Franko Starlingo mechanizmas

Iš Franko Starlingo mechanizmas yra autonominis širdies vidinio išstūmimo ir užpildymo pajėgumų reguliavimas, kuris kompensuoja trumpalaikius slėgio ir tūrio svyravimus. Gyvybinis reguliavimas vaidina svarbų vaidmenį keičiant kūno padėtį. Mechanizmas nebegali kompensuoti didesnių slėgio pokyčių.

Kas yra Franko Starlingo mechanizmas?

Širdies autonominė valdymo grandinė reguliuoja gyvybiškai svarbaus organo išstūmimą ir užpildymą. Reglamentas pritaiko širdies išvestį prie trumpalaikių slėgio ir tūrio pokyčių ir leidžia abiem širdies kameroms išstumti tą patį smūgio tūrį. Ši valdymo kilpa vadinama Franko Starlingo mechanizmu.

Šis mechanizmas pavadintas vokiečių fiziologo Otto Franko ir britų fiziologo Ernesto Henry Starlingo vardu, kurie 20-ojo amžiaus pradžioje pirmiausia aprašė izoliuotos širdies, o vėliau ir širdies-plaučių paruošimo kontrolės kilpą. Pirmame aprašyme dalyvavo ir vokiečių fiziologas Hermannas Straubas. Dėl šios priežasties kartais vadinama valdymo kilpa Franko Straubo „Starling“ mechanizmas paskirtas.

Šis mechanizmas yra vienas iš daugelio gyvybiškai svarbių žmogaus organizmo reguliavimų. Pagrindinės Franko Starlingo mechanizmo savybės apibūdina kraujo tūrį, kuris praeina per širdį diastolės ir sistolės metu. Kuo mažesnis tūris teka diastolės metu, tuo mažesnis kraujo tūris išmestas per sistolę.

Funkcija ir užduotis

Franko Starlingo mechanizmą sudaro išankstinis ir papildomas krūvis. Kai ausinės užpildomos, kalbama apie išankstinį krūvį. Padidėjus išankstiniam krūviui, širdies kameros taip pat vis labiau užpildomos. Esant pastoviam širdies ritmui, širdies smūgio tūris didėja. Galutinis sistolinis tūris padidėja tik šiek tiek.

Padidėjus išankstiniam krūviui, padidėja spaudimo tūris širdyje. Šis principas atitinka Franko Starlingo mechanizmo išankstinę apkrovą. Po šio išankstinio įkėlimo atliekamas papildomas įkėlimas. Kraujo nutekėjimas iš širdies vadinamas antriniu krūviu. Jei kraujo nutekėjimas atsiranda dėl padidėjusio pasipriešinimo, širdies pumpuojamoji galia padidėja iki aukštesnio slėgio ir tokiu būdu tuo pačiu širdies ritmu transportuojamas toks pat kraujo kiekis kaip ir anksčiau. Palaipsniui vyksta koregavimas.

Sistemos gale širdies kamerose lieka ypač daug kraujo dėl padidėjusio papildomo krūvio. Atsiranda užpylimas. Diastole šis priešslėgis sukelia dar didesnį užpildymą. Širdies raumens ląstelių stiprumas priklauso nuo išankstinio krūvio ir yra pagrįstas jo išankstiniu krūviu prieš faktinę susitraukimo pradžią. Kuo didesnis sarkomerų tempimas raumenų ląstelėse, tuo jis didesnis.

Kadangi tūris Franko Starlingo mechanizme padidina diastolinį galą, miozino ir aktino siūlai sutampa optimaliai ir keičiasi nuo 1,9 μm ilgio sarkomenro iki maždaug 2,2 μm. Esant optimaliam persidengimui, maksimali jėga yra nuo 2,2 iki 2,6 μm. Viršijus šias vertes, maksimali jėga sumažėja. Optimalus sutapimas sukelia vadinamąjį kalcio jautrumą miofibrilėse, todėl sutraukiantis aparatas labiau linkęs į kalcį. Tokiu būdu įprastas kalcio antplūdis veikiant potencialui sukelia dar stipresnę miofibrilių reakciją.

Išankstinės apkrovos kiekis kraujyje priklauso nuo tam tikrų svyravimų, atsižvelgiant į fizinį krūvį ir kūno padėtį. „Frank-Starling“ mechanizmas užtikrina širdies funkciją ir atskirų išstūmimo tūrių reguliavimą dešinėje ir kairėje širdies dalyse. Jei garsumas keičiasi, pavyzdžiui, keičiantis kūno padėčiai, mechanizmas yra ypač svarbus.

Valdymo kilpa automatiškai koreguoja kameros veiklą pagal slėgio ir tūrio svyravimus ir susijusius pokyčius prieš ir po apkrovų. Abi širdies kameros visada pumpuoja tą patį insulto tūrį.

Ligos ir negalavimai

Kai viena iš Franko žvaigždžių mechanizmo apkrovų yra nesubalansuota, tokia pati ir kita. Išankstinis krūvis medicinos praktikoje vadinamas diastoliniu galutiniu tūriu arba galiniu diastoliniu slėgiu, kuriuos abu galima išmatuoti. Sergant širdies ligomis, tokiomis kaip sistolinis širdies nepakankamumas, padidėja galutinis diastolinis tūris. Tai taip pat padidina užpildymo slėgį. Todėl išankstinė apkrova padidėja. Dėl to skysčiai iš kraujagyslių sistemos kaupiasi kūno audinyje. Štai kaip edema formuojasi kaip plaučių edema. Plaučių edema gali sukelti, pavyzdžiui, dusulį, barškėjimą ar putojantį skreplį iš plaučių.

Franko-Starlingo mechanizmas taip pat kenčia nuo problemų, kai sumažėja skilvelių elastingumas. Sumažėjęs skilvelių elastingumas yra, pavyzdžiui, esant diastoliniam širdies nepakankamumui. Kuo standesnis skilvelis, tuo blogiau yra diastolinis užpildymas. Tai lemia kraujo netekimą venose. Norėdami sumažinti išankstinį krūvį, gydytojas skiria pacientui AKF inhibitorių ar nitratų.

Hipertenzija ar vožtuvo stenozė gali taip pat lengvai padidinti širdies papildomą krūvį ir tokiu būdu sukelti problemų pagal Frank-Starling mechanizmą. Skilvelių raumenys gali hipertrofuoti dėl padidėjusios nakties apkrovos ir taip sumažinti sienos įtempimą.Tokia skilvelio hipertrofija gali sukelti širdies nepakankamumą. Skilvelių raumenų skaidulų ištempimas suteikia joms didesnę įtampą, o padidėjęs tempimas leidžia išstumti kraują didesne jėga.

Jei Frenko Starlingo mechanizmas sugenda, širdis nebegali lengvai susidoroti su kasdieniais slėgio ir tūrio svyravimais. Mechanizmas gali kompensuoti šiek tiek padidėjusį slėgį ir šiek tiek padidėjusį sveikų žmonių išankstinį krūvį. Tačiau reguliavimo mechanizmas taip pat nėra paruoštas didesniems slėgio ar apkrovos svyravimams. Dėl šios priežasties didesni svyravimai gali sukelti pavojingų gyvybei padarinių.