Закон Франка-Старлінга: що це таке і що він пояснює про серце

Серце разом з мозком і легенями утворює трикутник фізіологічної сутності у живих істот. Цей невеликий орган (що еквівалентно 0,4% маси тіла дорослої людини) перекачує близько 70 мілілітрів крові при кожному серцебитті, тобто приблизно 5 літрів рідини на хвилину.

Враховуючи те у людини є 4,5-6 літрів крові по всьому тілу, ми можемо стверджувати, що серце перекачує практично всю цю рідину в інтервалі 60 секунд.

Ця робота не є безкоштовною: серце може згоряти від 0,9 до 1,2 кілокалорій на кілограм ваги людини за годину, що означає 400-600 калорій на день. Більша частина нашого базального обміну речовин (енергії, необхідної для спокою) пояснюється дією цього органу та мозку, оскільки вони знаходяться в постійній роботі і представляють справжню фабрику споживання ресурсів.

Ми могли б проводити години та години, збираючи цікаві дані про людське серце, адже насправді це дає нам можливість існувати і значною мірою визначає нас як вид. У будь-якому разі, сьогодні ми хочемо крутитися трохи тонше, вдаватися до більш складних і конкретних термінів: залишайтеся з нами, якщо хочете знати все

Закон Франка-Старлінга.

• Пов’язана стаття: "13 частин серця людини (та їх функції)"

Функціонування серця

Перш за все, ми повинні цементувати низку базальних механізмів, коли мова йде про кровотік. Серце людини - це порожнистий м’язовий орган з 4 камерами (2 передсердя та 2 шлуночки), перегородками, тобто вони повністю відокремлені. Визначення цієї відмінності є важливим, оскільки у інших хребетних, що не є людьми, серця з перегородками часткове або без них, тому існує певний ступінь змішування між кисневою та деоксигенованою кров’ю. У наших видів це не так.

Серце перекачує кров у всі частини тіла, але існує чітка різниця між якими переносить кисень після проходження через легені (кисневий) і той, який повертається до них для збору O2 (дезоксигенована). Центри з контролю та профілактики захворювань (CDC) дають нам загальне уявлення про перекачування крові у наступному списку:

• Верхня порожниста вена (SVC) і нижня порожниста вена (IVC) є двома основними трубопроводами, що дозволяють повернути знезакислену кров до серця.
• Ця дезоксигенована кров потрапляє в серце через праве передсердя (RA), яке згодом передає кров до правого шлуночка (RV).
• Правий шлуночок перекачує кров до легеневих артерій, які розгалужуються на дрібні капіляри, розташовані в альвеолах легені.
• Дихання людини дає змогу вуглекислому газу в крові обмінюватися на капілярному рівні на кисень.
• Таким чином, кров повертається до серця через ліве передсердя (ЛА), тече до шлуночка ліворуч (VI), і це перекачує кров до артерії аорти, яка розподіляє кисневу кров через Тіло.

Цей цикл описує лише оксигенацію та дезоксигенацію крові, оскільки не слід забувати, що кров проходить через печінку, нирки та інші органи, щоб очиститися і відкласти речовини. Безумовно, опис системи кровообігу - це мамотове завдання, гідне кількох томів енциклопедії.

Як закон Франка-Старлінга застосовується до всього описаного?

Закон Франка-Старлінга Це було описано з імен 2 дослідників, які спеціалізуються на фізіології: Отто Франк та Ернест Генрі Старлінг, обидва професіонали в галузі анатомії ХХ століття. У будь-якому випадку, вони не були першими, хто постулював і підозрював певні зв’язки, які ми покажемо вам нижче.

Простіше кажучи, закон Франка-Старлінга стверджує це серце має внутрішню здатність реагувати на збільшення обсягів кровотоку. Виходячи з цієї передумови, передбачається, що серцевий викид (обсяг крові, що викидається шлуночком протягом хвилини) збільшення або зменшення у відповідь на зміну частоти серцевих скорочень та обсягу систолічний.

Візьмемо приклад: коли людина встає зі свого місця, серцевий викид зменшується, оскільки зниження центрального венозного тиску (ЦВТ) є перетворюється на падіння ударного об’єму (пам’ятайте, це об’єм крові, який серце викидає в аорту або легеневу артерію у своїй скорочення).

Таким чином, центральний венозний тиск важливий у цьому випадку, оскільки він визначає тиск наповнення правого шлуночка і, отже, безпосередньо визначає ударний об’єм викиду крові. Ми знаємо, що ця термінологія може здатися досить заплутаною, але, безперечно, формули допоможуть вам трохи краще зрозуміти закон, описаний тут.

Основи закону Франка-Стерлінга

Серцева робота (D): ударний об'єм (SV) x частота серцевих скорочень (HR)

Ми пам’ятаємо, що серцева робота або вихід (D) стосується кількості крові, яку шлуночок виганяє із серця за 60 секунд. З іншого боку, ударний об’єм (SV) ілюструє об’єм крові, який серце викидає в аорту або легеневу артерію. Нарешті, частота серцевих скорочень (ЧСС) - параметр, який відображає кількість ударів за одиницю часу.

Якщо взяти до уваги, що (у звичайній ситуації) людина має ударний об’єм 60 мілілітрів за такт із частотою серцевих скорочень 75 ударів в хвилину, ми отримуємо, що загальна серцева робота за хвилину становить 4,5 літра, цифру, яку ми показали вам, коли ви відкриваєте цей простір.

Виходячи з цієї передумови, закон Франка-Стерлінга пояснює, що, оскільки серце наповнюється більшим об'ємом крові, сила скорочення значно зросте. Іншими словами, якщо людина докладає м'язових зусиль в даний момент, обсяг кров, що повертається венозною системою, тому ударний об’єм (сила скорочення серця) буде вище. Таким чином, цей складний механізм розуміється трохи краще; Правда?

• Вас можуть зацікавити: "Кровоносна система: що це, частини та характеристики"

Закон і анатомія серця

Ця теорія не лише математично заснована, але має представити фізіологічне пояснення, яке виправдовує постулат. Закон Франка-Стерлінга базується на наступній передумові: існує залежність між початковою довжиною волокна міокарда (утворюючи серцевий м’яз) та сила, що генерується скороченням серце.

Збільшення кровотоку у венозному каналі призводить до більшого наповнення шлуночка, оскільки це відповідає за збір крові в серце. Це сприяє розтягуванню волокон міокарда органу, що призводить до збільшення довжини саркомерів (м’язових одиниць, що утворюються з набору волокон). Зі збільшенням саркомерної довжини можливе більше генерування сили під час скорочення, завдяки чому серце може викидати більше крові в артерії (ударний об’єм).

Загалом, все це можна підсумувати в одній легко зрозумілій ідеї: якщо шлуночкова камера більше наповнюється кров’ю, м’язові волокна більше подовжуються і стягуються, що сприяє вивільненню більш різкої сили для викиду надлишкової крові, яка потрапила до серця по венах, в артерії. Можливо, грішивши як редукціоністи, це можна було б узагальнити як "гумовий ефект": чим більше щось розтягується зовнішнім тиском, тим більша сила, з якою воно повертається до своєї природної форми.

Резюме

Підводячи підсумок, нормальний шлуночок людини із «здоровим» серцем здатний збільшувати ударний об’єм, коли до нього надходить більше крові, щоб вигнати зайву рідину з камери. На жаль, це не обов'язково стосується людей із серцево-судинними проблемами, тому різні клінічні події можуть виникати у відповідь на "невідповідність" цьому закону.

У будь-якому випадку слід зазначити, що не існує "кривої" Франка-Стерлінга (яка може бути сформована із представленого) у кожному з випадків. Шлуночок приймає різну форму на кривій, залежно від стану серця та характеру періоду післянавантаження. Якщо нам щось зрозуміло після проходження цих рядків, то це те, що серце є набагато складнішим органом, ніж може здатися.

Бібліографічні посилання:

• Як працює серце? Центри з контролю та профілактики захворювань (CDC). Підняли 11 березня о 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 кров стає% 20 дезоксигенованою.
• Механізм Франка-Стерлінга. Концепції фізіології серцево-судинної системи. Підняли 11 березня о https://www.cvphysiology.com/Cardiac%20Function/CF003
• Сакс, В., Джея, П., Шлаттнер, У., Венделін, М., Терзіч, А., і Валліманн, Т. (2006). Біоенергетика серцевої системи: метаболічні основи закону Франка-Старлінга. Журнал фізіології, 571 (2), 253-273.
• Sequeira, V., & van der Velden, J. (2015). Історичний погляд на роботу серця: Закон Франка - Старлінга. Біофізичні огляди, 7 (4), 421-447.
• Соларо, Р. Дж. (2007). Механізми закону серця Франка-Старлінга: такт триває. Біофізичний журнал, 93 (12), 4095.