החוק של פרנק-סטארלינג: מה זה ומה הוא מסביר על הלב

הלב, יחד עם המוח והריאות, מהווים את משולש החיוניות הפיזיולוגית ביצורים חיים. איבר קטן זה (שווה ערך ל -0.4% ממשקל גופו של אדם בוגר) שואב כ -70 מיליליטר דם בכל פעימת לב, כלומר כ -5 ליטר נוזלים לדקה.

אם לוקחים בחשבון את זה לאדם יש 4.5 עד 6 ליטר דם בכל גופואנו יכולים לאשר שהלב שואב כמעט את כל הנוזל הזה במרווח של 60 שניות.

עבודה זו אינה חינמית: לב יכול לשרוף בין 0.9 ל -1.2 קילוקלוריות לקילו משקל של הפרט לשעה, מה שמתורגם ל -400-600 קלוריות ביום. חלק ניכר מחילוף החומרים הבסיסי שלנו (אנרגיה הדרושה לחיים במנוחה) מוסבר על ידי פעולתו של זה איבר ומוח, מכיוון שהם נמצאים בפעולה רציפה ומייצגים מפעל צריכה אמיתי של אֶמְצָעִי.

יכולנו להשקיע שעות על גבי שעות באיסוף נתונים מוזרים על לב האדם, כי באמת, זה נותן לנו אפשרות להתקיים ומגדיר אותנו במידה רבה כמין. בכל מקרה, היום אנחנו רוצים להסתובב קצת יותר עדין, להיכנס למונחים מורכבים וספציפיים יותר: הישארו איתנו אם אתה רוצה לדעת הכל על החוק של פרנק-סטארלינג.

• מאמר קשור: "13 חלקי לב האדם (ותפקידיהם)"

תפקוד הלב

קודם כל, עלינו לבצר סדרה של מנגנונים בסיסיים בכל הנוגע לזרימת הדם.

לב האדם הוא איבר שרירי חלול עם 4 חדרים (2 אטריה ו -2 חדרים) מחולקים, כלומר הם מופרדים לחלוטין. הבחנה זו חיונית, שכן לחולייתנים אחרים שאינם אנושיים יש לבבות עם מחיצות חלקי או בלעדיהם, כך שישנה מידה מסוימת של ערבוב בין דם מחומצן ונטול חמצן. אצל המינים שלנו זה לא המקרה.

הלב מזרים דם לכל חלקי הגוף, אך קיימת הבחנה ברורה בין מה שנושא חמצן לאחר מעבר דרך הריאות (מחומצן) וזה שחוזר אליהם לאיסוף O2 (מחומצן). המרכזים לבקרת מחלות ומניעתן (CDC) נותנים לנו מושג כללי על שאיבת דם ברשימה הבאה:

• הווריד הנבוב העליון (SVC) והווריד הנבוב התחתון (IVC) הם שני הצינורות העיקריים המאפשרים חזרה של דם מחומצן ללב.
• דם מחומצן זה נכנס ללב דרך אטריום ימין (RA), אשר לאחר מכן מתקשר עם הדם לחדר הימני (RV).
• החדר הימני מזרים דם לעורקי הריאה, המסתעפים לנימים קטנים, הנמצאים בכליות הריאה.
• נשימה אנושית מאפשרת להחליף פחמן דו חמצני בדם ברמת הנימים לחמצן.
• לסיכום, הדם חוזר ללב דרך אטריום שמאל (LA), זורם לחדר שמאל (VI) וזה מזרים דם לעורק אבי העורקים, המפיץ דם מחומצן דרך ה- גוּף.

מחזור זה מתאר רק חמצון ודה-חמצון בדם, מכיוון שאסור לשכוח שדם עובר בכבד, בכליות ובאיברים אחרים כדי לטהר ולהפקיד חומרים.. מה שבטוח, תיאור מערכת הדם הוא משימה ענקית הראויה למספר כרכים של אנציקלופדיה.

כיצד החוק של פרנק-סטארלינג חל על כל המתואר?

החוק של פרנק-סטארלינג הוא תואר משמותיהם של שני חוקרים שהתמחו בפיזיולוגיה: אוטו פרנק וארנסט הנרי סטארלינג, שניהם אנשי מקצוע בתחום האנטומיה של המאה העשרים. בכל מקרה, אלה לא היו הראשונים להעלות את הדעת וחשדו בוודאות מהמתאמים שאנו מראים לך להלן.

במילים פשוטות, החוק של פרנק-סטארלינג קובע זאת ללב יכולת מהותית להגיב לנפח גדל והולך של זרימת הדם. על סמך הנחת יסוד זו, צפוי כי תפוקת הלב (נפח הדם המוצא על ידי החדר תוך דקה) עלייה או ירידה בתגובה לשינויים בקצב הלב ובעוצמת הקול סיסטולי.

ניקח דוגמא: כאשר אדם קם ממושבו תפוקת הלב פוחתת מאחר והירידה בלחץ הוורידי המרכזי (CVP) היא מתרגם לירידה בנפח השבץ (זכרו, זה נפח הדם שהלב מוציא לאבי העורקים או לעורק הריאה שנמצא בו צִמצוּם).

לסיכום, לחץ ורידי מרכזי חשוב במקרה זה, מכיוון שהוא מגדיר את לחץ המילוי של החדר הימני, ולכן קובע ישירות את נפח השבץ של פליטת הדם. אנו יודעים כי המינוח הזה יכול להיראות מבלבל למדי, אך אין ספק שהנוסחאות עוזרות לך להבין את החוק המתואר כאן קצת יותר טוב.

יסודות החוק של פרנק סטרלינג

עבודת לב (D): נפח שבץ מוחי (SV) x דופק (HR)

אנו זוכרים שעבודה או תפוקה לבבית (D) מתייחסת לכמות הדם שחדר מוציא מהלב תוך 60 שניות. מצד שני, נפח השבץ (SV) מדגים את נפח הדם שהלב מוציא לאבי העורקים או לעורק הריאה. לבסוף, דופק (HR) הוא פרמטר המשקף את מספר הפעימות ליחידת זמן.

אם ניקח בחשבון את זה (במצב רגיל) לאדם יש נפח שבץ מוחי של 60 מיליליטר לקצב בקצב דופק של 75 פעימות לדקה, אנו משיגים כי עבודת הלב הכוללת לדקה היא 4.5 ליטר, הנתון שהראינו לך בעת פתיחת שטח זה.

על סמך הנחת יסוד זו, החוק של פרנק סטרלינג מסביר שככל שהלב מתמלא בנפח גדול יותר של דם, כוח ההתכווצות יגדל משמעותית. במילים אחרות, אם אדם עושה מאמץ שרירי ברגע נתון, הנפח של דם המוחזר על ידי מערכת הוורידים, כך שנפח השבץ (כוח ההתכווצות של הלב) יהיה גבוה יותר. בדרך זו, המנגנון המורכב הזה מובן קצת יותר טוב; אֶמֶת?

• אתה עשוי להתעניין ב: "מערכת הדם: מה זה, חלקים ומאפיינים"

החוק והאנטומיה של הלב

תיאוריה זו אינה מבוססת רק מתמטית, אלא צריכה להציג הסבר פיזיולוגי המצדיק את הפוסטולאט. החוק של פרנק סטרלינג מבוסס על הנחת היסוד הבאה: יש קשר בין האורך הראשוני של סיבי שריר הלב (יוצרים את שריר הלב) ואת הכוח שנוצר על ידי התכווצות לֵב.

העלייה בזרימת הדם בחזרת הוורידים מתורגמת למילוי גדול יותר של החדר, מכיוון שזה אחראי על איסוף הדם בלב. זה מקדם את מתיחת סיבי שריר הלב של האיבר, מה שגורם לעלייה באורך הסרקומרים (יחידות שרירים הנובעות ממכלול הסיבים). עם עלייה באורך הסרקומרי, אפשרי דור גדול יותר של כוח במהלך התכווצות, כך שהלב מסוגל להוציא יותר דם לעורקים (נפח שבץ).

בסך הכל, ניתן לסכם את כל זה ברעיון אחד קל להבנה: אם תא החדר מתמלא יותר בדם, סיבי השריר מתארכים ומתהדקים יותר, מה שמקדם שחרור של כוח דרסטי יותר להוציא עודף דם שהגיע ללב דרך הוורידים לעורקים. אולי אם חוטאים כרדוקציוניסטים, אפשר לסכם את זה כ"אפקט גומי ": ככל שמשהו נמתח בלחץ חיצוני, כך הכוח שבו הוא חוזר לצורתו הטבעית.

קורות חיים

לסיכום, החדר הרגיל של אדם עם לב "בריא" מסוגל להגדיל את נפח השבץ כאשר יותר דם מגיע אליו, על מנת להוציא עודף נוזלים בתא. למרבה הצער, זה לא חייב להיות חל על אנשים הסובלים מבעיות לב וכלי דם, ולכן ניתן ליצור אירועים קליניים שונים בתגובה ל"אי-ציות "לחוק זה.

בכל מקרה, יש לציין כי אין "עקומה" של פרנק סטרלינג (שניתן להפיק מהמצג) החלה בכל אחד מהמקרים. החדר מקבל צורות שונות על העקומה, תלוי במצב הלב ובאופי תקופת העומס. אם משהו ברור לנו לאחר שהלכנו בקווים אלה, הרי שהלב הוא איבר מורכב הרבה יותר ממה שהוא נראה.

הפניות ביבליוגרפיות:

• איך הלב עובד? מרכזים לבקרת מחלות ומניעתן (CDC). אסף ב 11 במרץ ב 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 דם הופך ל-% 20 לאי-חמצן.
• מנגנון פרנק סטרלינג. מושגי פיזיולוגיה קרדיווסקולרית. אסף ב 11 במרץ ב https://www.cvphysiology.com/Cardiac%20Function/CF003
• סאקס, V., Dzeja, P., Schlattner, U., Vendelin, M., Terzic, A., & Wallimann, T. (2006). מערכת ביו-אנרגטית של מערכת הלב: בסיס מטבולי של החוק פרנק-זרזיר. כתב העת לפיזיולוגיה, 571 (2), 253-273.
• Sequeira, V., & van der Velden, J. (2015). נקודת מבט היסטורית על תפקוד הלב: חוק פרנק - זרזיר. ביקורות ביופיזיות, 7 (4), 421-447.
• סולארו, ר. י. (2007). מנגנוני חוק הלב של פרנק-זרזיר: הקצב נמשך. כתב עת ביופיזי, 93 (12), 4095.