ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΖΩΩΝ 31-32/ Γαϊτανάκη Κ.

Παρουσίαση με θέμα: "ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΖΩΩΝ 31-32/ Γαϊτανάκη Κ."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΖΩΩΝ 31-32/18-4-2016 Γαϊτανάκη Κ.
ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΖΩΩΝ / Γαϊτανάκη Κ. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 14: ΚΑΡΔΙΑΓΓΕΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΡΥΘΜΙΣΗ ΤΟΥ ΚΑΡΔΙΑΚΟΥ ΡΥΘΜΟΥ ΡΥΘΜΙΣΗ ΤΟΥ ΟΓΚΟΥ ΠΑΛΜΟΥ ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΟ ΣΤΡΕΣ ΑΙΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

2 ΚΑΡΔΙΑΚΟΣ ΡΥΘΜΟΣ Καθορίζεται από το ρυθμό παραγωγής αυτόματων ΔΔ από τα κύτταρα του φλεβόκομβου Ελέγχεται από: Το συμπαθητικό Ν.Σ. Το παρασυμπαθητικό Ν.Σ. Την αδρεναλίνη της κυκλοφορίας

3 ΚΑΡΔΙΑΚΟΣ ΡΥΘΜΟΣ Αριθμός συσπάσεων της καρδιάς ανά λεπτό Φ.Τ. = 65 συσπάσεις ανά λεπτό

4 ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΟΥ ΚΑΡΔΙΑΚΟΥ ΡΥΘΜΟΥ

5 ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΗΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΟΥ ΦΛΕΒΟΚΟΜΒΟΥ ΚΑΙ ΤΟΥ ΚΑΡΔΙΑΚΟΥ ΡΥΘΜΟΥ ΑΠΌ ΤΟ ΑΝΣ

6 ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΟΥ ΚΑΡΔΙΑΚΟΥ ΡΥΘΜΟΥ

7 ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΟΥ ΚΑΡΔΙΑΚΟΥ ΡΥΘΜΟΥ

8 ΡΟΛΟΣ ΤΗΣ ΦΩΣΦΟΛΑΜΒΑΝΗΣ (PLΒ)

9 ΡΟΛΟΣ ΤΗΣ ΦΩΣΦΟΛΑΜΒΑΝΗΣ
ΔΥΟ ΕΝΔΟΚΥΤΤΑΡΙΚΟΙ ΔΕΥΤΕΡΟΙ ΜΗΝΥΤΟΡΕΣ: cAMP και Ca2+ Εκπόλωση, είσοδος ασβεστίου μέσω υποδοχέων διϋδροπυριδίνης (DHPRs) της πλασματικής μεμβράνης Έξοδος ασβεστίου από το ΣΔ μέσω υποδοχέων ρυανοδίνης (RyRs) Σύσπαση Επαναφορά ασβεστίου στο ΣΔ με τη δράση μιας Ca2+-ATPάσης (SERCA 2a) Έξοδος ασβεστίου από το κύτταρο μέσω μιας Ca2+-ATPάσης ή/και μιας αντλίας ανταλλαγής Na/Ca (NCX) της πλασματικής μεμβράνης Επειδή η ενεργότητα της SERCA2a ευθύνεται για την επαναφορά του 70% του ασβεστίου στη φάση της χαλάρωσης, καθορίζει και το μέγεθος του αποθηκευμένου ασβεστίου στο ΣΔ. Η SERCA2a ρυθμίζεται από την αλληλεπίδρασή της με τη φωσφολαμβάνη (PLΒ), η οποία αποτελεί στόχο της πρωτεϊνικής κινάσης A μέσω ενός δεύτερου σηματοδοτικού μονοπατιού. Όταν η PLΒ είναι αποφωσφορυλιωμένη, αναστέλλει τη δράση της SERCA2a, ενώ όταν φωσφορυλιωθεί από την ΡΚΑ αποδεσμεύεται από την SERCA2a και έτσι ενεργοποιείται η αντλία του ασβεστίου του ΣΔ. Ως αποτέλεσμα, αυξάνεται ο χρόνος χαλάρωσης και σε επόμενες συσπάσεις αυξάνεται η δύναμη σύσπασης

10 ΟΓΚΟΣ ΠΑΛΜΟΥ Όγκος αίματος που εγκαταλείπει την κοιλία σε κάθε συστολή
Δηλαδή αντιστοιχεί στη διαφορά: Τελικός διαστολικός όγκος - Τελικός συστολικός όγκος

11 ΡΥΘΜΙΣΗ ΤΟΥ ΟΓΚΟΥ ΠΑΛΜΟΥ
ΕΤΕΡΟΜΕΤΡΙΚΗ (Μεγαλύτερο μέγεθος μυικών κυττάρων, μεγαλύτερη σύσπαση) ΝΟΜΟΣ Frank-Starling: Ο τελικός διαστολικός όγκος και ο όγκος παλμού σχετίζονται αναλογικά ΟΜΟΙΟΜΕΤΡΙΚΗ (Ίδιο μέγεθος μυικών κυττάρων, μεγαλύτερη σύσπαση)

12 ΡΥΘΜΙΣΗ ΤΟΥ ΟΓΚΟΥ ΠΑΛΜΟΥ

13 ΟΜΟΙΟΜΕΤΡΙΚΗ ΡΥΘΜΙΣΗ Συμμετέχουν οι κατεχολαμίνες
Αυξάνουν τη συσταλτότητα των μυικών κυττάρων της καρδιάς Μειώνουν το χρόνο βράχυνσης

14 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΚΑΤΕΧΟΛΑΜΙΝΩΝ ΣΤΟΝ ΟΓΚΟ ΠΑΛΜΟΥ

15 ΠΛΗΡΩΣΗ ΤΩΝ ΚΟΙΛΙΩΝ ΣΕ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΙ ΑΥΞΗΜΕΝΗ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑ

16 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΤΟΥ ΣΥΜΠΑΘΗΤΙΚΟΥ ΣΤΟΝ ΟΓΚΟ ΠΑΛΜΟΥ

17 ΕΝΔΟΓΕΝΗΣ/ΕΤΕΡΟΜΕΤΡΙΚΟΣ ΚΑΙ ΕΞΩΓΕΝΗΣ/ΟΜΟΙΟΜΕΤΡΙΚΟΣ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΤΟΥ ΟΓΚΟΥ ΠΑΛΜΟΥ

18 ΕΝΔΟΓΕΝΗΣ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΤΟΥ ΟΓΚΟΥ ΠΑΛΜΟΥ (καμπύλη Frank-Starling)
Το μήκος των ινών του καρδιακού μυός καθορίζεται από τον βαθμό της φλεβικής επιστροφής και φυσιολογικά είναι μικρότερο του βέλτιστου (lo) που απαιτείται για την ανάπτυξη της μέγιστης τάσης. Η αύξηση του τελοδιαστολικού όγκου (δηλαδή η αύξηση της φλεβικής επιστροφής) αυξάνει το μήκος των καρδιακών μυϊκών ινών, φέρνοντάς το πλησιέστερα στο lo, και ενισχύει τη δύναμη συστολής της καρδιάς και τον όγκο του αίματος που εξωθείται από αυτή κατά την επόμενη συστολή. Συνεπώς, όταν επιστρέφει περισσότερο αίμα στην καρδιά, αυξάνεται ο τελοδιαστολικός όγκος και η καρδιά αυτόματα εξωθεί αντίστοιχα μεγαλύτερο όγκο παλμού.

19 ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΚΑΡΔΙΑΚΗΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ
Νευρική ή ορμονική. Η συσταλτότητα αυξάνεται από την νοραδρεναλίνη και την αδρεναλίνη. Συμμετέχουν δύο κυρίως μηχανισμοί: α)O μηχανισμός που βασίζεται στη θετική σχέση ανάμεσα στην [Ca2+]i και την αναπτυσσόμενη τάση. Στα καρδιακά κύτταρα, τα επίπεδα του ασβεστίου εξαρτώνται από την ισορροπία ανάμεσα σε δύο παράγοντες: 1) την είσοδο ασβεστίου από την πλασματική μεμβράνη και 2) την έξοδό του από το ΣΔ. β)Ο μηχανισμός που αφορά στη μηχανή σύσπασης. Τα χονδρά και τα λεπτά μυονημάτια, έχουν ρυθμιστικές θέσεις για δεύτερα μηνύματα (π.χ. η δραστικότητα της ATP-άσης της μυοσίνης μπορεί να τροποποιηθεί από αλλοστερικές επιδράσεις και η τροπονίνη από διάφορα μηνύματα).

20 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΑΝΣ ΣΤΗΝ ΚΑΡΔΙΑΚΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ
Θέση δράσης Παρασυμπαθητικό Συμπαθητικό Φλεβόκομβος Μειώνει το βηματοδοτικό δυναμικό, μειώνει τον ΚΡ Αυξάνει το βηματοδοτικό δυναμικό, αυξάνει τον ΚΡ Κολποκοιλιακός κόμβος (ΚΚ) Μειώνει τη διεγερσιμότητα Αυξάνει την καθυστέρηση του ερεθίσματος στον ΚΚ Αυξάνει τη διεγερσιμότητα Μειώνει την καθυστέρηση του ερεθίσματος στον ΚΚ Σύστημα αγωγιμότητας των κοιλιών Καμμία επίδραση Αυξάνει τη διεγερσιμότητα. Επιταχύνει τη μετάδοση των ώσεων στο δεμάτιο His και τις ίνες Purkinje Μυοκάρδιο των κόλπων Μειώνει τη δύναμη συστολής Αυξάνει τη δύναμη συστολής Μυοκάρδιο των κοιλιών Φλέβες Αύξηση επαναφοράς, αύξηση της δύναμης συστολής

21 ΚΑΡΔΙΑΚΟ ΕΡΓΟ Ή ΚΑΡΔΙΑΚΗ ΠΑΡΟΧΗ

22 ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΗΣ ΚΑΡΔΙΑΚΗΣ ΠΑΡΟΧΗΣ (κατά λεπτό όγκου αίματος, ΚΛΟΑ)

23 Η ΘΡΕΨΗ ΤΟΥ ΚΑΡΔΙΑΚΟΥ ΜΥΟΣ
Τα κύτταρα του μυοκαρδίου: περιέχουν άφθονα μιτοχόνδρια περέχουν άφθονη μυοσφαιρίνη ΟΜΩΣ: Δεν μπορούν να προσλάβουν Ο2 ή θρεπτικές ουσίες από τις κοιλότητες επειδή: Το καρδιακό ενδοθήλιο δεν επιτρέπει τη δίοδο αίματος Τα τοιχώματα της καρδιάς έχουν μεγάλο πάχος, άρα αποτρέπουν τη διάχυση Ο2 και θρεπτικών ΑΡΑ ΧΡΕΙΑΖΟΝΤΑΙ ΤΗ ΔΙΚΗ ΤΟΥΣ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑ

24 ΡΟΗ ΤΟΥ ΑΙΜΑΤΟΣ ΣΤΑ ΣΤΕΦΑΝΙΑΙΑ ΑΓΓΕΙΑ
Το μεγαλύτερο μέρος της ροής αίματος στα στεφανιαία αγγεία παρατηρείται κατά τη διαστολή, αφού τα αγγεία συμπιέζονται κατά τη συστολή της καρδιάς.

25 ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΗ ΤΗΣ ΣΤΕΦΑΝΙΑΙΑΣ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ ΣΤΙΣ ΑΝΑΓΚΕΣ ΤΟΥ ΜΥΟΚΑΡΔΙΟΥ ΣΕ Ο2

26 ΑΘΗΡΩΣΚΛΗΡΩΤΙΚΗ ΠΛΑΚΑ ΣΕ ΣΤΕΦΑΝΙΑΙΟ ΑΓΓΕΙΟ

27 ΕΚΤΑΣΗ ΤΗΣ ΒΛΑΒΗΣ ΤΟΥ ΜΥΟΚΑΡΔΙΟΥ ΑΝΑΛΟΓΑ ΜΕ ΤΟ ΑΓΓΕΙΟ ΠΟΥ ΑΠΟΦΡΑΣΣΕΤΑΙ

28 ΣΧΕΣΗ ΜΕΓΕΘΟΥΣ ΣΩΜΑΤΟΣ-ΜΕΓΕΘΟΥΣ ΚΑΡΔΙΑΣ

29 ΣΧΕΣΗ ΜΕΓΕΘΟΥΣ ΣΩΜΑΤΟΣ- ΚΑΡΔΙΑΚΟΥ ΡΥΘΜΟΥ

30 ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ
ΑΝΤΙΟΞΕΙΔΩΤΙΚΟΙ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ

31 Υπεριώδης ακτινοβολία Ιονίζουσα ακτινοβολία Κυτταροκίνες φλεγμονής
Ενδογενείς πηγές Μιτοχόνδρια Υπεροξεισώματα Λιποξυγενάσες NADPH οξειδάση Κυτόχρωμα Ρ450 Αντιοξειδωτικοί μηχανισμοί Ενζυμικά συστήματα (CAT, SOD) Μη ενζυμικά συστήματα (Γλουταθειόνη, Βιταμίνες Α, C, E) Εξωγενείς πηγές Υπεριώδης ακτινοβολία Ιονίζουσα ακτινοβολία Χημειοθεραπευτικά Κυτταροκίνες φλεγμονής Τοξίνες <<< >>> Ατελής φυσιολογική λειτουργία Ατελής φυσιολογική λειτουργία Ομοιόσταση Μειωμένη ικανότητα πολ/μού Μειωμένη αμυντική ικανότητα Φυσιολογική αύξηση Μεταβολισμός Τυχαίες βλάβες Ειδικά σηματοδοτικά μονοπάτια ΓΗΡΑΝΣΗ, ΝΟΣΗΜΑΤΑ, ΚΥΤΤΑΡΙΚΟΣ ΘΑΝΑΤΟΣ

32 NUCLEUS Αλληλεπιδράσεις οξειδωτικών-αντιοξειδωτικών CYTOPLASM

33 Η απόκριση εξαρτάται από ….
Την ένταση Τη διάρκεια Τον κυτταρικό τύπο

34 Ισχαιμία-Επανοξυγόνωση
Καρδιομυοπάθειες Καρδιακό μυοκύτταρο Απόπτωση Νέκρωση Μορφολογικές και βιοχημικές αλλαγές μεμβρανικές εγκυστώσεις Θραύση DNA Συμπύκνωση κυτοπλάσματος Ενεργοποίηση κασπασών ΌΧΙ φλεγμονώδης απόκριση Αποπτωτικά σωμάτια Μορφολογικές αλλαγές Ρήξη μεμβρανών Συμπύκωση DNA Τραυματισμός κυττάρου Διόγκωση Φλεγμονώδης απόκριση Κυτταρικά υπολείμματα

35 Μυοκύτταρο MAPKs ROS IkB-NFkB IkB NFkB APOPTOSIS ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΟ ΣΤΡΕΣ Ca2+
ER/SR Ca2+ MAPKs ROS IkB-NFkB IkB MIT NFkB Cytochrome c Apaf-1 Caspase-9 TNF-α promoter Caspase 3 Caspase 8 TNF-α TNFR1 APOPTOSIS

36 Οξειδωτικό στρες και καρδιακά κύτταρα
Con SUSTAINED (2hours) μM H2O2 p-p54 p-p46 TRANSIENT (5min/2 h recovery) Con μM H2O2 p-p54 p-p46 Con μM H2O2 actin Con μM H2O2 actin Ενεργοποίηση των JNKs (p54 & p46)

37 Ρόλος των αντιοξειδωτικών στην κυτταρική επιβίωση
CONTROL SUSTAINED Η2Ο2 TRANSIENT Η2Ο2 + CATALASE + SOD + ASCORBIC ACID SUSTAINED Η2Ο2

38 Οξειδωτικό στρες και απόπτωση
CONTROL 7-AAD SUSTAINED 6h 24h TRANSIENT 2% 7.5% 3% 75% 6% 52% 9% 5% 10% EA LA

39 ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΕΡΕΘΙΣΜΑΤΟΣ-ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΑΠΟΚΡΙΣΗ
Η2Ο2 5 min/ επαναφορά Μέχρι 24 hours JNKs c-Jun c-Jun ANTIAPOPTOTIC TARGET GENES PROAPOPTOTIC TARGET GENES Επιβίωση Απόπτωση

40 ΑΙΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Βασικές αρχές πίεσης, αιματικής ροής, αντίστασης, ταχύτητας ροής Γραμμική-στροβιλιστική ροή Ιξώδες, Αιματοκρίτης, Διάμετρος σωλήνα Ελαστική συμπεριφορά των αγγείων

41 ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΠΙΕΣΗΣ, ΡΟΗΣ ΚΑΙ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ
Η ροή (Q) είναι ανάλογη της διαφοράς της πίεσης (ΔΡ) στα άκρα ενός σωλήνα Η ΔΡ είναι ανάλογη του μήκους του σωλήνα (l), του ιξώδους του υγρού (n) και της ροής (Q) και αντιστρόφως ανάλογη προς την τέταρτη δύναμη της ακτίνας του σωλήνα (r) (ΝΟΜΟΣ Poiseuille)

42 Q = κ. ΔΡ ΡΟΗ = κ. ΔΡ κ = 1/R Q = ΔΡ/R ΔΡ = Q. 8ln/πr4

43 ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΗ ΡΟΗ ΤΟΥ ΑΙΜΑΤΟΣ
Η αντίσταση (R) εξαρτάται από τη διατομή του σωλήνα και είναι ανά μονάδα μήκους υψηλότερη στα μικρότερα αγγεία (τα τριχοειδή) Η ταχύτητα ροής μειώνεται δραματικά στα μικρά αγγεία, εξαιτίας της υψηλής αντίστασης

44 ΣΧΕΣΗ ΔΙΑΜΕΤΡΟΥ-ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΡΟΗΣ

45 ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΤΗΣ ΡΟΗΣ ΣΕ ΑΓΓΕΙΑ ΜΕ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΗ ΔΡ
(α) Ο ρυθμός της ροής του αίματος σε ένα αγγείο αυξάνεται ανάλογα με τον βαθμό αύξησης της διαφοράς της πίεσης (ΔΡ) των δύο άκρων του αγγείου.

46 ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΤΗΣ ΡΟΗΣ ΣΕ ΑΓΓΕΙΑ ΜΕ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΗ ΔΡ
(β) Ο ρυθμός της ροής του αίματος καθορίζεται από τη διαφορά της πίεσης μεταξύ των δύο άκρων και όχι από την απόλυτη τιμή των πιέσεων σε κάθε άκρο.

47 Η ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΚΑΙ Η ΡΟΗ ΤΟΥ ΑΙΜΑΤΟΣ ΣΕ ΈΝΑ ΑΓΓΕΙΟ ΣΕ ΣΧΕΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΑΚΤΙΝΑ ΤΟΥ
(α) Τα μικρότερης ακτίνας αγγεία προκαλούν μεγαλύτερη αντίσταση στη ροή αίματος, γιατί το αίμα «τρίβεται» σε μεγαλύτερη επιφάνεια. (β) Ο διπλασιασμός της ακτίνας μειώνει την αντίσταση στο 1/16 και αυξάνει τη ροή 16 φορές, γιατί η αντίσταση είναι αντιστρόφως ανάλογη της τέταρτης δύναμης της ακτίνας.

48 ΣΧΕΣΗ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ-ΔΙΑΜΕΤΡΟΥ

49 ΡΟΗ ΑΙΜΑΤΟΣ ΣΤΑ ΤΡΙΧΟΕΙΔΗ

50 ΣΧΕΣΗ ΙΞΩΔΟΥΣ-ΑΙΜΑΤΟΚΡΙΤΗ

51 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Bjorn et al. (2008) Nature 451: MacLennan and Kranias (2003) Nature Reviews, Mol. Cell Biol. 4: Liew and Dzau (2004) Nature Reviews, Genetics 5: 4) Moffett D., Moffett S and Schauf C.(1993) Human Physiology, (2nd Ed.) Foundations & Frontiers 5) Sherwood L. (2015) Introduction to Human Physiology (2nd Ed. ) Brooks/Cole