قانون فرانك ستارلينج: ما هو وماذا يفسر عن القلب

يشكل القلب ، مع الدماغ والرئتين ، مثلث الأهمية الفسيولوجية في الكائنات الحية. يضخ هذا العضو الصغير (الذي يعادل 0.4٪ من وزن جسم شخص بالغ) حوالي 70 مليلترًا من الدم مع كل نبضة قلب ، أي حوالي 5 لترات من السوائل في الدقيقة.

مع الأخذ بعين الاعتبار أن لدى الإنسان 4.5 إلى 6 لترات من الدم في جميع أنحاء جسمهيمكننا أن نؤكد أن القلب يضخ عمليا كل هذا السائل في فترة 60 ثانية.

هذا العمل ليس مجانيًا: يمكن للقلب أن يحرق ما بين 0.9 و 1.2 كيلو كالوري لكل كيلو من وزن الفرد في الساعة ، أي 400-600 سعر حراري في اليوم. يتم تفسير الكثير من التمثيل الغذائي الأساسي لدينا (الطاقة اللازمة للعيش في حالة الراحة) من خلال عمل هذا العضو والدماغ ، لأنهما يعملان بشكل مستمر ويمثلان مصنعًا حقيقيًا لاستهلاك مصادر.

يمكننا قضاء ساعات وساعات في جمع بيانات غريبة عن قلب الإنسان ، لأنه حقًا يمنحنا إمكانية الوجود ويعرفنا إلى حد كبير كنوع. على أي حال ، نريد اليوم أن ندور بشكل أدق قليلاً ، وأن ندخل في مصطلحات أكثر تعقيدًا ومحددة: ابق معنا إذا كنت تريد معرفة كل شيء عن قانون فرانك ستارلينج.

• مقالات لها صلة: "الأجزاء الثلاثة عشر من قلب الإنسان (ووظائفها)"

عمل القلب

بادئ ذي بدء ، يجب علينا ترسيخ سلسلة من الآليات القاعدية عندما يتعلق الأمر بتدفق الدم. قلب الإنسان عبارة عن عضو عضلي مجوف به 4 غرف (أذينان وبطينان) مقسمتان ، أي أنهما منفصلتان تمامًا. يعد هذا التمييز أمرًا ضروريًا ، حيث أن الفقاريات الأخرى غير البشرية لها قلوب بها حواجز جزئيًا أو بدونها ، لذلك هناك درجة معينة من الاختلاط بين الدم المؤكسج والدم غير المؤكسج. في جنسنا البشري ، ليس هذا هو الحال.

القلب يضخ الدم إلى جميع أجزاء الجسم ، ولكن هناك فرق واضح بين الذي يحمل الأكسجين بعد المرور عبر الرئتين (المؤكسج) والذي يعود إليها لتجميع O2 (غير مؤكسج). تقدم لنا مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها (CDC) فكرة عامة عن ضخ الدم في القائمة التالية:

• الوريد الأجوف العلوي (SVC) والوريد الأجوف السفلي (IVC) هما القناتان الرئيسيتان اللتان تسمحان بعودة الدم غير المؤكسج إلى القلب.
• يدخل هذا الدم غير المؤكسج إلى القلب من خلال الأذين الأيمن (RA) ، والذي ينقل الدم بعد ذلك إلى البطين الأيمن (RV).
• يضخ البطين الأيمن الدم إلى الشرايين الرئوية ، التي تتفرع إلى شعيرات دموية صغيرة تقع في الحويصلات الهوائية في الرئة.
• يمكّن التنفس البشري من تبادل ثاني أكسيد الكربون في الدم على مستوى الشعيرات الدموية للحصول على الأكسجين.
• باختصار ، يعود الدم إلى القلب من خلال الأذين الأيسر (LA) ، ويتدفق إلى البطين يسار (VI) وهذا يضخ الدم إلى الشريان الأورطي الذي يوزع الدم المؤكسج عبر الجسم.

تصف هذه الدورة فقط أكسجة الدم وإزالة الأكسجين ، حيث يجب ألا تنسى أن الدم يمر عبر الكبد والكلى والأعضاء الأخرى لتنقية وترسيب المواد. من المؤكد أن وصف الجهاز الدوري هو مهمة ضخمة تستحق عدة مجلدات من الموسوعة.

كيف ينطبق قانون فرانك ستارلينج على كل ما هو موصوف؟

قانون فرانك ستارلينج تم وصفه من بين اسمي باحثين متخصصين في علم وظائف الأعضاء: أوتو فرانك وإرنست هنري ستارلينج، كلاهما من المتخصصين في مجال تشريح القرن العشرين. على أي حال ، لم يكن هؤلاء أول من يفترض ويشك في بعض الارتباطات التي نعرضها لك أدناه.

ببساطة ، ينص قانون فرانك ستارلينج على ذلك للقلب قدرة جوهرية على الاستجابة لأحجام متزايدة من تدفق الدم. بناءً على هذه الفرضية ، من المتوقع أن يكون النتاج القلبي (حجم الدم الذي يطرده البطين في غضون دقيقة) زيادة أو نقصان استجابة للتغيرات في معدل ضربات القلب وحجمها الانقباضي.

لنأخذ مثالاً: عندما ينهض الشخص من مقعده ، ينخفض ​​النتاج القلبي ، لأن الانخفاض في الضغط الوريدي المركزي (CVP) هو يُترجم إلى انخفاض في حجم السكتة الدماغية (تذكر أن حجم الدم الذي يطرده القلب إلى الشريان الأورطي أو الشريان الرئوي فيه التقلص).

باختصار، يعد الضغط الوريدي المركزي مهمًا في هذه الحالة ، لأنه يحدد ضغط ملء البطين الأيمن ، وبالتالي ، يحدد بشكل مباشر حجم السكتة الدماغية لطرد الدم. نحن نعلم أن هذه المصطلحات قد تبدو مربكة للغاية ، ولكن من المؤكد أن الصيغ تساعدك على فهم القانون الموصوف هنا بشكل أفضل قليلاً.

أساسيات قانون فرانك ستيرلنج

عمل القلب (D): حجم الضربة (SV) × معدل ضربات القلب (HR)

نتذكر أن العمل القلبي أو النتاج (D) يشير إلى كمية الدم التي يطردها البطين من القلب في 60 ثانية. من ناحية أخرى ، يمثل حجم السكتة الدماغية (SV) حجم الدم الذي يطرده القلب إلى الشريان الأورطي أو الشريان الرئوي. أخيرًا ، معدل ضربات القلب (HR) هو معلمة تعكس عدد النبضات لكل وحدة زمنية.

إذا أخذنا في الاعتبار ذلك (في الوضع الطبيعي) يبلغ حجم سكتة دماغية الشخص 60 مليلترًا لكل نبضة بمعدل ضربات قلب يبلغ 75 نبضة في الدقيقةنحصل على أن إجمالي عمل القلب في الدقيقة هو 4.5 لتر ، وهو الرقم الذي أظهرناه لك عند فتح هذه المساحة.

بناءً على هذه الفرضية ، يوضح قانون فرانك ستيرلنج أنه كلما امتلأ القلب بكمية أكبر من الدم ، ستزداد قوة الانقباض بشكل كبير. بمعنى آخر ، إذا بذل الشخص جهدًا عضليًا في لحظة معينة ، فسيكون حجم عاد الدم عن طريق الجهاز الوريدي ، لذلك سيكون حجم السكتة الدماغية (قوة تقلص القلب) أعلى. وبالتالي ، يتم فهم هذه الآلية المعقدة بشكل أفضل قليلاً ؛ حقيقة؟

• قد تكون مهتمًا بـ: "الجهاز الدوري: ما هو وأجزائه وخصائصه"

قانون وتشريح القلب

هذه النظرية ليست فقط قائمة على أساس رياضي ، ولكن يجب أن تقدم تفسيرًا فسيولوجيًا يبرر الافتراض. يستند قانون فرانك ستيرلنج إلى الفرضية التالية: هناك علاقة بين الطول الأولي لـ ألياف عضلة القلب (تشكيل عضلة القلب) والقوة الناتجة عن تقلص قلب.

تُترجم الزيادة في تدفق الدم في العائد الوريدي إلى ملء أكبر للبطين ، لأن هذا هو المسؤول عن جمع الدم في القلب. هذا يعزز شد ألياف عضلة القلب ، مما يؤدي إلى زيادة في طول الأورام اللحمية (الوحدات العضلية الناتجة عن مجموعة الألياف). مع زيادة طول الأورام اللحمية ، يمكن توليد قوة أكبر أثناء الانقباض ، بحيث يكون القلب قادرًا على ضخ المزيد من الدم في الشرايين (حجم السكتة الدماغية).

بشكل عام ، يمكن تلخيص كل هذا في فكرة واحدة سهلة الفهم: إذا امتلأت حجرة البطين بالدم ، فإن ألياف العضلات تطول وتشد أكثر ، مما يعزز إطلاق قوة أكثر شدة. لإخراج الدم الزائد الذي وصل إلى القلب عبر الأوردة إلى الشرايين. ربما نخطئ بوصفنا اختزاليين ، يمكن تلخيصها على أنها "تأثير مطاطي": فكلما زاد شد شيء ما بفعل الضغط الخارجي ، زادت القوة التي يعود بها إلى شكله الطبيعي.

سيرة ذاتية

باختصار ، البطين الطبيعي للإنسان الذي يتمتع بقلب "سليم" قادر على زيادة حجم السكتة الدماغية عندما يصل إليه المزيد من الدم ، وذلك لطرد السوائل الزائدة في الحجرة. لسوء الحظ ، لا يجب أن ينطبق هذا على الأشخاص الذين يعانون من مشاكل في القلب والأوعية الدموية ، لذلك يمكن إنشاء أحداث سريرية مختلفة استجابةً "لعدم الامتثال" لهذا القانون.

على أي حال ، تجدر الإشارة إلى أنه لا يوجد "منحنى" فرانك ستيرلنج (والذي يمكن إنشاؤه من ما هو معروض) قابل للتطبيق في كل حالة من الحالات. يتخذ البطين أشكالًا مختلفة على المنحنى ، اعتمادًا على حالة القلب وطبيعة فترة الحمل. إذا كان هناك شيء واضح لنا بعد السير في هذه الخطوط ، فهو أن القلب عضو أكثر تعقيدًا مما قد يبدو.

المراجع الببليوغرافية:

• كيف يعمل القلب؟ مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها (CDC). التقطت في 11 مارس في https://www.cdc.gov/ncbddd/spanish/heartdefects/howtheheartworks.html#:~:text=El%20flujo%20de%20sangre%20a%20trav%C3%A9s%20del%20coraz%C3%B3n&text=La%20sangre%20suministra%20ox%C3%ADgeno%20y, ٪ 20se٪ 20 دم يصبح٪ 20 غير مؤكسج.
• آلية فرانك ستيرلنج. مفاهيم فسيولوجيا القلب والأوعية الدموية. التقطت في 11 مارس في https://www.cvphysiology.com/Cardiac%20Function/CF003
• ساكس ، في ، دزيجا ، بي ، شلاتنر ، يو ، فينديلين ، إم ، تيرزيك ، إيه ، واليمان ، تي. (2006). الطاقة الحيوية لجهاز القلب: الأساس الأيضي لقانون فرانك ستارلينج. مجلة علم وظائف الأعضاء ، 571 (2) ، 253-273.
• Sequeira ، V. ، & van der Velden ، J. (2015). المنظور التاريخي لوظيفة القلب: قانون فرانك ستارلينج. المراجعات الفيزيائية الحيوية ، 7 (4) ، 421-447.
• سولارو ، ر. ج. (2007). آليات قانون فرانك ستارلينج للقلب: النبض يستمر. مجلة بيوفيزيائية، 93 (12) ، 4095.