -PA de tip lent, datorit curentului lent de Ca2+ -accesul multiplu al excitaiilor care se pot suma sau anula Viteza sczut i gradul mare al refractivitii sunt evideniate prin posibilitatea conducerii decrementale, conduceretotmailentpncndimpulsulpoatefiblocatlaunmomentdat.Aceastaexplicfenomenul Wenckebach(ntrziereaprogresivaconduceriiAV).ConducereantrziatnnodulAVreprezintbloc AV grad I (interval PQ > 0,24 sec). n cazul blocului AV de gradul II undele P sunt blocate intermitent. Dac numruldeimpulsuriceajungelanodulAVestefoartemare,canflutter-ulatrialifibrilaiaatrial, refractivitateasacreteiopartedinacetistimulisuntblocai(2/1,3/1,4/1)pentrucaventriculiisse contractecuofrecvenmultmailent.nmodnormalstimululestecondusdelaatriispreventriculiprin nodulAV,darpotexistaifasciculeaberantecescurtcircuiteaznodulAV,cumarfifascicululKentcare unete atriile cu ventriculii. Acesta poate induce o excitaie mai rapid a ventriculilor, ca n sindrom WPW, ce poate fi detectat pe ECG. NAVestebogatinervatattdefibresimpaticectivagale.Stimulareasimpaticcreteconducerea atrioventricular,iarstimulareaparasimpatic(vagal)scadevitezadeconducereiprelungeteperioada refractar.Variateafeciunicabolialearterelorcoronaresaumiocarditepotmpiedicacomplettrecerea impulsurilor atriale prin nodul AV - bloc total grad III cnd stimularea ventriculilor se realizeaz de ctre un pacemaker ectopic ventricular cu o frecven foarte sczut, de 25-35 stimuli/minut. n aceste condiii este necesarimplantulunuipacemakerelectronicpentruastimulaventriculiissecontractecuofrecven adecvat. C. CONDUCEREA VENTRICULAR Impulsurile conduse prin nodul AV sunt distribuite la ventriculi prin fibre specializate. Fasciculul His, ce continunodulAV,estelocalizatsubendocardicnparteadreaptaseptuluiinterventricularitransmite impulsurile prin ramurile sale cu vitez mare. Aceste celule au cel mai mare diametru i cea mai mare vitez deconducereastimulului.BlocareaconduceriiprinramuradreaptsaustngafascicululuiHisinduce modificricaracteristiceECG(complexQRS>0,12seciundaTnegativ).ReeauaPurkinjecontinu fascicululHisiestedistribuitambilorventriculilanivelsubendocardic.Vitezadeconducerecrescut permiteoactivarerapidasuprafeeiendocardicetotaleaventriculilor.Depolarizareamusculaturii Curs Fiziologie - Cardiac 23 ventriculare se realizeaz de la endocard spre epicard. Iniial depolarizarea ajunge la suprafaa ventriculului la apex i avanseaz spre baze. Ultima suprafa ce va fi depolarizat este baza ventriculului stng. Viteza deconduceremare(0,5m/sec)asigurcontraciaambilorventriculiaproapesimultan,ceeacecrete eficiena contraciei.Tulburrile de ritm cardiac au drept mecanisme fie tulburri n formarea stimulului excitator, fie tulburri nconducereastimulului.Aritmiilesepotclasificadupsediun:sinusale,supraventriculare(miocardul atrial, jonciunea AV) i ventriculare. n cazul tulburrilor n formarea stimulului excitator se descriu:alterareafrecveneii/sauaregularitiigenerriiimpulsuluilanivelulNSAautomatismulNSAeste influenat de sistemul nervos vegetativ (emoii, efort, manevre vagale) ritmuri de scpare care, la rndul lor, pot fi: -pasive - cnd activitatea NSA este alterat datorit unui proces patologic, comanda va fi preluat de unpacemakersecundarcepoatefinodulAVinducndritmulnodalsausistemulHis-Purkinje inducnd ritmul idio-ventricular -active - creterea automatismului unui focar ectopic ce depete frecvena de generare a stimulilor de ctre nodul SA (ischemie, acidoz, dezechilibre electrolitice) activitate declanat (automatism declanat)sub form de: -postpotenialeprecocededepolarizare-prinntrerupereafazei3derepolarizareiapariiaunui rspuns repetitiv;-postpotenialetardivededepolarizare-prinoscilaiialepotenialuluiderepaus,caredacating pragul devin stimuli repetitivi. Activitateadeclanatpoatefimecanismdeproducereaextrasistolelor,tahicardiilorparoxistice, fibrilaiei. n cazul alterrii conducerii impulsului se descriu: -conducerea decremental - reprezint scderea progresiv a amplitudinii ipantei fazei 0 pn la blocarea conducerii impulsului cu apariia blocurilor, dintre care cel mai frecvent este blocul AV; -mecanismuldereintrare-sedatoreazexisteneiadoucideconducereunitenporiunealor proximal i distal, care au perioade refractare i viteze de conducere diferite. Blocarea parial a conducerii la nivelul unei ci determin caexcitaia care parcurge calea normal s gseasc calea parialblocatnperioadarefractarrelativ.Apoiexcitaiaparcurgeretrogradcaleablocat, genernd un circuit de reintrare care poate excita prematur zona afectat. 6. CONTRACTILITATEA MIOCARDULUI 6.1. CUPLAREA EXCITAIEI CU CONTRACIACuplareafenomenuluielectric(depolarizareasarcolemei)cufenomenulmecanic(scurtarea sarcomerului)arecaverigdelegturionuldeCa2+.ncazulfibreimiocardice,Ca2+prezintomicare intracelularspecificceimplicstructuricumarfi:sarcoplasma,sarcolema,reticululsarcoplasmatic, mitocondriile i sarcomerul.SARCOPLASMA.ConinenrepausCa2+libernconcentraiede10-7M,necesarmeninerii elementelorcontractilenstareinactiv.ntimpulcontracieiCa2+citosoliccretela10-5M.Concentraia Ca2+la nivelul sarcoplasmei exprim raportul ntre:-influxul i efluxul Ca2+ la nivelul sarcolemei -eliberarea i recaptarea Ca2+ la nivelul RS -legarea i eliberarea Ca2+ la nivelul Tn-C Ca2+ prezint o dinamic specific n raport cu fazele potenialului de aciune. Concentraia sa ncepe s creasc imediat dup faza 0 a potenialului de aciune, atinge un vrf n timpul fazei de dezvoltare maxim a contraciei i apoi scade exponenial. Micrile Ca2+n sarcoplasm au o durat mai scurt n atrii fa de ventriculi i sunt influenate de compoziia ionic a mediului extracelular, temperatur, frecven cardiac i aciunea unor medicamente. SARCOLEMA.Are un rol importantn micrile Ca2+, asigurnd un influx pasiv prin canale de Ca2+ i un eflux activ prin schimbtorulNa+/Ca2+ i pompa de Ca2+ (Ca2+-ATP-aza).Curs Fiziologie - Cardiac CanaleledeCa2+-suntcanalelente,voltaj-dependente,detipL(longlasting).Structuraloreste asemntoare cu cea a canalelor de Na+ (care se deschid n faza 0 a potenialului de aciune), dar spre deosebire de acestea pentru activare este necesar o depolarizare mai intens. Dinamica acestui canal estemailent,maistrnslegatdestareametabolicaceluleiipoatefimodulatdeoseriede hormoniineurotransmitori.Catecolaminelesuntprincipalulfactoractivatoralacestorcanale. Ocupareareceptorul|1-adrenergicesteurmatdecretereaAMPccarefosforileaziactiveaz canaleledeCa2+.nconcentraiecrescut,catecolaminelecrescnumruldecanaledeCa2+activate, dar i sensibilitatea acestora la variaiile de voltaj membranar.SchimbtorulNa+/Ca2+-asigurschimbulunuiiondeCa2+pentrutreiionideNa+.Sensulacestui schimb depinde de voltajul membranar i de concentraia ionilor de o parte i de alta a membranei. ntre ceidoiioniexistocompetiiepentruloculdefixarepeacelaitransportor.SchimbtorulNa+/Ca2+ asigur75-80%dinefluxuldeCa2+necesarrelaxriimusculareimenineriigradientului transmembranar de Ca2+ n condiii de repaus.Schimbtorul scoateCa2+ din celulfolosind energia gradientului sodic rezultat prinactivitatea pompei Na+/K+. O scdere a activitii pompei Na+/K+ diminu gradientuldeNa+transmembranariinhibactivitateaschimbtoruluiNa+/Ca2+.Depolarizarea sarcolemeideterminacumulareaionilordeNa+iinversareaschimbuluiNa+/Ca2+.Acestaasigurn fazadeplatouapotenialuluideaciuneinfluxuldeCa2+necesarcuplriiexcitaieicucontraciai efluxul de Na+ necesar refacerii echilibrului ionic.PompadeCa2+(Ca2+-ATP-aza)-funcioneazmaialesncondiiilecreteriiconcentraieiCa2+la valorilenecesaredeclanriicontraciei.EstemaipuineficientdectschimbtorulNa+/Ca2+, asigurnd20-30% din efluxul de Ca2+ necesar relaxrii musculare i, respectiv 10% din efluxul de Ca2+ n condiii bazale.Activitatea sa este crescut de o proteinkinaz AMPc - dependent. RETICULUL SARCOPLASMATIC.Are rol ndepozitarea, eliberarea i recaptarea Ca2+, jucnd un rol important att n contracie ct i n relaxare. Eliberarea Ca2+ este un proces pasiv desfurat prin canale de Ca2+, iarrecaptarea este un proces activ asigurat de pompa de Ca2+ (Fig.6.1).CanaleledeCa2+-suntcanalevoltaj-dependentesituatelanivelulcisternelorterminale,nimediata vecintateatubilorT.Acestecanalefacpartedinstructurareceptoruluipentrurianodin.Opartea acestuireceptorsentindedelamembranaRSctretubulT,constituindpiciorulsaucomplexul canalicularjoncional.AcestarealizeazopuntedelegturntreRSitubulTifuncioneazcasenzoralmodificrilordevoltajdelanivelultubuluiT.InfluxuldeCa2+indusprindepolarizarea tubului T determin modificarea configuraiei moleculare a receptorului pentru rianodin, care, la rndul su,determindeschidereacanalelordeCa2+sarcolemale.Sepoatespunecinfluxuluneimici cantitideCa2+activeazcelmaiimportantfenomenncadrulprocesuluidecuplareaexcitaieicu contracia, i anume, eliberarea Ca2+ din RS. Fluxul de Ca2+ astfel generat, de 10-100 x mai mare dect cel din sarcolem, este cunoscut i sub denumirea de eliberare de calciu - indus de calciu. Fig. 6.1. Dinamica Ca2+ n celula miocardic 24 Pompa de Ca2+ - consum 20% din ATP-ul produs n celula cardiac contractil. Pentru doi ioni de Ca2+ transportai este hidrolizat o molecul de ATP. O parte din Ca2+ recaptat este fixatpe calsequestrin, cea mai important protein care leag Ca2+ n muchiul cardiac. Cea mai mare parte ns este stocat Curs Fiziologie - Cardiac nRSsubformdeCa2+liber.PompadeCa2+dinRSdiferstructuraldeceasarcolemaliareun mecanismdereglarediferit.nstructuramembraneiRSexistoproteinnumitfosfolambancare funcioneaz ca receptor pentru fosfat i care n stare inactiv (defosforilat) inhib activitatea pompei. Fosforilarea fosfolambanului sub aciunea unor kinaze (donatoare de grupri fosfat) activeaz pompa de Ca2+. Se cunosc cel puindou kinaze care pot activa pompa de Ca2+ din RS. Prima este activat de complexul Ca2+- calmodulin format ca urmare a creterii Ca2+ citosolic, iar cea de a doua,fiindAMPc dependent, esteactivat sub aciuneacatecolaminelor. MITOCONDRIILE.ReprezintunrezervordeCa2+intracelularcareareproprietateadearecaptacu ajutorulschimbtoruluiNa+/Ca2+,cantitideCa2+cepotfidisponibileulterior.SchimbtorulNa+/Ca2+ mitocondrialseactiveazpebazaunuigradientdeNa+transmitocondrialasiguratdeantiporterulNa+/H+. DeoarecefluxulmitocondrialdeCa2+esteextremdelent,rolulsuncontractilitateestesczut. MitocondriileaunprimulrndroluldetamponnfaacreterilorexageratealeCa2+citosolic,iar mecanismelemitocondrialederecaptareaCa2+intervinnumaiatuncicndcelelaltemecanismesunt saturatesauineficiente.Enzimelereglatoarealemetabolismuluioxidativmitocondrial(dehidrogenazele) suntdependentedeCa2+.AtingereapraguluideconcentraieaCa2+de10-6Mnmatriceamitocondrial activeaz enzimele ciclului Krebs, producnd o cantitate mare de ATP, utilizatatt pentru contracie, ctipentru susinerea mecanismelor de scdere a concentraiei Ca2+ citosolic. SARCOMERUL.Tn-CarecapacitateadeafixaCa2+ideadeclanacontraciaprinmodificarea interaciunii ntre proteinele contractile i reglatoare. La o concentraie de 10-5M, situsurile de fixare ale Ca2+ lanivelulTn-Csuntocupatenumainproporiede50%.Cretereaacesteiproporiireprezintun mecanism prin care diveri factori pot crete contractilitatea fibrei miocardice. Aceasta se poate realiza fie princretereaCa2+libercitosolic,fieprincretereaafinitiiTn-CpentruCa2+.ntimpulcontraciei musculare, punile acto-miozinice exercit un efect feedback pozitiv asupra situsurilor de fixare ale Ca2+ pe Tn-C. Hipoxia i acidoza scadcontractilitatea prin reducerea afinitii Tn-C pentru Ca2+. SECVENA FENOMENELOR N CADRUL CUPLRII EXCITAIEI CU CONTRACIA A. Creterea calciului citosolic. n fibra miocardic, 70% din Ca2+ necesar contracieiprovine din RS, iar restul de 30% ptrunde n celul n faza de platou a potenialului de membran prin canale lente de Ca2+ i, n mai mic msur, prin inversarea schimbului Na+/Ca2+. Influxul de Ca2+ activeaz eliberarea de Ca2+ - indus de Ca2+ din RS i determin creterea Ca2+ citosolic la 10-5 M. Pe msur ce Ca2+difuzeaz spre sarcomere se fixeaz pe Tn-C. B. Declanarea contraciei musculare. n repaus, interaciunea dintre actin i miozin este inhibat decomplexuldeproteinereglatoaretroponin-tropomiozin,plasatlanivelulsitusuluideinteraciuneal actineicumiozina.FixareaCa2+peTn-Cactiveazdoufenomenecepermitdeclanareacontraciei. Primulconstnmodificareaconformaionalacomplexuluideproteinereglatoare,ndeosebia tropomiozinei.(Fig.6.2).Aceastasedeplaseazlateralipermiteexpunereasitusuluideinteraciuneal actineipentrumiozin.Aldoileafenomenconstn activarea ATP-azei miozinice, deoarece fixarea Ca2+ peTn-CnlturaciuneainhibitoareaTn-Iasupra ATP-azei miozinice. Fig.6.2. Modificrile conformaionale ale complexului deproteinereglatoarenfunciedeconcentraiacitosolic a Ca2+. C. Scderea calciului citosolic. Relaxareaeste iniiat aproape simultan cu declanarea contraciei. Cantiti mari de ATP sunt consumate depompa Na+/K+ care creeaz gradientul necesar pentru activarea schimbtorului Na+/Ca2+ i, respectiv a pompelor de Ca2+. Dei exist o competiie ntre mecanismele care 25 Curs Fiziologie - Cardiac scot Ca2+ din celul i cele care asigur restocarea lui, cantitatea de Ca2+ care iese din celul este egal cu cea care intr, iar cantitatea restocat n RS este egal cu cea eliberat.D.Declanarearelaxriimusculare.ReducereaniveluluicitosolicalCa2+determindesprinderea Ca2+ de pe Tn-C i desfacerea punile acto-miozinice. Ca2+ continu s fie pompat n RS longitudinal i apoi difuzeaznRSjoncional.ScdereaCa2+citosolicla10-7Mdeterminrefacereaconformaieiiniialea complexului de proteine reglatoare care revine n poziia de ocupare a situsului de interaciune a actinei cu miozina.nacelaitimpestereactivatfunciaTn-IdeainhibaactivitateaATP-azeimioziniceidea scdea afinitatea Tn-C pentru Ca2+. 6.2. MECANISMUL CONTRACIEI N FIBRA MIOCARDIC Etapelesuccesivealemecanismuluicontracieinfibramiocardicsuntasemntoarecuceledin muchiulstriatscheletic.CretereaconcentraieiCa2+citosolicla10-5M ifixareasapeTn-Cdetermin deplasarealateralacomplexuluideproteinereglatoare,interaciuneamiozineicuactina,glisarea filamentelordeactinprintreceledemioziniscurtareasarcomerului.Lanivelulfibreimiocardicese descriu de asemeneacicluri cross-bridge, de formare/desfacere a punilor transversale. Fiecare ciclu are duratadectevamicrosecunde,scurteazsarcomerulcu~10nmiserepetattatimpctconcentraia citosolicaCa2+este10-5M.Sumatotalatuturorscurtrilorsarcomerelordeterminsistola,faza contractilacicluluicardiac.NivelulcrescutdeCa2+citosolicdetermintrecereapunilortransversale actino-miozinice dintr-un stadiu de legare slab ntr-un stadiu de legare puternic. Conform acestui model, subfragmentulS1almiozineiprezintodespicturcaresentindentresitusulATP-azic(situs nucleotidic)isitusuldeinteraciunealcapuluimioziniccuactina.Modificrileconformaionalenecesare pentru micarea capului miozinicse desfoar n cinci stadii (Fig.6.3). StadiulA-senumetestadiurigorincepenmomentulncareADPesteeliberatdelanivelul situsului ATP-azic, iar capul miozinic este nc ataat de actin la sfritul unui ciclu cross-bridge. Fig.6.3. Mecanismul molecular al contraciei n muchiul cardiac. Stadiul B - fixarea unei noi molecule de ATP permite detaarea capului miozinei i revenirea n poziia iniial,nopoziiecunouamoleculdeactin.OdatcufixareaATPiapariiaproduilordehidroliz, despictura ncepe s se nchid. Stadiul C - corespunde procesului de nchidere progresiv a despicturii, cu eliberarea produilor de hidroliz ai ATP-ului de la nivelul situsului nucleotidici care determin o micare de extensie a capului ce permite stabilirea unor legturi slabe ntre miozin i actin. StadiulD-despicturaestenchiscompletnmomentulncarePiesteeliberatntotalitatedela nivelul situsului ATP-azic, iar legturile slabe se transform nlegturi puternice. 26 Stadiul E - capul efectueaz o micare puternic de ndreptare care reduce semnificativ unghiul dintre capul i corpul miozinic, dnd impresia flectrii capului pe corp. Aceast micare asigur deplasarea actinei spreinteriorulsarcomerului.SitusulATP-azicarencfixatADP,darnmomentulncareacestaeste ndeprtat se trece n stadiul A i ciclul se reia.Curs Fiziologie - Cardiac 6.3. MECANICA MUCHIULUI CARDIACIZOLAT Contractilitateaesteproprietateafundamentalamiocarduluideasecontractasubaciuneaunui excitant.Contraciamiocarduluisecaracterizeazprinfordezvoltatsautensiuneactivivitezde scurtare sau velocitate. n 1939, Hill definete starea activ a miocardului ca fiind capacitatea intrinsec de contracieamuchiuluicardiac,independentdemanifestrileexternealecontraciei(lucrumecanic, scurtare,ntindereaelementelorelastice).Intensitateaiduratastriiactivesuntproporionalecunumrul punilor transversale,cu durata meninerii lor i reflect micrile intracelulare ale ionului Ca2+. n muchiul striatscheletic,intensitateastriiactiveestemaxim,stimulareadeterminndcretereamarcata concentraiei de Ca2+, cu formarea unui numr maxim posibil de puni transversale n timpul contraciei. n muchiulcardiac,stimulareadetermincreterilimitatealeconcentraieiCa2+citosolic,cepermit miocardului s-i modifice stareaactivi s se contracte cu for i vitezvariabile. ProprietilemecanicealemuchiuluicardiacizolataufoststudiatepemodelulpropusdeHillpentru muchiulscheletic.Conformacestuimodel,muchiulesteformatdin2elementeconectatenserie,un elementcontractil(EC)iunelementelastic(EES).Pentruaexprimaforanecesarntinderiimuchiului cardiacnrepauspnlalungimeafiziologic,extremdeimportantpentrumiocardncomparaiecu muchiul scheletic, a fost adugat, ulterior, un element elastic plasat n paralel (EEP).Modelul contraciei muchiului cardiac izolat presupunecontracia miocardului mpotriva unei sarcini (S) cu participarea a 3 elemente: elementul contractil (EC), elementul elastic n serie (EES) i elementul elastic nparalel(EEP).ECestereprezentatdepuniletransversaleactino-miozinice,carencondiiiderepaus reprezint o structur extensibil, iar prin activare se scurteaz i genereaz for sau tensiune activ. Fora de scurtare este transmis la locul de aplicare prin EES, reprezentat de miofilamentele de actin i miozin, precum i de benzile lor de ancorare, banda Z i respectiv H. EES se ntinde pasiv, fie n urma scurtrii EC, fieprinntindereamuchiului.EEPestereprezentatdestructuridispuseparalelcuECiEES,cumarfi sarcolema,caremeninlungimeaderepausaECicontribuielameninereatensiuniidiastolicea miocardului (Fig.6.4). Fig.6.4. (a) i (b) - modele experimentale pentru studiulproprietilor mecaniceale muchiului cardiac izolat;(c)-variaiaparametrilorforivitezdescurtarentimpulcontracieimusculareizometrici izoton.27 Curs Fiziologie - Cardiac Activitateacontractilamuchiuluicardiacsedesfoarnmaimulteetape.Iniial,nmomentul stimulrii,esteindusstareaactivaECcaredevinecapabilssescurteze(scurtareaintern)is dezvoltefor.ForadezvoltatseexercitasupraEEScaresentinde.Dinacestmomentcontracia evolueaz n timp, n funcie de raportul care se stabilete ntre fora dezvoltat i sarcina mpotriva creialucreazmuchiul.Dacforadezvoltatestemaimaredectsarcinaarelocscurtareamuchiuln ansamblu(scurtareaextern)princontracieizotonic.Dacforadezvoltatrmnemaimicdect sarcinamuchiulexecutnumaiscurtareaintern,iarcontraciaesteizometric.ncondiiinormale, contracia miocardului la o anumit sarcin este iniial izometric pn ce muchiul dezvolt o for maxim egal cu sarcina i apoi devine izotonic, cu scurtare extern, dar cu for constant. Contracia izometric - EC se scurteaz, EES se alungete, dar nu exist scurtare extern deoarece fora dezvoltat, dei maxim, este mai mic dect sarcina.Contraciaizotonic-ECsescurteaziEESsentindepnlaatingereauneitensiuniegalecu ncrcarea.LaaceeaintindereaEES,contraciaECdezvoltoformaimaredectsarcina,care determin scurtare extern. Celmaiutilizatmodelexperimentalpentrucercetareaproprietilormecanicealemiocarduluieste preparatul de muchi papilar izolat de pisic (Fig.6.5). Acesta este plasat ntr-o baie de organ termostatat i perfuzat cu soluie Tyrode oxigenat. Captul inferior al muchiului este fixat de un traductor izometric defor(dF/dt),iarcaptulsuperior(tendinos)esteataatprintr-unfirinextensibillabraullungalunei prghii izotonice. Deplasarea acestei prghii este determinat de scurtarea muchiului i poate fi msurat cu ajutorul unui traductor de deplasare (dL/dt). Astfel, se nregistreaz att fora dezvoltat de muchi, ct i scurtarea sa. La captul opus prghiei se fixeaz o greutate P1 - presarcina care ntinde muchiul la valorile de repaus ale lungimii i tensiunii pasive. Se blocheaz prghia pentru a opri alungirea muchiului i apoi se adaug o alt greutate P2 = postsarcina pe care muchiul trebuie s o nving n timpul contraciei. P2 acioneaznumaicndmuchiulestestimulatelectricisecontractcaurmareauneistriactivecare tinde s dezvolte for i s scurteze muchiul. Fig. 6.5. Aranjamente experimentale pentru studiul contraciei muchiului cardiac izolat. P1= presarcina; P2 = postsarcina: (a) - contracie izometr