Funkcí oběhového systému je zajištění dostatečného prokrvení (perfuze) tkání, dostatečný přívod živin a kyslíku a odvod zplodin metabolismu. Oběhový systém je tvořen srdcem a cévami.
Srdce je dutý orgán, tvořený pracovní svalovinou (myokardem), převodním systémem, čtyřmi chlopněmi a vnitřní výstelkou srdce (endokardem). Je pokryto vazivovým obalem tvořeným dvěma listy (epikardem přirostlým k myokardu a vnější blánou perikardem, přirostlým k okolí). Mezi oběma listy je dutinka vyplněná několika kapkami serózní tekutiny, která snižuje tření při pohybech srdce.
Cévy jsou zapojeny sériově (za sebou) a tvoří systémové (velké) a plicní (malé) řečiště. Sériové zapojení je důležité, aby se zabránilo míchání okysličené a odkysličené krve. Charakteristiky obou řečišť se navzájem liší. Společné jim je to, že cévy vedoucí krev do srdce se označují jako žíly (vény) a cévy vedoucí ze srdce tepny (arterie). Mezi tepnami a žílami jsou vlásečnice (kapiláry), v nichž probíhá difuze látek mezi krví a tkání. Energii k proudění krve oběhem dodává srdce.
6.1 Fyziologie srdce
Srdce pracuje jako pumpa, která nasává krev z žil a vypuzuje ji do tepen. Anatomicky i funkčně jsou to dvě pumpy, které pracují paralelně, každá přečerpává krev z žil jednoho řečiště do tepen řečiště druhého. Pravá část srdce nasává krev ze systémového řečiště a vypuzuje ji do plicního a levá naopak nasává krev z plicního a vypuzuje ji do systémového řečiště.
Každá pumpa potřebuje ke své práci ventily, které zajistí jednosměrnost proudění pumpované tekutiny a brání zpětnému toku. Jejich funkci v srdci plní chlopně. Srdeční chlopně oddělují každou komoru jak od její síně, tak od vystupující tepny.
Svalovina síní a komor je navzájem oddělena vazivovou srdeční kostrou (skeletem), na kterou se vážou cípaté chlopně a která síně a komory navzájem elektricky izoluje. Komunikace mezi síněmi a komorami je umožněna jen srdečním převodním systémem, který přenáší elektrické impulzy (vzruchy) a zajišťuje, že činnost síní a komor na sebe časově navazuje.
6.1.1 Srdeční svalovina a její vlastnosti
Srdeční svalovina (myokard) se liší od svaloviny kosterní i od svaloviny hladké jak stavbou, tak i vlastnostmi. Na rozdíl od kosterní svaloviny je schopna pracovat automaticky bez zevních podnětů a stahuje se jako celek, funkčně tvoří syncytium („soubuní“).
Základní vlastnosti srdce jsou automacie, chronotropie, inotropie, bathmotropie a dromotropie. Automacie popisuje schopnost generovat vlastní vzruchy a vyvolávat stahy. Chronotropie označuje schopnost udržovat nebo ovlivňovat srdeční frekvenci, inotropie je stažlivost, bathmotropie vzrušivost myokardu a dromotropie vodivost.
Srdeční svalovina se funkčně rozděluje na pracovní myokard a na menší část, specializovanými svalovými buňkami tvořený převodní systém. Funkcí převodního systému je vytvářet a převádět vzruchy k pracovnímu myokardu, který zodpovídá za vlastní stah (systola) a relaxaci (diastola). Všechny svalové buňky mají všechny vlastnosti myokardu, jenom jinak vyjádřené.
U pracovního myokardu je nejvýraznější vlastností inotropie – stažlivost. Stejně jako u všech typů svaloviny je podstatou stahu opakovaná vazba aktinu s hlavami myosinu, které se „ohýbají a tím šplhají“ po molekule aktinu (teorie klouzavých vláken). Ke stahu je potřebné dostatečné množství energie (v podobě ATP) a také vápenaté ionty. Myokard má sarkoplazmatické retikulum, ve kterém jsou uloženy vlastní zásoby Ca2+, pro jejich uvolnění je však nutná přítomnost extracelulárního vápníku. Proto funkce srdce závisí na koncentraci extracelulárního vápníku.
Převodní systém se skládá ze sinoatriálního uzlu (SA uzel), atrioventrikulárního uzlu (AV uzel), Hisova svazku, Tawarových ramének a Purkyňových vláken. Všechny části jsou schopny generovat vzruchy, ale vedoucí roli má SA uzel, ve kterém vznikají vzruchy s nejvyšší frekvencí. Je uložen v pravé síni u ústí horní duté žíly. Vzruchy z něho se šíří preformovanými drahami svaloviny síní do AV uzlu, který je uložen na rozhraní síní a komor u ústí dolní duté žíly. Je to jediné vodivé spojení mezi síněmi a komorami, které jsou jinak odděleny vazivovým skeletem chlopní. Hlavní funkcí AV uzlu je převod vzruchu ze síní na komory a zároveň jeho zpomalení, které je důležité pro synchronizaci systoly síní a komor. Z AV uzlu vychází Hisův svazek, který se v komorové přepážce rozděluje na pravé a levé Tawarovo raménko a dále se rozpadá do sítě Purkyňových vláken, jež rozvádějí vzruch po svalovině komor. Také z hlediska šíření akčních potenciálů je důležité, že buňky fungují jako jeden celek. Přispívá to k synchronním a efektivním kontrakcím myokardu.
6.1.2 Srdeční cyklus
Srdeční cyklus zahrnuje střídání systoly (stah) a diastoly (relaxace). V komorách je systola i diastola synchronizována s činností chlopní. Srdeční cyklus je stejný v síních i komorách, jen je posunutý v čase: síně se stahují před komorami a dokončují jejich plnění.
Systola komor začíná tzv. izovolumickou kontrakcí. Je to stah komory, při níž jsou chlopně mezi síněmi a komorami (cípaté) ještě zavřeny a chlopně mezi komorami a arteriemi (poloměsíčité) se již zavřely. V komorách je uzavřen objem krve, který tam natekl na konci diastoly (end-diastolický objem). Stahem komor v nich stoupá tlak, až přesáhne momentální tlak v tepnách (diastolický tlak). Poloměsíčité chlopně se tím otevřou a krev odtéká do aorty nebo do plícnice. Kontrakce pokračuje, tlak stoupá, ale objem krve v komorách se snižuje o vypuzenou krev. Tuto fázi označujeme jako fázi vypuzovací (ejekci).
Maximální tlak, kterým byla krev vypuzena do tepny, označujeme jako tlak systolický. Objem vypuzené krve označujeme jako systolický nebo tepový objem. Objem, který v komorách na konci systoly zůstal, nazýváme objemem reziduálním (endsystolickým).
| Ejekční frakce je poměr mezi objemem systolickým a enddiastolickým. Například: Pokud je enddistolický objem 130 ml a systolický objem asi 80 ml, je ejekční frakce (80/130 x 100), to je asi 60 % enddiastolického objemu. |
Křivka, na které jsou body D a A, je křivkou plnění srdeční komory. (Z křivky je vidět, že se zvyšuje objem, ale tlak zůstává téměř stejný.) Po dosažení určitého objemu nastupuje fáze izovolumické kontrakce AB (objem je stejný, ale tlak se zvyšuje, aby dosáhl bodu B, kdy se otevřou semilunární chlopně). BC – tlak se dále zvyšuje, ale objem se snižuje, protože krev odtéká otevřenými chlopněmi do arteriálního řečiště. Bod C: semilunární chlopně se zavírají, CD – začíná fáze izovolumické relaxace, při které tlak v komorách klesá téměř k nule. V bodě D se otevírají cípaté chlopně, aby umožnily plnění komor krví ze síní. Cyklus se opakuje. (ABC odpovídá systole komor, CDA je diastola; RV = reziduální objem; SV = systolický nebo tepový objem; EDV = enddiastolický objem)
Po skončení stahu svaloviny komor nastává diastola komor, izovolumickou relaxací. V komorách klesá tlak, proud v tepnách se na okamžik obrací a uzavírají se poloměsíčité chlopně. Je to opět fáze, v níž jsou všechny chlopně uzavřeny, poloměsíčité jsou již uzavřeny a cípaté se ještě neotevřely. Tlak v komorách klesá relaxací svaloviny téměř k nulovým hodnotám, papilární svaly se kontrahují a otevírají cípaté chlopně a krev přitéká po tlakovém gradientu ze síní do komor. Tuto fázi označujeme jako fázi plnění. Nejprve se, díky velkému rozdílu tlaků mezi síněmi a komorami, plní komory rychle (fáze rychlého plnění), později se krev v komoře hromadí, plnění se zpomaluje (fáze pomalého plnění). Na konci komorové diastoly se stahují síně (síňová systola). Na systolu síní navazuje systola komor a opakuje se shora popsaný cyklus.
Systola komor trvá asi jednu třetinu a diastola dvě třetiny času celého srdečního cyklu.
6.1.3 Elektrická aktivita srdce
Buněčné membrány kardiomyocytů jsou polarizovány, tak jako všechny ostatní dráždivé buňky v těle. V klidu mají klidový membránový potenciál a na změnu potenciálu v okolí reagují vytvořením akčního potenciálu (AP), který spustí stah svalu. Pracovní myokard má klidový membránový potenciál minus 90mV.
Akční potenciál pracovního myokardu je mnohem delší (200 ms) než AP kosterního svalu (2ms). Má fázi rychlé depolarizace (fáze 0), která je způsobena otevřením rychlých napěťově řízených Na+ kanálů. Po dosažení kladných hodnot se tyto kanály uzavřou a potenciál lehce klesá. To je fáze 1, rychlá repolarizace. Při hodnotách kolem 0mV se otevírají kanály pro Ca2+ a zaznamenáváme fázi plató, (fáze 2). V této fázi vtékají do kardiomyocytů ionty vápníku a podporují probíhající kontrakci. Po uzavření vápenatých kanálů (konec fáze plató), vytéká otevřenými kanály draslík po koncentračním gradientu z buněk ven, potenciál znovu klesá a pokračuje repolarizace (fáze 3). Na+/K+ pumpa přečerpá draslík proti koncentračnímu gradientu zpátky do buněk a obnovený negativní potenciál je označován jako fáze 4 – klidový membránový potenciál. V průběhu prvních 2/3 AP je svalovina nedráždivá, je v absolutní refrakterní fázi. V poslední třetině AP je dráždivá pouze nadprahovým podnětem, je v relativní refrakterní fázi. Dlouhé refrakterní fáze jsou důležité k zabránění tetanických (rychlých opakovaných) stahů a obrácení směru šíření vzruchů (brání tak vzniku kroužení vzruchu).
Buňky převodního systému klidový membránový potenciál nemají. Mají tzv. pacemakerový potenciál, který se vlivem přesunu iontů stále pomalu zvyšuje (depolarizuje – spontánní diastolická depolarizace), až vznikne vzruch (AP převodního systému), který se převádí po celém převodním systému na buňky pracovního myokardu. Sklon pacemakerového potenciálu (rychlost dosažení prahu vzniku akčního potencálu) určuje rychlost vzniku vzruchu a tím i srdeční frekvenci. SA uzel je udavatelem rytmu, protože má nejvyšší frekvenci generování vzruchu.
| Aktivace parasympatiku sníží sklon pacemakrového potenciálu, takže dosažení bodu, kdy vznikne akční potenciál, trvá déle. Proto parasympatikus snižuje srdeční frekvenci.Za patologických okolností (při iontové dysbalanci nebo ischemii) se může udavatelem rytmu (pacemakerem) stát i buňka pracovního myokardu, pokud bude mít vznikající vzruch dostatečně vysokou frekvenci. |
EKG
Elektrokardiogram je záznam sumace srdečních akčních potenciálů z povrchu těla. EKG je důležitou diagnostickou metodou pro určení charakteru změny akčních potenciálů, které vznikají při poruchách srdečního rytmu nebo při ischemii.
Obvykle se elektrická aktivita srdce snímá pomocí 12 svodů: šesti končetinových a šesti hrudních. Končetinové svody jsou 3 bipolární (obě elektrody registrují aktivní potenciál a měří jejich rozdíl): I., II. III. a 3 unipolární elektrody, kdy aktivní elektrody registrují potenciál z jedné končetiny proti nulové elektrodě, tvořené spojením všech tří svodů dohromady. Ke zvýšení amplitudy záznamu je ještě předřazen odpor 5megaohmů, proto se jim říká zvětšené (augmentované) svody. Označují se aVR, aVL a aVF. Unipolární hrudní svody jsou označované V1 až V6.
Výchylky od izoelektrické roviny na EKG křivce označujeme písmeny: P znamená depolarizaci síní, komplex QRS depolarizaci komor a vlna T repolarizaci komor. Repolarizace síní je skryta v komorovém komplexu. Kromě přítomnosti, tvaru a amplitudy jednotlivých výchylek jsou velmi důležité časové údaje, tedy intervaly mezi výchylkami a jejich trvání. Např. interval PQ je údaj o přenosu vzruchu ze síní na komory.
Na EKG se hodnotí řadu parametrů:
- Rytmus (sinusový nebo nesinusový): Sinusový rytmus je charakterizovaný přítomností vlny P, která předchází QRS komplexu. Je známkou toho, že akční potenciál, šířící se srdcem, vznikl v sinusovém uzlu. Nesinusový rytmus vzniká kdekoli v síních nebo v komorách. (například fibrilace síní, komorová tachykardie)
- Akce (pravidelná nebo nepravidelná): pravidelná akce znamená, že QRS komplexy jsou na křivce přibližně ve stejné vzdálenosti od sebe. Nepravidelná vzniká například u fibrilace síní (absolutně nepravidelný rytmus) nebo u extrasystol (předčasný stah).
- Frekvence: 60 – 60 tepů za minutu – normální, více než 100 je tachykardie, méně než 50 je bradykardie.
- Sklon srdeční osy (matematický součet vektorů komorové depolarizace) pomáhá odhadnout, jestli je hypertrofovaná levá komora (sklon doleva) nebo pravá.
- Hodnocení křivky (vzhled, trvání a amplitudy jednotlivých výchylek na křivce). Například pro rozlišení systoly vzniklé supraventrikulárně (sinusové nebo síňové) od komorové, je dobré si zapamatovat, že ze síní se impulz převádí převodním systémem, komplex je proto štíhlý a má fyziologický tvar. Při šíření z místa vzniku v komoře se impulz převádí pracovním myokardem, depolarizace komor trvá déle a QRS komplex je proto abnormálně široký, bizardní.