FACULTATEA DE MEDICINA SI

FARMACIE GALATI

1.DEBITUL CARDIAC 2. CIRCULATIA CORONARA 3. METABOLISMUL INIMII

PROF.DR.NECHITA AUREL

11.. DDeebbiittuull CCaarrddiiaacc((DDCC))

DC: cantitatea de sânge ejectată de inimă per minut ⇒ cantitatea de sânge pompat per minut în circulaŃia sistemică sau cea pulmonară (DCstg = DCdr). Calcul: DC = VS x FC

•VS = 70 ml

•FC = 70 BPM

⇒- în repaus: DC = 5-6 l/min, - în efort: DC = 25-35 l/min,

pe seama ↑ FC şi a VS. Indexul Cardiac (IC)

IC = DC SC (m2)

⇒ IC = 3 ± 0,5 l/min/m2 SC

FracŃia de ejecŃie (FE)

FE = VS VEDV =

(VEDV- VESV) VEDV

⇒ FE>55%

MMeettooddeellee ddee ddeetteerrmmiinnaarree aa DDCC

1.Metoda Fick - pe baza legii conservării masei

Metoda Fick directă: pe baza VO2.

• VO2 → O2 din aerul expirat

DC = VO2

(250-300 ml/min);

[O2 ]a - [O2 ]v

• [O2

]a → [O2

] din artera

DC =

250 ml/min 0,20 – 0,15

periferică (0,20 ml O2/ml sânge);

• [O2 ]v → [O2 ] din AD (cateterism) (0,15 ml O2/ml sânge).

= 5000 ml/min

Metoda Fick indirectă: pe baza VCO2.

MMeettooddaa FFiicckk ddiirreeccttăă:: ppee bbaazzaaVVOO22

2. Metoda diluŃiei - pe baza principiului lui Stewart • Q - cantitatea de subst. injectată

DC = Q x 60 q x t

(mg) • q - conc. medie de subst. (mg/l) • t - timpul de expulzare a subst.

SubstanŃe utilizate: (sec)

ColoranŃi: - roşu Congo - albastru Evans

Izotopi radioactivi: I131, Cr51

3.Metoda ecocardiografică - metodă neinvazivă:

US (cu frecvenŃa ↑) → structuri cardiace → sunt reflectate f (densitatea mediilor) →impulsuri electrice→captate.

4.Cardiografia de impedanŃă - metodă neinvazivă.

MMeettooddaa eeccooccaarrddiiooggrraaffiiccăă

FFaaccttoorriiii ddee ccaarree ddeeppiinnddee DDCC

•Întoarcere venoasă

Pres. venoasă

VESV

Tonus venos

Volemie

PRESARCINA

+

VS + + INOTROPISM

FC (Durata Diastolei)

•ComplianŃa V

•SNVS, catecolamine

•SNVP DC -

+ VC

(5 - 35 l/min) POSTSARCINA ← RPT

+

FC +

-

SNVS, CATECOLAMINE

SNVP

- VD

VVaarriiaaŃŃiiiillee ffiizziioollooggiiccee aallee DDCC

DC variază în funcŃie de modificările celor doi parametri care determină DC (FC şi VS):

Efort Stres După

Stres ↑Intoarce- re venoasă

↓Volemia ↓TA ↑TA

FC ↑ ↑ ↓ ↑ ↑SNVS reflex

↑SNVS reflex

↓SNVP reflex

VS ↑ ↑ ↓ ↑ (↑pre- sarcina)

↓ (↓pre- sarcina)

↓ (↓pre- sarcina)

↓ (↑post- sarcina)

DC ↑ ↑ ↓ ↑ N N ↓

⇓ 25-35 l/min (↑5-7x)

VVaarriiaaŃŃiiiillee ppaattoollooggiiccee aallee DDCC

↑DC:

- afectiuni cu Rezistenta periferica tisulara redusă;

- febra (↑ VO2); - hipertiroidism (↑ VO2); - anemie (↓Hb).

↓DC:

- afecŃiuni cardiace: - insuficienŃa cardiacă (↓contractilit.); - tahiaritmii (↓ Diastola ⇒↓Vol.end diastolic ventricular);

- hemoragii (↓ Volemia).

DDiissttrriibbuuŃŃiiaa ddeebbiittuulluuii ccaarrddiiaacc

↑DC 25-35 L/min

↑Efort

Repaus

↑Efort

Repaus

DC = 5 L/min

LLEEGGEEAA IINNIIMMIIII FFrraannkk -- SSttaarrlliinngg Se observa că în cazul creşterii întoarcerii venoase debitul cardiac

creşte.

În cazul măririi moderate a rezistenŃei periferice se observă menŃinerea

constantă a debitului cardiac. O creştere importantă a acesteia va

determina însă o scădere a minut-volumului.

Legea inimii, conform căreia forŃa de contracŃie a cordului se

adaptează la volume variabile ale întoarcerii venoase a fost observat de

Otto Frank la broască (1895), şi demonstrat de Ernest Starling pe

cordul de mamifer (1915).

Rata întoarcerii venoase condiŃionează umplerea ventriculară

diastolică, numită şi presarcină, care, la rândul său, determină gradul

alungirii presistolice a fibrelor miocardice.

Prin urmare, legea inimii poate fi enunŃată astfel: forŃa de contracŃie

a fibrei miocardice este proporŃională cu lungimea sa

telediastolică.

Prin analogie cu muşchiul scheletic, această proprietate a miocardului

de a se contracta mai puternic la elongaŃii iniŃiale mai mari ale fibrelor,

se explică prin formarea unui număr variabil de punŃi actomiozinice în

funcŃie de lungimea precontractilă a sarcomerului.

Un rol important în geneza mecanismului Frank-Starling îl au ionii de

calciu. Studii experimentale au demonstrat faptul că alungirea

presistolică a sarcomului determină, pe de o parte, creşterea afinităŃii

troponinei C pentru aceşti ioni iar pe de altă parte, produce discrete

creşteri ale concentraŃiei calciului citoplasmatic.

Creşterea presarcinii determină mărirea debitului cardiac în primul

rând prin creşterea forŃei de contracŃie, dar se constată şi o discretă

accelerare (cu 10-15%) a ritmului cardiac. Acest fapt este consecinŃa

întinderii fibrelor nodului sinusal în urma dilataŃiei atriului drept,

produsă de întoarcerea venoasă crescută. Modificările forŃei şi ale

frecvenŃei de contracŃie a inimii, determinate de creşterea volumului

telediastolic, sunt rezultatul unor mecanisme adaptative cardiace

intrinseci.

MenŃinerea constantă a valorilor minut-volumului consecutiv creşterii

valorilor presiunii arteriale împotriva căreia ventriculul ejectează

sânge (şi care poartă numele de postsarcină), este, în mare măsură, tot

o consecinŃă a legii inimii.

Creşteri ale postsarcinii influenŃează indirect, retrograd, presarcina,

prin micşorarea fracŃiei de ejecŃie. Volumul telediastolic al ciclului

cardiac imediat următor va fi astfel mărit datorită creşterii volumului

telediastolic al ciclului anterior. În consecinŃă, după câteva contracŃii

în care cordul se adaptează, debitul cardiac se va menŃine nemodificat

la creşteri progresive ale presiunii arteriale. La valori de peste 160 mm

Hg ale acesteia, minut-volumul începe să scadă, înscriind o pantă

descendentă pe curba debit cardiac-presiune arterială.

22.. CCiirrccuullaaŃŃiiaa ccoorroonnaarriiaannăă

1. Două artere coronare, din Ao: - art. coron. Dr → VD + VS Post; - art. coron. Stg → VS Ant + Lat.

2. DispoziŃie: din zona subepicardică (artere mari cu ↑ α-Rec)→ spre zona subendocardică (artere mici şi arteriole cu ↑ β2-Rec).

3. Vene principale:

- sinus coronar (75% sânge) +vena cardiacă ant. (20% sânge) → AD

- vene thebesiene→cavităŃile inimii 4. Tipuri de circulaŃie:

- terminală; - colaterală.

Arterele coronare intramurale

Arterele coronare intramurale sunt ramuri mici ale arterelor superficiale subepiocardice, care patrund in masa miocardica. Dupa traseul lor se clasifica in doua categorii: 1. artere intramurale de tip A, care au un traiect initial oblic si apoi se termina in jumatatea subendocardica a peretelui, mai ale in ventriculul drept. 2. artere intramurale de tip B, care strabat muschiul perpendicular pe suprafata lui si ajunse subendocardic, se anastomozeaza, formand plexuri arteriale subendocardice, mai ales la nivelul ventriculului stang.

Circulatia colaterala leaga intre ele arterele coronare intramurale, fapt important in cazul obstructiei unei ramuri coronare. Numarul de capilare in circulatia coronara este f. mare, putand ajunge la 2500/mm2, practic fiecare fibra are coronara sa.

5. ExtracŃia bazală O2: Maximă (75%) ⇒ Dacă ↑ Necesarul O2 ⇒ ↑ Fluxulcoronarian ⇒vasodilatatie.

6. FuncŃionare: Aerob ⇒ Ocluzia coronariană>2 min ⇒ Necroza. 7. Perfuzia Diastolă > Perfuzia Sistolă. 8. Factorii de care depinde consumul de O2 miocardic (MVO2):

- Majori: �Inotropismul �FC;

Factori Inotrop + ⇒ ↑ MVO2

Factori Inotrop - ⇒ ↓ MVO2

SNS, Catecolamine, β-Ag, Tonicardiace, Ca2+, Teofilina

SNVP, β-Blocante, Acidoza,

�Tensiunea intraparietală (wall stress) Hipoxia - Minori:

�Metabolismul miocardic; �Hormoni.

33.. PPaarraammeettrriiii hheemmooddiinnaammiiccii ccoorroonnaarriieennii

1.Fluxul coronarian: - Repaus: 250 ml/min (5% DC) - Efort: 1 l/min

FF==∆∆PP//RR ∆∆PP == pprreessiiuunneeaa ddee ppeerrffuuzziiee ccoorroonnaarriiaannaa== pprree.. ddiinn aaoorrttaa

RR == rreezziisstteennttaa vvaassccuullaarraa ccoorroonnaarriiaannaa

↑Flux:prin ↓RezistenŃei ⇒ Vasodilat RezistenŃa:

- RezistenŃa intravasculară - dependentă de VC/VD arteriolară;

- controlată prin autoreglare.

- RezistenŃa extravasculară dependentă de fazele rev. cardiace

- ↑ în Sistolă(compresia musculara sistolica) ⇒↓↓↓ Flux coronarian (în special în VS subendocardic);

- ↓ în Diastolă ⇒ ↑ Flux coronarian ⇒ importanŃa diastolei pentru perfuzia VS.

FFlluuxxuull ssaanngguuiinn ccoorroonnaarriiaann

în coronara dreaptă: �prezent atât în timpul SV cât şi în timpul DV;

în coronara stângă: �foarte redus în timpul SV, în special în zona subendocardică, datorită compresiunii extrinseci;

�crescut în timpul DV, cu un maxim la sfârşitul RIV, când compresiunea extra- vasculară este minimă iar presiunea Ao se menŃine ridicată.

⇒Dacă ↑FC (Tahiaritmii) ⇒↓Diastola ⇒ ↓Flux coronarian ⇒ ↓Oferta O2

- condiŃiile de ↓ Oferta O2: -↑ FC (Tahiaritmii), - ↓ TA (şoc), - obstrucŃia coronariană.

2) Presiunea: - Sistolică = 80 mmHg - Diastolică = 20 mmHg

3) Consumul de O2 miocardic (MVO2): - MVO2 = 25-30 ml/min (10% VO2).

33.. RReeggllaarreeaa fflluuxxuulluuii ccoorroonnaarriiaann FF==∆∆PP//RR ∆∆PP == pprreessiiuunneeaa ddee ppeerrffuuzziiee ccoorroonnaarriiaannaa== pprree.. ddiinn aaoorrttaa RR == rreezziisstteennttaa vvaassccuullaarraa ccoorroonnaarriiaannaa

↑ Fluxcoronarian se realizează prin ↓ Rezist.coronariană⇒ VD

Reglarea asigură: Echilibrul CERERE O2 – OFERTĂ O2

Mecanismele reglării fluxului coronarian:

1)Autoreglarea (cel mai important)

a) metabolică; b) miogenică.

2) Reglarea nervoasă.

3) Reglarea umorală.

1) Aut oregl area - mecani sm l ocal de regl are

a) Autoreglare metabolică: -↑necesar O2

-↓oferta O2 ⇒Dezechilibru cerere/ofertă⇒ ↑cataboliŃi⇒VD

- factori catabolici cu rol în autoreglare: � ↓ PO2 ⇒ VD � ↑Adenozina:

↓O22

ATP

AMP

ATP

↑O22

feedback

Adenozina AMP

RReecc ⇒⇒VVDD vvaass

� ↑ PCO2, ↑ H+, ↑ K+ ⇒ VD

⇒⇒↑↑FFlluuxx ssaannggiinn

⇒⇒ ↑↑OO22

� Factorii endoteliali VD/VC aflaŃi în echilibru: - PGI2 /TXA2 - derivaŃi din acidul arahidonic (AA); - NO

b) Mecanism miogen: - ↑presiunea sanguină ⇒ VC; - ↓presiunea sanguină ⇒ VD.

22)) RReeggllaarreeaa nneerrvvooaassăă SNVS(noradrenalina):

- Efect direct: - (mult)pe coronare mari (↑α-Rec)⇒ VC; -(putin) pe coronare mici (↑ β2-Rec) ⇒ VD.

- Efect indirect: - pe inimă (β1-Rec) ⇒↑FC ⇒ ↑ MVO2 ⇒ VD;

SNVP (vagul): VD slabă. 33)) RReeggllaarreeaa uummoorraallaa

VC: Catecolamine, Angiotensina II (Ag II), ET, TXA2.

VD: NO, PGI2, Serotonina, Bradikinina.

MMeecc..mmiiooggeenn •↑p ⇒ VC

•↓ p ⇒VD

SSNNVVPP

RReeggllaarreeaa cciirrccuullaaŃŃiieeii ccoorroonnaarriieennee

•Inotropism Cerere de O2 Oferta de O2

FFaazzeellee RRCC

•FC •Ti(wall stress)

FFaaccttoorrii mmaajjoorrii

FFaaccttoorrii mmiinnoorrii

AAuuttoorreeggllaarree

FFlluuxxuull ccoorroonnaarriiaann

UUmmoorraall

NNeerrvvooss

MMeecc..mmeettaabboolliicc

•F. metabolici VD SSNNVVSS

- ↓pO2 VD

- ↑pCO2, ↑H+

•F. endoteliali

DDiirreecctt ((eepp vvaassee))

IInnddiirreecctt ((mmiiooccaarrdd))

-VD: NO, PGI2

α R β2R β1R -VC: TxA2

⇓ ⇓ VC VD

⇓

↑MVO2⇒VD

CCoorreellaaŃŃiiaa îînnttrree ccoonnttrroolluull nneerrvvooss şşii uummoorraall

55.. LLuuccrruull mmeeccaanniicc ccaarrddiiaacc ((LL))

Lucrul mecanic al ventriculului stâng/bătaie: L ventricul stg = Volumul sistolic x Presiunea aortică medie.

L ventricul drept = 1/7 L ventricul stg (Pcirc. pulmonară < Pcirc. sistemică).

↑ L inimii la solicitările: - de presiune - încărcare de presiune (HTA, stenoza Ao),

- de volum - încărcarea de volum (insuficienŃa Ao, insuficienŃa cardiacă).

METABOLISMUL INIMII Sursele de energie în condiŃii bazale:

- acizii graşi saturaŃi şi nesaturaŃi ⇒ asigură 70% din energia necesară;

- compuşii glucidici (glucoză, lactat, piruvat) - asigură 30-40%din energia necesară;

- corpii cetonici = sursă de energie, mai ales în acidoze.

Utilizarea unei largi game de substraturi = un factor de securitate energetică.

Inima utilizează numeroase substraturi, în funcŃie de:

1. concentraŃia lor arterială: inima va utiliza preferenŃial substratul energetic care se găseşte în concentraŃia mai mare; 2. raportul între diferiŃii compuşi, respectiv de prezenŃa sau absenŃa celorlalte substraturi (ex: acumularea de lactat în sânge reduce preluarea glucozei şi invers);

3. balanŃa endocrină: insulina creşte preluarea glucozei de către inimă, dar nu influenŃează preluarea lactatului;

4. starea de nutriŃie.

Producerea de energie cardiacă are loc în mitocondrii:

- Acizii graşi, lactatul, piruvatul şi corpii cetonici sunt degradaŃi înaintea glucozei.

- Metabolizarea glucozei: prin fosforilare oxidativă ⇒ din o moleculă de glucoză rezultând 36 molecule de ATP.

Metabolismul acizilor grasi(AG) AG provin din degradarea trigliceridelor. In celula miocardica, AG + coenzima A = Acil-CoA. Acesta se fixeaza la nivelul membranei mitocondriale de carnitina si in prezenta unei enzime(transferaza) este introdus in mitocondrie unde este oxidat.

Metabolismul glucozei Glucoza este utilizata de obicei in hipoxie. Ea trece din sange in miocit prin transport facilitat activat hormonal (insulina). Intracelular glucoza este fosforilata sub actiunea hexokinazei, rezultand glucozo-6-fosfat (G-6-P).Insulina stimuleaza hexokinaza. G-6-P prin glicoliza anaeroba citoplasmatica se transforma in final in piruvat si 2 molecule de ATP. In prezenta oxigenului, piruvatul intra in mitocondrie unde se transforma in Acetil-CoA care patrunde in ciclul Krebs. In hipoxie, piruvatul este redus, cu formare de lactat.

În anaerobioză sau ischemie usoara ⇒ glicoliza anaerobă:

- ↓ producŃiei de energie în raport cu cantitatea de glucoză oxidată şi cu necesarul energetic efectiv ⇒ dintr-o moleculă de glucoză ⇒ 2 molecule de ATP.

- functionarea insuficienta a ciclului Krebs determina acumularea la nivel miocardic de acid lactic si alti metaboliti activi. Acestia mai pot fi “spalati” de catre circulatia coronariana inca pastrata.

- ATP-ul format in miocard in cantitate mica, este folosit pentru mentinerea functiei membranare (pentru pompele ionice), conservand viabilitatea celulara.

- scaderea activitatii oxidative mitocondriale determina scaderea functiei contractile miocardice prin conservarea energiei in celula.

Principalele cai metabolice de la nivel miocardic

În ischemie, acumularea de acid lactic constituie una dintrecauzele durerii anginoase.

În ischemia miocardică prelungită:

- ATP → ADP → AMP → Adenozină.

- datorită permeabilităŃii membranei celulei miocardice pentru adenozină aceasta trece în interstiŃiu şi apoi în circulaŃie, fiind răspunzătoare de vasodilataŃia coronariană (vezi circulaŃia coronară).

In ischemia severa, este suprimata glicoliza. Daca metabolitii acizi formati in ischemia moderata nu mai sunt eliminati de catre fluxul coronar local, ei se acumuleaza, scad pH-ul si suprima glicoliza, scazand drastic astfel nivelul de ATP. ATP-ul aproape epuizat, determina dereglarea functionarii pompelor ionice membranare si implicit acumularea intracelulala de Ca+2, ceea ce duce la moartea celulei miocardice. Prin pierderea integritatii membranei se elibereaza in circulatia sanguina unii compusi intracelulari (troponina T, creatinkinaza, lactatdehidrogenaza), dozarea lor fiind un indicator al gravitatii leziunilor ischemice.

Caile metabolice miocardice din ischemia usoara-moderata