Zákon Frank-Starlingové: co to je a co vysvětluje srdce

Srdce spolu s mozkem a plícemi tvoří trojúhelník fyziologické podstaty v živých bytostech. Tento malý orgán (což odpovídá 0,4% tělesné hmotnosti dospělé osoby) pumpuje přibližně 70 mililitrů krve při každém úderu srdce, tj. Přibližně 5 litrů tekutiny za minutu.

S přihlédnutím k tomu člověk má v těle 4,5 až 6 litrů krve, můžeme potvrdit, že srdce pumpuje prakticky veškerou tuto kapalinu v intervalu 60 sekund.

Tato práce není zadarmo: srdce může spálit mezi 0,9 a 1,2 kilokalorií na kilogram hmotnosti jedince za hodinu, což znamená 400-600 kalorií denně. Velká část našeho bazálního metabolismu (energie potřebná k životu v klidu) se vysvětluje působením tohoto orgán a mozek, protože jsou v nepřetržitém provozu a představují skutečnou továrnu na spotřebu zdroje.

Mohli bychom strávit hodiny a hodiny shromažďováním kuriózních údajů o lidském srdci, protože nám ve skutečnosti dává možnost existovat a do značné míry nás definuje jako druh. Každopádně, dnes se chceme točit trochu jemněji, pojďme složitěji a konkrétněji: zůstaňte s námi, pokud chcete vědět vše o Frank-Starlingův zákon.

• Související článek: „13 částí lidského srdce (a jejich funkce)“

Fungování srdce

Nejprve musíme, pokud jde o průtok krve, stmelit řadu bazálních mechanismů. Lidské srdce je dutý svalový orgán se 4 komorami (2 síně a 2 komory) přepážkami, to znamená, že jsou zcela odděleny. Toto rozlišování je zásadní, protože ostatní obratlovci jiného než lidského původu mají srdce se septa částečné nebo bez nich, takže existuje určitá míra míchání mezi okysličenou a odkysličenou krví. U našeho druhu tomu tak není.

Srdce pumpuje krev do všech částí těla, ale existuje jasný rozdíl mezi tím, který nese kyslík po průchodu plícemi (okysličený) a ten, který se k nim vrací, aby sbíral O2 (odkysličený). Centra pro kontrolu a prevenci nemocí (CDC) nám poskytují obecnou představu o čerpání krve v následujícím seznamu:

• Horní dutá žíla (SVC) a dolní dutá žíla (IVC) jsou dva hlavní kanály, které umožňují návrat odkysličené krve do srdce.
• Tato deoxygenovaná krev vstupuje do srdce přes pravou síň (RA), která následně přenáší krev do pravé komory (RV).
• Pravá komora pumpuje krev do plicních tepen, které se větví do malých kapilár, které se nacházejí v plicních sklípcích.
• Lidské dýchání umožňuje výměnu oxidu uhličitého v krvi na úrovni kapiláry za kyslík.
• Stručně řečeno, krev se vrací do srdce přes levé síně (LA), proudí do komory vlevo (VI) a to pumpuje krev do aortální tepny, která distribuuje okysličenou krev přes Tělo.

Tento cyklus popisuje pouze okysličení a odkysličení krve, protože byste neměli zapomínat, že krev prochází játry, ledvinami a dalšími orgány, aby očistila a uložila látky. Jistě, popis oběhového systému je mamutí úkol hodný několika svazků encyklopedie.

Jak se na všechno popsané vztahuje Frank-Starlingův zákon?

Frank-Starlingův zákon To bylo popsáno ze jmen 2 výzkumníků specializovaných na fyziologii: Otto Frank a Ernest Henry Starling, oba profesionálové v oboru anatomie dvacátého století. V každém případě to nebyli první, kdo postulovali a předpokládali určité korelace, které vám ukážeme níže.

Jednoduše řečeno, Frank-Starlingův zákon to říká srdce má vnitřní schopnost reagovat na zvyšující se objemy průtoku krve. Na základě tohoto předpokladu se očekává, že srdeční výdej (objem krve vytlačený komorou během minuty) zvýšení nebo snížení v reakci na změny srdeční frekvence a objemu systolický.

Vezměme si příklad: když člověk vstane ze svého sedadla, srdeční výdej se sníží, protože pokles centrálního žilního tlaku (CVP) je se promítá do poklesu objemu cévní mozkové příhody (pamatujte, je to objem krve, který srdce vypudí do aorty nebo plicní tepny v kontrakce).

Celkem, centrální žilní tlak je v tomto případě důležitý, protože definuje plnicí tlak pravé komory, a proto přímo určuje zdvihový objem ejekce krve. Víme, že tato terminologie může vypadat docela matoucí, ale vzorce vám jistě pomohou lépe pochopit zde popsaný zákon.

Základy Frank-Sterlingova zákona

Srdeční práce (D): zdvihový objem (SV) x srdeční frekvence (HR)

Pamatujeme si, že srdeční práce nebo výdej (D) se vztahují k množství krve, které komora vypuzuje ze srdce za 60 sekund. Na druhé straně objem mrtvice (SV) je příkladem objemu krve, který srdce vypuzuje do aorty nebo plicní tepny. A konečně, srdeční frekvence (HR) je parametr, který odráží počet úderů za jednotku času.

Pokud vezmeme v úvahu, že (za normální situace) osoba má objem mrtvice 60 mililitrů za minutu při srdeční frekvenci 75 úderů za minutu, získáme, že celková srdeční práce za minutu je 4,5 litru, což je číslo, které jsme vám ukázali, když otevřete tento prostor.

Na základě tohoto předpokladu Frank-Sterlingův zákon vysvětluje, že jelikož srdce je naplněno větším objemem krve, síla kontrakce se významně zvýší. Jinými slovy, pokud člověk v daném okamžiku vynaloží svalové úsilí, objem krev vrácená venózním systémem, takže objem mrtvice (síla kontrakce srdce) bude vyšší. Tento složitý mechanismus je tedy chápán trochu lépe; Pravda?

• Mohlo by vás zajímat: "Oběhový systém: co to je, části a vlastnosti"

Zákon a anatomie srdce

Tato teorie není jen matematicky založená, ale musí také předložit fyziologické vysvětlení, které postulát ospravedlňuje. Frank-Sterlingův zákon je založen na následující premise: existuje vztah mezi počáteční délkou vlákna myokardu (tvořící srdeční sval) a síla generovaná kontrakcí srdce.

Zvýšení průtoku krve v žilním návratu se promítá do většího plnění komory, protože je to zodpovědné za shromažďování krve v srdci. To podporuje roztahování myokardiálních vláken orgánu, což má za následek prodloužení délky sarkomér (svalové jednotky vyplývající ze sady vláken). Se zvětšením délky sarkomeru je během kontrakce možné větší generování síly, takže srdce je schopné vyvrhnout více krve do tepen (objem mrtvice).

Obecně lze toto vše shrnout do jednoho snadno srozumitelného nápadu: pokud se komorová komora plní více krví, svalová vlákna se více prodlužují a napínají, což podporuje uvolnění drastickější síly k vypuzení přebytečné krve, která se dostala žíly do srdce, do tepen. Možná, že zhřeší jako redukcionisté, lze to shrnout jako „gumový efekt“: čím více je něco protahováno vnějším tlakem, tím větší síla se vrací do svého přirozeného tvaru.

Životopis

Stručně řečeno, normální komora člověka se „zdravým“ srdcem je schopna zvýšit objem mrtvice, když k ní dosáhne více krve, aby se vyloučila přebytečná tekutina v komoře. To se bohužel nemusí vztahovat na lidi s kardiovaskulárními problémy, takže v reakci na „nesoulad“ s tímto zákonem mohou vznikat různé klinické příhody.

V každém případě je třeba poznamenat, že v každém z těchto případů neexistuje žádná Frank-Sterlingova „křivka“ (kterou lze vygenerovat z toho, co je uvedeno). Komora má na křivce různé tvary, v závislosti na stavu srdce a povaze období afterloadu. Pokud je nám po projití těchto řádků něco jasné, je to tak, že srdce je mnohem složitější orgán, než by se mohlo zdát.

Bibliografické odkazy:

• Jak funguje srdce? Centra pro kontrolu a prevenci nemocí (CDC). Vyzvednuto 11. března v 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 krev se stane% 20 deoxygenovanou.
• Mechanismus Frank-Sterling. Koncepty kardiovaskulární fyziologie. Vyzvednuto 11. března v https://www.cvphysiology.com/Cardiac%20Function/CF003
• Saks, V., Dzeja, P., Schlattner, U., Vendelin, M., Terzic, A., & Wallimann, T. (2006). Bioenergetika srdečního systému: metabolický základ zákona Frank-Starling. The Journal of physiology, 571 (2), 253-273.
• Sequeira, V., & van der Velden, J. (2015). Historický pohled na funkci srdce: Frank-Starlingův zákon. Biofyzikální recenze, 7 (4), 421-447.
• Solaro, R. J. (2007). Mechanismy Frank-Starlingova zákona srdce: rytmus pokračuje. Biofyzikální časopis, 93 (12), 4095.