H10 cardiovasculaire fysiologie.pdf

# Het Frank-Starling mechanisme en de relatie tussen preload en slagarbeid ### Kernidee * Het cardiovasculair systeem pompt bloed door het lichaam via een pomp (hart) en geleidingssysteem (bloedvaten) [2](#page=2). ### Kernfeiten * Het hart heeft vier holten: linker- en rechtervoorkamers (atria) en linker- en rechterkamers (ventrikels) [2](#page=2). * Het linkerventrikel pompt zuurstofrijk bloed naar de grote circulatie [2](#page=2). * Zuurstofarm bloed van de grote circulatie keert terug naar het rechteratrium [2](#page=2). * Het rechterventrikel pompt zuurstofarm bloed naar de kleine (pulmonale) circulatie [2](#page=2). * De kleine en grote bloedsomloop staan in serie geschakeld [2](#page=2). * De grote bloedsomloop bestaat uit parallel geschakelde circuits voor orgaanregulatie [3](#page=3). * Arteriële druk in de grote circulatie is circa zes maal hoger dan in de kleine circulatie (100 vs 15 mm Hg) [3](#page=3). * De ventrikels nemen de pompfunctie van het hart vrijwel volledig op zich [3](#page=3). ### Kernconcepten * **Grote circulatie:** Bloedtoevoer naar organen en weefsels, waar gas- en nutriëntenuitwisseling plaatsvindt [2](#page=2). * **Kleine circulatie (pulmonale circulatie):** Bloedtoevoer naar de longen voor zuurstofopname [2](#page=2). * **Functioneel syncytium:** Hartspiercellen vormen een functionele eenheid die synchroon samentrekt [11](#page=11). * **Atriale kick:** Extra vulling van de ventrikels door atriale contractie, belangrijk bij hoge hartfrequenties of stijvere ventrikelwanden [11](#page=11) [3](#page=3). ## Excitatie-contractie koppeling in hartspiercellen * Hartspiercontractie wordt uitgelokt door een actiepotentiaal, waarbij instroom van calciumionen cruciaal is [4](#page=4). ### Key facts * Hartspiercontractie is het gevolg van actine-myosine interactie die optreedt bij een cytosolische Ca2+ concentratie boven 100 nM [4](#page=4). * Hartspieractiepotentialen duren langer dan die van zenuw- of skeletspiercellen, met een plateau van 200-300 ms [4](#page=4). * De rustmembraanpotentiaal van een hartspiercel is ongeveer -90 mV, bepaald door K+ gradiënt [5](#page=5). * Depolarisatie tot een drempelpotentiaal (-65 mV) initieert de actiepotentiaal [5](#page=5). * Fase 0: snelle depolarisatie door opening van spanningsgevoelige Na+-kanalen [5](#page=5). * Fase 1: snelle repolarisatie door sluiten van Na+-kanalen [5](#page=5). * Fase 2 (plateaufase): Trage instroom van Ca2+ door L-type kanalen vertraagt repolarisatie; cruciaal voor contractie [5](#page=5) [6](#page=6). * Fase 3: Repolarisatie door dominante uitwaartse K+-stroom [6](#page=6). * De contractiliteit van een hartspiercel hangt af van de toename in cytosolisch Ca2+ [6](#page=6). * De meeste Ca2+ voor contractie komt uit het sarcoplasmatisch reticulum via "calcium-induced calcium release" (CICR) [6](#page=6) [7](#page=7). * Relaxatie vereist een daling van cytosolisch Ca2+, voornamelijk door SERCA-pompen en Na+/Ca2+ uitwisselaar [7](#page=7). ### Key concepts ### Implications ### Common pitfalls --- ## Het Frank-Starling mechanisme en de relatie tussen preload en slagarbeid * De hartcyclus bestaat uit diastole (vulling) en systole (lediging) [30](#page=30). * Bloedstroom wordt volledig bepaald door drukveranderingen, die worden uitgelokt door contractie en relaxatie van het hart [30](#page=30). * Hartkleppen zijn open of dicht afhankelijk van het drukgradiënt aan beide zijden [30](#page=30). ### Diastole in het ventrikel * **Snelle relaxatiefase:** Ventrikel relaxeert actief, druk daalt snel, isovolumetrisch [31](#page=31). * **Vullingsfase:** * **Snelle vulling:** Mitralisklep open, aortaklep gesloten, 90% VEDV bereikt [31](#page=31). * **Trage vulling (diastase):** Passieve uitzetting, beperkte vulling, afhankelijk van compliantie en veneuze terugkeer [33](#page=33). * **Atriale systole ("kick"):** Contractie atria, vult ventrikel, belangrijker bij snel hartritme of verminderde ventrikelcompliantie [33](#page=33). ### Systole in het ventrikel * **Snelle aanspanningsfase:** Ventrikel contraheert, mitralis klapt dicht (1e harttoon), isovolumetrische contractie, druk stijgt sterk [34](#page=34). * **Ejectiefase:** Aortaklep opent, bloed naar aorta tegen afterload, ventrikeldruk neemt toe, dan afnemen, kinetische energie houdt bloedstroom gaande [34](#page=34). * Eind-systolisch volume (VESV) blijft achter [35](#page=35). * Slagvolume (SV) = VEDV - VESV [35](#page=35). * Ejectiefractie (EF) = SV / VEDV [35](#page=35). * **Relaxatie na systole:** Ventrikel relaxeert, druk daalt, aortaklep slaat dicht (2e harttoon) [35](#page=35). ### Druk-volume lus * De lus geeft informatie over contractiliteit en compliantie van het ventrikel [35](#page=35). * Oppervlakte binnen de lus is een maat voor de slagarbeid van het hart [35](#page=35). * Fasen: vullingsfase (AB), isovolumetrische contractie (BC), ejectiefase (CD), isovolumetrische relaxatie (DA) [36](#page=36). ### Harttonen en hartgeruisen * **Harttonen:** "lub" (1e toon, AV-kleppen sluiten, start systole), "dub" (2e toon, semilunaire kleppen sluiten, start diastole) [36](#page=36). * **Hartgeruisen:** Veroorzaakt door turbulente bloedstroom, kan goedaardig zijn of wijzen op klepdefecten (stenose, insufficiëntie) [37](#page=37). ### Drukverloop in atria en veneuze druk * **a-golf:** Druktoename atrium tijdens atriale systole [37](#page=37). * **c-golf:** Plotse druktoename atrium door uitpuilen AV-klep onder invloed ventrikeldruk [37](#page=37). * **v-golf:** Geleidelijke druktoename atrium door vulling tijdens veneuze terugkeer [37](#page=37). --- * Het Frank-Starling mechanisme beschrijft hoe de slagarbeid toeneemt met een verhoogd eind-diastolisch volume (preload) [47](#page=47). * Dit mechanisme zorgt ervoor dat de slagvolumes van het linker- en rechterventrikel op elkaar worden afgesteld [48](#page=48). ### Key feiten * Slagarbeid is de arbeid die het ventrikel levert bij contractie, gebruikt voor drukopbouw en volumeverplaatsing [43](#page=43). * De slagarbeid is evenredig met de contractiliteit (inotropisme) en de vulling (preload) van het ventrikel [43](#page=43). * Preload wordt gedefinieerd als de vulling van het ventrikel aan het einde van de diastole (EDV) [46](#page=46). * Een toename in ventrikelvulling leidt tot een grotere uitzetting en dus een langere sarcomeerlengte (EDSL) [46](#page=46). * Maximale arbeid wordt bereikt bij een EDSL van 2,3 µm, met optimale brugvorming tussen actine en myosine bij 2-2,2 µm [47](#page=47). * Bij hartfalen wordt het Laplace-effect dominant in een gedilateerd hart, verminderend de efficiëntie [48](#page=48). * Deze effecten helpen bij het afstellen van de linker- en rechterventrikel output om longoedeem te voorkomen [48](#page=48). * Veneuze terugkeer (VTK) hangt af van de centraal veneuze druk (CVP) [49](#page=49). * CVP is gerelateerd aan het totale bloedvolume (BV) en de veneuze capaciteit (VC) [49](#page=49). * VC is variabel en beïnvloedbaar door sympathische stimulatie, medicatie, houding en temperatuur [50](#page=50). * Ritmische skeletspierbewegingen stuwen bloed richting het hart, verhogend de CVP en het slagvolume [50](#page=50). * Atriale kick draagt bij aan ventrikelvulling, belangrijker bij hogere hartfrequenties [50](#page=50). ### Key concepten * **Verband preload en slagarbeid:** * EDSL en EDV bepalen de slagarbeid via de lengte-spanning relatie van de hartspiercellen [47](#page=47). * De theorie van filamentoverschrijding verklaart deels de relatie; verhoogde Ca2+-gevoeligheid is ook een factor [47](#page=47). * **Determinanten van preload:** * Diastolische ventrikelcompliantie: gemak van relaxatie en passieve uitzetting [49](#page=49). * Veneuze terugkeer: bepaald door CVP, BV en VC [49](#page=49). * Atriale kick: bijdrage van atriale contractie aan ventrikelvulling [50](#page=50). * **Consequenties van ventriculaire distensie:** * Voordeel: hogere slagarbeid door Frank-Starling mechanisme [48](#page=48). * Nadeel: verminderde druk door wet van Laplace (P = 2Td/r) [48](#page=48). * Bij hartfalen overweegt het Laplace-effect, wat een therapeutisch doel is om uitzetting te verminderen [48](#page=48). --- * De tonus van vasculaire gladde spiercellen, die de diameter van bloedvaten bepaalt, wordt gereguleerd door intracellulaire calciumconcentraties [70](#page=70). * Vasoconstrictie treedt op bij verkorting van gladde spiercellen, terwijl vasodilatatie optreedt bij ontspanning [70](#page=70). * Mechanismen van vasoconstrictie omvatten de activatie van spannings-, rek- en receptor-gevoelige calciumkanalen [72](#page=72). * Vasodilatatie wordt bewerkstelligd door een verlaging van de intracellulaire calciumconcentratie, vaak via cGMP of cAMP signalering [73](#page=73). ### Belangrijke feiten * Arteriën zijn geleidingsvaten met dikke elastische wanden die drukfluctuaties dempen en de bloedstroom omzetten naar een constant debiet [56](#page=56). * Arteriolen zijn weerstandsvaten met een diameter < 200 µm, cruciaal voor de regulatie van de doorbloeding door aanpasbare diameter [57](#page=57). * Venen zijn capaciteitsvaten met dunne, elastische wanden, die 60-70% van het bloedvolume opslaan en het lage drukgebied vormen [57](#page=57). * Capillairen zijn uitwisselingsvaten waar voedings- en afvalstoffen diffunderen, met de traagste bloedstroomsnelheid [58](#page=58). * De bloed-hersenbarrière bevat de minst permeabele capillairen, die selectief moleculen doorlaten om hersenweefsel te beschermen [59](#page=59) [60](#page=60). * De vitale rol van arteriolen bij het bepalen van de vaatweerstand impliceert dat veranderingen in hun tonus de totale perifere weerstand en de lokale bloedstroom beïnvloeden [64](#page=64). * De viscositeit van bloed, verhoogd door erytrocyten, beïnvloedt de weerstand tegen stroming [66](#page=66). * Veroudering leidt tot verminderde elasticiteit en compliantie van arteriën, met verhoogde polsdruk [67](#page=67). * De kritische sluitingsdruk is het punt waarop de bloeddruk te laag wordt om de bloedvatdiameter te handhaven, resulterend in stoppen van de bloedstroom [68](#page=68). ### Sleutelconcepten * **Windketeleffect:** Elastische arteriën rekken tijdens systole en veren terug tijdens diastole, waardoor de bloeddruk wordt gehandhaafd en pulsatiele stroming wordt omgezet in een constantere stroom [56](#page=56). * **Skeletspierpompen en veneuze kleppen:** Bevorderen veneuze terugvloed door bloed in één richting te stuwen bij spiercontractie [58](#page=58). * **Thoraco-abdominale pomp:** Ademhalingsbewegingen creëren drukgradiënten die veneuze terugstroom bevorderen [58](#page=58). * **Filtratie en osmose in capillairen:** Vochttransport door capillairen wordt gedreven door hydrostatische druk (filtratie) en colloïd osmotische druk (osmose), resulterend in netto vochtovergang naar het interstitium [60](#page=60) [61](#page=61). * **Wet van Poiseuille:** Beschrijft de weerstand tegen vloeistofstroom in buizen als afhankelijk van viscositeit, lengte en de vierde macht van de straal van de buis [64](#page=64). * **Laminaire versus turbulente stroming:** Laminaire stroming is efficiënt met lage weerstand, terwijl turbulente stroming, vaak bij vernauwingen, energieverlies en geluiden veroorzaakt [65](#page=65). * **Wet van Laplace/Frank:** Beschrijft wandspanning in bloedvaten als evenredig met transmurale druk en straal, en omgekeerd evenredig met wanddikte [66](#page=66). * **Autoregulatie:** Mechanisme waarbij de doorbloeding van een orgaan constant blijft ondanks variaties in bloeddruk, vaak via stretch-gevoelige calciumkanalen in de arteriolen [72](#page=72). ### Implicaties * De diameter van arteriolen is een cruciale factor in de regulatie van regionale doorbloeding, door hun functie als "kranen" [69](#page=69). * Veranderingen in de tonus van arteriolen beïnvloeden de totale perifere weerstand en bloeddruk [64](#page=64). * De permeabiliteit van capillairen, zoals de bloed-hersenbarrière, bepaalt de doorgang van stoffen en geneesmiddelen [59](#page=59) [60](#page=60). * Oedeem kan ontstaan door verhoogde capillaire filtratiedruk, verminderde reabsorptie, of verminderde lymfeafvoer [62](#page=62). ### Voorbeeld --- ### Determinanten van de vaatwandtonus * Arteriolen en venen hebben een basale tonus, deels myogeen, deels systemisch via het zenuwstelsel [74](#page=74). * Deze basale tonus van arteriolen bepaalt de "vasculaire reserve" [74](#page=74). * Lokale mechanismen passen doorbloeding aan metabole behoeften aan (metabole vasodilatatie) en houden deze constant bij bloeddrukvariaties (autoregulatie) [74](#page=74). ### Metabole vasodilatatie * Verhoogd weefselmetabolisme leidt tot stijging van vasodilaterende metabolieten, wat metabole vasodilatatie veroorzaakt [74](#page=74). * Dit verhoogt de bloedtoevoer om aan de verhoogde vraag naar zuurstof en glucose te voldoen [74](#page=74). * Bij occlusie stapelen vasodilaterende metabolieten op, wat na opheffing resulteert in reactieve hyperemie [74](#page=74). * Belangrijke vasodilatoren zijn adenosine, K+, en hypercapnie [75](#page=75). * Lokale hypoxie kan vasculaire gladde spieren relaxeren via K+-kanalen, behalve in de longcirculatie waar het vasoconstrictie veroorzaakt [75](#page=75). ### Autoregulatie * Verhoogde druk in vaatgebieden leidt tot vasoconstrictie om de doorbloeding constant te houden [75](#page=75). * Twee mechanismen: myogene respons en invloed van vasodilaterende metabolieten [75](#page=75). * **Myogene respons:** Gevoelige ionkanalen in gladde spiercellen reageren op drukveranderingen [75](#page=75). * **Metabole invloed:** Snellere verwijdering van vasodilaterende metabolieten bij verhoogde doorbloeding vermindert vasodilatatie [75](#page=75). * Autoregulatie is aanwezig in arteriën en arteriolen, maar niet in venen [75](#page=75). ### Andere lokale mechanismen * Ontstekingsreacties, infecties en trauma geven vrijgave van vasodilaterende autacoïden (histamine, prostaglandine E2, bradykinine) [76](#page=76). * Prostacycline in de renale cortex werkt vasodilaterend bij verminderde nierdoorbloeding [76](#page=76). * Serotonine en tromboxaan A2 uit bloedplaatjes veroorzaken lokale vasoconstrictie [76](#page=76). * Temperatuur: lokale opwarming geeft vasodilatatie, afkoeling vasoconstrictie [76](#page=76). * Weefseldruk: verhoogde druk (spiercontractie) veroorzaakt compressie van bloedvaten [76](#page=76). ### Regeling door endotheel * Endotheelcellen geven zowel constrictorische als dilaterende substanties vrij [76](#page=76). * **Endotheliale relaxerende factoren:** Stikstofmonoxyde (NO) is de belangrijkste vasodilator [77](#page=77). * NO wordt gesynthetiseerd uit L-arginine en zuurstof door NO-synthase [77](#page=77). * eNOS is fysiologisch het belangrijkst in het cardiovasculair systeem en wordt geactiveerd door Ca2+-concentratieverhoging [77](#page=77). * Schuifkrachten van bloedstroming activeren ook eNOS, wat zorgt voor basale NO-vrijlating [78](#page=78). * NO is een vrije radicaal en is zeer reactief, met een levensduur van enkele seconden [78](#page=78). * NO kan reageren met superoxide tot peroxynitriet [78](#page=78). ### Endotheliale vasoconstrictorische factoren ### Het endotheel bij cardiovasculaire aandoeningen ### Besluit ### Doorbloeding van de hersenen ### Doorbloeding van het myocard ### Doorbloeding van de huid ### Doorbloeding van het splanchnisch gebied ### Doorbloeding van de skeletspieren ### Arteriële bloeddruk regulatie --- ## Centrale en perifere invloeden op de bloeddrukregeling ### Centrale beïnvloeding van de CVC * Centraal zenuwstelsel (CZS) beïnvloedt de cardiovasculaire centra (CVC) via exciterende en inhiberende banen [92](#page=92). * Deze activiteit regelt de bloeddruk naar een genetisch bepaalde ingestelde waarde ("pressostaat") [92](#page=92). * Irradiaties vanuit andere hersencentra (bv. stress, emoties, inspanning) beïnvloeden de CVC [93](#page=93). * Verhoogde intracraniële druk leidt tot Cushing-reactie: gegeneraliseerde vasoconstrictie en bloeddrukstijging met reflex bradycardie [93](#page=93). ### Perifere beïnvloeding van de CVC #### Arteriële baroreceptoren (baroreceptorreflex) * Gelegen in carotissinus en aortaboog, gevoelig voor rek in arteriewand (drukreceptoren) [93](#page=93). * Prikkeling leidt via bufferzenuwen naar CVC, veroorzaakt vasodilatatie en hartritmedaling (negatieve feedback) [93](#page=93). * Grootste gevoeligheid bij normale bloeddruk; gevoeliger voor pulsatiele druk [94](#page=94). * Doorsnijden bufferzenuwen leidt tot verhoogde bloeddruk; chronische denervatie maakt bloeddruk labiel [95](#page=95). * Testen omvat orthostatisme, reactie op α1-mimeticum, en Valsalva manoeuvre (intrathoracale drukverhoging) [95](#page=95). * Carotissinusmassage bij paroxismale tachycardie; carotissinus syncope bij ouderen [96](#page=96). * "Resetting" van de baroreflex: centrale (inspanning, stress) en perifere (chronische hypertensie) aanpassing van de streefwaarde [96](#page=96). #### Atriale stretch-/volumereceptoren * In rechteratrium, gevoelig voor rek bij toename veneuze terugkeer (preload) [97](#page=97). * Prikkeling leidt tot vasodilatatie en toename hartfrequentie (Bainbridge reflex) [97](#page=97). * Detecteren vroege volumevermindering, geven alarm bij bloedverlies vóór daling arteriële druk [97](#page=97). #### Overige reflexen * Pulmonale stretch-mechanoreceptoren veroorzaken tachycardie bij inademing en verstikking [97](#page=97). * Chemoreceptoren (glomus caroticum, aorta) reageren op hypoxie, hypercapnie, acidose, hypotensie; ondersteunen hersendoorbloeding [97](#page=97). * Reflexen bij spierarbeid: mechanoreceptoren (vasoconstrictie, tachycardie) en metaboreceptoren (bloeddrukstijging bij isometrie) [98](#page=98). * Somatische pijn verhoogt bloeddruk; viscerale pijn kan syncope veroorzaken [98](#page=98). * Sexuele stimulatie, koude in gezicht (duikreflex) hebben specifieke cardiovasculaire effecten [98](#page=98). ### Efferente impulsen * Snelle neurogene impulsen (seconden): acute bloeddrukregeling via sympatische (OS) en parasympathische (PS) activiteit [98](#page=98). * OS-activatie bij daling bloeddruk: verhoogt veneuze terugkeer, hartdebiet, weerstand, en adrenaline-vrijstelling [99](#page=99). * Trage neuro-endocriene impulsen (minuten/uren): langdurige bloeddrukregeling, geactiveerd bij daling vasculair volume [99](#page=99). ### Renine-Angiotensine-Aldosteron Systeem (RAAS) * Bij daling bloeddruk/vasculair volume: niercellen geven renine vrij [100](#page=100). * Renine zet angiotensinogeen om in angiotensine I, dat door ACE wordt omgezet tot angiotensine II [100](#page=100). * Angiotensine II verhoogt bloeddruk direct (vaatcontractie) en indirect (aldosteron) [100](#page=100). ### Bloeddrukhomeostase bij daling vasculair volume --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Cardiovasculair systeem | Het systeem dat verantwoordelijk is voor de circulatie van bloed door het lichaam, bestaande uit het hart en de bloedvaten. | | Vasculatuur | Het netwerk van bloedvaten, waaronder slagaders, aders en haarvaten, die het bloed door het organisme geleiden. | | Hart | Een gespierd orgaan dat fungeert als een pomp om bloed door de bloedvaten van het lichaam te stuwen. | | Atria (voorkamers) | De twee bovenste holtes van het hart die bloed ontvangen van het lichaam en de longen. | | Ventrikels (kamers) | De twee onderste, gespierde holtes van het hart die bloed uitpompen naar de longen en het lichaam. | | Grote circulatie (systemische circulatie) | Het deel van de bloedsomloop dat zuurstofrijk bloed vanuit het linkerventrikel naar de rest van het lichaam transporteert en zuurstofarm bloed terugvoert naar het rechteratrium. | | Kleine circulatie (pulmonale circulatie) | Het deel van de bloedsomloop dat zuurstofarm bloed vanuit het rechterventrikel naar de longen transporteert voor zuurstofopname en zuurstofrijk bloed terugvoert naar het linkeratrium. | | Parallel geschakelde circuiten | Meerdere bloedvaten of vaatgebieden die naast elkaar lopen, zodat de bloedstroom verdeeld kan worden en de doorbloeding van elk gebied afzonderlijk geregeld kan worden. | | Arteriële bloeddruk | De druk die het bloed uitoefent op de wanden van de slagaders, voornamelijk bepaald door de pompfunctie van het hart en de weerstand in de bloedvaten. | | Arteriolen | Kleine slagaders die de bloeddruk reguleren en de doorbloeding van specifieke weefsels aanpassen door hun diameter te veranderen. | | Hartdebiet | Het volume bloed dat het hart per minuut uitpompt, bepaald door het slagvolume en de hartfrequentie. | | Hartslag | De ritmische samentrekking en ontspanning van het hart die bloed door het lichaam pompt. |