Samenvatting leerstof selectie premaster Geneeskunde
Hoofdstuk 9
Het hart bestaat eigenlijk uit twee pompen, één
voor de grote, systemische circulatie en één voor
de kleine circulatie door de longen. Beide pompen
bestaan uit twee pulsatiele kamers, een atrium en
een ventrikel. Elk atrium is een zwakke pomp voor
het ventrikel en helpt het bloed naar het ventrikel
te verplaatsen. De ventrikels leveren dan de
belangrijkste pompkracht die het bloed voortstuwt
ofwel (1) door de pulmonale circulatie door de
rechterventrikel of (2) door de systemische
circulatie door de linkerventrikel. Het hart is
omgeven door een tweelaagse zak genaamd het
pericardium, die het hart beschermt en op zijn
plaats houdt.
Speciale mechanismen in het hart veroorzaken
een voortdurende opeenvolging van contracties,
oftewel het hartritme. Hierbij worden
actiepotentialen over de hartspier verspreid om de
ritmische hartslag van het hart te veroorzaken.
Fysiologie van hartspierweefsel
Het hart is samengesteld uit drie hoofdtypen
hartspier: atriale spieren, ventriculaire spieren en
gespecialiseerde excitatoire en geleidende
spiervezels. De atriale en ventriculaire spiertypen
trekken op vrijwel dezelfde manier samen als
skeletspieren, behalve dat de contractie veel langer duurt. De gespecialiseerde excitatoire en
geleidende vezels van het hart trekken echter
zwakker samen omdat ze weinig contractiele vezels
bevatten; in plaats daarvan vertonen ze
automatische ritmische elektrische ontlading in de
vorm van actiepotentialen of geleiding van de
actiepotentialen door het hart, waardoor een
excitatoir systeem wordt verschaft dat het ritmische
kloppen van het hart regelt.
Anatomie van hartspierweefsel
De figuur hiernaast toont de histologie van de
hartspier, waarbij de hartspiervezels in een rooster
zijn gerangschikt. Hierbij splitsen de vezels,
combineren ze weer opnieuw en splitsen ze weer.
De hartspier is op dezelfde manier gestreept als in
Luca Plekkenpol
, Samenvatting leerstof selectie premaster Geneeskunde
de skeletspier. Bovendien heeft de hartspier typische myofibrillen die actine- en
myosinefilamenten bevatten die bijna identiek zijn aan die in skeletspieren. Deze filamenten
liggen naast elkaar en glijden tijdens contractie op dezelfde manier langs elkaar als bij
skeletspieren.
Ventriculaire rotatie
Het linkerventrikel is georganiseerd in complexe
spiervezellagen die in verschillende richtingen
lopen en het hart tijdens de systole in een
draaiende beweging laten samentrekken. De
subepicardiale (buitenste) laag loopt van de apex
naar de basis volgens een spiraal naar links, en
de subendocardiale (binnenste) laag spiraalt in de
tegenovergestelde richting (naar rechts),
waardoor een rotatie met de klok mee van de
apex van het hart en rotatie tegen de klok in van
de basis van de linker hartkamer wordt
veroorzaakt. Dit veroorzaakt een wringende beweging van de linker hartkamer, waarbij de basis
tijdens systole (contractie) naar beneden naar de apex wordt getrokken. Aan het einde van de
systole is het linkerventrikel vergelijkbaar met een gespannen veer en draait tijdens diastole
(relaxatie) terug om bloed snel de pompkamers binnen te laten lopen.
Hartspier is een syncytium
De donkere gebieden die de hartspiervezels in de onderste figuur op de vorige pagina kruisen,
worden intercalated discs genoemd; het zijn eigenlijk celmembranen die individuele
hartspiercellen van elkaar scheiden. Dat wil zeggen, hartspiervezels bestaan uit vele individuele
cellen die in serie en parallel met elkaar zijn verbonden.
Bij elke intercalated disc versmelten de celmembranen met elkaar om permeabele gangen voor
communicatie tussen cellen (gap junctions) te vormen die een snelle diffusie van ionen mogelijk
maken. Daarom bewegen, vanuit een functioneel oogpunt, ionen gemakkelijk in de
intracellulaire vloeistof langs de longitudinale assen van de hartspiervezels, zodat
actiepotentialen gemakkelijk van de ene hartspiercel naar de andere gaan, voorbij de
intercalaire schijven. De hartspier is dus een syncytium (een massa samengesmolten cellen,
waarin wel de celkernen duidelijk te onderscheiden zijn, maar de cellen geen duidelijke grenzen
hebben) van vele hartspiercellen waarin de hartcellen zo met elkaar zijn verbonden dat wanneer
een cel wordt geëxciteerd, het actiepotentiaal zich snel naar alle cellen verspreidt.
Het hart is eigenlijk samengesteld uit twee syncytia; het atriale syncytium, dat de wanden van
de twee atria vormt; en het ventriculaire syncytium, dat de wanden van de twee ventrikels vormt.
De atria zijn gescheiden van de ventrikels door fibreus weefsel dat de atrioventriculaire (AV)
klepopeningen tussen de atria en ventrikels omgeeft. Normaal gesproken worden potentialen
niet rechtstreeks door dit fibreuze weefsel heen geleid van het atriale syncytium naar het
ventriculaire syncytium. In plaats daarvan worden ze alleen geleid door een gespecialiseerd
geleidend systeem genaamd de AV-knoop, een bundel geleidende vezels met een diameter van
Luca Plekkenpol
, Samenvatting leerstof selectie premaster Geneeskunde
enkele millimeters. Door deze verdeling van de hartspier in twee functionele syncytia kunnen de
boezems kort voor de ventriculaire contractie samentrekken, wat belangrijk is voor de
effectiviteit van het pompen van het hart.
Actiepotentialen in hartspierweefsel
Het actiepotentiaal in een ventriculaire spiervezel, weergegeven in de figuur, is gemiddeld
ongeveer 105 millivolt, wat betekent dat de
intracellulaire potentiaal stijgt van een zeer negatieve
waarde tussen hartslagen (~ -85 millivolt) tot een
enigszins positieve waarde (~ +20 millivolt) tijdens elke
hartslag. Na de eerste piek blijft het membraan
gedepolariseerd gedurende ongeveer 0,2 seconde,
waarbij het een plateau vertoont, gevolgd door abrupte
repolarisatie aan het einde van het plateau. De
aanwezigheid van dit plateau in de actiepotentiaal zorgt
ervoor dat de ventriculaire contractie in de hartspier tot
wel 15 keer langer duurt dan in de skeletspier.
Wat veroorzaakt de lange actiepotentiaal en plateau in
hartspierweefsel
Ten minste twee belangrijke verschillen tussen de
membraaneigenschappen van hart- en skeletspieren
verklaren de verlengde actiepotentiaal en het plateau in
de hartspier:
- Ten eerste wordt het actiepotentiaal van skeletspieren bijna volledig veroorzaakt door de
plotselinge opening van grote aantallen snelle natriumkanalen waardoor enorme
aantallen natriumionen de skeletspiervezel kunnen binnendringen vanuit de
extracellulaire vloeistof. Deze kanalen worden snelle kanalen genoemd omdat ze maar
een paar duizendsten van een seconde open blijven en dan abrupt sluiten. Aan het
einde van deze sluiting vindt repolarisatie plaats en is het actiepotentiaal binnen
ongeveer een duizendste van een seconde voorbij. In de hartspier wordt de
actiepotentiaal veroorzaakt door het openen van twee soorten kanalen:
(1) dezelfde spanningsgeactiveerde snelle natriumkanalen als die in
skeletspieren
(2) een andere populatie van L-type calciumkanalen (langzame calciumkanalen),
die ook calcium-natriumkanalen worden genoemd. Deze tweede populatie van
kanalen verschilt van de snelle natriumkanalen doordat ze langzamer openen en,
nog belangrijker, enkele tienden van een seconde open blijven. Gedurende deze
tijd stroomt een grote hoeveelheid van zowel calcium- als natriumionen door
deze kanalen naar het inwendige van de hartspiervezel, en deze activiteit zorgt
voor een langdurige depolarisatieperiode, waardoor een plateau ontstaat.
Bovendien activeren de calciumionen, die tijdens deze plateaufase
binnendringen in de spiervezel, het spiercontractiele proces, terwijl de
Luca Plekkenpol
