Medicinska fiziologija skripta, Skripte' predlog Fiziologija
asisted
asisted

Medicinska fiziologija skripta, Skripte' predlog Fiziologija

224 str.
50broj preuzimanja
1000+broj poseta
100%od20broj ocena
5broj komentara
Opis
skripta fiziologija
90 poeni
poeni preuzimanja potrebni da se preuzme
ovaj dokument
preuzmi dokument
pregled3 str. / 224
ovo je samo pregled
3 prikazano na 224 str.
preuzmi dokument
ovo je samo pregled
3 prikazano na 224 str.
preuzmi dokument
ovo je samo pregled
3 prikazano na 224 str.
preuzmi dokument
ovo je samo pregled
3 prikazano na 224 str.
preuzmi dokument
Microsoft Word - Medicinska_Fiziologija_Skripta_V3

MEDICINSKA

FIZIOLOGIJA

2

Skinuto sa:

www.perpetuum-lab.com.hr

- VERZIJA 3.0 -

by Runichoue

3

SADRŽAJ

1. PRIJENOS TVARI KROZ STANIČNU MEMBRANU ....................................................................................... 5

2. MEMBRANSKI I AKCIJSKI POTENCIJAL ........................................................................................................10

3. KONTRAKCIJA SKELETNOG MIŠIĆA ..............................................................................................................13

4. NEUROMUSKULARNI SPOJ ................................................................................................................................16

5. KONTRAKCIJA I PODRAŽIVANJE GLATKOG MIŠIĆA ...............................................................................18

6. SRČANI MIŠIĆ ..........................................................................................................................................................20

7. RITMIČKA EKSCITACIJA SRCA .........................................................................................................................25

8. NORMALAN EKG ....................................................................................................................................................27

9. VEKTORSKA ANALIZA .........................................................................................................................................29

10. OPĆI PREGLED CIRKULACIJE.......................................................................................................................32

11. RASTEGLJIVOST I FUNKCIJE KRVNOG SUSTAVA ................................................................................35

12. MIKROCIRKULACIJA ........................................................................................................................................38

13. LIMFNI SUSTAV .................................................................................................................................................42

14. TKIVNI NADZOR I HUMORALNA REGULACIJA.....................................................................................43

15. ŽIVČANA REGULACIJA CIRKULACIJE .......................................................................................................47

16. BUBREZI U DUGOROČNOJ REGULACIJI TLAKA ....................................................................................51

17. HIPERTENZIJA ...................................................................................................................................................55

18. SRČANI MINUTNI VOLUMEN I VENSKI PRILJEV .................................................................................58

19. CIRKULACIJA KROZ MIŠIĆE I SRCE ...........................................................................................................62

20. ISHEMIJSKA SRČANA BOLEST .....................................................................................................................64

21. SRČANI ZALISCI I SRČANI TONOVI ...........................................................................................................66

22. ODJELCI TJELESNIH TEKUĆINA .................................................................................................................67

23. EDEMI ....................................................................................................................................................................71

24. STVARANJE MOKRAĆE I ................................................................................................................................73

25. STVARANJE MOKRAĆE II ...............................................................................................................................81

26. KONCENTRIRANJE I RAZRJEĐIVANJE MOKRAĆE ...............................................................................89

27. BUBREŽNA REGULACIJA K+, Ca++, FOSFATA I Mg++ ............................................................................95

28. KLIRENS ............................................................................................................................................................. 100

29. ACIDOBAZNA REGULACIJA ........................................................................................................................ 102

30. ACIDOBAZNI POREMEĆAJI ........................................................................................................................ 107

31. ERITROCITI, ANEMIJA I POLICITEMIJA ................................................................................................ 110

32. OTPORNOST ORGANIZMA NA INFEKCIJU ........................................................................................... 115

33. HEMOSTAZA I ZGRUŠAVANJE KRVI ....................................................................................................... 116

34. PLUĆNA VENTILACIJA ................................................................................................................................. 121

35. PLUĆNA CIRKULACIJA ................................................................................................................................. 124

36. FIZIKALNA NAČELA IZMJENE PLINOVA .............................................................................................. 126

4

37. PRIJENOS O2 ..................................................................................................................................................... 129

38. PRIJENOS CO2 .................................................................................................................................................. 132

39. REGULACIJA DISANJA .................................................................................................................................. 134

40. FIZIOLOŠKI PROBLEMI U AVIJACIJI, VISOKIM NADMORSKIM VISINAMA I SVEMIRU ..... 136

41. OPĆA NAČELA GASTROINTESTINALNE FUNKCIJE ......................................................................... 139

42. POTISKIVANJE I MIJEŠANJE HRANE ...................................................................................................... 142

43. SEKRECIJSKE FUNKCIJE PROBAVNOG SUSTAVA ............................................................................. 146

44. PROBAVA I APSORPCIJA U PROBAVNOM SUSTAVU ....................................................................... 152

45. METABOLIZAM UGLJIKOHIDRATA I STVARANJE ATP-A ............................................................. 155

46. METABOLIZAM LIPIDA ............................................................................................................................... 159

47. METABOLIZAM PROTEINA ........................................................................................................................ 163

48. JETRA KAO ORGAN ........................................................................................................................................ 165

49. RAVNOTEŽA U PREHRANI I REGULACIJA UNOSA HRANE ........................................................... 168

50. VITAMINI I MINERALI ................................................................................................................................. 172

51. REGULACIJA TJELESNE TEMPERATURE ............................................................................................. 175

52. UVOD U ENDOKRINOLOGIJU..................................................................................................................... 178

53. HORMONI HIPOFIZE I KONTROLA HIPOTALAMUSA ..................................................................... 183

54. METABOLIČKI HORMONI ŠTITNJAČE ................................................................................................... 186

55. HORMONI KORE NADBUBREŽNE ŽLIJEZDE ...................................................................................... 191

56. INZULIN, GLUKAGON I ŠEĆERNA BOLEST .......................................................................................... 196

57. PTH, KALCITONIN, METABOLIZAM Ca++ I FOSFATA, VITAMIN D, KOSTI I ZUBI ................ 201

58. REPRODUKCIJSKE I HORMONSKE FUNKCIJE U MUŠKARACA .................................................... 206

59. FIZIOLOGIJA ŽENE PRIJE TRUDNOĆE I ŽENSKI SPOLNI HORMONI ........................................ 210

59. OPLODNJA I TRUDNOĆA ............................................................................................................................. 215

60. POROĐAJ I LAKTACIJA ................................................................................................................................. 219

61. FIZIOLOGIJA FETUSA I NOVOROĐENČETA ........................................................................................ 221

62. LITERATURA .................................................................................................................................................... 224

*NAPOMENA: Uokvireni crveni tekst nije iz Guytona i nije ispitno gradivo !

1. PRIJENOS TVARI KROZ

Membrane se gotovo potpuno sastoje od lipidnog dvosloja koje ili plivaju u lipidima ili se protežu čitavom dužinom kroz njih. Lipidni dvosloj se ne može promiješati niti sa unutarstaničnom, niti sa izvanstaničnom djeluje kao zapreka prolaženju vode pozicije koje mogu zauzimati proteini u odnosu na staničnu membranu prikazuje donja slika.

Proteinske molekule prekidaju kontinuitet lipidnog dvosloja te funkcioniraju kao prijenosne bjelančevine koje mogu biti nosači ili kanali staničnoj signalizaciji. Nosači su cijevi ispunjene molekulama topljivih u vodi,a nosači se vežu za molekulu konformacijske promjene bjelančevine. vrste su vrlo selektivne.

Prijenos kroz staničnu membranu može biti difuzija ili aktivan prijenos. Difuzija znači nasumično prolaženje molekula međumembranske prostore ili preko nosača. Energija koju uzrokuje difuzija je normalno kinetičko gibanje molekula. Suprotno tome aktivni prijenos je prolaženje iona tvari preko proteinskih nosača koji nasuprot koncentracijskom

Sve se molekule neprestano molekula A dodirne molekulu B koja miruje, tada elektrostatske sile i nuklearne sile odbijaju molekulu B predajući joj dio energije. Molekula B dobiva ubrzanje, a molekula A usporava. Tako gi se zove Difuzija ( neprestano gibanje u tekućinama ili plinovima ). Ioni suspenzije difundiraju na sličan način kao

Transmembranski protein

Integralni protein

Fosfolipi di

STANIČNU MEMBRANU

i proteinskih

tekućinom i drugih molekula topljivih u vodi

, ali sudjeluju i u složenoj vodom koje omogućuju

i ion, pa tako dolazi do Obe

kroz

i drugih se odvija

gradijentu.

gibaju. Kada

svoje

banje molekula

i koloidne i

periferni

5

molekula

te on . Različite

prolaz vodi i

Glikoprotei n

6

cijele molekule,ali mnogo sporije jer su veće.

Postoje dvije vrste difuzije kroz staničnu membranu,a to su jednostavna i olakšana difuzija.

Jednostavna Difuzija je kinetičko gibanje iona ili molekula kroz otvore na membrani bez interakcije sa proteinskim nosačima,a njena brzina ovisi o količini tvari koja je na raspolaganju, kinetičkoj energiji tvari i o broju otvora na membrane kroz koje prolaze tvari. Jednostavna difuzija može se odvijati na dva načina. Jedan način je prolazak tvari kroz međuprostore lipidnog dvosloja, ako su tvari topljive u lipidima, a drugi način je prolaskom kroz vodene kanale koji se protežu čitavom duljinom prijenosne bjelančevine.

Olakšana DIfuzija za razliku od jednostavne zahtjeva interakciju sa nosačima koji se vežu sa molekulu ili ion i tako vezane ih prenosi kroz membranu.

Jedan od važnih čimbenika koji određuje brzinu difuzije je topljivost tvari u lipidima. Kisik,dušik , ugljikov dioksid su dobro topljivi u lipidima pa je njihova brzina prolaska vrlo velika i gotovo da za njih i ne postoji zapreka prolaska kroz membranu. Tvari netopljive u lipidima poput vode također mogu vrlo brzo difundirati pomoću bjelančevinastih kanala. Ostale molekule koje su topljive u vodi i dovoljno male također difundiraju brzo kroz bjelančevinaste kanala. Ureja koja je samo 20 % veća od molekule vode kroz pore stanične membrane prolazi tisuću puta sporije.

Proteinski kanali su u obliku cijevi koje povezuju izvanstaničnu tekućinu sa staničnom tekućinom koji su često selektivno propusni i mogu se zatvarati vratima ( ovisnih o naponu ili ligandu ). Njihovu selektivnu propusnost određuje oblik,promjer, električni naboj i kemijske veze. Akvaporini dozvoljavaju prolazak samo molekulama vode jedne iza druge i mogu svoj promjer mijenjati ovisno o fiziološkim uvjetima.

Natrijski kanali imaju promjer 0.3x0.5 nm i negativno su nabijeni zbog aminokiselina koje oblažu kanal. Privlače dehidratizirane natrijeve ione iz njihovog hidratiziranog oblika.

Kalijski kanaliimaju tetramernu građu na čijem se vrhu nalazi petlja pore koja sadrži uski filtar selektivnosti obloženim sa karbonilnim kisikom, koji dehidratizira kalijeve ione, a ne može dehidratizirati natrijeve ione jer su previše udaljene molekule karbonilnog kisika. Otvaranje i zatvaranje vrata je način regulacije prolaska iona. Vrata su zapravo produženi dijelovi bjelančevinske molekule. Vrata nadziru dva glavna mehanizma:

ATP

ADP

Jednostavna difuzija koja se odvija kroz lipidni dvosloj za tvari topljive u lipidima ili kroz proteinske kanale.

Olakšana difuzija odvija se putem proteinskih nosača koji podliježu konformacijskoj promjenu nakon vezanja liganda.

Aktivni prijenos koristi se ATP-om za prijenos molekula nasuprot koncentracijskom gradijentu.

7

Molekularni oblik vrata ovisi o električnom potencijalu membrane. Kod natrijskih kanala su vrata zatvorena ako je negativan naboj na unutarnjoj strani membrane, a vrata se otvore kada negativni naboj nestane i velika količina natrija difundira u stanicu. U ovom slučaju je otvaranje i zatvaranje vrata nadzirano naponom. Suprotno se događa u Kalijevim kanalima, koji se otvaraju kada je naboj s unutarnje strane membrane pozitivan.

U drugom slučaju je otvaranje i zatvaranje vrata nadzirano kemijskim tvarima ili ligandom. Neka se kemijska tvar ( ligand ) veže za bjelančevinu i dolazi do konformacijske promjene. Primjer za ovo je Acetil-kolin koji otvara vrata kod acetil- kolinski kanala u npr. Živčanim stanicama. Nastan negativno nabijena pora promejra 0,65nm kroz koju proalze nenabijene i pozitivne molekule.

Olakšana difuzija za razliku od jednostavne koristi proteinske nosače koji ti difuziju ˝olakšavaju˝. Jedna od bitnih razlika između te dvije difuzije je ta što se u jednostavnoj povećanjem koncentracije tvari brzina difuzije povećava proporcionalno,a u olakšanoj brzina ne može biti veća od Vmax. Bjelančevinski nosači sa kanalom imaju na svojoj unutrašnjosti receptori na koji se veže određena molekula koja zatim uzrokuje konformacijsku promjenu ili neku kemijsku promjenu. Nosač se otvori na drugoj strani i zbog toplinske promjene se tvar( koja je slabo vezana za receptor ) otpusti na drugu stanu. Ovim mehanizmom se prenosi glukoza,aminokiseline i druge molekule slične veličine. Transporter glukoze GLUT4 aktivira se inzulinom povećavajući brzinu transporta 10 – 20 puta.

Imamo tri glavna čimbenika koji utječu na neto-veličinu difuzije. Prvi je povezan sa koncentracijom tvari. Veličina neto difuzije jednaka je razlici koncentracija sa vanjske i sa unutarnje strane membrane. Veličina difuzije prema van ovisi o koncentraciji te tvari s unutarnje strane.

 −   ~ ( − ) Drugi čimbenik se odnosi na električni gradijent. Ako sa jedne strane membrane imamo negativni naboj , a sa druge pozitivni, onda će se negativno nabijeni ioni kretati prema pozitivnoj strani. Pri normalnoj tjelesnoj temperaturi razlika električnog potencijala, koja će držati ravnotežu određenoj koncentracijskoj razlici jednovalentnih iona može se odrediti pomoću Nernstove jednadžbe:

 (  ) = ±61 log  !

Treći čimbenik je razlika tlaka. Tlak je zapravo broj molekula koje udaraju od stjenku. Molekule se gibaju s područja većeg tlaka na područje manjeg tlaka zbog veće količine energije s jedne strane.

U tjelesnim stanicama najviše difundira voda. Difuzija vode u eritrocitima u oba smjera je oko 100 puta veća od volumena samog eritrocita. Difuzija vode u stanicu i iz stanice je uravnoteženo, pa je volumen vode u stanicama stalan, Neto-kretanje vode je nula. Kada dođe do razlike u koncentracijama vode s jedne i s druge strane, onda se pojavi neto-tok vode kroz staničnu membranu koja je selektivno propusna. Tada dolazi ili do bubrenja ili do skvrčavanja stanice. Dakle neto-gibanje vode

EMS – elektromotorna sila ( napon )

8

nastalo zbog razlike u koncentracijama kroz polupropusnu membranu naziva se ozmoza. Kroz polupropusnu membranu lako prolazi voda, a otopljene tvari kao što je NaCl teško prolaze kroz nju. Tlak koji je dovoljno velik da se suprotstavi djelovanju osmose zove se osmotski tlak otopine Natrijevog klorida.

Osmotski tlak je određen koncentracijom otopine izraženoj brojem čestica. Dakle nije bitna masa čestice, već broj čestica po jedinici volumena tekučine.Veće čestice imaju manju brzinu od malih čestica. Da bismo koncentraciju otopine izrazili pomoču broja čestica upotrijebljavamo jedinicu koja se zove osmol, a ne grame ili nešto slično. Jedan osmol osmotski aktivne tvari ekvivalentan je jednome molu te iste tvari koja ne disocira. Ako tvar disocira na dvije molekule (NaCl ) onda masa molekule u jednom molu daje zapravo 2 osmola, jer je tad broj osmotski aktivnih tvari duplo viši. Prema tome za otopinu koja ima 1 osmol aktivnih tvari otopljenih u 1kg otopine kažemo da ima osmolalnost 1 osmol/kg . Normalna osmolalnost izvanstanične i stanične tekučine iznosi oko 300 miliosmola po 1 kilogramu. Pri normalnoj tjelesnoj temperaturi i osmolalnosti od 1 osmol/kg nastaje osmotski tlak od 2.573 kPa, Budući da je vodu u otopini teško mjeriti u kilogramima upotrijebljava se osmolarnost koja je iskazana u osmolu po litri, a ne kao osmolalnost u osmolu po kilogramu.

Aktivni prijenos je prijenos nasuprot koncentracijskom gradientu( nasuprot elektrokemijskom gradientu ili nasuprot razlici u tlakovima). Postoje dvije vrste ovoga prijenosa: Primarni aktivni prijenos izravno koristi energiju pohranjenu u ATP-u, dok sekundarni koristi energiju pohranjenu u razlici koncentraciji iona između dviju strana membrana. Sličnost sa olakšanom difuzijom je u proteinskim nosačima koji u ovom slučaju mogu predati energiju molekuli ili ioni i tako joj omogučiti da se giba nasuprot koncentracisjkom gradientu.Tvari koje se prenose aktivno su ioni natrija,kalija,vodik i razni kloridi.

Na+/K+- crpka je najviše istražena. Ona izbacuje tri Na+ iona iz stanice, a ubacuje 2 K+ iona u stanicu i tako stvara pozitivni potencijal s vanjske strane membrane,a negativniji sa unutarnje strane. Kažemo da je ta crpka elektrogena jer stvara razliku potencijala. Na/K crpka ima važnu ulogu u održavanju staničnog volumena. Unutar stanice ima mnogo proteina i organskih molekula koje su negativno nabijene i ne mogu napustiti stanicu. Oni na sebe vežu pozitivno nabijene ione i tako uzrokuju osmozu vode u stanicu. Zato Na/K crpka izbacuje Na+ ione van koji pokazuju veliku sklonost da ostanu izvan stanice što urokuje ozmozu vode iz stanice jer su se trajno izgubili ioni.

Proteinski nosači se sastoje od dva globularna dijela. Veća se zove α-podjedinica (molekularna masa 100 000 ), a manja β-podjedinica (molekularna masa 55 000 ). Veća ima sa unutarnje strane tri receptora za Na+ ione i u blizini receptor za ATP, a sa vanjske strane ima dva receptora za K+. ATP-aza pretvara ATP u ADP što uzrokuje konformaciju i ubacivanje K+ iona u stanicu, a izbacivanje Na+ iz stanice. Može teći i suprotnim putem ako se eksperimentalno promijenje koncentracije.

2K+

3Na+

9

U unutarstaničnoj ima vrlo malo kalcijevih iona (10 000 puta manje nego izvan ) koji se izbacuju iz stanice pomoči kalcijevih crpki i ubacuju u vezikule pojedinih organela u stanici i u mitohondrije svih stanica.

Prijenos vodikovihiona važan je u gastričnim žlijezdama želuca ( protonska pumpa na parijetalnim stanicama ) gdje se na sekrecijskoj strani parijetalnih stanica želuca koncentrira i oblikuje solna kiselina tako da se izbacuju H+ ioni u zamjenu za K+ ione. Također je aktivni prijenos vodikovih iona važan u distalnim kanalićima i u kortikalnim sabirnim cijevima bubrega. Mokraćom se izbacuje višak vodikovih iona iz tijela.

Potrebna energija primarnog aktivnog prijenosa određuje se prema formuli:

"#$ % &'()* = 5,9 log  !

Kada se Na+ ioni prenose iz stanice primarnim aktivnim prijenosom oni stvaraju veliki koncentrscijski gradijent jer Na+ ioni nastoje difundiratu u stanicu jer ih izvan ima puno više nego unutra. Ta energija pohranjena u tom koncentracijskom gradientu može za sobom povući i neke druge molekule. To se onda zove kotransport. Za ovo je potreban mehanizam sprezanja koji se postiže drugim proteinskim nosačem na koji se s vanjske strane veže Na+, a sa unutarnje molekula koja se prenosi kotransportom. Kada su obe molekule vezane dolazi do konformacije. Glukoza i mnoge manje aminokiseline se prenose ovim putem, ali onda njihov nosač na vanjskom dijelu ima dva vezna mjesta ( jedno za Na+ , a drugo za glukozu ) na kojem neče doći do konformacije sve dok se uz Na+ nije vezala i glukoza. Pronađeno je 5 različitih nosača za specifične aminokiseline. Ovaj transport je bitan u epitelnim stanicama crijeva i u bubrežnim kanalićima.

Kontratransport ( prijenos u suprotnom smjeru od primarnog iona ) kalcija se zbiva u gotovo svim stanica, dok je kontratransport vodikovih iona karakterističan za proksimalne kanaliće bubrega gdje kalij iz lumena ulazi u stanice,a natrij iz stanica u lumen.Ponekad tvari moraju proći kroz više slojeva stanice. To se odvija pomoču aktivnog prijenosa na jednoj strani membrane i pomoču jednostavne ili olakšane difuzija na drugoj strani membrane. Prisutno je u epitelnim stanicama crijeva,bubrežnim kanalićima,svim egzokrinim žlijezdama, žučnom mjehuru i u dijelovima mozga.

Ostali oblici prijenosa tvari kroz membranu su egzocitoza ( sekrecija inzulina ) i endocitoza ( npr. funkcija makrofaga ).

Pojedine stanice su polarizirane, pa na njima razlikujemo apikalnu i bazolateralnu membranu ( npr. stanice crijeva ).

Uniport Simport Antiport

10

2. MEMBRANSKI I AKCIJSKI POTENCIJAL

Difuzijski potencijal je uzrokovan razlikama koncentracija iona sa obiju strana membrane. U prvom slučaju ćemo uzeti ione kalija kojih ima više unutar stanice nego izvana i membranu koja je samo propusna za ione kalija. Ti ioni će zbog koncentracijskog gradijenta difundirati iz stanice i za sobom povući pozitivni naboj. Tako će s vanjske strane nastati pozitivnost, a sa unutarnje negativnost zbog nedifundibilnih aniona. Otprilike za jednu milisekundu razlika potencijala ( difuzijski potencijal ) postane dovoljno velika da se suprotstavi neto-difuziji kalijevih iona unatoč velikom koncentracijskom gradijent. U normalnom živčanom vlaknu razlika potencijala koja je za to potrebna iznosi 94mV sa negativnošću s unutarnje membrane. U drugom slučaju uzet ćemo natrij kojeg ima više s vanjske strane membrane , a manje sa unutarnje. Natrijevi ioni difundiraju prema unutra i stvaraju pozitivnost iznutra ( obrnuta polarnost od K+ iona ). Membranski potencijal u ovom slučaju iznosi 61mV s pozitivnošću na unutarnjoj membrani. Razlika difuzijskog potencijala koja je dovoljno velika da se suprotstavi neto-difuziji određenog iona zove se Nernstov potencijal. Što je omjer veći, veća je sklonost difuziji iona u jednom smjeru. Nernstov jednadžba:

 = ±61 log ./01231.1

EMS ima + predznak ako negativan ion difundira iznutra prema van, a – ako difundira pozitivan ion iznutra prema van.Ako je membrane propusna za više od jednog iona, onda difuzijski potencijal ovisi o polarnosti iona,propusnosti membrane za pojedini ion i o koncentraciji iona sa vanjske i unutarnje membrane. Goldmanova formula:

 (  ) = −61 log &4156 7416 +&956796 + &:;<=7:;= &41<6 7416 &9<6796&:;5=7:;=

Važnost iona za difuzijski potencijal ovisi o propusnosti membrane za njega. Najvažniji ioni su natrij,kalij i kloridni ioni. Propusnost membrane se mijenja za natrij i kalij, ali za kloridne ione se nikad ne mijenja. Ako je membrana propusna samo sa Na+, potencijal će biti jednak Nernstovom potencijalu za Na+. Koncentracijski gradijent pozitivnih iona ( Na+, K+ ) usmjeren je iznutra prema van, stvarajući negativnost s unutarnje strane membrane, dok je koncentracijski gradijent negativnih iona ( Cl- ) usmjeren izvana prema unutra i stvaraju negativnost s unutarnje strane.

Membranski potencijal mirovanja u živcima iznosi -90mV što znači da je negativnost u stanicu veća za 90mV. Sve stanice sadrže Na+/K+ elektrogene crpke, koje izbacuju 3 Na+ van i ubacuju 2 K+ unutra, stvarajući elektronegativnost s unutrašnje strane. Ako gledamo samo propusnost za kalij i njegov utjecaj na membranu u mirovanju, onda potencijal iznosi -94mV. Ako dodamo tome još i propusnost membrane za natrij ( +61mV ) prema Goldmanovoj formuli dobit ćemo novi potencijal od -86mV s negativnošću na unutarnjoj membrani. Propusni K+/Na+ kanal je oko 100 puta propusniji za kalij nego za natrij, pa prema Goldmanovoj jednadžbi Na+ ne utječe mnogo na potencijal. Ako još svemu tome dodamo i Na/K crpke na membrani koje 3 Na+ iona izbacuju van, a ubacuju 2 K+ iona dobit ćemo

K – naboj

P - propusnost

11

negativnost od – 4 mV. Sve skupa dakle iznosi -90mV. Dakle, gledajući samo difuzijski potencijal za Na+ i K+ dobit ćemo membranski potencijal u mirovanju od - 86mv, a sa Na/K-crpkom koja stvara dodatnu manju elektronegativnost konačni potencijal od -90mv.

Živčani se signali prenose preko akcijskog potencijala. To su zapravo brze promjene naboja prema pozitivnim vrijednostima. U fazi mirovanja membranski potencijal iznosi -90mV i membrana je polarizirana. U fazi depolarizacije ulaze Na+ ioni u stanicu i u debljim živčanim vlaknima uzrokuju prebačaj potencijala ( prelazak potencijala iznad ništice u pozitivne vrijednosti, +35mV ),a u fazi repolarizacije K+ ioni izlaze iz stanice uzrokujući repolarizaciju. U debelim živčanim stanicama potencijal može biti i pozitivan. Živčane stanice osim Na/K crpke i propusnih kanala za Na/K ima i natrijske i kalijske kanale regulirane naponom. Natrijski kanal aktivacijska vrata sa vanjske strane i inaktivacijska vrata sa unutarnje strane. U mirovanju ( -90mV ) su aktivacijska vrata zatvorena, ali se naglo otvore kada potencijal postane pozitivniji ( - 70mV do -50mV ) i tad Na+ ioni ulaze u stanicu. u vremenu aktivacije oba su vrata otvorena. Isto napon koji je otvorio vrata ih i zatvori kada potencijal postane još pozitivniji. Zatvaranje je sporije od otvaranja. Natrijevi kanali se ne mogu ponovno depolarizirati sve dok se potencijal ne vrati na -90mV jer se inaktivacijska vrata tek otvaraju kada je potencijal u mirovanju. Kalijski kanali imaju samo jedna vrata i oni se sporije otvaraju od natrijskih. Oni se zbog kašnjenja otvaraju kada se Natrijevi kanali počnu zatvarati i tako ubrzavaju repolarizaciju.

Negativno nabijeni anioni proteina, fosfata i drugih molekula ne mogu proći kroz membranu,pa ostaju unutar stanice. Svaki manjak pozitivno nabijenog iona uzrokuje negativni naboj unutar stanice.

Gotovo svaka stanica ima kalcijske crpke koje izbacuju Ca2+ iz stanice nasuprot gradijentu. Postoje još i kalcijevi kanali regulirani naponom koji su slabo propusni za Na+ i Ca2+ koji se zbog toga zovu Ca++/Na+ kanali. Njima treba 10-20 puta više vremena za aktivaciju, pa se zato zovu i spori kanali, dok se Na kanali zovu brzi kanali. Kalcijevi kanali regulirani naponu prisutni su u srčanom i glatkom mišićju, te pridonose depolarizaciji. Nedostatak Ca2+ iona u izvanstaničnoj tekućini uzrokuje da se natrijevi kanali mogu aktivirati i puno manjom promjenom potencijala. Može doći i do toga da se ti kanali aktiviraju spontano ako je samo 50% manje Ca2+ iona (˝tetanija˝mišića ). Ca++ ioni se vežu na vanjsku stranu Na+-kanala i svojim pozitivnim nabojem mijenjaju napon pri kojem se Na+-kanali aktiviraju.

12

Kada se napon sa -90mV počinje kretati prema ništici Na-kanali se počinju otvarati sve dok svi kanali ne budu otvoreni, a onda zbog smanjene negativnosti dolazi do njihovog zatvaranja nakon samo par milisekundi. Razvitak akcijskog potencijala uzrokuje promjena naboja na oko -65mV. To se zove prag podražaja. Akcijski potencijal podražuje susjedne membrane i širi se u svim smjerovima vlakna. Faktor sigurnosti uvijek mora biti veći od jedan (omjer akcijskog potencijala i praga podražaja) da bi podražio dio tkiva,a ako uvjeti ˝nisu normalni˝ podražaj se neće širiti dalje.

Debelo živčano vlakno može 100 000 puta do 50 milijuna puta prenijeti živčani impuls prije nego što se koncentracije Na+ i K+ smanji toliko da to postane nemoguće. Zato postoje Na/K crpke koje vračaju koncentracijski gradijent na normalu. One troše ATP i Na/K-ATPazna crpka ima posebno svojstvo. Ako se nagomila višak Na+ u stanici njihova se aktivnost poveća proporcionalno trećoj potenciji koncentracije Na+. Ako se koncentracija poveća 2 puta, aktivnost crpke se poveća 8 puta.

U nekim akcijskim potencijalima postoji plato koje produžuje depolarizaciju u npr. Srčanom mišiću. U srčanim mišićima imamo dvije vrste kanal,a to su brzi natrijevi kanali i spori kalcijevi kanali koji svojim sporim otvaranjem produžuju kontrakciju srca. Kalijski se kanali također sporije otvaraju tek nakon što plato završi.

Srce i neki drugi glatki mišići se ritmički podražuju (crijevna peristaltika, disanjeP) ili opetovanje okidanje. U skeletnim mišićima može doći do te pojave, ako koncentracija Ca++ padne na manje od kritične vrijednosti ili kada se mišić nalazi u otopini lijeka veratrina. Potencijal u mirovanju srca je oko -60mV do -70mV pa zbog toga Na+ i Ca++ ioni ulaze i membrana postaje još propusnija za te ione sve dok se ne stvori akcijski potencijal. Nakon repolarizacije slijedi kratka faza od nekoliko milisekunde ili sekunde gdje je membrana nepodražljiva. Pri kraju depolarizacije ili na početku repolarizacije membrana postane previše propusna za kalijeve ione koji odnose pozitivne ione i tako stanica postane hiperpolarizirana ( potencijal se približio nernstovom potencijalu za kalij ). U tom razdoblju je membrana nepodražljiva sve dok se propusnost za kalijeve ione ne smanji. Nakon toga slijedi ponovna depolarizacija ulaženjem Na+ i Ca++ iona.

Tanka živčana vlakna nemaju, a debela imaju mijelinsku ovojnicu koja je često deblja od samog aksona kojeg obavija. Mijelinsku ovojnicu stvaraju schwannove stanice koje višestruko obavijaju akson. Mijelinska ovojnica sadrži sfingomijelin koji je dobar izolator. Akson ima membranu koja je ispunjena aksoplazmom (viskozna tekućina ). Mijelinska ovojnica stvara suženja na kojima ioni mogu prolaziti ( Ranvierova suženja). Na tim mjestima se i stvara akcijski potencijal koji se onda dalje ˝skokovito˝ prenosi kroz akson. Prednosti ovakvog prijenosa su manja potrošnja iona jer se potencijal stvara samo na Ranvierovim suženjima. Također se i repolarizacija odvija uz manji trošak iona. Brzina prijenosa može biti od 0.25 m/s do 100 m/s. Nastajanje akcijskog potencijala tj. ulazak dovoljnog broja Na+ iona, može uzrokovati mehanički podražaj ( mehanoreceptori ), kemijski ( neurosinapsa ) ili električna struja ( crijeva, srce ). Smanjenjem napona na vanjskoj membrani prema negativnim vrijednostima uzrokuje otvaranje natrijevih kanala, a stvaranje pozitivnog naboja dolazi do hiperpolarizacije. Razdoblje nakon akcijskog potencijala kada se nikakvim dodatnim podražajem ne može ponovno izazvati akcijski potencijal je

13

razdoblje apsolutne refrakternosti. Kalcijevi ioni su stabilizatori membrani jer njihova prevelika koncentracija u izvanstaničnoj tekućini smanjuje propusnost za Na ione. U stabilizatore spadaju i lokalni anestetici prokain i tetrakain.

3. KONTRAKCIJA SKELETNOG MIŠIĆA

Mišići su izgrađeni od puno vlakana i podjedinica koji se pružaju kroz čitavi mišić i u 98 % slučaja su inervirani jednim živčanim završetkom u blizini središta vlakna. Oni imaju sarkolemu koja je posebna vrsta membrane građena od stanične membrane koju još zovemo i plazmatska membrana i od polisaharidne ovojnice koja sadrži mnogo kolagenih vlakana. Ta kolagena vlakna spajaju na krajevima mišića za tetive koje ih spajaju za kosti. Mišići su građeni od mnogo miofibrila koje imaju 1500 miozinskih i 3000 aktinskih niti. To su veliki polimerizirani proteini koji omogućuju kontrakciju. Miozinske niti su debele, a aktinske su tanje. Miozinske i aktinske niti djelomično ulaze jedna u drugu, pa se vide svijetle i tamne pruge. Svijetle pruge se sastoje samo od aktinskih niti i zovu se I-pruge jer su izotropne za polarizirano svjetlo, a tamne pruge sadrže miozinske niti i krajeve aktinskih niti i zovu se A-pruge jer su anizotropne za polarizirano svjetlo. Miozinske niti sadrže i male izdanke koji se zovu poprečni mostovi. Aktinske niti su pričvršćene za Z-ploču koja je također građena od nitastih bjelančevina. Z-ploča prolazi kroz pojedinu miofribrilu i povezuje susjedne miofribrile. Prostor između dvije Z-ploče zove se sarkomera ( 2 mikrometra), a srednji dio sarkomere u kojoj se nalaze samo miozinske niti je H- zona. Miozinske i aktinske niti na okupu drži titin. To je nitasta bjelančevinska molekula relativne mase 3 000 000. Titin je vrlo elastičan i on drži miozinske i aktinske niti u povoljnom položaju za kontrakciju. Svojim elastičnim krajem drži se za Z-ploču, a drugim za miozin. U relaksiranom stanju aktinske niti se malo preklapaju, dok pri kontrakciji dolazi do znatnijeg preklapanja i uvlačenja pod miozinske niti, a posljedica je privlačenje Z-ploča prema miozinskim nitima.

Međuprostor oko miofibrila ispunjava sarkoplazma bogata kalijem, magnezijem, fosfatom, proteinima, enzimima i usporedno poredanih mitohondrija za opskrbu ATP- om. Također sadrži sarkoplazmatsku mrežicu, koja je posebno dobro razvijena u mišićima brze kontrakcije.

Da bi se mišić podražio najprije impuls putuje živcem gdje se u aksonu oslobađa acetil-kolin, koji preko istoimenih kationskih kanala uzrokuje ulazak natrija i depolarizaciju. Potom se otvaraju kalijevi kanali regulirani naponom i na membrani mišića stvara se akcijski potencijal koji putuje uzduž membrane mišića, te se iz sarkoplazme oslobađa Ca++ ione koji uzrokuju kontrakciju ( klizenje miozinskih i aktinskih niti ). Na kraju Ca++ crpka izbacuje ione van i kontrakcije završava.

14

Miozinska nit je građena od molekula miozina koja je građena od 6 polipeptidnih lanaca. Dva teška lanca su zavijena u heliks i čine rep miozina. Završeci svakog pojedinog lanca tvore glavicu. 4 laka lanca ( 2 u svakoj glavici ) pomažu pri kontrakciji. Glavice molekula strše van i tvore poprečne mostove zajedno sa dijelom teškog lanca, koji se naziva ručica. Imamo ukupno dva mjesta na kojima je moguće savijane, a zovemo ih zglobovi ( miozin-ručica i ručica- glavica ). Na središnjem dijelu miozina nema poprečnim mostova i svaka glavica je od slijedeće udaljena za 120 stupnjeva jer je i sam miozinska nit uvijena. Glavice djeluju kao ATPaze jer mogu razgradit ATP koji je potreban za kontrakciju.

Aktinske niti se sastoje od dva lanca F-aktina koji je građen od polimeriziranih molekula G-aktina. Dva lanca su savijena u heliks kao i kod miozinske niti. Na F-aktin je nepravilno u nakupinama vezan ADP koji čini aktivna mjesta. Tropomiozinske molekule su savijene sa F-aktinom i one u mirovanju prekrivaju aktivna mjesta. Na tropomiozin je u pravilnim razmacima pričvršćen i troponin koji se sastoji od 3 labavo vezana bjelančevinska kompleksa. Troponin I ima veliki afinitet prema aktinu, troponin T prema tropomiozinu i troponin C prema Ca++ ionima. Troponin C može na sebe vezati i do 4 Ca++ iona što uzrokuje njegovu konformacijsku promjenu, tropomiozin se povlači dublje u žlijeb aktina i dolazi do otkrivanja aktivnih mjesta na F-aktinu za koje se automatski vežu glavice miozina. Kada se glavice vežu promjeni se molekularna sila na ručicama pa dolazi do uspravljanja glavice što ujedno i povlači aktinsku nit i tako dolazi do kontrakcije.

Što je veći mišićni rad to je i veća potrošnja ATP-a ( Fennov učinak ). ATP-azna aktivnost glavice razgradi ATP na ADP i fosfatni ion, koji ostaju vezani na glavici. Ona se uspravi prema aktinu, ali tek nakon što Ca++ ioni oslobode aktivna mjesta dolazi do vezanja glavice, a to vezanje konformacijski mijenja glavicu i ona se nagne prema ručici. Naginjanje glavice zove se zamah. Energija za ovaj pokret bila je pohranjena u razgradnji ATP-a, a nakon zamaha produkti razgradnje se oslobađaju od glavice, veže se nova molekula ATP-a i glavica se otkine od veznog mjesta. Ovaj postupak se ponavlja dok se miozinske niti ne približe Z-membrani ili do mišićnog preopterećenja.

Najveća napetost mišića je pri duljini sarkomere od 2 – 2,2 mikrometra gdje aktinske niti preklapaju sve poprječne mostove. Povećanjem razmaka ili smanjivanjem, napetost se smanjuje. Brzina kontrakcije se smanjuje što je veće opterećenje, sve dok je sila suprotstavljanja ( opterećenje ) jednako mišićnoj sili.

Osim što se ATP ( 4mM ) troši za miozinske glavice,potreban je i za prebacivanje Ca++ iona iz sarkoplazme u sarkoplazmatsku mrežicu i za izbacivanje Na+ i K+ kroz

15

membranu. Mišići svoj ATP dobivaju na tri načina. Prvo iz fosfokreatina kojeg ima vrlo malo, a sadrži visokoenergetske fosfatne veze većom količinom slobodne energije ( dostatno za 5 – 8s ). Drugo glikolizom glikogena koji se razgrađuje na mliječnu i pirogrožđanu kiselinu. Prednost glikolize je ta što je proces brz i nije potreban kisik, a nedostatak što se brzo u mišiću nakupljaju štetne tvari. Treći način je oksidacijski metabolizam ( ugljikohidrati, bjelančevine i masti ). Ovim se putem dobiva 95 % potrebne energije za rad mišića.

Korisnost kontrakcije mišića u najpovoljnijim uvjetima iznosi samo 25 %. Veći dio energije pretvara se u toplinu. Polovica uložene energije gubi se za vrijeme sinteze ATP-a, a od te uložene energije samo 40 – 45% odlazi u rad. Pri brzim kontrakcijama troši se energija za savladavanje mišićnog trenja. Kada je brzina kontrakcije 30% maksimalne, korisnost je najveća.

Pri izometričnoj kontrakciji se mišić ne skraćuje, a pri izotoničnoj se skraćuje, ali napetost ostaje ista. Izometrični sustav se koristi za ispitivanje različitih funkcionalnih karakteristika mišića. Najmanji mišić u srednjem uhu je m. stapedius, a najveći m. kvadriceps. Brza vlakna ( tip II, bijeli mišić ) su deblja, jače se kontrahiraju, imaju manju opskrbu kisikom jer im nije potreban, imaju puno glikolitičkih enzima za razgradnju glikogena i imaju manje mitohondrija i dobro razvijenu sarkoplazmatsku mrežicu. Spora vlakna ( tip I, crveni mišić ) su tanja, inerviraju ih tanji živci, imaju dobro razvijen sustav kapilara, sadrže velike količine mioglobina koji je sličan hemoglobinu, koji veže na sebe kisik.

Sva mišićna vlakna koja inervira jedan živac naziva se motorička jedinica. Sumacijom se intenzitet mišićne kontrakcije može pojačati povećanjem broja motoričkih jedinica, koje se istodobno kontrahiraju ( sumacija većeg broja vlakana ) ili povećanjem učestalosti kontrakcija ( sumacija frekvencija ), što može uzrokovati tetanizaciju. Prema načelu veličine najprije se podražuju manja vlakna koja su inervirana tanjim motoričkim vlaknima, a pojačavanjem intenziteta signala aktiviraju se sve veće motoričke jedinice, koje su inervirane debljim motoričkim vlaknima. Pri sumaciji frekvencija dolazi do stapanja kratkih trzaja, pri čemu slijedeći započinje prije nego prošli završi, a posljedica je dodavanje snage kontrakcije prvog trzaja drugome sve dok ne nastane tetanizacija tj. kontrakcija mišića koja je potpuno glatka i trajna.

Kontrakcija nakon dužeg mirovanja je slabija od one nakon 10-50 kontrakcija jer se Ca++ ioni nakupljaju u citosolu i ne mogu se odmah vratiti u sarkoplazmu ( učinak stuba ). Mišićni umor javlja se zbog nedostatka hranjivih tvari ( nestajanje glikogena ), poglavito kisika, te zbog slabljenja impulsa nakon određenog vremena.

Svi mišići podliježu preoblikovanju radi prilagođavanju zadataka koji se od njih očekuju. Mijenja se promjer, duljina, prokrvljenost i vrsta vlakana. U mišićnoj hipertrofiji uzrokovanoj snažnim kontrakcijama pod nekim opterećenjem ( npr. tlačno ili volumno opterećenje srca ) dolazi do povećanja broja aktinskih i miozinskih niti. Miofibrile se mogu razdvajati i stvarati nove. Povećava se udio glikolitičkih enzima. U mišićnoj atrofiji dolazi do obrnutog stanja kada se mišić dugo ne koristi, a izraženiji su ubikvitinsko-proteolitički enzimi za razgradnju. Mišić koji je stalno izduljen na dužinu dulje od njegove stvarat će na krajevima nove sarkomere velikom brzinom, a kada je stalno u kraćem stanju od svoje duljine, dolazi do obrnutog procesa. Linearnim razdvajanjem povećanih vlakana dolazi do mišićne hiperplazije tj. do povećanja samoga broja mišićnih vlakana. Denervirani mišići propadaju i zamjenjuje ih vezivno ili masno tkivo, koje se vremenom skraćuje ( atrofija mišića )

16

4. NEUROMUSKULARNI SPOJ

Živčano vlakno koje stigne do mišića se grana i tako inervira stotine mišićnih vlakana gdje se onda stvara akcijski potencijal koji se širi u svim smjerovima prema krajevima mišića. U 98 % slučaja mišić ima samo jedan neuromuskularni spoj. Živčana vlakna nikad ne diraju plazmatsku membranu mišića i uvijek su izolirani sa jednom ili više schwannovih stanice. Razmak između živčanog i mišićnog vlakna zove se sinaptički prostor ili pukotina. Na mjestu neuromuskularnog spoja je membrana mišića uvrnuta (sinaptički žlijeb ) koja ima mnogo malih nabora ( subneuralna pukotina ) koja povećava ukupnu površinu membrane. U završetku Aksona se nalaze brojni mitohondriji koji proizvode ATP potrebnog sa stvaranje acetil-kolina. Acetil-kolin se stvara u citoplazmi aksona koji se pohranjuje u sinaptičkim mjehurićima kojih ima oko 300 000, a kada impuls stigne u završni dio aksone oslobađa ih se samo 125.

S unutarnje strane živčanog vlakna se nalaze guste prečke koje sa obiju strana imaju kalcijske kanale regulirane naponom. Oni kada impuls stigne do njih ubacuju Ca2+ ione iz sinaptičke pukotine u citoplazmu i tako se sinaptički mjehurići privlače u blizinu prečke gdje se egzoticozom acetil-kolin izlučuje van. Na ulasku u subneuralnu pukotinu nalaze se proteinski kompleksi koji su zapravo ionski kanali regulirani naponom i naziva se nikotinski receptor. Sastoji se od 5 podjedinica, a to su 2 α lanca i po jedan β,ϒ i δ ( delta ) lanac. Dvije molekule acetil-kolina se vežu za 2 vezna mjesta koja se nalaze na mjestu dodira α-podjedinice sa β-podjedinicom i na mjestu dodira α-podjedinice sa delta-podjedinicom, te tako nastupa konformacijska promjena. Kroz te kanale prolaze bitni pozitivno nabijeni ioni ( Na+,Ca++,K+ ) od kojih jedino Na+ prolazi u većim količinama, dok negativni Cl- ioni ne mogu proći. Jedino su Na+ i K+ nalaze u većim koncentracijama. Na+ ima puno u izvanstaničnoj tekućini, a K+ ima više unutar stanice. Ionski kanali su nabijeni negativno pa privlače Na+ iz pukotine, a istodobno sprječavaju izlazak kalija. Tako se stvara potencijal završne ploče s pozitivnošću s unutrašnje strane, koji pobuđuje akcijski potencijal.

U sinaptičkoj pukotini ima puno acetilkolin-esteraze /ACE/ koja razgrađuje acetil-kolin na ione acetata i kolina koji se ponovno reapsorbira u živčano vlakno . Acetil-kolin djeluje na membranu mišića samo milisekundu. Jedan razlog tome je ACE, a drugi je difuzija acetil-kolina iz sinaptičke pukotine. Neuromuskularni spoj ima visok sigurnosni čimbenik jer se stvara trostruko jači potencijal od potrebnog.

Završetak aksona

Mitohondrij Sinaptička pukotina

Subneuralna pukotina

Sinaptički mjehurići

Acetilkolinski receptori

17

Frekvencijom od 100 podražaja u sekundi se potroši acetil-kolin i to nazivamo zamor neuromuskularnog spoja. Nakon nastanka aktivacijskog potencijala na membrani živca nastanu obložene jame koje nastaju djelovanje kontraktilnih bjelančevini ( katrina ), Te bjelančevine se kontrahiraju i jamice se otkinu i od njih nastanu novi mjehurići.

Golgijev aparat u tijelu neurona proizvodi mjehuriće, koji se strujanjem aksoplazme prenose do neuromuskularnog spoja. Acetilkolin se proizvodu u citosolu živčanog završetka i pohranjuje u mjehuriću. Akcijski potencijal i aktivacija kalcijskih kanala dovodi do povećanja koncentracije Ca++ u unutrašnjosti živca. što uzrokuje stapanje mjehurića i njihovo prsnuće. Egzocitozom acetilkolin izlazi van. Nakon završetka impulsa pojavljuju se obložne jamice na membrani nastale djelovanjem kontraktilnih bjelančevina ( klatrin ) od kojih nastanu novi mjehurići sa punjenje i pospremanje acetilkolina.

Metakolin, karbakol i nikotin su otrovi koji djeluju slično kao acetil-kolin, ali ih ACE ne razgrađuje  podražuju živac. Neostigmin i fizostigmin inaktiviraju acetil-kolin esterazu jer se spajaju s njom. Diizopropil-fluorofosfat je jak vojni otrov koji inaktivira acetil-kolin na nekoliko tjedana. Kurariformne tvari sprječavaju prelazak impulsa, a najpoznatija je D-tubokurarin. Trovanje mišićnih vlakana kurareom uzrokuje nemogućnost acetilkolina da se spoji s receptorom jer otrov se natječe za vezno mjesto, a botulin, bakterijski otrov, smanjuje količinu acetilkolina. Sukcinil kolin se veže za receptor i dovodi do depolarizirajućeg bloka. Miastenia Gravis je autoimuna bolest u kojoj se stvaraju antitijela protiv acetilkolinskih receptora. Potencijal koji nastane na završnoj ploči je preslab i dolazi do paralize mišića. U liječenju se primjenjuje neostigmin ( antikolinesterazni lijek ).

Membranski potencijal u mišićima je jednak onom u debelim živčanim vlaknima ( -80mV do -90mV). Akcijski potencijal traje 1-5 sekundi što je pet puta duže nego u debelim živčanim vlaknima, ali je brzina prenošenja samo 3-5 m/s što je 1/13 brzine u debelim živčanim vlaknima.

Pošto su skeletni mišići jako debeli oni imaju razvijen sustav T-cjevčica koje su zapravo produžeci stanične membrane. Te cjevčice priliježu u sarkoplazmatsku mrežicu koja se sastoji od velikih proširenja ( završne cisterne ) koje priliježu uz T- cjevčice i od dugih uzdužnih cjevčica koje okružuju sve površine miofibrila. Kada akcijski potencijal preko T- cjevčica stigne do sarkoplazmatske mrežice onda se u njoj oslobađaju Ca++ ioni u miofibrile koje kasnije Ca++-crpka izbacuje nazad van. T-tubuli sadrže dihidropiridinske receptore, koji su osjetljivi na promjenu napona i oni otvaraju Ca++- kanale. U sarkoplazmatskoj mrežici postoji bjelančevina kalsekvestrin koja može vezati 40 puta više Ca++ na sebe.

Sarkolema T-Tubul

Sarkoplazmatski retikulum

Terminalne ( završne ) cisterne

Širenje akcijskog potencijala

Trijada

18

5. KONTRAKCIJA I PODRAŽIVANJE GLATKOG MIŠIĆA

Glatki mišići su građeni od manjih vlakana i oni imaju manji promjer i duljinu od skeletnih. Glavna podjela tih mišića je na višejedinične i na jednojedinične glatke mišiće. Višejedinični se sastoje od više vlakana koji se kontrahiraju neovisno jedno o drugome. Najčešće jedan živčani završetak inervira jedno od tih vlakana. Prekriveni su bazalnom membranom koja se sastoji od finog kolagena i glikoproteina. Nalaze se u cilijarnom tijelu i očnoj šarenici. Jednojedinični glatki mišići se također sastoje od više vlakana, ali su oni povezani u jednu cjelinu. Njihove se membrane dodiruju i podražaj preko pukotinskih spojišta ( gap junction ) podražuje čitav mišić. Zbog stvaranja sincicija se zovu još i sincicijski mišići, a pošto izgrađuju većinu unutarnjih organa i visceralni glatki mišići.

Glatki mišići nemaju tropomiozinski kompleksi nemaju pravilan raspored kao skeletni mišići. Građeni su od aktinskih i miozinskih niti. Aktinske niti su pričvršćene za gusta tjelešca koja mogu biti vezana za membranu ili razbacana po stanici. Između aktinskih niti se nalaze miozinske kojih ima 5-10 puta manje nego aktinskih. Aktinske niti se zrakasto šire prema sredini i sa svojim krajevima dodiruju miozinske niti koje ih povlače u suprotni smjer. Gusta tjelešca zapravo imaju jednaku ulogu kao i Z- membrane. Glatki se mišići mogu kontrahirati na 80 % svoje duljine, dok skeletni na 30 %. jer su miozinski poprečni mostovi nagnuti u dva smjera.

Skeletni mišići se kontrahiraju i relaksiraju brzo, dok glatki tonično i sporo. Glavice u glatkim mišićima imaju manju ATPaznu aktivnost ( dulje traje onaj dio ciklusa kada su glavice pričvršćene za aktinske niti  najvažniji čimbenik koji određuje silu kontrakcije ) i troše manje energije za jedan ciklus( 10-300 puta ) koji je u glatkom mišiću mnogo sporiji, a i za jedan ciklus se troši samo 1 ATP. Kontrakcija u glatkom mišiću počinje 50-100 ms nakon podražaja, a maksimalan kontrakcija se postiže pola sekunde kasnije. Tijekom 1-2 sekunde nakon toga nastupa relaksacija. Prema tome kontrakcija traje 1-3 sekunde čemu je uzrok sporo vezanje i otpuštanje glavice od aktinske niti. Kontrakcije glatkih mišića mogu trajati svega 0,2 s do 30 s jer svi glatki mišići nemaju iste karakteristike. Kontrakcija glatkih mišića ( 40-60 N/cm2 ) je jača od skeletnih ( 30-40 N/cm2 ) jer su poprečni mostovi duže vezani za aktinsku nit. U glatkim mišićima se kontrakcija može održavati uz vrlo mali utrošak energije i uz mali trajni ekscitacijski signal, a to se zove mehanizam zasuna.

Glatki mišići imaju jedno vrlo važno svojstvo, a to je stres-relaksacija. Ovo možemo vrlo lako objasniti na primjeru mokraćnog mjehura. Povećanjem njegovog volumena se povisi i tlak, ali nakon nekoliko sekundi ili minuta se tlak ponovno vrati na ˝normalu˝. Isto tako ako se volumen smanji i tlak se smanji. U tom slučaju se događa obrnuta stres relaksacija.

Glatki mišići nemaju troponin C koji bi vezao Ca++, ali imaju kalmodulin na koji se veže Ca++ i tako nastali kompleks ( Ca++-kalmodulin ) zatim aktivira fosforilacijski enzim miozin-kinazu. Aktivirani enzim fosforilira laki lanac glavice ( regulacijski lanac ) što omogućuje njegovo vezanje za aktivno mjesto. Enzim miozin-fosfataza odvaja fosfat od regulacijskog lanaca, a taj enzim je smješten u staničnoj tekućini glatkog mišića. Vrijeme potrebno za relaksaciju ovisi o miozin-fosfatazi.

19

Akcijski potencijal u glatkim mišićima mogu stvoriti različite tvari jer sadrže više vrsta receptora za ekscitaciju i receptore za inhibiciju. Završeci živčanih vlakana i stjenke glatkog mišića tvore difuzne spojeve gdje se tvari izlučuju u matriks. Živčana vlakna obično inerviraju samo vanjski sloj, a podražaj se kasnije širi u unutarnji dio mišića. Aksoni nemaju završne nožice, nego varikozitete ( proširenja ) na čijim mjestima su schwannove stanice prekinute i tvar se može izlučiti kroz stjenku proširenja. Mjehurići mogu u sebi imati acetil-kolin ili noradrenalin, ali nikad oboje. U nekim vlaknima je acetil-kolin eksitacijski hormon, a noradrenalin inhibicijski i obrnuto. O vrsti receptora ovisi koji će od ta dva djelovati eksitacijski, a koji inhibicijski.

Potencijal u mirovanju glatkih mišića iznosi -50mV do -60mv, a akcijski potencijal može biti šiljasti i sa platoima. Šiljasti se pojavljuje kod jednojediničnih, a može nastati djelovanjem struje,raznih hormona i tvari, rastezanjem mišića i spontano. Akcijski potencijal s platoima nastaje zbog spore repolarizacija u npr. mokraćnom mjehuru ili maternici. Stanična membrana glatkog mišića ima više Ca++ kanala reguliranih naponom, nego Na+ kanala, pa Na+ nema velikog udjela u nastanku akcijskog potencijala. Ca++ ioni uzrokuju produljeno djelovanje akcijskog potencijala i izravno djeluju na kontraktilni mehanizam glatkog mišića. Ako se glatki mišić dovoljno rastegne u njemu nastaje akcijski potencijal djelovanjem normalnih sporovalnih potencijala ( lokalno svojstvo glatkih mišića ) i djelovanjem rastezanja samog mišića jer dolazi do smanjenja negativnosti membrane  samopodražljivost. Uzrok ritmičkih sporih valova je pojačavanje i slabljenje prebacivanja sporih iona ( ~ Na+ iona ) kroz membranu ili ritmičke promjene vodljivosti kanala. Ti valovi se još nazivaju predvodnički valovi jer mogu izazvati akcijski potencijal. Rastezanjem glatkog mišića smanjuje se negativnost membrane i uz sporovalni potencijal dolazi do kontrakcije ( crijeva ispunjena sadržajem  istezanje gl.mišića  peristaltika ).

Postoje dvije vrste čimbenika koji utječu na kontrakciju glatkog mišića bez vanjskog podražaja, a to su lokalni tkivni kemijski čimbenici i različiti hormoni. Lokalni manjak O2, višak CO2 i H

+ uzrokuju vazodilataciju malih krvnih žila, a isti učinak ima i adenozin, mliječna kiselina, visoka tjelesna temperatura, višak K+ iona, a manjak Ca++ iona. Neki od važnih hormona ( noradrenalin, adrenalin, acetilkolin, angiotenzin, endotelin, vazopresin, oksitocin, serotonin i histamin ) koji utječu na kontrakciju otvaranjem Na+ ili K+ kanala i dovode do depolarizacije ili dovode do ulaska Ca++ iona u stanicu i nastaje depolarizacija i kontrakcija bez prethodnog akcijskog potencijala. su. Mogu djelovati inhibicijski zatvaranjem Na+ ili Ca++ kanala, a otvaranjem K+ kanala te tako dovode do hiperpolarizacije koja snažno inhibira kontrakciju. Da li ce biti inhibicijski ili eksitacijski ovisi o vrsti receptora na membrani. Hormoni mogu imati učinak i djelovanjem na receptore koji ne uzrokuju promjenu potencijala nego djeluju na otpuštanje Ca++ iz sarkoplazmatske mrežice ( kontrakcija ) ili aktiviraju AC ili GC i nastaje cAMP ili cGMP ( inhibicija ).

Glatki mišić ima kalveole koje se mogu uspoređivati sa T-cjevčicama skeletnog mišića, ali su rudimentarne. Podražaj stigne do kalveola i zatim se iz sarkoplazmatske mreže oslobađaju Ca++ ioni. Što je bolje razvijena sarkoplazmatska mrežica, kontrakcija mišića je brža. Snaga kontrakcije ovisi o koncentraciji Ca++ iona u izvanstaničnoj tekućini. Da bi se odstranili Ca++ ioni iz stanice ( relaksacija glatkih mišića ) potrebne su Ca++ - crpke koje su sporije nego u skeletnom mišiću, pa se zato vrijeme kontrakcije glatkog mišića mjeri u sekundama. Ako koncentracija Ca++ iona padne na 1/3 ili

1/10 kontrakcija prestane.

20

6. SRČANI MIŠIĆ

Srčani mišić se može podijeliti u dvije odvojene crpke ( desna i lijeva strana srca ). Svaka strana se sastoji od atrija i ventrikula. Desni ventrikul izbacuje krv u pluća, a lijevi ventrikul u sistemski optok krvi. Srce se sastoji od triju vrsta mišića, a to su atrijski, ventrikularni i specijalizirani mišići koji su odgovorni za ritmičnost i provođenje impulsa, ali se slabo kontrahiraju. Srčani mišić je prugast čije miofibrile sadrže aktinske i miozinske niti, a vlakna čine mrežu jer se spajaju, razilaze i granaju. Mogu se uočiti tamne pruge koje se zovu prijelazne ploče. To su zapravo komunikacijske pukotine između membrane susjednih stanica kroz koje lako difundiraju ioni i tako se prenosi lakše podražaj. Srčani mišić se sastoji od atrijskog sincicija ( izgrađuje atrij ) i ventrikularnog sincicija ( izgrađuje ventrikul ) koji su odvojeni vezivnim tkivom ( annulus fibrosus; ima ulogu električnog izolatora i formira ˝skelet˝ za AV valvule ). Impuls se slabo može provoditi preko mišićnih srčanih vlakana iz atrija u ventrikul, ali se dobro prenosi preko specijaliziranih vlakana koje čine AV-snop, te omogućuje raniju kontrakciju atrija od ventrikula.

Akcijski potencijal, koji traje 0,3s, iznosi oko 105mV. Potencijal u mirovanju je -85mv, a u pobuđenom stanju +20mv.

Na slici vidimo početni šiljak ( depolarizacija ), nakon kojeg ne slijedi odmah repolarizacija kao u skeletnom mišiću. Uzrok tome ( plato ) su kalcijevi kanali ( kalcijsko-natrijski kanali jer ulazi i Na+ i Ca++ ioni ) koji se sporo otvaraju i ostaju otvoreni nekoliko desetinki sekunde. U skeletnom mišiću postoje isključivo brzi Na- kanali čije otvaranja uzrokuje depolarizaciju, a zatvaranje repolarizaciju. Ulaskom Ca++ i Na+ iona nastane plato. Propusnost za K+ ione je peterostruko smanjena neposredno nakon nastanka akcijskog potencijala što je još jedan uzrok sporoj repolarizaciji. Nakon 0,2 – 0,3s spori Ca++-Na+-kanali se zatvaraju, a propusnost za K+ ione se povećava i membranski potencijal se vraća na vrijednost u mirovanju.

Brzina provođenja impulsa u atrijskim i ventrikularnim mišićima iznosi samo 0,3 – 0,5 m/s, dok u specijaliziranim vlaknima ( purkinjeova vlakna ) iznosi 4m/s. Za vrijeme trajanja akcijskog potencijala srce se ne može podražiti ( refrakternost ). Onda slijedi razdoblje relativne nepodražljivosti ( 0,05s ) koje se ipak jakim ekscitacijskim signalom može prekinuti. Razdoblje nepodražljivosti kraće traje u atriju ( 0,15s ) nego u venterikulu ( 0,25-0,30s ).

Srčani mišić nema dobro razvijenu sarkoplazmatsku mrežu kao skeletni mišić, pa Ca++ ione uzima i iz transverzalnih tubula ( T-cjevčice ) koje su šire i imaju 25 puta veći volumen. T-tubuli imaju mukopolisaharide koji su negativno nabijeni i vežu Ca++ ione na sebe. Snaga kontrakcije ovisi o koncentraciji Ca++ u izvanstaničnoj tekućini. Duljina kontrakcije ovisi o duljini akcijskog potencijala ( atrij – 0,2s, ventrikul 0,3s ). Kontrakcija srca počinje nekoliko ms prije, i traje nekoliko ms nakon akcijskog potencijala. Ca++ ioni, osim oslobođeni iz cisterni sarkoplazmatske mrežice, doputuju

21

i iz T-tubula u stanicu, aktiviraju rijanodinske receptore za oslobađanje kalcija iz sarkoplazmatske mrežice. Ca++ se nakon kontrakcije vraćaju ili u izvanstaničnu tekućinu ili u cisterne. Preko Ca++-ATPazne crpke se vraća u cisterne i preko Ca++/Na+ izmjenjivača u izvanstaničnu tekućinu, a natrij preko Na+/K+-ATPazne crpke također natrag u izvanstaničnu tekućinu. Za razliku od skeletnog mišića, srčani mišić izrazito ovisi o koncentraciji Ca++ iona u izvanstaničnoj tekućini. Kod manjka ATP-a ( ishemija ) remeti se unutarstanična koncentracija kalcija jer je za održavanje normalne kinetike kalcija potreban energija za rad crpki.

Akcijski potencijal nastaje u sinusnom čvoru koji se nalazi na ušću gornje šuplje vene i dalje se širi po cijelom atriju, a sve što se zbiva od početka jedne do početka druge kontrakcije naziva se srčani ciklus. U ventrikul dolazi preko AV-snopa, ali usporava za 0,1s prije podraživanja ventrikula. Atrij djeluje kao pokretačka crpka za ventrikul. Tijekom dijastole dolazi do punjenja srca krvlju, a tijekom sistole do kontrakcije, a trajanje ciklusa je recipročna vrijednost frekvencije otkucaja. Tijekom dijastole 80 % krvi odmah iz vena pritječe u ventrikule, a 20% nakon kontrakcije atrija. Dakle kontrakcija atrija povećava djelotvornost ventrikula za 20 %, ali čovjek može živjeti i bez toga, ali onda problemi nastupaju pri težem mišićnom radu.

Val a Kontrakcija atrija + 0,5 – 0,8 kPa ( D ), + 0,9 – 1,1 kPa ( L ) Val c Kontrakcija ventrikula Vraćanje krvi u atrij, povećanje tlaka u ventrikulima, izbočenje AV-zalistaka Val v Kraj ventrikularne

kontrakcije Sporo protjecanje krvi iz vena u atrije tokom kontrakcije zbog zatvorenih AV-z, a val nastaje zbog otvaranja AV-z i brzo protjecanje krvi u ventrikul.

Tijekom sistole su AV-zalisci zatvoreni i tlak se u ventrikulama snižava., a tlak u atrijima se povećava jer se pune krvlju iz vena. Zbog niskog tlaka u ventrikulama, a visokog u atrijima dolazi do otvaranja AV-zalistaka i krv pritječe u ventrikul. Ta prva trećina dijastole naziva se razdoblje brzog punjenja ( ventrikula ). Zatim u drugoj trećini krv direktno iz vena dolazi u ventrikule, a tijekom posljednje trećine se atrij kontrahira. Povećanjem frekvencije, smanjuje se trajanje ciklusa ( 3xf ~ 65%ciklusa=sistola  nedovoljna relaksacija  nedovoljno punjenje).

22

Neposredne nakon kontrakcije ventrikula se tlak u njima povisi ( 0,02 – 0,03s ), a u atrijima snizi, pa se AV-zalisci zatvore. Na početku sistole dolazi do izovolumne kontrakcije jer ne dolazi do promjene volumena ventrikula,ali se tlak u njima povećava. Kad se tlak u desnom ventrikulu povisi do 10,5 kPa, a u lijevom na 1,1 kPa dolazi do otvaranja semilunarnih zalistaka i tad 70 % krvi odlazi u aortu, a kasnije ostalih 30% ( razdoblje brzog i sporog izbacivanja ). Kada se tlak u aorti dovoljno povisi zatvaraju se semilunarni zalisci i tad se smanjuje tlak u ventrikulama, ali ne dolazi promjene volumena ( izovolumna relaksacija, 0,03 – 0,06s ). Kada se tlak dovoljno snizi,a tlak u atrijima dovoljno povisi zbog punjenja krvlju iz vena, otvaraju se AV-zalisci i nastupa ponovni ciklus. Ventrikuli mogu svoj volumen za vrijeme punjenja povećati do oko 110-120 mL( završni dijastolički volumen koji u zdrava čovjeka može iznositi do 150-180 mL ). Tijekom sistole se izbaci 70 mL ( udarni volumen ) i u ventrikulu ostaje oko 40-50 mL krvi ( završni sistolički volumen koji pri snažnoj kontrakciji može iznositi i 10-20 mL ), a udio završnog dijastoličkog volumena krvi koji se izbaci zove se frakcija izbacivanja i iznosi 0,6.

AV-zalisci sprečavaju vračanje krvi u atrij, a semilunarni zalisci vračanje krvi u ventrikul. AV-zalisci se zatvaraju i pri blagom vračanju krvi kada je gradijent krvi usmjeren prema natrag, dok semilunarni pri mnogo bržem povratku krvi iz aorte u ventrikul. Papilrni mišići sprečavaju preveliko izbočenje AV-zalistaka i nemaju ulogu u otvaranju zalistaka ( zalisci se otvaraju zbog promjene tlakova u komorama ). Semilunarni zalisci, za razliku od AV-zalistaka, podnose veća mehanička opterećenja zbog brzog zatvaranja i otvaranja. Zatvaraju se mnogo brže i krv kroz njih prolazi većom brzinom. Imaju jaču i savitljivu stjenku, koja nema papilarne mišiće.

Pri zatvaranju aortalnih zalistaka se na krivulji aortalnog tlaka pojavljuje incizura zbog vračanja krvi iz aorte u ventrikul. Dijastolički tlak iznosi 10,5 kPa, a sistolički 16 kPa. Kada se lijevi ventrikul kontrahira tlak se u njemu povećava dok se aortalni zalisci ne otvore, a tlak se nastavlja povećavati puno sporije. Sistoličko izbacivanje krvi uzrokuje rastezanje stjenke aorta i povišenje tlaka do 16,0 kPa. Aorta održava visoki tlak i nakon sistole i zatvaranja semi - zalistaka. Tlak u desnom atriju i plućnoj arteriji je šest puta manji od vrijednosti u aorti. Otvaranje zalistaka se ne čuje stetoskopom jer je to spor proces, dok se zatvaranje čuje jer zbog razlika tlakova zatitraju rubovi zalistaka i okolna tekućina i nastaje šum. Kada se zalisci aorte i plućne vene zatvore čuje se brz pljesak. Ponekad se čuje i treći srčani ton. Udarni rad srca je ona količina energije koju srce troši pri izbacivanju krvi u aortu, a minutni rad je energija potrošena u jednoj minuti ( Udarni rad x f ). Vanjski rad je energija koja se troši pri izbacivanju krvi iz vena ( niski tlak ) u arterije ( visoki tlak ). Energija koja se troši za ubrzavanje krvi pri izbacivanju u aortu i plućnu venu zove se kinetička energija krvnog protoka. Vanjski rad desnog ventrikula je šest puta veći od lijevog ( 1% ukupnog ). Umnoškom mase izbačene krvi i kvadrata brzine dobije se potrebna kinetička energija za dodatni rad svakog ventrikula:

> = >02 ? @>02! Završni dijastolički tlak ventrikula – neposredno pred kontrakciju ventrikula. Sistolički tlak je najviši kod kontrakcije ventrikula pri volumenu od 150 – 170 mL, a pri povećanjem volumena snaga kontrakcije se smanjuje jer se aktinske i miozinske niti previše preklapaju. Lijevi ventrikul postiže tlak od 33 – 40 kPa, a desni 8 – 11 kPa.

23

Petlja volumen-tlak srčanog ciklusa podijeljena je u 4 stadija:

I. stadij: razdoblje punjenja – Započinje pri volumenu ventrikula od 50mL, koji ostane nakon sistole ( završni sistolički volumen ) i dijastoličkom tlaku od 0,2 – 0,3 kPa. Venska krv iz lijevog atrija utječe u ventrikula ( 70mL ) i volumen krvi raste na 120mL, a dijastolički tlak na 0,7 – 0,9 kPa.

II. stadij: razdoblje izovolumne kontrakcije – zbog zatvorenih zalistaka volumen se ne mijenja, a tlak raste na 10,5 kPa.

III. stadij: razdoblje izbacivanja – Tlak raste ( ~ 16,0 kPa ), otvaraju se aortalni zalisci i krv istječe u aortu i volumen ventrikula se smanjuje.

IV. stadij: razdoblje izovolumne relaksacije – Zatvaraju se aortalni zalisci, tlak se vraća na dijastolički ( 0,3 – 0,4 kPa ), ventrikularni volumen se ne mijenja, dok se volumen krvi vraća na 50mL.

Površina petlje predstavlja neto- vanjski rad ventrikula tijekom kontrakcije. Kad srce izbacuje više krvi, poveća se i površina petlje. Ako se ventrikul puni većom krvlju, petlja se proširuje udesno, a jača kontrakcija povisuje petlju gore i ulijevo jer se ventrikul jačom kontrakcijom smanjuje, a posebice ako mu snagu povećava i simpatikus.

Završni dijastolički tlak naziva se još i predopterećenjem, a naknadno opterećenje ventrikula je tlak u arteriji koja izlazi iz ventrikula ( u širem smislu je to i cirkulacijski otpor, a ne tlak ). Srce dobiva 70 – 90% energije iz oksidacije masnih kiselina, a ostatak iz laktata i glukoze. Potrošnja kisika i kemijska energija razmjerni su površini petlje volumen-tlak. Potencijalna energija predstavlja dodatni rad koji bi se mogao ostvariti, kada bi se ventrikul potpuno ispraznio. Indeks napetost – vrijeme:

A"B( = ( " C( # @ "  B B"# BD  ) ? ( @#  # " B"# BD  ) Povećanjem sistoličkog tlaka potroši se više kisika jer je napetost veća. Napetost mišića:

EFGHIJKI = ) B ? C# # @"#B ) Tijekom kontrakcije većina utrošene kemijske energije pretvara se u toplinu, a puno manji dio u mišićni rad. Djelotvornost srca iznosi 20 – 25%, a prikazuje se kao:

ƞKMNF = (#č " #  #š B B (B "#$ 

24

Srce u minuti izbaci 4-6 L krvi,a pri napornom mišićnom radi se može povećati 4-7 puta. Količinu krvi koje srce izbaci nadziru 2 mehanizma:

Frank-Sterlingov mehanizam ili autoregulacija srčanog izbacivanja krvi govori o tome da se srce prilagodi količini krvi pridošle iz vena. Venski priljev je glavni čimbenik koji određuje količinu krvi koja će biti izbačena iz srca. Svako periferno tkivo nadzire vlastiti protok krvi. Što se srčani mišić više isteže zbog pridošle krvi, to je i jačina kontrakcije veća. Povećanjem volumena miozinske i aktinske niti dolaze u gotovo najpovoljniji položaj za stvaranje sile. Opisana svojstva se uglavnom temelje na lijevi atrij i ventrikul jer se krv iz lijevog ventrikula izbacuje u aortu. Istezanjem desnog atrija se snaga kontrakcije može povećati 10-20%. Povećanjem tlaka u lijevom ili desnom atriju poveća i rad obavljen pojedinom kontrakcijom sve do granica ventrikularne sposobnosti izbacivanja. Povećanjem tlaka u atrijima poveća i minutni volumen. Pomoću krivulje ventrikularne funkcije može se također pokazati FS- mehanizam gdje se vidi da povećan atrijski tlak uzrokuje povećanje ventrikularnog volumena i snage srčane kontrakcije.

Autonomni živčani sustav nadzire srce preko simpatikusa i parasimpatikusa. Srčani minutni volumen se pomoći njih može povećati za 100 % ili smanjiti do ništice ili približno ništici. Simpatikus može povećati frekvenciju na 180-200, a rjeđe do 250 otkucaja u minuti. Snagu kontrakcije može udvostručiti i može povećati minutni volumen 2-3 puta. Simpatikus održava količinu izbačene krvi na 30% iznad one koja bi postojala bez simpatikusa. Parasimpatikus može nekoliko sekunda zaustaviti srce,a nakon toga srce ˝pobjegne˝ i počne kucati frekvencijom 20-40 otkucaja u minuti. Snagu kontrakcije može smanjiti za 20-30 % jer parasimpatikus uglavnom inervira po atrijima. Količina izbačene krvi se može smanjiti za 50 %.

Povećana koncentracija K+ iona u izvanstaničnoj tekućini uzrokuje da se srce proširi i omlohavi,pa se frekvencija smanji. Velike količine K+ iona mogu zaustaviti prijenos signala preko AV-snopa i smanjiti membranski potencijal,pa kontrakcija postaje sve slabija. Povećan koncentracija kalija za 8 – 12 mmol/L izaziva srčanu slabost ili smrt. Višak Ca++ iona uzrokuje spastičnu kontrakciju, dok manjak uzrokuje mlohavost srca kao i suvišak K+ iona.

Povišenje tjelesne temperature povećava srčanu frekvenciju jer povećava propusnost membrane za pojedine ione ( takvo dugotrajno stanje troši metaboličke sustave srce i izaziva njegovo slabljenje ), a snižena temperatura smanjuje frekvenciju. Tijekom normalnog srčanog tlaka pri normalnim sistoličkim arterijskim tlakovima srčani minutni volumen je gotovo cijelosti određen time kako lako krv prolazi kroz tkiva, a to pak nadzire venski priljev. Dakle povišenjem tlaka u aorti se ne mijenja srčani minutni volumen.

Acidoza također ima utjecaja na rad srca. Povišenjem koncentracije vodikovih iona dolazi do kompeticija za vezna mjesta na tropononi C između vodikovih iona i kalcijevih iona. No u acidozi dolazi i do smanjenog afiniteta plazmatskih proteina za kalcija zbog čega se poveća slobodna frakcija kalcija u plazmi, pa zbog toga sama acidoza zapravo nema značajnijeg utjecaja na kontraktilnost srca.

25

7. RITMIČKA EKSCITACIJA SRCA

Srce raspolaže posebnim sustavom koji ritmičkim impulsima stvara ritmičke kontrakcije i impulse brzo provodi kroz srce. Atrij se kontrahira 1/6 sekundi prije ventrikula dok se on napuni krvlju . Posebni srčani sustav se sastoji od SA-čvora u kojem nastaje akcijski potencijal, internodalnih putova koji prenose impuls do AV- čvora,AV-čvora u kojem se impuls usporava,AV-snopa koji prenosi impuls u ventrikul i od lijevog i desnog purkinjeovog vlakna koji impuls šire dalje kroz ostali dio srca. Specijalizirana srčana vlakna su obično samopodraživa. Membranski potencijal u SA- čvoru, koji nema kontraktilnih mišićnih niti, iznosi -55 do -60mV ( dok je u ventrikularnim vlaknima -85mV do -90mV ) jer su ta vlakna prirodno propusna za Na+ i Ca++ ione. Srca sadrži brze natrijske-kanale i spore Na+-Ca+ -kanale i kalijeve- kanale. Zbog smanjenje negativnosti su natrijevi kanali zatvoreni ( inaktivacijska unutarnja vrata su zatvorena ), pa se samo spori Na+-Ca+ kanali mogu otvoriti i akcijski potencijal sporije nastaje, kao i vračanje potencijala na početno stanje, dok je u ventrikulu to sve mnogo brže. Pozitivno nabijeni Na+ ioni ulazi između dva srčana otkucaja i tako smanjuju negativnost do praga podražaja ( -40mV ) kada se otvaraju Na+-Ca++ kanali i tako nastane akcijski potencijal  Samopodraživanje je posljedica propusnosti za Na+ i Ca++ ione. Na+-Ca++ kanali ostaju otvoreni 100-150 milisekundi nakon čega se zatvaraju, a istovremeno se otvaraju kalijevi kanali i K+ ioni napuštaju stanicu i membranski potencijal se vrača na stanje mirovanja. Kalijevi kanali ostaju otvoreni nekoliko desetinki sekundi i dolazi do hiperpolarizacije ( -55 do -60mV ). Nekoliko desetinki sekunde nakon nastanka akcijskog potencijala se kalijevi kanali opet zatvaraju i prevladava ulaženje Na+ i Ca++ iona i nastane ponovno potencijal od -40mV ( prag podražaja ).

Vlakna SA-čvora se izravno stapaju sa okolnim mišićima atrija i prenose brzinom od 0.3 m/s. Postoje i posebni tanki snopovi atrija u kojima se impuls prenosi brže ( 1.0 m/s ) i oni čine prednji, stražnji i srednji internodalni put koji su slični purkinjeovim

- 55 mV

mirovanje

- 40 mV

Prag podražaja

Na+ Na+ i Ca++

> 0 mV

Repolarizacija

K+

- 60 mV

Hiperpolarizacija

Na+

Zbog otvorenih sporih Na+ kanala pacemaker potencijal ( potencijal SA čvora u mirovanju ) iznosi -55 mV. Započinje spora depolarizacija zbog otvorenih sporih Na+ kanala. Kada spora depolarizacija dosegne -40 mv ( prag podražaja ) otvaraju se Na-Ca kanali i dolazi do stvaranja brze depolarizacije ( akcijski potencijal ). Kada potencijal dosegne pozitivne vrijednosti tj. nakon 100-150 ms kada se zatvaraju Na-Ca kanali i otvaraju kalcijevi kanali, započinje repolarizacija. Kada potencijal dosegne – 55 do – 60 mV ( hiperpolarizacija ) zatvaraju se kalijevi kanali i ponovno otvaraju natrijevi kanali.

ovo je samo pregled
3 prikazano na 224 str.
preuzmi dokument