FIZIOLOGIA SISTEMULUI

CARDIOVASCULAR (SCV)

Structura sistemului cardiovascular

- sistem de tuburi:

- pompa

- cameră de admisie - atrii

- cameră de ejecţie - ventriculii

Inima

dreaptă

stângă

- reglare, nervoasă, umorală şi locală

- artere, vene, capilare, limfatice

- circulaţia sistemică, pulmonară

- ?

- autoreglare- sistem de reglare

Structura sistemului cardiovascular

- sistem de reglare

Ex.

flux sang.musc.-repaus -750ml(4ml/100g)/min

-nervoasăsistemică

flux sang.musc.-efort- 16000ml(80ml/100g/)min

rata metabolică musc.-efort- 60 x

-locală

-umorală

2

2

1

13

3

Ap.CV

AD AS

VD VS

A- atriu; V-ventricul; D-drept; S-stâng; 1.Circulaţia sistemică,

2. Circulaţia pulmonară; 3. Circulaţia limfatică

VSAD

=F πΔPr4

8ηl

Funcţiile SCV

1. funcţia de transport

2. funcţia de secreţie

1. Funcţia de transport

- Sânge – debitul cardiac -5L/min

75 ani =400mil L (1000/10/40m)

parametrii circulatori

- presiune

- flux sanguin

Distribuţia fluxului sanguin (% debit cardiac) în repaus şi efort fizic

Distribuţia sângelui în SCV

- 91 % circulaţia sistemică

- 64 % - vene

- 13 % - artere

- 7 % - arteriole şi capilare

- 9 % - circulaţia pulmonară

- 7 % - cavitățile inimii

1. Semnificaţii funcţionale ale

circulaţiei sanguine

- Substanţe nutritive

- Metaboliţi

- Substanţe cu rol de semnalizare

- Transport termic – termoreglare

2. Funcţia de secreţie

- factor de hiperpolarizare

derivat din endoteliu (EDHF)

- vasodilatator

- peptidul natriuretic atrial (PAN)

- NO (EDRF) -

- inhibitor al adeziunii şi

agregării plachetare

-prostaciclina – PGI2

-endotelina

- vasoconstrictor –ETA,ETB2

- vasodilatator – ETB1

-factori implicaţi în EFC

P

Q

R

S

T

Fb.A

Fb.B

Fiziologie integrativă

efecte:

AVP

irigaţie renală

PAN

tahicardie

- Excitabilitatea (f. batmotropă)

- Conductibilitatea (f. dromotropă)

- Contractilitatea (f. inotropă)

- Relaxarea (f. lusiotropă)

Proprietăţile funcţionale ale

miocardului

- Ritmicitatea (f. cronotropă)

Miocardul

- de lucru

- sistemul excitoconducător

Excitabilitatea- condiţie esenţială a vieţii

- premise

- repartiţie intra- extracelulară a ionilor

- permeabilitatea selectivă a membranei

- relaţia excitabilitate-metabolism

- sistem de transport ionic membranar

Canale ioniceCurent Nume Proteina canal Potential de

reversie (mV)

Inhibitori

(blocanţi)

I Na Na- curent NAV 1.5

(volataj dependente)

+60 TTX.

Lidocaina

I Ca Ca+ curent Cav1.2 (Tip L) +120 Nifedipine

Verapamil

IK Repolarizare rapidă IKR

Repolarizare lentă IKS

Ito

Activate de proteina G.ATP+ sensitiv

HERG+miRP1

KvLQT1+minK

Kv4.3 (vgc)

GIRK

-100 Ba2+

Cs +

TEA

If Curent de pacemaker HCN Cs+

membrană

celulară

poartăproteină

fibrilară

situs de

ancorareextrcelular

intracelular

STIM

membrană

celulară

extrcelular

intracelular

membrană celulară

intracelular

situs de

ancorare

proteină

fibrilară

STIM

Canalopatii cardiace

Sindrom QT prelungit -Viskin 1998

- canale de K şi Na

Fibrilatia ventriculara idiopatică-

Sindr. Brugada 1992

-curenti Ito (K)

Pompe ionice

- Na+ /K+ - Jens Skou-1997, PN

- Mecanism de acţiune

citosol

ROL

extracelular

Pompe ionice- Ca2+- sarcolemale

-mecanism de acţiune

-complex Ca2+ -calmodulină

-sarcoplasmice

-mecanism de acţiune

-Fosfolamban-inhibă pompa

- fosforilare (Prot.K-A AMPc) a Flb ef. inhibitor ?

NNN

CCC

SSSiiitttuuusss dddeee llleeegggaaarrreee aaa CCCaaa222+++

EEExxxtttrrraaaccceeelll

IIInnntttrrraaaccceeelll...

SSSiiitttuuusssuuulll AAATTTPPP---aaazzzeeeiii

CCCaaalllmmmoooddduuullliiinnnăăă

AAA

SSSiiitttuuusssuuulll dddeee llleeegggaaarrreee aaa AAATTTPPP

Pompa de Ca2+ sarcolemală

Transportor Na+/Ca2+

-structură

-localizare

-mecanism de transport

-f(x)?

- interelaţii funcţionale

Calsequestrin

Reticul

sarcoplasmic

Ca2+ ATPază

Canale de

Ca2+Schimbător

Na+/Ca2+

Na+/K+ ATPază

Ca2+

ATPază

Ca2+ în fibra miocardică

Concentraţia ionilor (mM) în fibra miocardică

Ioni Extracelular Intracelular

Na+ 145 10K+ 4,5 120

Cl- 116 35

Ca2+ 1 0,0001

pH 7,4 7,1

4

0

4

12

3

Faza Curent /canale

0 INa, ICa

1 Ito (K)

2 ICa-L

INa/Ca Na/Ca trasportor

3 IK

4 If

Curenţi membranari

-timp dependenţi

-controlaţi de voltaj

Clsificare

1.Curenţi de Na (INa)

2.Curenţi de Ca (ICa)

3.Curenţi de K (IK)

4.Curenţi de pacemaker

- produşi de influxul de Na prin canale

voltaj-dependente (200/µ² )

1.Curenţi de Na (INa)

-activarea - 0,1- 0,2 ms-inactivarea ~ 1ms

-subunitatea α conţine situsuri de

fosforilare prin intermediul PK AMPc-

dependente

- determină depolarizarea (F 0) a PA

din miocardul de lucru atrial şi

ventricular şi din reţeaua Purkinje

- blocanţi: TTX, lidocaina

1.Curenţi de Na (INa)

- activează curenţii de Ca şi K

-participă la F 1 şi F2 a PA din

miocardul atrial si ventricular

- lipsesc din nsa și nav

-subunitataea α cardiacă conține

situsuri de fosforilare

- produşi de influxul de Ca prin canale

voltaj-dependente de tip L

- determină depolarizarea (F 0) a PA

din NSA şi NAV şi a celulelor invecinate

acestor noduli

2. Curenţi de Ca (ICa)

- activarea ~ 1ms- inactivarea ~ 10-20 ms

- participă la F0 și F2 a PA din

miocardul atrial, ventricular și din

fb. Purkinje

2. Curenţi de Ca (ICa)

- activează deschiderea canalelor din

RS (triada, tetrada) şi iniţiază cuplarea

excitaţie-contracţie din miocard.

- canalele eliberatoare de Ca din RS sunt

inhibate de ryanodina şi cafeină

-verapamilul, diltiazemul şi nifedipina -

blocanţi ale canalelor de Ca de tip L.

3. Curenţii de K

- curenţi de repolarizare produşi de

deschiderea lenta (20-200 ms) a

canalelor de KV , indusă de

depolarizare (F3)

-curenţi de repolarizare iniţială-tip A cu

timp de deschidere scurt (F1)

3. Curenţii de K

- Curenţi activaţi de proteina G

stimularea vagală a NSA şi NAV

- Curenţi controlaţi de ATP/ADP

ATP/ADP inhibă canalele K

ATP/ADP activează canlele K

- efect cardioprotector ischemic

4. Curenţi de pacemaker

- Curenţi (If) produşi prin activarea

lentă (100 ms), în hiperpolarizare a

canalelor cationice nespecifice (Na,K)

controlate de nucleotide ciclice (AMPc,

GMPc)

Modularea activității spontane a

țesutului nodal

-acetilcolina

1.scade curenții If

2.crește conductanța K (IK)3.reduce ICa

- catecolaminele

4.reduce conductibilitatea nav

1. reduc curenții If

2. cresc ICa

potenţial de

repaus

p o

te

nţ

i a

l d e

m e

m b

r a

n ă

(m

V)

-

+

0

d e

p o

l a

r i

z a

r e

prag

overshoot

repolarizare

re p

o l

a r

i z

a r

e

posthiperpolarizare

0 0.15 0.30

Timp (sec.)

Pote

nţi

al

mem

bra

nar

(mV

)

0

-50

-100

10

1.0

0.1

PNa+

PK+

PCa2+

PA 2P

ote

nţi

al

de

mem

bra

nă (

mV

) 0

-50

-100nsa

0

-50

-100

nav

r.Purkinje

0

-50

-100 300ms

ventricul

0

-50

-100

0

-50

-100 atriu

Celule miocardice embrionare izolate in cultura. Imediat dupa

punerea in cultura se observa contractia celulelor individuale,

la diferite ritmuri,

Ritmicitate...

http://www.cellsalive.com/myocyte.htm

Dupa 2-3 zile in vitro, miocitele se conecteaza prin jonctiuni gap,

care asigura activarea si contractia lor sincrona.

0 50 100 150 200 250 300 ms

Pote

nţi

al

mem

bra

nar

(mV

)

0

-50

-100

PRA

PR

R

Perioada refractară

0 50 100 150 200 250 300 ms

Pote

nţi

al

mem

bra

nar

(mV

)

0

-50

-100

Perioada refractară

Extrasistola

E

?

P

S

R

Q

4

T

0

4

12

3

500ms

Conductibilitatea

Un model tridimensional

al sinapsei electrice:

A. Secţiune prinsinapsă. Fiecare din cele două membrane conţine câte

o jumătate din canalul sinaptic.

B.Conformaţia

conexonuluivariază cu stareaînchis/deschis.

Sistemul excitoconducător

Conductibilitatea miocardica

Viteza de conducere

Mecanism de transmitere a PA

- bloc(are) de conducere

- nsa, nav -0,05 m/s

- căi atriale, f. His- m.ventr.-1 m/s

- sist. Purkije - 4 m/s

arie de conducere scăzută cu bloc unidirecţional

A B

Mecanism de reintrare

Contractilitatea

Contracția musculară

Definiție- mecanismul prin care mușchiul generează forță sau mișcare ca răspuns la un stimul fiziologic

ClasificareDistribuțieFuncție

striatm.cardiacm.scheletic

m. neted

Structura fibrei miocardice

Structura

fb. miocardice

Structura funcţională a

fibrei miocardice

Sarcolema - sistem T

- reticul sarcoplasmic

- cisterne sarcolemale

Sarcomer

Disc intercalar

Mitocondrii

Rol

Ca2+

Tub T

Canal eliberator

de Ca2+ (ryanodina)

Reticul

sarcoplasmic

Reticul

sarcoplasmic

Canal de Ca2+

de tip L (dihidropiridina

Proteinele miofibrilare

- accesorii: titina, nebulina,

tropomodulina

- reglatoare: tropomiozina,

troponina

- contractile: miozina, actina

Proteinele miofibrilare

Miozina - L=1700Ä, Gm = 480 000 2 lanţuri grele (2x200000)

variabilitatea formelor (izoforme):

atrii ventriculi- a-ATP-azică - rapidă A1 V1

- b - -II- - lentă A2 V3

- a+ b -II- - intermd. V2

– f(x) muşchi, vârstă

Proteinele miofibrilare

- rol: - interacţiunea cu actina

- activitatea ATP - azică

- adaptabilitatea inimii

-- 4 lanţuri uşoare: (4x20000)

- atrial ALC1 (fetal ventricular)

- în H- trofie atrială - VLC1

- ventricular VLC1; VLC2

Miozina

Exprimarea genetică experimentală

a lanţurilor grele miozinice

ventriculare Stimul Izoforma

exprimată

Normal a , b

Hipertiroidism a

Hipotiroidism b

Diabet zaharat b

Insuficienţă mds b

Hipertrofie indusă prin

supraîncărcare (fiziopat.)

b

Hipertrofie indusă prin

exerciţiu (fiziologică)

a

Îmbătrânire b

Proteinele miofibrilareActina - Gm. 42 000

-structura: G - monomer cu două legături

variabile:- pt. ATP şi Ca 2+ sau Mg 2+

-F - polimer 7G – 385 Ä

forme - α cardiac Cr. 1;

- α scheletic Cr. 15Rol: - activitatea ATP-azică a miozinei

- se află în toate celulele eucariote

şi interacţionează cu:

- miozina

- troponin-tropomiozin

Proteinele miofibrilare

Proteine reglatoare:

Tropomiozina

Gm. 68 000;Lehrer-1948

forme: α, β

proprietăţi:

- conferă rigiditate filamentelor de actină.

- reglează interacţiunea A-M

Proteinele miofibrilareProteine reglatoare:

- Complexul troponinic - Ebashi -1965

- Troponina C - Gm. 18 000

- sit. I, II – Ca 2+;

- sit. III,IV – Ca 2+, Mg 2+

- Troponina T - Gm. 38 000;

- leaga tropomiosina

- 30- isoforme

- Troponina I - Gm. 23 000

-fosforilare Ser.p.20- afinit.TC pt. Ca 2+

Proteinele miofibrilare

Proteine miofibrilare accesorii

- titina

- nebulina

- tropomodulina

disc Zdisc Z

actinămiozina

Zona H

linia M

disc intunecat disc luminos

(clar)

nebulina

tropomodulina

titina

principii generale

-semnalul intracelular de declanșare a contracției:

Cuplarea excitaţie-contracţie

-creșterea conc. intracelulare a Ca 2+

-surse de Ca: sp. extracelular reticulul și cisterne sarcoplasmatice

-în starea de relaxare, proteinele regla-toare blochează interacțiunea M-A

principii generale:

-creșterea Ca intracelular declanșează, prin intermediul proteinelor reglatoa-re, cuplarea M-A și deplasarea filam. de actină înspre centrul sarcomerului, urmată de scurtarea fibrei musculare.

Cuplarea excitaţie-contracţie

-scăderea Ca intracelular induce decuplarea M-A, urmată de relaxare

Efectele induse de creșterea Ca intracel:

-legarea Ca de situs-urile de joasă afinitate a TnC induce deplasarea TnIși a tropomiozinei, permițând cuplarea M-A

Cuplarea excitaţie-contracţie

Etapele ciclulului actinomiozinic

Ca 2+

Tropomiozină

Situs pt.

miozină

Actina

TnT

TnC

TnI

RELAXARE

Situs pt.

miozină

Actina

TnT

TnC

TnI

Tropomiozină

CONTRACŢIE

ADPPI

ADPtroponină

tropomiozină

actină

miozină

Ca2+

Starea de contracţie

450

1 2 3 4

Complex A-M-ADP

fără ATP

Rigor mortis

ATP

1. Cuplarea ATP-

miozină

1 2 3 4

legarea ATP

decuplarea A-M

(relaxare totală)

ADPPI

2. Hidroliza ATP

1 2 3 4

ADP, Pi fixate pe M

Modificarea

conformaţiei M

Formarea unghiului

de 900 şi deplasarea

cu 11 nm

3. Formarea complexului

A-M

ADPPI

900

1 2 3 4

Cuplarea

complexului M-

ADP-Pi de alt

monomer

actinic

5. Eliberarea ADP

Starea de rigiditate

ADP

1 2 3 4

4. Deplasarea filamentelor de

actină

ADPPI

1 2 3 4

Eliberarea Pi

Modificarea

conforormaţiei

M şi deplasarea

cu 11nm

Mecanismul contractiei musculare