Zoals elders beschreven, neemt het hartminuutvolume toe of af als reactie op veranderingen in de hartslag of het slagvolume. Wanneer een persoon bijvoorbeeld opstaat, daalt het hartminuutvolume omdat een daling van de centrale veneuze druk leidt tot een afname van het slagvolume. Nog een voorbeeld: beweging van de ledematen (spierpomp) tijdens inspanning verbetert de veneuze terugkeer naar het hart, wat een toename van het slagvolume veroorzaakt. Wat zijn de mechanismen waarmee veranderingen in veneuze terugkeer het slagvolume veranderen?
Veneuze terugkeer en slagvolume
Aan het einde van de 19e eeuw ontdekte Otto Frank bij het gebruik van geïsoleerde kikkerharten dat de kracht van ventriculaire contractie toenam wanneer het ventrikel werd uitgerekt voorafgaand aan contractie. Deze observatie werd uitgebreid door de elegante studies van Ernest Starling en collegas in het begin van de 20e eeuw die ontdekten dat een toenemende veneuze terugkeer naar het hart (zie figuur), waardoor de vuldruk (linker ventrikel einddiatolische druk; LVEDP in de figuur) toenam. van het ventrikel, leidde tot een verhoogd slagvolume (SV). Omgekeerd verminderde een afnemende veneuze terugkeer het slagvolume. Deze cardiale respons op veranderingen in veneuze terugkeer en ventriculaire vuldruk is intrinsiek aan het hart en is niet afhankelijk van extrinsieke neurohumorale mechanismen, hoewel dergelijke mechanismen de intrinsieke cardiale respons kunnen wijzigen. Ter ere van deze twee vroege pioniers wordt het vermogen van het hart om zijn contractiekracht en dus het slagvolume te veranderen als reactie op veranderingen in de veneuze terugkeer, het Frank-Starling-mechanisme (of de wet van het hart van Starling) genoemd. p>
Er is geen enkele Frank-Starling-curve waarop het ventrikel werkt. In plaats daarvan is er een familie van curves, die elk wordt bepaald door de afterload en inotrope toestand van het hart.
In de afbeelding met meerdere curven, vertegenwoordigt de rode stippellijn een normale ventriculaire Frank-Starling-curve. Toenemende afterload of afnemende inotropie verschuift de curve naar beneden en naar rechts. Daarom zal het indrukken van de curve bij een gegeven LVEDP resulteren in een lagere SV. Afnemende afterload en toenemende inotropie verschuiven de curve naar boven en naar links. Daarom verschuift bij een gegeven LVEDP de Frank-Starling-curve omhoog en naar links zal resulteren in een grotere SV bij een gegeven LVEDP Bij een gegeven ventriculaire toestand inotropie en afterload, het ventrikel reageert op veranderingen in veneuze terugkeer en ventriculaire vulling op basis van de unieke curve voor die omstandigheden. Samenvattend zorgen veranderingen in de veneuze terugkeer ervoor dat het ventrikel omhoog of omlaag beweegt langs een enkele Frank-Starling-curve; de helling van die curve wordt echter bepaald door de bestaande condities van afterload en inotropie.
Frank-Starling curves laten zien hoe veranderingen in ventriculaire preload tot veranderingen in slagvolume leiden. Dit type grafische weergave laat echter niet zien hoe veranderingen in veneuze terugkeer de end-diastolische en end-systolische volumes beïnvloeden. Om dit te kunnen doen, is het noodzakelijk om de ventriculaire functie te beschrijven in termen van druk-volume diagrammen.
Wanneer de veneuze terugkeer toeneemt, is er een grotere vulling van het ventrikel langs de passieve drukcurve, wat leidt tot een toename van het einde -diastolisch volume (zie figuur). Als het ventrikel nu samentrekt bij deze verhoogde preload en de afterload en inotropie constant worden gehouden, loopt het ventrikel leeg tot hetzelfde eindsystolische volume, waardoor het slagvolume toeneemt, dat wordt gedefinieerd als het eind-diastolische min het eind-systolische volume. Het verhoogde slagvolume wordt weergegeven als een vergroting van de breedte van de druk-volume-lus. Het normale ventrikel is daarom in staat om zijn slagvolume te vergroten om te passen bij fysiologische toenames in veneuze terugkeer. Dit is echter niet het geval voor ventrikels die falen.
Mechanismen
Verhoogde veneuze terugkeer verhoogt de ventriculaire vulling (eind-diastolisch volume) en dus preload, wat de initiële strekking is van de cardiale myocyten voorafgaand aan contractie. Het uitrekken van de myocyten vergroot de sarcomeerlengte, wat een toename van de krachtopwekking veroorzaakt en het hart in staat stelt om de extra veneuze terugkeer uit te werpen, waardoor het slagvolume toeneemt.
Dit fenomeen kan worden beschreven in mechanische termen door de lengte-spanning en kracht-snelheid relaties voor hartspier. Toenemende voorbelasting verhoogt de actieve spanning ontwikkeld door de spiervezel en verhoogt de snelheid van vezelverkorting bij een gegeven afterload en inotrope toestand.
Een mechanisme om uit te leggen hoe voorbelasting de contractiekracht beïnvloedt, is dat het vergroten van de sarcomeerlengte het troponine verhoogt C calciumgevoeligheid, die de snelheid van kruisbrugbevestiging en -loslating verhoogt, en de hoeveelheid spanning die door de spiervezel wordt ontwikkeld (zie Excitatie-Contractiekoppeling).Er zijn ongetwijfeld andere mechanismen bij betrokken. Het effect van een toegenomen sarcomeerlengte op de contractiele eiwitten wordt lengte-afhankelijke activering genoemd.
Gedurende verscheidene decennia na het werk van Starling werd geleerd dat het Frank-Starling-mechanisme te wijten is aan veranderingen in het aantal overlappingen. actine- en myosine-eenheden in het sarcomeer zoals in skeletspieren. Volgens deze opvatting zijn veranderingen in de contractiekracht niet het gevolg van een verandering in inotropie. Omdat we nu weten dat veranderingen in preload verband houden met veranderde calciumhantering en troponine C-affiniteit voor calcium kan geen scherp mechanistisch onderscheid worden gemaakt tussen lengteafhankelijke veranderingen (Frank-Starling-mechanisme) en lengteonafhankelijke veranderingen (inotrope mechanismen) in contractiele functie.
Herzien op 07/03/2015