SYDÄN JA VERENKIERTO. Kappaleet 20 ja 21, Tortora 12ed

Transkriptio

1 SYDÄN JA VERENKIERTO Kappaleet 20 ja 21, Tortora 12ed

2 Yleistä Koostuu pumpusta ja putkistosta Mahdollistaa veren kuljetuksen jokaisen solun läheisyyteen Veri kiertää kudosten ja keuhkojen väliä -> happea kudoksiin, hiilidioksidia ulos. Veri suodatetaan tarkasti munuaisissa

3 Veins Capillaries Arteries Head and Brain Arms Superior vena cava Pulmonary arteries Lungs Pulmonary veins Ascending arteries Right atrium Aorta Left atrium Coronary arteries Left ventricle Abdominal aorta Inferior vena cava Right ventricle Heart Trunk Hepatic vein Liver Hepatic artery Hepatic portal vein Digestive tract Ascending veins Renal veins Renal arteries Venous valve Kidneys Descending arteries Pelvis and Legs

4 sikiön verenkierto

5 Tärkeimmät tehtävät Ravintoaineiden kuljettaminen Kuona-aineiden kuljettaminen Hapen ja hiilidioksidin kuljettaminen Lämmön säätely Hormonien kuljetus Suoja infektioita vastaan Homeostaasin säilyttäminen

6 Sydän (Kardia, Cor)

7 Sydämen makroskooppinen rakenne Tamponaatio?

8 Structure of the Heart The heart is composed mostly of myocardium STRUCTURE OF THE HEART Aorta Pericardium Superior vena cava Right atrium Right ventricle Pulmonary artery Auricle of left atrium Coronary artery and vein Left ventricle Diaphragm (e) The heart is encased within a membranous fluid-filled sac, the pericardium. (f) The ventricles occupy the bulk of the heart. The arteries and veins all attach to the base of the heart. Figure 14-7e f

9 Structure of the Heart The heart valves ensure Aorta Pulmonary one-way flow semilunar valve Right pulmonary arteries Superior vena cava Right atrium Cusp of a right AV (tricuspid) valve Right ventricle Inferior vena cava Left pulmonary arteries Left pulmonary veins Left atrium Cusp of the AV (bicuspid) valve Chordae tendineae Papillary muscles Left ventricle Descending aorta (g) One-way flow through the heart is ensured by two sets of valves. Figure 14-7g

10 Heart Valves Figure 14-9a b

11 sydämen läpät

12 (a) Intercalated disk (sectioned) Nucleus Intercalated disk Mitochondria Cardiac muscle cell (b) Contractile fibers Figure 14-10

13 Sydänlihaksen rakenne ja ominaisuudet Läppäviat?

14 Sydänlihas Poikkijuovaista ja hyvin kehittynyt T-putkisto Solut lyhyitä ja haarantuneita Solutyhteydessä toisiinsa aukkoliitoksin (sähköinen aktiivisuus voi näin levitä helposti solusta soluun) Soluilla pitkä depolarisaatio ja pitkä reftraktaariaika Sisältää paljon mitokondrioita Eroja luustolihaksiin Pitkä refraktaariaika! Kalsium!

15

16 Myocardial Contractile Cells Action potential of a cardiac contractile cell Membrane potential (mv) P Na 4 1 P Na 2 P X = Permeability to ion X P K and P Ca Time (msec) 3 P K and P Ca 4 Phase Membrane channels Na + channels open Na + channels close Ca 2+ channels open; fast K + channels close Ca 2+ channels close; slow K + channels open Resting potential Figure 14-13

17 Sydän Sinussolmukkeen soluilla oma rytmi (pacemakersolut). Supistusvoima pientä,pääasiallinen tehtävä saada käyntiin sydämen supistus Sinussolmukkeesta impulssit viedään eteiskammiosolmukkee seen ja sieltä edelleen hisin kimpun kautta purkinjesäikeisiin ja kammioihin. Suurin osa sydämestä koostuu kontraktiilisista soluista

18 Sydämen impulssijohtojärjestelmä

19 Sydämen sähköiset ominaisuudet Systole - Diastole Systole saa alkunsa aktiopotentiaaleista, jotka leviävät sinussolmukkeesta. Tahdistinpotentiaalit ovat sydänlihassolujen spontaaneja depolarisaatioita Tahdistinpotentiaaleja ja täten myös aktiopotentiaalifrekvenssiä säädellään autonomisen hermoston välityksellä

20 Sydämen lihassolut Johtoratajärjestelmässä erikoistuneita lihassoluja, jotka johtavat signaalin nopaemmin kuin sydämen tavalliset lihassolut Kaikki johtoratajärjestelmän solut voivat generoida oman rytmin! SA-node bpm AV node bpm Purkinjesäikeet bpm Koska generaatio sinussolmukkeessa nopeinta = sinussolmuke ohjaa. Muut varamekanismeja

21 Autonominen säätely Parasympaattinen hermosto Asetylikoliini (muskarinergiset reseptorit) lisää K+ konduktanssia ja vähentää Ca2+ konduktanssia pacemakersoluissa. Depolarisaatio hidastuu. Sympaattinen hermosto Norepinefriini (noradrenaliini) Lisää aktiopotentiaalifrekvenssiä b-adrenergiset reseptorit aktivoivat adenylaattisyklaasin. Kohonnut camp pitoisuus aktivoi Ca ja Na kavia Depolarisaatio nopeutuu

22

23 Lääkeaineita.. Verenkierron lisääminen (nitro, hepariini) Na+ blokki -> sydäntoiminnan vähentäminen arytmioissa) esim, lidokaiini, fenytoiini Na/kaliumpumpun estäminen -> lisääntynyt kalsiumpitoisuus -> iskutilavuus kasvaa (sydänglykosidit: digitalis, ouabain) Beta adrenergisten reseptoreiden blokkaus (esim propranololi) Aktiopotentiaalin pidentäminen blokkaamalla kaliumkanavia tai vaikuttamalla NA konduktanssiin (esim. Ibutilide) Impulsin kulun esto blokkaamalla kalsiumkanavia (esim. verapamil)

24 Elektrokardiogrammi Sydänlihassolujen yhtäaikainen sähköinen toiminta saa aikaan solujen ulkoisia potentiaalieroja. Potentiaalierojen muodostamat sähkökentät ovatmitattavissa ihon pinnalta P-aalto eteisten depolarisaatio QRS kompleksi kammioiden depolarisaatio T-aalto kammioiden repolarisaatio (eteisten repolarisaatio jää QRSkompleksin varjoon) EKGn ulkomuoto vaihtelee esimerkiksi elektrodejen asettelun ja sydämen kunnon vaikutuksesta

25 Eksitaation leviäminen Saa alkunsa pacemakeralueilta Leviää johtoratajärjestelmää pitkin sekä solusta soluun Aktiopotentiaalit pitkiä, pitkä refraktaari ja latenssiaika

26 Eksitaation leviäminen Eteiset yhteydessä kammioihin vain eteiskammiokimpun kautta Hisin kimppu -> purkinjesäikeet Eteiskammiokimpun konduktanssi pieni -> signaali johtuu kammioihin viiveellä!

27 Membrane potential of autorhythmic cel Cells of SA node Membrane potential of contractile cell Contractile cell Intercalated disk with gap junctions Depolarizations of autorhythmic cells rapidly spread to adjacent contractile cells through gap junctions.

28

29

30 EKGn syntymekanismit 1 SA node 1 SA node depolarizes. AV node 2 2 Electrical activity goes rapidly to AV node via internodal pathways. THE CONDUCTING SYSTEM OF THE HEART 3 Depolarization spreads more slowly across atria. Conduction slows through AV node. SA node Internodal pathways Depolarization moves rapidly through ventricular conducting system to the apex of the heart. Depolarization wave spreads upward from the apex. AV node AV bundle 4 Bundle branches Purkinje fibers 5

31

32

33

34

35 Right arm Left arm I Electrodes are attached to the skin surface. II III A lead consists of two electrodes, one positive and one negative. Left leg

36

37

38

39 START 1 Late diastole both sets of chambers are relaxed and ventricles fill passively. 5 Isovolumic ventricular relaxation as ventricles relax, pressure in ventricles falls, blood flows back into cusps of semilunar valves and snaps them closed. 2 Atrial systole atrial contraction forces a small amount of additional blood into ventricles. S 1 S 2 4 Ventricular ejection as ventricular pressure rises and exceeds pressure in the arteries, the semilunar valves open and blood is ejected. 3 Isovolumic ventricular contraction first phase of ventricular contraction pushes AV valves closed but does not create enough pressure to open semilunar valves.

40 Depolarisaatio supistus kytkentä Electrocardiogram (ECG) P QRS complex Time (msec) T P QRS complex 120 Pressure (mm Hg) Left venticular pressure A B Dicrotic notch 30 Left atrial pressure D 0 C Heart sounds S 1 S 2 Left ventricular volume (ml) Atrial systole E Ventricular systole F Ventricular diastole Atrial systole Atrial systole Isovolumic ventricular contraction Ventricular systole Early ventricular diastole Late ventricular diastole Atrial systole

41

42 Lyöntitaajuuden säätely

43 Sydämen iskutilavuus On riippuvainen loppudiastolisen ja loppusystolisen tilavuuden erotuksesta! EDV - ESV

44 Vaikuttavia tekiöitä Loppudiastolinen tilavuus kasvaa lisääntynyt lihasrasitus lisääntynyt respiraatio lisääntynyt veren tilavuus lisääntynyt sympaattinen aktiivisuus Loppusystolinen tilavuus pienenee sympatikus, adrenaliini Parasympatikus vastakkainen vaikutus

45

46 Stdämen iskutilavuuden säätely

47 Sydämen tehon säätely, yhteenveto CARDIAC OUTPUT is a function of Heart rate determined by Stroke volume determined by Rate of depolarization in autorhythmic cells Force of contraction in ventricular myocardium is influenced by Decreases Due to parasympathetic innervation Increases Sympathetic innervation and epinephrine increases increases Contractility Venous constriction End-diastolic volume which varies with Venous return aided by Skeletal muscle pump Respiratory pump

48 VERENKIERTO Elastic arteries Aorta Aortic valve Left heart Left ventricle Mitral valve Left atrium Pulmonary veins Arteriole with variable radius Lungs Right heart Capillaries Pulmonary artery Pulmonary valve Right ventricle Tricuspid valve Right atrium Venules Exchange of material with cells Venae cavae Expandable veins

49 Pressure Gradient in Systemic Circulation Blood flows down pressure gradients Figure 14-2

50 Verisuonet ja verenpaine

51 Ja taulukkona..

52 Valtimot 1) Vievät verta sydämen kammioista hiussuoniin 2) Toimii painevarastona (pakottaa veren kiertämään myös diastolen aikana) 3) Vaimentavat paineenvaihteluita jotka syntyvät systolen aikana (tasainen virtaus hiussuoniin) 4) säätelee verenvirtausta eri hiussuoniverkostoihin (sileitä lihaksia verisuonten ympärillä)

53 Valtimoiden verenpaine Verenkierron nopeus johtuu pääasiassa valtimoiden ja laskimoiden välkisistä paine-eroista. Laskimoiden paine suhteellisen vakio -> hiussuonten verenpaine riippuvainen valtimoiden paineesta! Valtimoiden verenpaine on tarkkaan säädelty: Valtimoiden verimäärä Riippuu sydämen pumppaamasta verimäärästä sekä paljonko verta päästetään hiussuoniin. Valtimoseinien elastiset ominaisuudet - Tasoittavat paine-vaihteluita

54 Arteriolien läpimitta on toonisesti säädelty

55

56 Verenpaineen mittaaminen (a) Cuff pressure > 120 mm Hg Inflatable cuff Pressure gauge Stethoscope (b) Cuff pressure between 80 and 120 mm Hg (c) Cuff pressure < 80 mm Hg

57 Hiussuonet verenkierron ja kudosten rajapinta, kaasujen vaihto Hiussuonet rakentuvat yksikerroksisesta levyepiteelistä. Sfinkterit säätelevät hiussuonten verenkiertoa. Vain 30-50% kaikista hiussuonista on käytössä yhtäaikaa

58 Laskimoiden verenkierto Laskimot ovat verivarastoja jotka kuljettavat verta sydämeen Suuri tilavuus, pieni paine (tavallisesti noin 10% valtimoiden paineesta) Valtimoihin verrattuna laskimot ovat ohuempia, sisältävät enemmän kollageenia ja ovat vähemmän joustavia. Laskimoiden lihaksia säädellään sympaattisten hermosyiden välityksellä. Ärsytys johtaa vasokonstriktioon, verentilavuuden pienemiseen ja paineen kasvuun.

59 Laskimoiden verenkierto Laskimoiden verenkiertoon vaikuttavat (sydämen lisäksi): Raajojen lihassupistukset Laskimoiden puristuessa kasaan, ne pakottavatverta sydämeen päin laskimoläppien ansiosta. Jos lihakset ovat levossa, laskimoihin voi kerääntyä verta (painovoima!). Hengitys Pallea painaa vatsaonteloa, laskimot painuvat kasaan Rintaontelon laajeneminen (paineen pieneneminen) imee verta pään ja vatsan laskimoista rintaontelon suuriin laskimoihin ja sydämeen.

60 Painovoiman vaikutus Kun me nousemme ylös verenpaine yläruumiissa pienenee ja alaruumiissa kasvaa. Tämä vaikuttaa sympaattisiin hermosyihin, jotka hermottavat alaraajan laskimoita ja niiden tilavuus pienenee Myös alaraajojen lihastoiminta auttaa veren kuljettamista sydäntä päin

61 Hiussuonten läpäisevyys

62 Hiussuonten verenpaine Valtimopäässä hydrostaattinen paine on korkeampi kuin kolloidiosmoottinen paine ja plasmaa suodattuu kudoksiin Hiussuonten verenpaine laskee kolloidiosmoottisen paineen pysyessä vakiona Kun kolloidiosmoottien paine ylittää hydrostaattisen paineen, nestettä imeytyy takaisin hiussuoniin. Suodattuneen nesteen määrä on kuitenkin suurempi kuin osmoottisesti takaisin otetun nesteen määrä. Ylimääräinen neste poistetaan imusuoniston välityksellä.

63 Verenpaine hiussuonissa Munuaisissa hydrostaattinen paine suurempi kuin kolloidiosmoottinen paine - > suodatus! Munuaisen hiussuonet ovat sidekudoskapselin ympäröimiä mikä estää nesteen kertymisen munuaiskudokseen. Jos kehon muissa osissa suodattuu liikaa nestettä kudoksiin se johtaa kudosten turvotukseen Esim. aschites tai filiariasis

64 Imusuonisto Imuneste on suodattunutta plasmaa jossa paljon valkosoluja Imusuonisto tyhjenee solislaskimoon Organisaatio kuten laskimot: Tehtävät: Ylimääräisen nesteen talteenotto Elimistön puolustus Rasvojen talteenotto suolistossa

65 Imusuonisto merkitys rasvojen imeytymisessä Rasvat ensin imusuoniin sitten verenkiertoon Ohutsuolen nukkalsiäkkeiden sisällä imusuoni! Rasvat ja rasvaliukoiset vitaminit (A,D,E, and K) imusuoneen Ravinteet vereen, kun imusuoni tyhjenee solislaskimoon

66 Entä jos imusuonistoon tulee ongelmia?

67 Verenpaineen säätely Verenpaineen säätely on reflektoorista Vasomotorinen keskus ydinjatkeessa Saa informaatiota hengituskeskuksesta, hypotalamuksesta, mantelitumakkeesta ja aivokuorelta (tärkeätä paineen normaalitilan määrittämisessä). Vasomotorinen keskus vertailee tulevia sinaaleja normaaliarvoihin. Keskus ylläpitää homeostasiaa sympaattisen tai parasympaattisen hermoston välityksellä.

68 Verenpaineen säätely KEY Stimulus Sensory receptor Integrating center Efferent path Medullary cardiovascular control center Effector Change in blood pressure Parasympathetic neurons Carotid and aortic baroreceptors Sympathetic neurons SA node Ventricles Veins Arterioles

69 Verenpaineen säätely

70

71

72

73

74 Munuaisten merkitys verenpaineen säätelyssä! Tärkeä erityisesti pitkäaikaisessa säätelyssä Veren osmolariteetti yhteydessä veren tilavuuteen ja veren tilavuus yhteydessä verenpaineeseen! Palauta mieleen esimerkiksi ADH Aldosteroni

75 RAAS

76 CVD: Risk Factors Not controllable Sex Age Family history Controllable Smoking Obesity Sedentary lifestyle Untreated hypertension

77 CVD: Risk Factors Uncontrollable genetic but modifiable lifestyle Blood lipids Leads to atherosclerosis HDL-C versus LDL-C Diabetes mellitus Metabolic disorder contributes to development of atherosclerosis

78 LDL and Plaque The development of atherosclerotic plaques (a) Normal arterial wall LDL cholesterol accumulates (b) Fatty streak Endothelial cells Elastic connective tissue Smooth muscle cells Macrophages Smooth muscle cells A lipid core accumulates Fibrous scar tissue Smooth muscle cells Calcifications are deposited within the plaque. (c) Stable fibrous plaque Platelets Macrophages (d) Vulnerable plaque Figure 15-25

79 Hypertension The risk of developing cardiovascular disease doubles with each 20/10 mm Hg increase in blood pressure Essential hypertension has no clear cause other than hereditary Figure 15-26

80 Hypertension Carotid and aortic baroreceptors adapt Risk factor for atherosclerosis Heart muscle hypertrophies Pulmonary edema Congestive heart failure Treatment Calcium channel blockers, diuretics, betablocking drugs, and ACE inhibitors