Frank-Starlingov mehanizam

Srce prilagođava izlaz dotoku

Frank-Starlingov mehanizam povezuje punjenje srca sa snagom naredne kontrakcije. Kada se miokard prije kontrakcije više istegne u okviru njegovog djelotvornog raspona, može razviti veću silu i izbaciti veći udarni volumen. Time srce prilagođava izlaz količini krvi koja mu se vraća. Mehanizam je unutrašnje svojstvo miokarda i ne zahtijeva da svaka promjena prvo pokrene poseban nervni refleks.

Ovaj princip važan je za usklađivanje desne i lijeve strane srca. Ako jedna strana privremeno izbaci više krvi, dotok drugoj strani raste. Povećano punjenje te strane podstiče njen izlaz, čime se ograničava trajno nagomilavanje krvi između pumpi. U stabilnom stanju srednji izlazi moraju biti usklađeni, jer su plućna i sistemska cirkulacija povezane u seriju.

Ćelijska osnova dužinske zavisnosti

Početna dužina sarkomere mijenja geometriju odnosa aktina i miozina i svojstva aktivacije kontraktilnog aparata. U srčanom mišiću značajna je i dužinski zavisna osjetljivost na kalcijum. Ista dostupnost kalcijuma može pri drugačijoj početnoj dužini dati drugačiji razvoj sile. Frank-Starlingov odgovor zato nije samo jednostavno povećanje broja filamenata koji se preklapaju.

Srce u fiziološkom radu koristi ograničeno područje ove zavisnosti. Veće istezanje ne daje beskonačno povećanje sile. Pretjerana dilatacija mijenja geometriju i napetost zida i može povećati energetski trošak bez odgovarajućeg povećanja izlaza. Korisnost punjenja zavisi od očuvanog aktivnog kapaciteta i mehaničkih uslova komore.

Punjenje nije jednako pritisku

Predopterećenje odražava početne mehaničke uslove vlakana. Završni dijastolni volumen i pritisak punjenja koriste se kao povezani pokazatelji, ali njihova veza zavisi od komplijanse. Ako je komora kruta, mali dodatni volumen može znatno povećati pritisak. Takav porast pritiska ne dokazuje da je miokard dobio odgovarajuće dodatno funkcionalno istezanje.

Vrijeme dijastole, relaksacija, priliv i perikardijalni uslovi takođe mijenjaju punjenje. Zbog toga isti pretkomorski pritisak u različitim okolnostima ne mora dati isti završni dijastolni volumen. Frank-Starlingov princip treba povezati sa stvarnim stanjem komore, a ne sa pretpostavkom da svaki porast jednog pritiska automatski znači veći korisni udarni volumen.

Funkcijska kriva

Komorska funkcijska kriva može prikazivati odnos početnog punjenja i izlaza, kao udarnog volumena, rada ili minutnog volumena. Kretanje duž iste krive opisuje promjenu punjenja uz određene ostale uslove. Povećanje kontraktilnosti pomjera odgovor tako da pri uporedivom punjenju izlaz raste. Smanjenje kontraktilnosti daje slabiji odgovor i može povećati pritisak potreban za ostvarivanje istog izlaza.

Ova razlika razdvaja heterometrijsku promjenu, povezanu sa početnom dužinom, od promjene inotropnog stanja. Simpatička aktivacija može povećati kontraktilnost i istovremeno promijeniti venski tonus i dotok. Stvarni odgovor tada uključuje i pomjeranje krive i promjenu položaja na njoj. Zato jedan izmjeren par punjenja i protoka nije potpuna karakterizacija srčanog kapaciteta.

Uticaj arterijskog opterećenja

Naknadno opterećenje određuje protiv kakvih uslova komora izbacuje krv. Ako ono raste, početno smanjenje izbacivanja može ostaviti više krvi u komori. U narednom ciklusu to može povećati punjenje i preko dužinske zavisnosti podržati snažniji odgovor. Ovaj mehanizam predstavlja dio prilagođavanja, ali njegov uspjeh zavisi od očuvane rezerve i ne uklanja svaku posljedicu povećanog opterećenja.

Povećani udarni volumen zahtijeva odgovarajuću energetsku podršku. Mehanizam ne stvara energiju iz samog istezanja, nego mijenja način na koji aktivirani aparat razvija silu. ATP, kalcijumski ciklus i koronarna snabdijevanje ostaju neophodni. Objašnjenje na nivou cijelog srca zato treba povezati sa ćelijskim uslovima rada.

Integracija sa venskim povratkom

Venski sistem određuje koliko krvi može doći do srca pri određenom pretkomorskom pritisku. Srce određuje koliko može izbaciti pri tim uslovima punjenja. Konačan stabilni protok nastaje iz njihove zajedničke interakcije. Frank-Starlingova kriva predstavlja srčani dio tog odnosa, a ne potpunu tvrdnju da venski dotok sam, bez ograničenja pumpe, određuje izlaz.

Zapamti

Frank-Starlingov odgovor povezuje početnu dužinu sa aktivnom silom i izlazom. Promjena punjenja nije isto što i promjena kontraktilnosti. Usklađivanje dotoka i pumpne funkcije ima ograničen djelotvorni raspon.