Fyziologie
5.2.1 Srdce jako pumpa
5.2.1 Srdce jako pumpa
Průtok krve srdcem
Krev z velkého oběhu přitéká horní a dolní dutou žilou do pravé síně. Z pravé síně teče nejprve volně do pravé komory, ke konci je tento přítok zesílen systolou (stahem) pravé síně. Po naplnění pravé komory v ní dochází k vzestupu tlaku, který uzavírá triskuspidální chlopeň mezi pravou síní a pravou komorou a následně otvírá chlopeň pulmonální a krev je vypuzována do plicnice, kterou teče do plic a plicních kapilár, kde je okysličena. Z plicních kapilár se postupně stéká do čtyř plicních žil, které ústí do levé síně. Z levé síně vtéká během diastoly volně do levé komory. Aortální chlopeň je během této doby uzavřena, protože v aortě je tlak na úrovni diastolického tlaku (cca 60-80 mm Hg), zatímco v levé komoře je stejný jako v levé síni a mnohem nižší (cca 5-12 mm Hg). Na konci diastoly levé komory dojde k systole síní, která dokončí plnění levé komory. Poté začíná stah levé komory, nejprve v ní stoupá tlak, který uzavře mitrální chlopeň mezi levou síní a levou komorou a po dosažení tlaku se aortě otevře aortální chlopeň, čímž dochází k ejekci krve do aorty. V komoře i v aortě je během systoly (stejný) systolický tlak (cca 120 mm Hg). Po ukončení systoly tlak v komoře prudce klesá, což vede k uzávěru aortální chlopně a když klesne tlak pod úroveň tlaku v levé síni, otvírá se chlopeň mitrální a opět nastává plnění komory.
Přestože je průtok srdcem takto popsaný vlastně sériový, pravá a levá síň se stahují současně, podobně jako pravá a levá komora.
Srdeční revoluce (srdeční cyklus) a srdeční objemy
Srdeční revoluce je tvořena diastolou a systolou.
Diastola je období klidu (relaxace), kdy se příslušná dutina začne plni krví; zároveň srdce „odpočívá“ a prokrvuje se.
Systola je stah (kontrakce) dutiny, kdy dochází k vypuzení krve.
Systolu i diastolu lze rozdělit ještě každou na dvě fáze, podle změn objemu, resp. tlaku.
Fáze izovolumické kontrakce je počáteční fáze systoly komor, kdy v nich pouze stoupá tlak a nemění se objem (izo-volumická), protože se vzestupem tlaku uzavírá chlopeň mezi síněmi a komorami (ustane plnění), ale tlak ještě není natolik vysoký, aby otevřel chlopeň pulmonální (v pravé komoře) či aortální (v levé komoře), proto nedochází k vypuzování krve.
Izotonická (ejekční) fáze kontrakce je druhou fází systoly, již se v ní nemění tlak (izo-tonická), ale zato dochází k vypuzení krve (ejekci) z komory do plicnice (pravá komora) či aorty (levá komora), protože tlak vyvinutý srdeční svalovinou již dosáhl tlaku v plicnici, resp. aortě a příslušné chlopně se proto otevřely.
Fáze izovolumické relaxace je první fáze diastoly komor, kdy klesá tlak v komoře, což vede k uzavření chlopně pulmonální, resp. aortální, končí tedy vypuzování; tlak je však dosud vyšší než v síních, proto jsou chlopeň trikuspidální (pravá komora) či mitrální (levá komora) dosud uzavřené – ještě nenastává plnění.
Fáze plnění znamená, že tlak v komoře klesl natolik, že se trikuspidální, resp. mitrální chlopně mohou otevřít a nastává plnění komor krví, přičemž tlak v nich během tohoto plnění stoupá jen nepatrně.
Objem na konci diastoly se označuje enddiastolický objem (cca 120 ml), objem vypuzené krve je tzv. systolický (tepový objem) a činí cca 70 ml. Po systole zůstává tedy v komoře cca 50 ml reziduálního objemu (tzv. endsystolický objem).
Přehled srdečních dutin a chlopní během srdeční revoluce
Diastola pravé síně – neokysličená krev vtéká do pravé síně z dolní a horní duté žíly
Systola pravé síně – krev je vypuzena do pravé komory
Diastola pravé komory – neokysličená krev vtéká do pravé komory z pravé síně, trikuspidální chlopeň je otevřena, pulmonální chlopeň je zavřena
Systola pravé komory – neokysličená krev je vypuzena do plicnice, pulmonální chlopeň je otevřena, trikuspidální chlopeň je uzavřena
Diastola levé síně – okysličená krev vtéká do levé síně z plicních žil
Systola levé síně – krev je vypuzena do levé komory
Diastola levé komory – okysličená krev vtéká do levé komory z levé síně, mitrální chlopeň je otevřena, aortální chlopeň je zavřena
Systola levé komory – okysličená krev je vypuzena do aorty, aortální chlopeň je otevřena, mitrální chlopeň je uzavřena
Tlaky v srdci
Obecně jsou tlaky nižší v diastole než v systole a v pravém srdci než v levém.
Pravé srdce
Tlak v pravé síni a velkých dutých žilách je lehce nad 0 mm Hg, stejně jako v pravé komoře v diastole. V systole tlak v PK dosahuje až 25 mm Hg, stejně jako je v systole v plicní tepně. V plicní tepně v je v diastole tlak cca 10 mm Hg.
Levé srdce
Tlak v levé síni a v levé komoře v diastole je do 12 mm Hg a v systole je roven systémovému systolickému tlaku (např. 120 mm Hg u zdravých osob, ale až 200 u hypertoniků).
Tlaky jsou důležité pro vypuzení krve, ale zároveň se jimi uzavírají příslušné chlopně.
Např. v systole LK je tlak v komoře 120, v LS kolem 10, mitrální chlopeň je uzavřena, ale je otevřena chlopeň aortální a v aortě je systolický tlak rovněž 120.
Srdeční výdej (SV, minutový srdeční objem)
Jde o objem krve přečerpaný (vypuzený) srdcem za jednu minutu. Za fyziologických okolností je cca 4-7 litrů, ale může se zvýšit i několikanásobně v závislosti na trénovanosti osob či naopak jeho nedostatečné zvýšení je patrné u osob se srdečním selháním. K regulaci a zvýšení SV využívá organismus různých mechanismů (viz dále).
Srdeční index je srdeční výdej přepočtený na 1 m2 plochy těla.
Distribuce srdečního výdeje
Jednotlivé orgány dostávají určité množství krve, které neodpovídá jejich velikosti, nýbrž významu, resp. funkci.
Srdce tak dostává asi 5 %, ledviny 20 %, mozek cca 15 %. Trávicí ústrojí či kosterní svaly dostávají v závislosti na jejich funkci. Tato procenta se mohou měnit při fyzické námaze, zejm. ve prospěch kosterních svalů, přičemž např. trávicí ústrojí dostane krve relativně méně. Prokrvení mozku je v podstatě zachováno.
Regulace SV
SV je dán tepovým (systolickým) objemem, tj. množstvím krve vypuzeným při jednom stahu, a srdeční frekvencí.
Tepový objem závisí především na preloadu, kontraktilitě a afterloadu.
Preload, předpětí, je náplň a napětí v srdci na konci diastoly. Čím je srdce více naplněno, tím více vypudí – i když to platí jen do určité míry. To je principem tzv. Frank-Starlingova zákona. Jeho podstatou je to, že při vyšším napětí (roztažení) svalových vláken se zvyšuje následně možnost jejich kontaktu a tudíž stahu. Tepový objem tak závisí na diastolické náplni.
Preload je určován naplněním komory krví. To závisí na celkovém množství krve a jejím přítoku do komory. Ten je rovněž dán činností síní a stavem síňokomorových chlopní, popř. odporem vlastní srdeční komory či jejím stlačením z osrdečníku. Objem krve v komoře na konci diastoly se označuje jako enddiastolický (tj. na konci diastoly) objem či volum, zkratkou EDV. Fyziologicky se pohybuje kolem 130 ml.
Srdeční kontraktilita a ejekční frakce
Srdce může při stejné náplni vypudit více či méně krve – to závisí na stažlivosti (kontraktilitě) srdeční svaloviny. Čím je vyšší kontraktilita, tím srdce z EDV vypudí více krve (vyšší tepový objem). Poměr mezi tímto objemem (TO) a objemem na konci diastoly (EDV) se označuje jako ejekční frakce (EF=TO/EDV). Měla by mít minimálně 50 %, u zdravého srdce bývá ještě vyšší. EF se obvykle zjišťuje ultrazvukem a je důležitým parametrem srdeční činnosti.
Srdeční kontraktilita souvisí se vstupem vápníkových iontů do svalových buněk. Je zesilována působením sympatických nervů a adrenalinu, oslabena např. nedostatečným prokrvením srdečního svalu.
Dotížení (afterload) je napětí vyvinuté ve stěně srdce během celého stahu, výrazně je zejména ovlivněno odporem řečiště. Zvýšený afterload SV snižuje.Srdce je pumpa, která přečerpává krev z jednoho oběhu do druhého.