Samenvatting van de hoorcolleges fysiologie van het vak Anatomie & fysiologie met
aanvullende stof uit het boek Fundamentals of Anatomy & Physiology (Martini 11th
ed.) (G&L)
Het hart doet mee in twee circulaties
- Longcirculatie -> Bloed passeert de longen om zuurstof op te halen.
- Systemische circulatie -> bloed wordt door het hele lichaam gepompt om organen
te voorzien van zuurstof.
Het hart bevat ook andere functies:
- Rondpompen van zuurstofarm bloed naar de longen
- Rondpompen van zuurstofrijk bloed naar organen en weefsels
- Samen met de circulatie: het in stand houden van een adequate bloedstroom richting
alle lichaamsweefsels
Het samentrekken tot een hartslag
In het hart zijn er twee typen cellen die belangrijk zijn voor het maken
van een hartslag. Dit zijn de pacemakercellen en de ventrikelcellen.
Pacemakercellen:
- Zitten in de SA knoop
- Zitten in de AV knoop
Deze cellen zijn belangrijk voor het veroorzaken van een normaal
hartritme.
Ventrikelcellen:
- Zitten tussen de SA en AV knoop in
- Zitten in de ventrikels, AV bundel en Purkinje vezels
De contractie en relaxatie van de hartspier bepaalt de cardiac output. Alle spiercellen moeten
tegelijk aan en uit gaan om de pompfunctie efficiënt uit te kunnen voeren. Coördinatie moet
dus zo goed mogelijk zijn.
- Een hartspiercel trekt alleen samen als ie elektrisch wordt gestimuleerd (door
actiepotentialen)
Automatisering: het hart kan zelfstandig samentrekken in de afwezigheid van neuronale of
hormonale stimulatie
- Wij hoeven niet na te denken om ons hart te laten pompen.
- Gangmaker = pacemaker cellen (deze zorgen voor automatisme)
De pacemakercellen liggen dus in de sinusknoop. Hier begint de
hartslag. De overige cellen luisteren naar de pacemakercellen.
Het signaal verspreidt zich eerst door het septum en daarna door de
ventrikels.
Actiepotentialen
Er zijn twee soorten actiepotentialen die het hart uitvoert.
1
,Voor de pacemaker cel/sinusknoop cel:
Op de Y-as -> membraanpotentiaal
Op de X-as -> tijd
In de sinusknoop cel is er een actiepotentiaal aanwezig die niet
stabiel is. Bij je ventrikelcellen is dit wel zo.
De pacemaker cel actiepotentiaal wordt altijd een klein beetje
positiever om zo het actiepotentiaal te ondergaan.
Elke sinusknoop cel bevat kanalen voor natrium, calcium en
kalium ionen. In een normale situatie zijn de concentraties natrium en
calcium hoog buiten de cel en laag binnen de cel. Kalium daarentegen is weer in hoge
mate aanwezig binnen de cel en laag buiten de cel.
Als we nu kijken naar de actiepotentiaal van deze type cel zien
we dat bij de rustpotentiaal(-70) natrium de cel binnendringt. Dit
komt door de ‘funny channel’. Dit kanaal staat altijd een beetje
open voor natrium. Natrium zal dan naar binnen gaan om
homeostase te bereiken (en het wordt aangetrokken door de
negatieve lading van de cel). De actiepotentiaal wordt hierdoor
steeds minder negatief.
Wanneer het actiepotentiaal de drempelwaarde bereikt (-55),
openen de calciumkanalen, waardoor de actiepotentiaal nog
hoger wordt. Dit kanaal gaat vervolgens weer dicht waarna het
kalium kanaal open gaan en kalium de cel verlaat, waardoor de
actiepotentiaal weer teruggaat naar de rustpotentiaal.
Voor de ventrikel cel:
Op de Y-as -> membraanpotentiaal
Op de X-as -> tijd
Tijdens de rustfase zijn de natriumkanalen t.o.v. pacemaker cellen
dicht. Alleen als een naburige cel actief is, zal de desbetreffende
ventrikel cel ook gaan werken. De natriumkanalen zijn dus niet
altijd een klein beetje open maar moeten gestimuleerd worden.
De calciumkanalen blijven erg lang open en de kaliumkanalen
staan eigenlijk altijd wel open.
Onthoudt dat ventrikelcellen niet zelfstandig op gang kunnen komen terwijl pacemakercellen
dit juist wel kunnen. De ventrikelcellen zijn aan elkaar
verbonden door ‘intercalated discs’. Deze verplaatsen de
kracht van contractie van cel tot cel en propageren zo
actiepotentialen.
- Bij zo’n disc blijven de membranen tussen de
naburige cellen bij elkaar door desmosomen en zijn
ze aan elkaar gelinkt door gap junctions.
Desmosomen voorkomen het loskomen tijdens
contractie en de gap junctions zorgen ervoor dat
ionen tussen de cellen kunnen passeren.
2
,Hartfrequentie
Deze frequentie wordt bepaald door je pacemakercellen:
- Rustmembraanpotentiaal
- Snelheid van depolarisatie -> helling van de prepotentiaal
De hartfrequentie bij inspanning is anders:
Wanneer je als persoon in een stress situatie komt, zal je de flight/fight response krijgen.
Deze wordt gevoed door het hormoon adrenaline die ervoor zorgt dat er meer en sneller
bloed naar je organen wordt gestuurd (zodat je dus sneller kan wegrennen bijv.). dit proces
heet sympathetische activatie
Adrenaline zorgt ervoor dat je rustpotentiaal dichter bij de drempelwaarde ligt, waardoor je
meer actiepotentialen produceert in dezelfde tijd. Ook is er zo een snellere depolarisatie.
Het tegenovergestelde van sympathische activatie is parasympathetische activatie. Dit
gebeurt onder invloed van acetylcholine en wordt ook wel de ‘rest or digest respons’
genoemd. Hierbij gaan er meer kaliumkanalen open.
Refractaire periode
= de periode waarin cellen niet gestimuleerd
kunnen worden.
- Deze periode is belangrijk voor het
behouden van je hartritme en om
permanente contractie te voorkomen. Dit
is essentieel omdat het hart ook gevuld
moet worden. Als de hartspier alleen
aangespannen blijft, dan kan het bloed
niet goed in de boezems/ventrikels
gepompt worden.
3
, Contractie mechanisme in de cel
De contractie van de hartspier wordt veroorzaakt door calcium. Wanneer er in de
hartspiercellen een hoge calcium concentratie aanwezig is, zal de cel
contractie ondergaan.
Calcium dringt de cellen binnen via het L-type Ca2+ kanaal.
In de cel bevindt zich een celorganel genaamd sarcoplasmatisch
reticulum (SR). Deze bevat een receptor waar het calcium ion van
buiten zich aan bindt. Deze binding zorgt voor de opening van het
SR waardoor er ineens heel veel calcium vrijkomt (in de cel). Het
organel bevat dus al veel calcium, maar moet alleen nog
gestimuleerd worden om contractie plaats te laten vinden. Er is dus
niet veel calcium van buiten nodig.
Wanneer de calciumionen worden vrijgegeven, worden ze gelijk
daarna weer teruggepompt door SERCA in het SR. De ionen worden
zo hergebruikt voor de volgende keer dat een ion bindt aan de SR receptor.
Uiteindelijke contractie van de cellen
De calciumionen die worden vrijgegeven door SR,
binden aan troponine, wat weer voor blootstelling
zorgt van actieve plekken op dunne filamenten
(actine). Deze blootstelling resulteert in cross-link
brug formatie met myosine. Dit zal doorgaan zolang
ATP beschikbaar is.
Relaxatie na contractie
De tijd hoelang een contractie blijft bestaan hangt van
3 dingen af:
1. De periode van stimulatie bij de
‘neuromuscular junction’
2. De aanwezigheid van calciumionen
3. De beschikbaarheid van ATP
Één hartslag op celniveau in stappen
1. Elektrisch signaal van naastliggende cel CM(cardiomyocyt), SA knoop,
geleidingssysteem)
2. Actie potentiaal
3. Calcium induced calcium release
4. Calcium binding aan myofilamenten
5. Power stroke -> cel verkorting
6. Calcium komt vrij van de myofilamenten
7. Heropname in SR -> relaxatie
ECG (elektrocardiogram)
Met een ECG worden individuele actiepotentialen niet gemeten. Een ECG registreert
elektrische verschillen tussen gebieden in het hart.
4
aanvullende stof uit het boek Fundamentals of Anatomy & Physiology (Martini 11th
ed.) (G&L)
Het hart doet mee in twee circulaties
- Longcirculatie -> Bloed passeert de longen om zuurstof op te halen.
- Systemische circulatie -> bloed wordt door het hele lichaam gepompt om organen
te voorzien van zuurstof.
Het hart bevat ook andere functies:
- Rondpompen van zuurstofarm bloed naar de longen
- Rondpompen van zuurstofrijk bloed naar organen en weefsels
- Samen met de circulatie: het in stand houden van een adequate bloedstroom richting
alle lichaamsweefsels
Het samentrekken tot een hartslag
In het hart zijn er twee typen cellen die belangrijk zijn voor het maken
van een hartslag. Dit zijn de pacemakercellen en de ventrikelcellen.
Pacemakercellen:
- Zitten in de SA knoop
- Zitten in de AV knoop
Deze cellen zijn belangrijk voor het veroorzaken van een normaal
hartritme.
Ventrikelcellen:
- Zitten tussen de SA en AV knoop in
- Zitten in de ventrikels, AV bundel en Purkinje vezels
De contractie en relaxatie van de hartspier bepaalt de cardiac output. Alle spiercellen moeten
tegelijk aan en uit gaan om de pompfunctie efficiënt uit te kunnen voeren. Coördinatie moet
dus zo goed mogelijk zijn.
- Een hartspiercel trekt alleen samen als ie elektrisch wordt gestimuleerd (door
actiepotentialen)
Automatisering: het hart kan zelfstandig samentrekken in de afwezigheid van neuronale of
hormonale stimulatie
- Wij hoeven niet na te denken om ons hart te laten pompen.
- Gangmaker = pacemaker cellen (deze zorgen voor automatisme)
De pacemakercellen liggen dus in de sinusknoop. Hier begint de
hartslag. De overige cellen luisteren naar de pacemakercellen.
Het signaal verspreidt zich eerst door het septum en daarna door de
ventrikels.
Actiepotentialen
Er zijn twee soorten actiepotentialen die het hart uitvoert.
1
,Voor de pacemaker cel/sinusknoop cel:
Op de Y-as -> membraanpotentiaal
Op de X-as -> tijd
In de sinusknoop cel is er een actiepotentiaal aanwezig die niet
stabiel is. Bij je ventrikelcellen is dit wel zo.
De pacemaker cel actiepotentiaal wordt altijd een klein beetje
positiever om zo het actiepotentiaal te ondergaan.
Elke sinusknoop cel bevat kanalen voor natrium, calcium en
kalium ionen. In een normale situatie zijn de concentraties natrium en
calcium hoog buiten de cel en laag binnen de cel. Kalium daarentegen is weer in hoge
mate aanwezig binnen de cel en laag buiten de cel.
Als we nu kijken naar de actiepotentiaal van deze type cel zien
we dat bij de rustpotentiaal(-70) natrium de cel binnendringt. Dit
komt door de ‘funny channel’. Dit kanaal staat altijd een beetje
open voor natrium. Natrium zal dan naar binnen gaan om
homeostase te bereiken (en het wordt aangetrokken door de
negatieve lading van de cel). De actiepotentiaal wordt hierdoor
steeds minder negatief.
Wanneer het actiepotentiaal de drempelwaarde bereikt (-55),
openen de calciumkanalen, waardoor de actiepotentiaal nog
hoger wordt. Dit kanaal gaat vervolgens weer dicht waarna het
kalium kanaal open gaan en kalium de cel verlaat, waardoor de
actiepotentiaal weer teruggaat naar de rustpotentiaal.
Voor de ventrikel cel:
Op de Y-as -> membraanpotentiaal
Op de X-as -> tijd
Tijdens de rustfase zijn de natriumkanalen t.o.v. pacemaker cellen
dicht. Alleen als een naburige cel actief is, zal de desbetreffende
ventrikel cel ook gaan werken. De natriumkanalen zijn dus niet
altijd een klein beetje open maar moeten gestimuleerd worden.
De calciumkanalen blijven erg lang open en de kaliumkanalen
staan eigenlijk altijd wel open.
Onthoudt dat ventrikelcellen niet zelfstandig op gang kunnen komen terwijl pacemakercellen
dit juist wel kunnen. De ventrikelcellen zijn aan elkaar
verbonden door ‘intercalated discs’. Deze verplaatsen de
kracht van contractie van cel tot cel en propageren zo
actiepotentialen.
- Bij zo’n disc blijven de membranen tussen de
naburige cellen bij elkaar door desmosomen en zijn
ze aan elkaar gelinkt door gap junctions.
Desmosomen voorkomen het loskomen tijdens
contractie en de gap junctions zorgen ervoor dat
ionen tussen de cellen kunnen passeren.
2
,Hartfrequentie
Deze frequentie wordt bepaald door je pacemakercellen:
- Rustmembraanpotentiaal
- Snelheid van depolarisatie -> helling van de prepotentiaal
De hartfrequentie bij inspanning is anders:
Wanneer je als persoon in een stress situatie komt, zal je de flight/fight response krijgen.
Deze wordt gevoed door het hormoon adrenaline die ervoor zorgt dat er meer en sneller
bloed naar je organen wordt gestuurd (zodat je dus sneller kan wegrennen bijv.). dit proces
heet sympathetische activatie
Adrenaline zorgt ervoor dat je rustpotentiaal dichter bij de drempelwaarde ligt, waardoor je
meer actiepotentialen produceert in dezelfde tijd. Ook is er zo een snellere depolarisatie.
Het tegenovergestelde van sympathische activatie is parasympathetische activatie. Dit
gebeurt onder invloed van acetylcholine en wordt ook wel de ‘rest or digest respons’
genoemd. Hierbij gaan er meer kaliumkanalen open.
Refractaire periode
= de periode waarin cellen niet gestimuleerd
kunnen worden.
- Deze periode is belangrijk voor het
behouden van je hartritme en om
permanente contractie te voorkomen. Dit
is essentieel omdat het hart ook gevuld
moet worden. Als de hartspier alleen
aangespannen blijft, dan kan het bloed
niet goed in de boezems/ventrikels
gepompt worden.
3
, Contractie mechanisme in de cel
De contractie van de hartspier wordt veroorzaakt door calcium. Wanneer er in de
hartspiercellen een hoge calcium concentratie aanwezig is, zal de cel
contractie ondergaan.
Calcium dringt de cellen binnen via het L-type Ca2+ kanaal.
In de cel bevindt zich een celorganel genaamd sarcoplasmatisch
reticulum (SR). Deze bevat een receptor waar het calcium ion van
buiten zich aan bindt. Deze binding zorgt voor de opening van het
SR waardoor er ineens heel veel calcium vrijkomt (in de cel). Het
organel bevat dus al veel calcium, maar moet alleen nog
gestimuleerd worden om contractie plaats te laten vinden. Er is dus
niet veel calcium van buiten nodig.
Wanneer de calciumionen worden vrijgegeven, worden ze gelijk
daarna weer teruggepompt door SERCA in het SR. De ionen worden
zo hergebruikt voor de volgende keer dat een ion bindt aan de SR receptor.
Uiteindelijke contractie van de cellen
De calciumionen die worden vrijgegeven door SR,
binden aan troponine, wat weer voor blootstelling
zorgt van actieve plekken op dunne filamenten
(actine). Deze blootstelling resulteert in cross-link
brug formatie met myosine. Dit zal doorgaan zolang
ATP beschikbaar is.
Relaxatie na contractie
De tijd hoelang een contractie blijft bestaan hangt van
3 dingen af:
1. De periode van stimulatie bij de
‘neuromuscular junction’
2. De aanwezigheid van calciumionen
3. De beschikbaarheid van ATP
Één hartslag op celniveau in stappen
1. Elektrisch signaal van naastliggende cel CM(cardiomyocyt), SA knoop,
geleidingssysteem)
2. Actie potentiaal
3. Calcium induced calcium release
4. Calcium binding aan myofilamenten
5. Power stroke -> cel verkorting
6. Calcium komt vrij van de myofilamenten
7. Heropname in SR -> relaxatie
ECG (elektrocardiogram)
Met een ECG worden individuele actiepotentialen niet gemeten. Een ECG registreert
elektrische verschillen tussen gebieden in het hart.
4
