Ο νόμος του Frank-Starling: τι είναι και τι εξηγεί για την καρδιά

Η καρδιά, μαζί με τον εγκέφαλο και τους πνεύμονες, σχηματίζει το τρίγωνο της φυσιολογικής αναγκαιότητας των ζωντανών όντων. Αυτό το μικρό όργανο (που ισοδυναμεί με 0,4% του σωματικού βάρους ενός ενήλικου ατόμου) αντλεί περίπου 70 χιλιοστόλιτρα αίματος με κάθε καρδιακό παλμό, δηλαδή περίπου 5 λίτρα υγρού ανά λεπτό.

Λαμβάνοντας υπόψη αυτό ένας άνθρωπος έχει 4,5 έως 6 λίτρα αίματος σε όλο το σώμα τουμπορούμε να πούμε ότι η καρδιά αντλεί σχεδόν όλο αυτό το υγρό σε διάστημα 60 δευτερολέπτων.

Αυτή η εργασία δεν είναι δωρεάν: μια καρδιά μπορεί να κάψει μεταξύ 0,9 και 1,2 κιλο θερμίδες ανά κιλό βάρους του ατόμου ανά ώρα, το οποίο μεταφράζεται σε 400-600 θερμίδες την ημέρα. Μεγάλο μέρος του βασικού μεταβολισμού μας (ενέργεια απαραίτητη για να ζούμε σε ηρεμία) εξηγείται από τη δράση αυτού όργανο και εγκέφαλος, δεδομένου ότι βρίσκονται σε συνεχή λειτουργία και αντιπροσωπεύουν ένα πραγματικό εργοστάσιο κατανάλωσης πόροι.

Θα μπορούσαμε να ξοδεύουμε ώρες και ώρες συλλέγοντας περίεργα δεδομένα για την ανθρώπινη καρδιά, γιατί πραγματικά, μας δίνει τη δυνατότητα ύπαρξης και σε μεγάλο βαθμό μας ορίζει ως είδος. Τέλος πάντων, σήμερα θέλουμε να γυρίσουμε λίγο πιο ωραία, να πάμε σε πιο περίπλοκους και συγκεκριμένους όρους: μείνετε μαζί μας αν θέλετε να μάθετε τα πάντα για

Ο νόμος του Frank-Starling.

• Σχετικό άρθρο: "Τα 13 μέρη της ανθρώπινης καρδιάς (και οι λειτουργίες τους)"

Η λειτουργία της καρδιάς

Πρώτα απ 'όλα, πρέπει να δημιουργήσουμε μια σειρά βασικών μηχανισμών όσον αφορά τη ροή του αίματος. Η ανθρώπινη καρδιά είναι ένα κοίλο μυϊκό όργανο με 4 θαλάμους (2 κόλπους και 2 κοιλίες), δηλαδή χωρίζονται εντελώς. Η διάκριση αυτή είναι απαραίτητη, καθώς άλλα σπονδυλωτά εκτός του ανθρώπου έχουν καρδιές με διαφράγματα μερική ή χωρίς αυτά, οπότε υπάρχει κάποιος βαθμός ανάμιξης μεταξύ οξυγονωμένου και αποοξυγονωμένου αίματος. Αυτό δεν συμβαίνει στα είδη μας.

Η καρδιά αντλεί αίμα σε όλα τα μέρη του σώματος, αλλά υπάρχει μια σαφής διάκριση μεταξύ των οποίων μεταφέρει οξυγόνο αφού περάσει από τους πνεύμονες (οξυγονωμένο) και αυτό που επιστρέφει σε αυτούς για να συλλέξει Ο2 (αποξυγονωμένο). Τα Κέντρα Ελέγχου και Πρόληψης Νοσημάτων (CDC) μας δίνουν μια γενική ιδέα της άντλησης αίματος στον ακόλουθο κατάλογο:

• Η ανώτερη φλεβική κάβα (SVC) και η κατώτερη φλέβα (IVC) είναι οι δύο κύριοι αγωγοί που επιτρέπουν την επιστροφή του αποξυγονωμένου αίματος στην καρδιά.
• Αυτό το αποξυγονωμένο αίμα εισέρχεται στην καρδιά μέσω του δεξιού κόλπου (RA), το οποίο στη συνέχεια επικοινωνεί το αίμα με τη δεξιά κοιλία (RV).
• Η δεξιά κοιλία αντλεί αίμα στις πνευμονικές αρτηρίες, οι οποίες διακλαδίζονται σε μικρά τριχοειδή αγγεία, που βρίσκονται στις κυψελίδες του πνεύμονα.
• Η αναπνοή από τον άνθρωπο καθιστά δυνατή την ανταλλαγή διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα στο τριχοειδές επίπεδο με οξυγόνο.
• Συνοπτικά, το αίμα επιστρέφει στην καρδιά μέσω του αριστερού κόλπου (LA), ρέει στην κοιλία αριστερά (VI) και αυτό αντλεί αίμα στην αρτηρία της αορτής, η οποία διανέμει οξυγονωμένο αίμα μέσω του Σώμα.

Αυτός ο κύκλος περιγράφει μόνο την οξυγόνωση και την αποξυγόνωση του αίματος, καθώς δεν πρέπει να ξεχνάτε ότι το αίμα διέρχεται από το ήπαρ, τα νεφρά και άλλα όργανα για τον καθαρισμό και την κατάθεση ουσιών. Για να είμαστε σίγουροι, η περιγραφή του κυκλοφορικού συστήματος είναι ένα τεράστιο έργο που αξίζει αρκετούς τόμους μιας εγκυκλοπαίδειας.

Πώς εφαρμόζεται ο νόμος του Frank-Starling σε όλα όσα περιγράφονται;

Ο νόμος του Frank-Starling Περιγράφηκε από τα ονόματα 2 ερευνητών που ειδικεύονται στη φυσιολογία: τους Otto Frank και Ernest Henry Starling, και οι δύο επαγγελματίες στον τομέα της ανατομίας του εικοστού αιώνα. Σε κάθε περίπτωση, αυτοί δεν ήταν οι πρώτοι που ισχυρίστηκαν και υποψιάστηκαν ορισμένες από τις συσχετίσεις που σας δείχνουμε παρακάτω.

Με απλά λόγια, ο νόμος του Frank-Starling το αναφέρει η καρδιά έχει εγγενή ικανότητα να ανταποκρίνεται σε αυξανόμενους όγκους ροής αίματος. Με βάση αυτό το σκεπτικό, αναμένεται ότι η καρδιακή έξοδος (όγκος αίματος αποβάλλεται από την κοιλία μέσα σε ένα λεπτό) αύξηση ή μείωση σε απόκριση σε αλλαγές στον καρδιακό ρυθμό και τον όγκο συστολικός.

Ας πάρουμε ένα παράδειγμα: όταν ένα άτομο σηκωθεί από τη θέση του, η καρδιακή έξοδος μειώνεται, καθώς η μείωση της κεντρικής φλεβικής πίεσης (CVP) είναι μεταφράζεται σε μείωση του όγκου εγκεφαλικού επεισοδίου (θυμηθείτε, είναι ο όγκος του αίματος που η καρδιά εκβάλλει στην αορτή ή στην πνευμονική αρτηρία συστολή).

Συνοψίζοντας, Η κεντρική φλεβική πίεση είναι σημαντική σε αυτήν την περίπτωση, καθώς καθορίζει την πίεση πλήρωσης της δεξιάς κοιλίας και, ως εκ τούτου, καθορίζει άμεσα τον όγκο εγκεφαλικής εκβολής του αίματος. Γνωρίζουμε ότι αυτή η ορολογία μπορεί να φαίνεται αρκετά συγκεχυμένη, αλλά σίγουρα οι τύποι σας βοηθούν να καταλάβετε τον νόμο που περιγράφεται εδώ λίγο καλύτερα.

Τα βασικά του νόμου του Frank-Sterling

Καρδιακή εργασία (D): όγκος εγκεφαλικού επεισοδίου (SV) x καρδιακός ρυθμός (HR)

Θυμόμαστε ότι η καρδιακή εργασία ή έξοδος (D) αναφέρεται στην ποσότητα αίματος που μια κοιλία αποβάλλει από την καρδιά σε 60 δευτερόλεπτα. Από την άλλη πλευρά, ο όγκος εγκεφαλικού επεισοδίου (SV) αποτελεί παράδειγμα του όγκου του αίματος που εκβάλλει η καρδιά στην αορτή ή την πνευμονική αρτηρία. Τέλος, ο καρδιακός ρυθμός (HR) είναι μια παράμετρος που αντικατοπτρίζει τον αριθμό των παλμών ανά μονάδα χρόνου.

Εάν λάβουμε υπόψη ότι (σε ​​κανονική κατάσταση) ένα άτομο έχει όγκο εγκεφαλικού επεισοδίου 60 χιλιοστόλιτρα ανά ρυθμό με ρυθμό καρδιακού ρυθμού 75 παλμούς ανά λεπτό, διαπιστώνουμε ότι η συνολική καρδιακή εργασία ανά λεπτό είναι 4,5 λίτρα, ο αριθμός που σας έχουμε δείξει όταν ανοίγετε αυτό το χώρο.

Βάσει αυτής της υπόθεσης, ο νόμος του Frank-Sterling εξηγεί ότι, καθώς η καρδιά είναι γεμάτη με μεγαλύτερο όγκο αίματος, η δύναμη της συστολής θα αυξηθεί σημαντικά. Με άλλα λόγια, εάν ένα άτομο κάνει μια μυϊκή προσπάθεια σε μια δεδομένη στιγμή, ο όγκος του αίμα που επιστρέφεται από το φλεβικό σύστημα, έτσι ο όγκος του εγκεφαλικού επεισοδίου (η δύναμη της συστολής της καρδιάς) θα είναι πιο ψηλά. Έτσι, αυτός ο περίπλοκος μηχανισμός κατανοείται λίγο καλύτερα. Αλήθεια?

• Μπορεί να σας ενδιαφέρει: "Κυκλοφορικό σύστημα: τι είναι, μέρη και χαρακτηριστικά"

Ο νόμος και η ανατομία της καρδιάς

Αυτή η θεωρία δεν βασίζεται μόνο σε μαθηματική βάση, αλλά πρέπει να παρουσιάσει μια φυσιολογική εξήγηση που δικαιολογεί το αξίωμα. Ο νόμος του Frank-Sterling βασίζεται στην ακόλουθη υπόθεση: υπάρχει σχέση μεταξύ του αρχικού μήκους του τις ίνες του μυοκαρδίου (σχηματίζοντας τον καρδιακό μυ) και τη δύναμη που δημιουργείται από τη συστολή του καρδιά.

Η αύξηση της ροής του αίματος στη φλεβική επιστροφή μεταφράζεται σε μεγαλύτερη πλήρωση της κοιλίας, καθώς αυτό είναι υπεύθυνο για τη συλλογή του αίματος στην καρδιά. Αυτό προάγει το τέντωμα των μυοκαρδιακών ινών του οργάνου, το οποίο οδηγεί σε αύξηση του μήκους των σαρκομερών (μυϊκές μονάδες που προκύπτουν από το σύνολο των ινών). Με μια αύξηση στο σαρκομερικό μήκος, είναι δυνατή μια μεγαλύτερη παραγωγή δύναμης κατά τη διάρκεια της συστολής, οπότε η καρδιά μπορεί να εκτοξεύσει περισσότερο αίμα στις αρτηρίες (όγκος εγκεφαλικού επεισοδίου).

Συνολικά, όλα αυτά μπορούν να συνοψιστούν σε μια κατανοητή ιδέα: εάν ο κοιλιακός θάλαμος γεμίζει περισσότερο με αίμα, οι μυϊκές ίνες επιμηκύνουν και σφίγγουν περισσότερο, γεγονός που προάγει την απελευθέρωση μιας πιο δραστικής δύναμης να εξαγάγει το υπερβολικό αίμα που έχει φτάσει στην καρδιά μέσω των φλεβών στις αρτηρίες. Ίσως να αμαρτάνει ως μειωτής, θα μπορούσε να συνοψιστεί ως "ελαστικό φαινόμενο": όσο περισσότερο τεντώνεται κάτι από εξωτερική πίεση, τόσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη με την οποία επιστρέφει στη φυσική της μορφή.

ΒΙΟΓΡΑΦΙΚΟ

Συνοπτικά, η φυσιολογική κοιλία ενός ανθρώπου με «υγιή» καρδιά είναι ικανή να αυξήσει τον όγκο του εγκεφαλικού επεισοδίου όταν φτάσει περισσότερο αίμα, προκειμένου να αποβληθεί το υπερβολικό υγρό στο θάλαμο. Δυστυχώς, αυτό δεν πρέπει να ισχύει για άτομα με καρδιαγγειακά προβλήματα, επομένως διάφορα κλινικά συμβάντα μπορούν να δημιουργηθούν ως απάντηση στη "μη συμμόρφωση" με αυτόν τον νόμο.

Σε κάθε περίπτωση, θα πρέπει να σημειωθεί ότι δεν υπάρχει «καμπύλη» Frank-Sterling (η οποία μπορεί να δημιουργηθεί από αυτό που παρουσιάζεται) που εφαρμόζεται σε κάθε μία από τις περιπτώσεις. Η κοιλία έχει διαφορετικά σχήματα στην καμπύλη, ανάλογα με την κατάσταση της καρδιάς και τη φύση της περιόδου μεταφόρτωσης. Εάν κάτι είναι ξεκάθαρο για εμάς αφού περπατήσουμε αυτές τις γραμμές, είναι ότι η καρδιά είναι ένα πολύ πιο περίπλοκο όργανο από ό, τι φαίνεται.

Βιβλιογραφικές αναφορές:

• Πώς λειτουργεί η καρδιά; Κέντρα Ελέγχου και Πρόληψης Νοσημάτων (CDC). Παραλήφθηκε στις 11 Μαρτίου στις 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 αίμα γίνεται% 20 αποξυγονωμένο.
• Μηχανισμός Frank-Sterling. Έννοιες καρδιοαγγειακής φυσιολογίας. Παραλήφθηκε στις 11 Μαρτίου στις https://www.cvphysiology.com/Cardiac%20Function/CF003
• Saks, V., Dzeja, P., Schlattner, U., Vendelin, M., Terzic, A., & Wallimann, Τ. (2006). Βιοενέργεια της καρδιάς: μεταβολική βάση του νόμου Frank-Starling. The Journal of physiology, 571 (2), 253-273.
• Sequeira, V., & van der Velden, J. (2015). Ιστορική προοπτική για τη λειτουργία της καρδιάς: ο νόμος του Φρανκ - Ψαρόνι. Βιοφυσικές κριτικές, 7 (4), 421-447.
• Solaro, R. Ι. (2007). Μηχανισμοί του νόμου της καρδιάς του Frank-Starling: ο ρυθμός συνεχίζεται. Βιοφυσικό περιοδικό, 93 (12), 4095.