Hoorcollege: circulatie 1 & 2
Cardiovascular system
Een belangrijke functie van het cardiovasculaire systeem is zuurstof
naar de weefsels brengen & CO2 van de weefsels afvoeren (zodat dat
uitgeademd kan worden)
Maar: warmte afvoeren is ook een belangrijke functie van dit
systeem
Er zijn 2 soorten circulatie systemen: open & gesloten
– Open:
– Vooral bij geleedpotige (insecten)
– Is niet heel ingewikkeld: zuurstof bij cellen krijgen en CO2
afvoeren gaat op een andere manier, dus er is niet een
ingewikkeld systeem nodig
– Komt vanuit het hart (is vaak 1 zak oid, heeft niet meerdere kamers), dit is spierweefsel en dit
contraheert. Die hartspier contraheert het in de vaten/arteriën. Deze lopen eigenlijk gewoon
open en dan komt het in sinussen/lacunes. Het komt dus in een ruimte waar het gewoon
uitvloeit, het zit dus niet meer in een vat oid. Het gaat dan uiteindelijk weer terug naar het hart
, – Gesloten:
– Vooral bij hogere vertebraten (maar niet exclusief, ringwormen hebben het bijvoorbeeld
ook)
– Je hebt een hart, arteriën, capillair bed, venen. Het bloed blijft dus de hele tijd opgesloten
ergens in. Het komt dus niet in een losse ruimte
Een andere indeling die je kan maken, is enkelvoudige/dubbele bloedsomloop
– Enkele bloedsomloop:
– Voorbeeld: vis
– De 2 capillaire netten zijn in serie geschakeld (zowel bij de kieuwen als bij het lichaam). Het
bloed komt dus eigenlijk maar 1x langs het hart en gaat dan direct naar de kieuwen en dan
naar de weefsels
– Dubbele bloedsomloop:
– Voorbeeld: amfibieën, reptielen, vogels, zoogdieren
– Hebben een systemisch circuit en een longcircuit. Het hart is dus ook op een andere manier
ingedeeld en het bloed komt er dan ook 2x langs. Eerst als het de pulmonaire circulatie
ingaat, en ten tweede als het de systemische circulatie ingaat
,Het hart
– Het hart is een spier: het hart spierweefsel wordt myocardium genoemd
– Belangrijke eigenschappen van myocardium: inter-calated discs voor mechanische
adhesie en gap junctions (belangrijk voor doorgeven elektrische pulsen)
– Enkele kamer versus dubbele kamer
– Accessoire harten: bij sommige ringwormen zie je eigenlijk geen centraal hart, dan is het bijv
meer peristaltiek die zorgt voor voortstuwing van bloed
Hart van de vis
Het hart van een vis bestaat uit:
– Sinus venosus: al het veneuze bloed komt daar in aan. Dit
sinus venosus is een hele dunne wand
– Atrium
– Ventrikel: hier zit de contractie kracht in, want dit bestaat uit
myocardium
Deze onderdelen zijn in serie geschakeld
Als je kijkt naar de kraakbeen vissen (roggen/haaien), dan zie je een
conus arteriosus. Dit is een soort verlengstuk van het ventrikel. Hier zit
ook contractiel weefsel in. Deze kan dus gecoördineerd met het ventrikel
contraheren
Als je kijkt naar de beenvissen (de teleosten), dan zie je een bulbus
arteriosus. Dit lijkt veel meer op de aorta functie zoals bij zoogdieren.
Het is meer elastisch weefsel. Het contraheert dus niet echt, maar het kan
de enorme druk wisselingen goed opvangen als een soort van druk
reservoir
,Dus: beenvissen hebben bulbus arteriosus (= elastisch), kraakbeen vissen hebben conus arteriosus
(= contractiel)
Een groot verschil tussen vissen- en mensenhart: als een
mensenhart helemaal gecontraheerd is, dan zit er nog behoorlijk
wat bloed in (30-40 ml in 1 ventrikel). Het ventrikel van een
vissenhart wordt bijna helemaal leeggepompt. Het hart wordt
dus helemaal leeggepompt, en het bloed gaat dan de ventrale
aorta in. In de ventrale aorta zit een veel lagere druk. Een vis
heeft dus een veel lager druk systeem. De druk die gegenereerd
wordt bij het hart (?) moet al gelijk door een capillair bed bij de
kieuwen. Op het moment dat het door een capillair bed gaat,
neemt de druk af. Daarna gaat het door de dorsale aorta, en vanuit hier gaat het naar de haarvaten in
de lichaamsweefsels. Uiteindelijk komt het weer via de venen in de sinus venosus
Hart van een amfibie
Amfibieën hebben:
– Rechteratrium: hier komt het veneuze bloed aan
– Linkeratrium: hier komt het zuurstofrijke bloed
aan (is door de longen geweest)
Vanuit het rechter atrium komt het veneuze bloed in
het ventrikel terecht. Dit ventrikel is nog niet
opgedeeld, dus je krijgt hier een soort vermenging.
Ongeveer 80% van het bloed kan gescheiden worden.
Dus het veneuze bloed dat binnenkomt kan voor 80% doorgesluisd worden naar de longen, de rest
wordt wel gemengd. Dit geldt ook voor het zuurstofrijke bloed (alleen gaat dit naar de
lichaamsslagader)
Hart van een reptiel
Dit lijkt heel erg op het hart van een amfibie. Er zijn
ook weer 2 atria, alleen hier is er al deels een
opsplitsing (of al volledig, dat is afhankelijk van het
reptiel) van het ventrikel. Ze hebben een linker- en
een rechter aorta. Het foramen van Panizza is de
verbinding tussen de bloedvaten
,Bijzonder aan reptielen hart: de plasticiteit ervan. Bijvoorbeeld als een
slang in 1 keer een prooi opeet, dan moet hij opeens heel veel gaan
verteren. Voor het verteren is bloed nodig, dus het hart moet opeens
veel meer gaan pompen. Het hart kan dan in ongeveer 3 dagen
opeens 40% groeien
Hart bij zoogdieren en vogels
Het grootste verschil tussen het hart van zoogdieren en
vogels is rechter/linker aortaboog. Bij zoogdieren de
linker, bij vogels de rechter. Verder: heel efficient hart,
kan met hoge drukken omgaan, linker/rechter atrium
en ventrikel
Anatomie van het hart
Onderdelen:
– Atria
– Ventrikels
– Kleppen
– Semilunaire kleppen (de kleppen naar de grote
bloedvaten toe)
– Aortaklep
– Pulmonalis klep
– AV kleppen
– Tricuspid klep (deze zit rechts)
– Bicuspid klep = mitralis klep (deze zit links)
Gemiddeld hebben vogels een hogere bloeddruk. Reptielen/vissen hebben vaak een veel lagere
bloeddruk. Dit heeft te maken met warmbloedig/koudbloedig. En dit heeft weer te maken met
ectotherm/endotherm. Zoogdieren hebben een hogere metabole snelheid
,Elektrische activiteit van het hart
Onderin zie je het ECG. Een ECG is een meting buiten aan het lichaam, waarbij de elektrodes op de
huid worden geplakt. Je meet dan de elektrische activiteit van het hart
Het hart heeft een autonome frequentie. Dit hoeft niet aangestuurd te worden. Bij de hogere
vertebraten heb je een Pacemaker activiteit, en dit zit in de sinusknoop.
– Bij vissen: sinusknoop zit in sinus venosus
– Bij hogere vertebraten: sinus venosus wordt in het atrium opgenomen, dus de sinusknoop zit
hier in het rechter atrium
Dus: de Pacemaker potentiaal (het automatisch autoritmische gedeelte van het hart) zit dus in de
sinusknoop in het rechter atrium
De depolarisatie ontstaat dus in de
sinusknoop en verspreidt zich over de atria.
Als het atrium depolariseert, contraheert hij.
Hij wordt dan leeggedrukt en de inhoud komt
in het ventrikel terecht. De depolarisatie gaat
echter niet gelijk over naar het ventrikel:
tussen het atrium en het ventrikel zit een
soort isolerende laag: dit is fibreus weefsel en
dit geleidt niet goed. Hier zitten dus ook geen
gap junctions in. Alle activiteit moet dus via
de AV knoop doorgezet worden
Dus: depolarisatie bij sinusknoop ——> over de atria ——> opgehouden bij AV knoop ——> via vezels
naar apex van het hart ——> via Purkinje vezels terug naar boven
Rust membraanpotentiaal
Intracellulair zitten er vooral negatief geladen deeltjes, extracellulair
vooral positief geladen deeltjes. Er is een pomp die een bepaalde
gradient in stand houdt, dat is de natrium-kalium ATPase. Deze
pompt continue kalium naar binnen, en natrium naar buiten
Kalium zit dus vooral intracellulair, en natrium extracellulair. Kalium wil
dus graag naar buiten, en natrium naar binnen. De rust
membraanpotentiaal is –70 mV
,Actiepotentiaal
Exciteerbare cellen: neuronen, (hart)spiercellen
De kanalen die belangrijk zijn voor actiepotentialen in neuronen zijn kalium- en natriumkanalen:
– Kalium kanaal:
– Heeft 1 gate (activation gate)
– Kan dus open of dicht staan, hier is weinig variatie in
– Natrium kanaal:
– Heeft 2 gates (activation gate & inactivation gate)
In hart spiercellen zijn dezelfde kanalen belangrijk, maar nog een hele belangrijke zijn de calcium
kanalen. Dit zijn de L type Ca2+ kanalen, en deze hebben ook een activatie en inactivatie gate
Action potential: cardiac muscle cell
Verschillen met de actiepotentiaal zoals hierboven:
– Deze lijn gaat veel steiler naar boven (depolarisatie gaat sneller)
– Er is een plateau fase
In de plateau fase heffen 2 ionen elkaar eigenlijk op (kalium en calcium). Tijdens rust heb je kalium
lekkanalen die open zijn, hierdoor gaat er altijd kalium naar buiten en krijg je de negatieve potentiaal
(–70 mV). Op het moment dat er een actiepotentiaal aankomt, krijg je een depolarisatie. Deze
depolarisatie is net voorbij de drempelwaarde: er gaan natrium en calcium kanalen open. De
natriumkanalen en calcium kanalen gaan op een gegeven moment dicht. Dit dichtgaan van de
kanalen komt door de inactivation gate
,Dus: de natrium- en calciumkanalen gaan open. Natrium gaat
sneller open (en dicht) dan calcium. Er is dus een hele snelle
depolarisatie, en dit komt vooral door de snelle natrium
instroom. Als de membraanpotentiaal ongeveer boven de 0 mV
komt, inactiveert het natriumkanaal. Er zit dus een rem op de
depolarisatie. De calcium kanalen zijn dus nu wel nog open, en
deze zijn vooral open in de plateau fase. In de plateau fase heb je
dus K- die naar buiten wil, en Ca2+ die naar binnen wil. Dit heft
elkaar op en zo ontstaat dus de plateau fase. In deze fase is er
dus de hele tijd calcium aanwezig om te kunnen contraheren
(want de spiercellen hebben calcium nodig voor contractie)
Action potential of cardiac autorhytmic cells
We gaan nu kijken naar de Pacemaker cel, de autoritmische cellen. Deze cellen hebben geen
rustmembraanpotentiaal, er is dus geen horizontale basislijn. Hij loopt continu op tot de
drempelwaarde en dan komt er een actiepotentiaal. Deze Pacemaker cellen zijn geen contractiele
cellen, ze hebben dus niet de hele tijd calcium nodig. Er is daarom ook geen plateau fase te zien.
Het langzaam stijgen van de lijn komt door het langzaam openen van natrium poorten (en hierdoor
komt er dus langzaam natrium binnen). Hiervoor zijn de funny channels (If). Normaal zijn de
natriumkanalen dicht tijdens de rust fase, de funny kanalen zijn juist open tijdens de rust fase. Dus:
funny channel = niet-specifiek kation kanaal met een omgekeerde spannings-afhankelijkheid. De
Pacemaker cellen hebben dus geen ‘normale’ natrium kanalen, maar alleen funny channels. De
actiepotentiaal komt hier dus door calcium
,Heart rate
De heart rate (hartfrequentie) is afhankelijk van de grootte van het dier. Hoe kleiner hoe hoger de
hartfrequentie. Dit komt omdat kleinere dieren een hogere metabole snelheid hebben (en daardoor
moet het hart dus harder werken = hogere hartfrequentie). Kleine dieren hebben een veel groter
contact oppervlak, dus ze raken warmte veel sneller kwijt (hierdoor dus hogere metabole snelheid)
Electrical conduction in myocardial cells
De gap junctions zijn om snel elektrische signalen door te geven, zodat het hart als 1 grote spier kan
functioneren
ECG
Een ECG meet je met een voltmeter. Met deze voltmeter meet je het verschil tussen de referentie
(blauw) en de test (rood) elektrode. Je meet dit extracellulair (!)
– Als de cellen in rust zijn: aan de buitenkant evenveel positief als aan de binnenkant (?) ——>
voltmeter laat 0 zien
Als er een depolarisatie plaatsvindt, dan verplaatst dit zich over het hart. Op punt A komt hij dan eerder
aan dan op punt B dat verderop ligt. Hier ontstaat er dan een verschil, omdat hij op de ene plek al wel
gedepolariseerd is en op de andere plek nog niet. Er is dan ook een positieve uitslag te zien op de
voltmeter
Electrocardiography
De de- of repolarisatie kan je als een vector voorstellen. Deze vector heeft een bepaalde richting en
grootte. Er zijn bij een ECG 3 verschillende afleidingen
, Electrical conduction in myocardial cells
