osnove fiziologije kardiovaskularnega sistema uvod struktura in

OSNOVE FIZIOLOGIJE KARDIOVASKULARNEGA SISTEMA
Martin Marinšek
UVOD
Vsak sistem cirkulacije za svoje delovanje potrebuje črpalko, sistem kanalov in tekoči medij. V
človeškem organizmu opravlja funkcijo črpalke srce, sistem kanalov predstavlja ožilje,
tekoči medij pa je kri. Vse telesne funkcije in praktično vse celice organizma so v različnem obsegu
odvisne od delovanja kardiovaskularnega sistema. Njegova sposobnost prilagajanja na
različne vsakodnevne potrebe so prav impresivne kar bomo spoznali v nadaljevanju.
STRUKTURA IN FUNKCIJA
SRCE
Srce je mišična črpalka, ki sestoji iz štirih srčnih votlin, dveh preddvorov (atrijev ) in dveh prekatov
(ventriklov). Srčni pretin ločuje srce na desno in levo polovico, preddvora od prekatov ločujeta
zaklopki, ki hkrati preprečujeta vračanje krvi nazaj. Kri priteka v desni preddvor, preko dveh
velikih dovodnih ven ( v.cava inferior in superior ), skozi trikuspidalno zaklopko v desni prekat, ki
ob krčenju potisne kri skozi zaklopko v pljučno arterijo naprej v obe pljučni krili, kjer se v pletežu
kapilar kri obogati s kisikom in hkrati odda nakopičen ogljikov dioksid. Kri obogatena s kisikom se
vrača preko pljučnih ven v levi atrij skozi mitralno zaklopko v levi prekat, ki ob krčenju potisne del
krvi ( utripni volumen ) skozi aortno zaklopko v veliko odvodno arterijo (aorta) in vse dele telesa
Obdobje krčenja srčnih votlin imenujemo tudi sistola, obdobje relaksacije pa diastola.
Srčno mišico (miokard) oskrbujeta s krvjo leva in desna koronarna arterija s svojima vejama,
največji pretok skozi koronarno ožilje pa se vrši v obdobju diastole prekatov.
Prevodni sistem srca sestoji iz specializirane prevodne muskulature, sposobne spontane generacije
in prevajanja električnega signala. V normalnih razmerah se impulz frekvence 60-80/min generira v
sinusnem vozlu od koder se širi na preddvore in preko atrioventrikularnega vozla na prekate. V
samem vozlu se prevajanje nekoliko upočasni ( 0,13s), nakar impulz vstopi v atrioventrikularni
snop in njegova končna Purkinijeva vlakna, kjer se impulz prevaja s šestkrat večjo hitrostjo.
Potovanju električnega impulza skozi srce s kratkim časovnim zamikom sledi val kontrakcije
delovne muskulature srca. Kasnitev impulza v atrioventrikularnem vozlu omogoča, da se
preddvorna kontrakcija konča pred začetkom krčenja prekata, hitro prevajanje impulza v
Purkinijevih vlaknih pa zagotavlja sočasno krčenje vseh delov prekata
Potovanje električnega impulza v srcu lahko registriramo tudi na steni prsnega koša ob ustrezni
postavitvi elektrod in uporabi elektrokardiografa (v osnovi voltmeter, ki zazna zelo
nizke napetosti). Takšen zapis električne aktivnosti srca imenujemo elektrokardiogram. Na
njem so zapisani trije pomembni aspekti srčne funkcije :
1.) P - val: predstavlja depolarizacijo oz. potovanje električnega impulza po atrijih
2.) QRS - kompleks : predstavlja depolarizacijo oz. potovanje električnega impulza po ventriklih
3.) T - val: predstavlja ventrikularno repolarizacijo Elektrokardiogram ( EKG ) v enem od srčnih
odvodov:
Na delovanje srca vplivajo zunanji dejavniki, med katerimi so najpomembnejši avtonomni živčni
sistem ( parasimpatični in simpatični) in hormoni sredice nadledvične žleze ( kateholamini)
1. parasimpatični živčni sistem ( prevladuje v mirovanju ):
•
znižuje frekvenco srca
•
znižuje hitrost prevajanja impulza
•
znižuje moč krčenja srčne mišice
2. simpatični živčni sistem ( prevladuje med fizičnim in psihičnim stresom ):
•
zvišuje frekvenco srca
•
zvišuje hitrost prevajanja impulza
•
zvišuje moč krčenja srčne mišice
3. kateholamini nadledvičnice ( adrenalin, noradrenalin ) :
•
sinergistično delovanje s simpatičnim živčevjem
SRČNI CIKEL - časovni interval med dvema zaporednima srčnima utripoma, ki gledano
mehansko zajema kontrakcijo (sistolo) in relaksacijo (diastolo) prekatov / preddvorov. Med diastolo
se srčne votline napolnijo s krvjo, med sistolo sledi iztis krvi iz srčne votline. Faza diastole časovno
traja dlje kot sistola
FREKVENCA SRCA (FS) - število srčnih utripov v minuti.
UTRIPNI VOLUMEN (UV) - volumen krvi, ki ga tekom sistole iztisne prekat.
KONČNI DIASTOLIČNI VOLUMEN (KDV ) - maksimalen volumen krvi v prekatu na
koncu diastole.
KONČNI SISTOLIČNI VOLUMEN (KSV) - preostali volumen krvi v prekatu po končani
sistoli.
UV - KDV - KSV
EJEKCIJSKA FRAKCIJA ali IZTISNI DELEŽ (EF) - delež krvi, ki se v sistoli iztisne iz
prekata glede na celotno količino krvi prisotno v prekatu na kraju diastole, izražen v
procentih. V mirovanju običajno znaša EF 60 %
— Isovolumfc
Isovolumfc relaxation
Systo!e
Diastole
Systole
EF = UV / KDV * 100%
MINUTNI VOLUMEN SRCA (MVS) - je volumen krvi, ki ga srce (prekat) prečrpa v eni
minuti.
MVS = FS * UV
VASKULARNI - ŽILNI SISTEM
Žilni sistem vsebuje serijo žil, ki služijo transportu krvi iz srca do različnih tkiv - organov ter
nazaj do srca: arterije → arteriole → kapilare → venule → vene.
Ljudje velik del svojega življenja preživimo v pokončnem položaju, zato srčno-žilni sistem
potrebuje pomoč, da premaga silo gravitacije, ko se kri iz področja spodnjih delov telesa
vrača nazaj v srce. Slednjo pomoč mu zagotavljajo trije mehanizmi:
1.) mišična črpalka
2.) zaklopke
3.) dihanje
Med dihanjem ( vdih-inspirij, izdih-ekspirij ) se spreminjajo tlaki znotraj prsne in trebušne
votline, porast tlakov pritiska na krvne žile-vene, ki se stisnejo in potiskajo kri proti srcu.
Zaklopke v venah spodnjih okončin preprečujejo vračanje krvi, saj dopuščajo le enosmeren
pretok krvi. Med kontrakcijo skeletnih mišic, slednje pritiskajo na vene tega področja in
dodatno olajšajo vračanje krvi proti srcu.
Porazdelitev krvi v telesu je odvisna od metaboličnih potreb posameznega tkiva oz. organa
Pretok krvi skozi posamezno tkivo primarno določajo žile imenovane arteriole, ki imajo dve
pomembni značilnosti:
1.) močno mišično steno, ki lahko spreminja premer žilne svetline
2.) sposobnost reakcije na lokalne dejavnike in živčne dražljaje
Lokalno kontrolo pretoka krvi imenujemo tudi avtoregulacijo pretoka. Pod vplivom različnih
lokalnih dejavnikov (↓J,02, ↑C02, ↑laktat, ↑H+, ↑K+, ↑vnetni posredniki) nastopi vazodilatacija
(razširitev žilne svetline), ki ima za posledico povečanje pretoka skozi to področje.
Porazdelitev krvi na nivoju telesa pa je zagotovljena z živčnimi mehanizmi oz. kontrolo.
Pretok krvi do vseh delov telesa je v veliki meri odvisen od simpatičnega živčnega sistema.
Mišična stena žile je oživčena s simpatičnim nitjem, ki v normalnih razmerah kontinuirano
pošilja impulze in vzdržuje določeno stopnjo kontrakcije žile ( vazomotorni tonus ), kar je
bistvenega pomena za vzdrževanje adekvatnega krvnega tlaka. Dodatna stimulacija
simpatikusa povzroča vazokonstrikcijo (zožitev žilne svetline) s posledično zmanjšanim
pretokom, znižanje simpatične stimulacije pa ima nasproten učinek. Nekatera vlakna
simpatikusa ob stimulaciji lahko povzroče vazodilatacijo, najdemo jih predvsem v žilni steni
skeletnih mišic in srca.
Pretok krvi na tkivnem nivoju je torej odvisen od avtoregulacije in živčnih mehanizmov.
Simpatični živčni sistem pa ima glavno vlogo pri redistribuciji krvnega pretoka med
posameznimi organi. V mirovanju so pod normalnimi pogoji metabolno aktivnejša tkiva bolje
prekrvavljena oz. imajo večji pretok krvi (ledvica in jetra skupaj 50%, skeletne mišice 15% ).
Med telesno aktivnostjo pa zaradi prerazporeditve pretoka krvi skeletne mišic prejmejo do
80% razpoložljive krvi.
V mirovanju je v srčno- žilnem sistemu 64% krvi v sistemskih venah, 7% v srcu, 7% v
arteriolah in kapilarah, 13% v arterijah in 9% v pljučni cirkulaciji. Sistemske vene vsebujejo
največjo zalogo krvi, ki se lahko mobilizira v primeru povečanih potreb. Simpatična
stimulacija povzroča vazokonstrikcijo ven, posledica je redistribucija (preusmeritev) krvi iz
periferne venske cirkulacije proti srcu.
Brain
7% arterioles, capillaries
KRVNI TLAK - je pritisk, ki ga vrši kri na žilno steno in se navadno nanaša na arterijski
krvni tlak.
SISTOLIČNI KRVNI TLAK (SKT) - predstavlja najvišjo vrednost arterijskega tlaka in
sovpada z ventrikularno sistolo.
DIASTOLIČNI KRVNI TLAK (DKT) - predstavlja najnižjo vrednost arterijskega tlaka in
sovpada z ventrikularno diastolo.
SREDNJI ARTERIJSKI TLAK (SAT) - predstavlja povprečni arterijski tlak, ki je po
vrednosti bližje diastolični kot sistolični vrednosti, saj je diastola časovno daljša od sistole.
SAT = DKT + (SKT - DKT) / 3
CENTRALNI VENSKI TLAK (CVT) - predstavlja tlak v velikih venah tik pred izlivom v
desni atrij.
SISTEMSKA VASKULARNA REZISTENCA (SVR) - predstavlja periferni upor žilja
pretoku krvi
SVR = SAT – CVP / MVS
KRI
Tretja komponenta vsakega sistema cirkulacije je transportna substanca, v našem primeru kri
in limfa. Ti dve tekočini sta v človeškem organizmu odgovorni za transport različnih snovi
med različnimi celicami in tkivi.
Nekaj krvne plazme se v kapilarah filtrira v tkivo in postane del intersticijske tekočine.
Večina intersticijske tekočine se po izmenjavi sicer res vrne v kapilare, preostanek pa se kot
limfa po limfnih kapilarah in limfnih žilah zliva v velike vene. Limfna funkcija postane
izredno pomembna med obremenitvijo. V aktivnih mišicah se izrazito poveča pretok krvi in
tlak v kapilarah ter posledično nastajanje intersticijske tekočine oz. limfe. V primeru
neučinkovite limfne funkcije bi nastopilo otekanje oz. edem tkiva (mišic), zmanjšal bi se
volumen cirkulirajoče krvi, kar bi lahko ogrozilo delovanje srčno - žilnega sistema (zmanjšan
priliv venske krvi v srce). V fiziologiji športa ima kri tri izredno pomembne funkcije
1.) transport različnih snovi ( O2, CO2, glukoze, itd. )
2.) vzdrževanje acido - baznega ravnotežja, ker kri s svojimi sestavinami deluje kot pufer
(nevtralizator) kislin nastalih tekom anaerobnega metabolizma
3.) regulacija temperature (prenos toplote iz sredice oz. področij povečane metabolne
aktivnosti v kožo, kjer se toplota oddaja v okolje).
Količina krvi v organizmu variira z ozirom na velikost posameznika in stopnjo treniranosti.
Volumen krvi povprečno velikega človeka, običajne fizične aktivnosti variira med 5-6 L pri
moškem in med 4-5 L pri ženski.
Kri sestavljajo plazma in formirani elementi.
Plazma normalno predstavlja 55-60% volumna krvi (lahko se zniža za 10% - intenziven
napor, vročina ali poraste za 10% - z vztrajnostnim treningom, z aklimatizacijo na vročino in
vlažnost). Voda predstavlja 90%, plazemski proteini 7%, preostale snovi (elektroliti, hormoni,
hranilne snovi, encimi, itd.) pa 3% plazemskega volumna.
Formirani elementi normalno tvorijo 40-45% volumna krvi, od tega odpade na rdeče
krvničke (eritrocite) 99%, na bele krvničke (levkocite ) in krvne ploščice (trombocite ) skupaj
pa 1% volumna.
HEMATOKRIT = VFORMIRANIH ELEMENTOV / VKRVI * 100%
Eritrociti nimajo jedra, se ne reproducirajo, njihova življenjska doba je okrog 4 mesece.
Bistveno je ravnotežje med njihovim nastajanjem in razpadom. Znižanje njihovega števila ali
upad funkcije pomeni okrnjen transport O2 in s tem znižano telesno zmogljivost. Vsak
eritrocit vsebuje približno 250 milijonov hemoglobinskih molekul, vsaka molekula
hemoglobina pa lahko veže 4 molekule O2. Povprečna koncentracija hemoglobina v krvi je
15g / l00ml, vsak gram hemoglobina lahko veže oz. transportira 1,33 ml O2.
V 100 ml krvi je torej vsebovano približno 20 ml CO2( 1,33 ml * 15 = 22,15 ).
Viskoznost se nanaša na gostoto ali lepljivost krvi in predstavlja neko relativno vrednost
(viskoznost krvi je dvakrat večja od viskoznosti vode). Bolj kot je neka tekočina viskozna bolj
se upira pretoku. Viskoznost krvi narašča z višanjem hematokrita. Pri vrednostih hematokrita
60% ali več nastopi omejitev pretoka krvi.
Za fizično aktivnost je zaželen nekoliko nižji hematokrit z normalnim oz. rahlo zvišanim
številom eritrocitov, saj le to zagotavlja optimalen transport O2 ( namreč; močno ↑hematokrit
→ ↑viskoznost→ ↓pretok→ ↓transport O2 in močno ↓hematokri → ↓eritrocitov → ↓transport
O2).
Mnogo atletov z vztrajnostnim (aerobnim) treningom uspe doseči te pogoje kot del normalne
prilagoditve srčno - žilnega sistema na trening.