Hjerte og kar-systemet Flashcards
) Hvilken funksjon har hjerteklaffene (hos alle virveldyr)? Hvilken funksjon har chorda tendinae (nr 13 på figuren; navnet betyr «trådformete bånd»)? Chorda er festet med en ende til papillærmuskler i hjertekammerveggen og til AV-klaffene (Atrio-Ventrikulær-klaffene) med den andre enden.
Hjertet er et hult muskelorgan som trekker seg sammen ved regelmessige intervaller, noe som sikrer trykkforskjeller og gir en rask blodstrømning. Det er utstyrt med hjerteklaffer, som sikrer en unidireksjonell blodstrøm. Dette fungerer ved at sammentrekning av kammerveggen vil tvinge væsken ut av kammeret, og klaffenes retning sikrer at blodstrømmen kun går i en vei. Hos pattedyr og fugler har hjertet fire klaffer som er plassert ved inngangen inn til- og utgangen ut fra hjertekamrene. Fordi blodet må passere gjennom lungene før det trer inn i den systemiske sirkulasjonen, er blodet som strømmer til organene alltid oksygenrikt. Det at hjertet er delt i to halvdeler forhindrer blanding av oksygenrikt blod fra lungene med oksygenfattig blod som kommer tilbake fra vevene. I tillegg vil man ved å ha to separate pumper kunne ha ulikt trykk i de to sirkulasjonskretsene. Sirkulasjonskretsen som passerer gjennom
lungene har lavere trykk enn den systemiske kretsen, noe som reduserer risikoen for pulmonary edema, dvs. oppsamling av væske i lungene.
Klaffene mellom forkammeret og hjertekammeret (AV klaffer) tillater blodflyt fra forkammeret til hjertekammeret, men ikke i motsatt retning. Åpning og lukking av klaffene er en passiv prosess som bestemmes av forskjeller i hydrostatisk trykk på en av klaffens sider. Når trykket i forkammeret blir høyere enn i hjertekammeret, åpnes klaffen og blod strømmer inn i hjertekammeret. Når hjertekammeret trekker seg sammen, øker det intraventrikulære trykket og overgår det i forkammeret. Tynne trådformete bånd er festet til de frie endene til AV klaffene. Båndenes andre ende er er festet til papillær muskulaturen, som stikker ut fra den ventrikulære muskelen. Den venstre AV klaffen (the mitral valve) består av to cusper og kalles bicuspidal klaff, mens den høyre AV klaffen har tre cusper og kalles derfor tricuspidal klaff. Cuspene til AV klaffene presses så mot hverandre, og klaffen lukkes. Sammentrekning av papillærmuskulaturen og virkningen av de tendinøse båndene begrenser bevegelsen av AV klaffene, og hindrer dermed at klaffene vendes inn mot forkammeret. De to andre halvmåneformete ventilene (semilunar valves), aorta- og lunge ventilen, er plassert i skillet mellom hovedarteriene og venene. Pga. deres form, stivhet og relativt lille diameter, stabiliseres disse klaffene uten noen tendinøse bånd. Det er ingen klaff mellom forkammeret og de store venene som fører blod inn i dem. Fordi åpningen fra forkammeret til venene komprimeres når forkammeret trekker seg sammen, og fordi trykket i forkammeret alltid er lavt, er det likevel lite tilbakestrømning av blod fra forkammeret til venene.
Beskriv blodstrømmen gjennom pattedyrhjertet ved å tegne inn piler på tegningen (Fig 2). Vis også ved fargelegging hvilke kammer og blodårer som fører O2 –rikt blod (rød farge) og O2 –fattig blod (blå farge).
Hjertets elektriske ledningssystem.
Hva slags celler består hjertets elektriske ledningssystem av?
Man har to typer hjertemuskelceller: kontraktile (som utgjør ca. 99% av hjertemuskelcellene) og autorytmiske celler, dvs. ikke-kontraktile celler med ustabilt membranpotensiale (som utgjør resten). Det elektriske ledningssystemet består bare av disse autorytmiske cellene.
Hjertets elektriske ledningssystem.
Hva er spesielt med disse cellene?
Både skjelettmuskelceller og hjertemuskelceller i myokardiet har stabile hvilemembranpotensialer, og må derfor stimuleres for å generere et aksjonspotensial. Når aksjonspotensialet genereres trekker muskelcellene seg sammen. Mens hver skjelettmuskelcelle innerveres og stimulering foregår via en kjemisk synapse, stimuleres hjertemuskelcellene ved depolariseringsstrømninger som spres raskt fra celle til celle gjennom gap junctions.
Fargelegg og sett navn på de ulike strukturene (1 til 5) som utgjør pattedyrhjertets ledningssystem på figuren (Fig 3).
Hjertets elektriske ledningssystem.
Hvilke funksjoner har hjertets elektriske ledningssystem?
I tillegg til deres evne til å generere aksjonspotensialer spontant, danner de autorytmiske cellene et spesialisert system som leder aksjonspotensialet gjennom hjertet. Dette ledningssystemet har to hovedfunksjoner. Det tillater raskere ledning av aksjonspotensialer enn det som er mulige ved gap junctions. Hele den ventrikulære muskelmassen trekker seg dermed sammen nesten samtidig. Hjertets elektriske ledningssystem sikrer koordinert sammentrekning av hjertekamrene. Dette bygger et høyt trykk i hjertekamrene, noe som tillater rask tilførsel av blod gjennom vaskulærsystemet. Den andre funksjonen er å forsinke impulsledningen fra forkammeret til hjertekammeret. Dermed kan forkamrene fullføre sammentrekningen før sammentrekning av hjertekamrene starter, noe som sikrer optimal fylling av hjertekamrene.
Hjertets elektriske ledningssystem.
Hvor i hjertet dannes aksjonspotensialene som fører til at hjertet kontraherer regelmessig (hjertets «pacemaker»)?
I motsetning til de kontraktile cellene har de ikke-kontraktile cellene evnen til å generere aksjonspotensialer spontant. Etter endt aksjonspotensial i disse cellene er membranpotensialet ikke stabilt, men depolariseres sakte til det når terskelenverdien for å generere et nytt aksjonspotensial. Denne spontane, sakte depolariseringen er raskest i en liten klynge av celler i høyre forkammer ved siden av inngangen til cranial vena cava, Sinusknuten (the sinoatrial node). Når et aksjonspotensial genereres i SA-knuten, spres det fra muskelcelle til muskelcelle gjennom gap junctions. Aksjonspotensialet utløser sammentrekning av muskelceller. Hjertemuskler har dermed en iboende evne til å trekke seg sammen rytmisk uten å stimuleres av nerver. Den spontane depolariseringen i autorytmiske celler utenfor SA-knuten er uviktig ved normale tilstander, fordi disse cellene aktiveres ved aksjonspotensialer fra SA-knuten før deres egne, treigere depolarisering når terskelverdien. Dermed fungerer normalt SA-knuten som hjertets pacemaker.
Hjertets elektriske ledningssystem.
Hvor dannes aksjonspotensialene for hjertets kontraksjoner dersom denne pacemakeren (hjertefrekvens- eller puls-generatoren) ødelegges?
Hvis autorytmiske celler bare fantes i SA-klaffen ville en alvorlig mangel/feil i denne klaffen stanse hjertet. Men uansett hvis SA-klaffen blir dysfunksjonell, vil hjertet likevel kunne slå rytmisk fordi AV-knuten kan ta over rollen som pacemaker. Hvis overføring av aksjonspotensiale fra forkammer til hjertekammer er blokkert, vil aksjonspotensialet genereres i de autorytmiske cellene i bundle of His eller Purkinjefibrene. Dess lenger ifra SA-klaffen aksjonspotensialet i pacemakeren genereres, desto svakere er pulsen.
Hjertets elektriske ledningssystem.
Hvilken funksjon har AV-knuten?
AV-knuten (the atrioventricular node) er en klynge av ikke-kontraktile muskelceller lokalisert ved foten av høyre forkammer, nær septum, like over anulus fibrosus. Fordi anulus fibrosus fungerer som en elektrisk isolator, når aksjonspotensialer fra SA-knuten hjertekamrene kun via AV-knuten og bundle of His. Forplantning av aksjonspotensialer via AV-knuten går tregt pga. særlig liten diameter av celler i ledningssystemet og få gap junctions mellom påfølgende celler. Dette gir god tid til tilstrekkelig fylling av hjertekamrene i forkant av pumping av blod gjennom lungene og den systemiske sirkulasjonen.
Beskriv hvordan aksjonspotensialet spres gjennom hjertemuskelen.
Aksjonspotensialet oppstår i SA noden og forsinkes i AV noden. I ettertid føres de raskt til hele den ventrikulære muskelen/hjertekammermuskelen. Depolarisering starter i SA noden, og fullføres i forkamrene før depolarisering av hjertekamrene begynner. Bundle of His går på tvers av anulus fibrosus og deles i to hovedgreiner, den venstre og den høyre buntgren. Disse grenene forlenges langs hjertets septum, hvorpå de deles og danner et omfattende nettverk av spesialiserte muskelfibrer (Purkinje-fibrer) som forgreines og ender i myokardiet. Relativt sett har Purkinjefibrene stor diameter og leder aksjonspotensialer ved stor hastighet. Fra Purkinjefibrene spres aksjonspotensialene raskt fra muskelcelle til muskelcelle via gap junctions. Dette gir sammentrekninger av hele den ventrikulære muskelen som skjer nesten samtidig. Likevel starter sammentrekning på toppen litt før ved bunnen. Denne lille tidsforskjellen er fordelaktig ved tømming av hjertekammeret, fordi blodet forlater hjertekammeret og går inn i sin respektive arterie gjennom klaffer som befinner seg nær bunnen av hjertet.
I en skjelettmuskel kan det oppstå krampe (det som kalles en tetanisk kontraksjon). Hvordan dannes en slik kontraksjon?
En tentanisk kontraksjon er en kortvarig, vanligvis ufrivillig skjelettmuskelkontraksjon eller rykning. Det forekommer som følge av en enkelt nerveimpuls, dvs. aksjonspotensial i et akson. Når flere slike kontraksjoner forekommer tett etter hverandre, slik at musklene ikke rekker å slappe av mellom impulsene, kaller vi det en tetanisk kontraksjon.
Hvorfor kan ikke en tetanisk kontraksjon oppstå i hjertet? Forklar.
En tetanisk kontraksjon kan ikke oppstå i hjertet fordi impulsene som fører til kontraksjon av hjertemuskelen ikke blir utført av nerveimpulser. Disse settes i gang av autorytmiske celler i SA-knuten. Så har også skjelettmuskulaturen en svært kort refraktærfase, som gjør at den trenger kort tid på å bli klar til neste kontraksjon. Hjertemuskulaturen derimot har en lenger refraktærfase som er omtrent like lang som det hjertet trenger på en kontraksjon. Derfor får hjertet pumpe og hvile for hvert slag. Og fordi skjelettmuskulatur har en veldig kort refraktærfase, den trenger kort tid for å bli klar til neste kontraksjon. Hjertemuskulatur har en lenger refraktærfase, omtrent like lang som det hjertet trenger på en kontraksjon. Derfor får hjertet pumpe, og hvile for hvert slag.
Det er noe som heter «hjertekrampe» på norsk. Hvilken sykdom referer man da til?
Ved “hjertekrampe” refererer man til sykdommen Angina pectoris. Dette er anfall med brystsmerter som forårsakes av redusert forsyning av blod til hjertemuskelen. Disse anfallene utløses av fysiske anstrengelser, men kan også komme etter sterke følelsesmessige reaksjoner. De avtar raskt og forsvinner etter man har hvilt noen minutter.
Figur 4 viser trykkforandringene i aorta, i venstre atrium (forkammer) og i venstre ventrikkel (hjertekammer) hos et pattedyr.
- Ved punkt 1 stiger trykket raskt i venstre ventrikkel. Forklar hvorfor.
Ventrikkelkontraksjon (systole) starter umiddelbart etter Q-bølgen av QRS-komplekset. Når ventrikkelen trekker seg sammen, øker trykket raskt og overgår forkammertrykket nesten med en gang.
- Ved samme punkt (1) lukkes en hjerteklaff. Hvilken hjerteklaff lukkes og hvorfor lukkes denne klaffen på dette tidspunktet?
AV-klaffene lukker seg så snart ventriklene begynner å trekke seg sammen for å hindre tilbakestrømning.
- Ved punkt 2 åpnes aortaklaffen. Hvorfor gjør den det på dette tidspunktet?
I et øyeblikk holder trykket i aorta seg høyere enn det i venstre hjertekammer, og aortaklaffen holder seg lukket. Under denne perioden, hvor alle klaffene holder seg lukket, er volumet av blod i ventriklene, og lengden av muskelfibrene, konstant. Likevel øker trykket i hjertekammeret pga. kraften utøvd av ventrikkelmuskulaturen mot blodet. Den isovolumniske perioden ender når trykket i den venstre ventrikkelen overgår trykket i aorta. Aortaklaffen åpnes og blod strømmer inn i aorta.
- Ved punkt 3 lukkes aortaklaffen. Hvorfor?
- Under siste tredjedel av diastolen trekker forkammermuskelen seg sammen. Under diastolen er aortaklaffen lukket fordi trykket i aorta er høyere enn i venstre ventrikkel. Fordi aorta driver blod til den venøse siden uten å motta noe fra hjertekammeret, faller trykket i aorta under den diastoliske fasen.
- Ved punkt 4 åpnes en hjerteklaff. Hvilken og hvorfor åpnes den på dette tidspunktet?
- Når ventriklene slapper av avtar trykket inni dem raskt. Diastolen starter når det ventrikulære trykket blir lavere enn det i forkammeret. Trykkforskjellen mellom forkamrene og hjertekamrene åpner så AV-klaffen og blod flyter inn i de avslappede hjertekamrene. Fordi blod har akkumulert i forkammeret under systolen, fylles ventriklene raskt under den første tredjedelen av diastolen.
Ved den andre tredjedelen av diastolen flyter små mengder blod direkte fra den venøse side, gjennom forkammeret og inn i hjertekammeret. Den høyre AV-klaffen lukkes fordi trykket i høyre hjertekammer overgår det i høyre forkammer når hjertekammeret trekker seg sammen.
) Blodstrømmen gjennom karsystemet. Det er trykkdifferansen mellom Aorta og hulvenene og forkamrene som er drivkraften som presser blodet gjennom karsystemet. Lag en figur som viser hvordan trykket i blodet endrer seg når blodet passerer gjennom de ulike blodkartypene fra venstre ventrikkel og aorta via arterier, arterioler, kapillærer, små og store vener, og tilbake til hjertet. Hva skjer med hastigheten til blodet når det passerer gjennom de samme avsnittene av karsystemet?
Hastigheten i den systemiske sirkulasjonskretsen er størst når blodet pumpes fra venstre hjertekammer og ut gjennom aorta og i arteriene, avtar noe når det går over i arteriolene, og går treigt i kapillærene grunnet den smale diameteren. Deretter øker hastigheten noe igjen i venulene og venene, men går her mye saktere enn i arteriene. I lungekretsen er hastigheten høyest når blodet pumpes ut fra høyre hjertekammer, og treigest når det kommer tilbake til venstre forkammer.
