Deze samenvatting is gebaseerd op het studiejaar 2013-2014.

Cardiovascular Physiology, hoofdstuk 3: Cellular Structure and Function

Pagina 41-49

Elke skeletspier bevat cilindrische elementen, die myofibrillen worden genoemd. Myofibrillen bestaan uit myofilamenten die samen sarcomeren vormen. Een sarcomeer is het gebied tussen twee Z-lijnen en het heeft een lengte van 1,6 tot 2,2 μm. De hartspiercel is een gespecialiseerde spiercel met afmetingen van 25 bij 100 μm.

Een sarcomeer bestaat uit dikke (myosine-) en dunne (actine-)filamenten. Interactie van deze twee filamenten zorgt voor verkorting van de sarcomeer. Dit proces heet excitatie-contractie-koppeling.

Dikke filamenten bevatten zo’n 300 myosinemoleculen, waarvan elk molecuul twee kopjes met ATPase-activiteit bevat. ATPase hydrolyseert het gebonden ATP, waardoor de kopjes kunnen hechten aan actine.

Dunne filamenten bestaan uit actine, tropomyosine en troponine. Twee α-helixketens actine zitten om een streng tropomyosine heen. Troponine zit op regelmatige tussenpozen gehecht aan actine. Het complex bestaat uit drie eiwitten:

• TN-T hecht aan tropomyosine

• TN-C is de bindingsplek voor calcium

• TN-I schermt in rust de bindingsplek voor myosine op de actine af

Cardiovascular Physiology, hoofdstuk 4: Cardiac Function

Pagina 71-74, 77-79

Excitatie-contractiekoppeling is het proces waarbij een actiepotentiaal een myocyt aanzet tot contractie. Tijdens fase 2 komt calcium de cel binnen via L-type calciumkanalen in het sarcolemma.

Als Ca²⁺ de cel binnenkomt, bindt het aan TN-C. In skeletspiercellen heeft TN-C twee bindingsplaatsen met hoge affiniteit voor calcium, en twee bindingsplaatsen met lage affiniteit voor calcium. In hartspiercellen heeft TN-C maar één lage affiniteit calcium bindingsplaats. Door binding van calcium aan de plaats met lage affiniteit op het TN-C, vindt een conformatieverandering plaats, waardoor TN-I van plek verschuift en de bindingsplaats voor myosine vrijkomt. Myosine en actine zullen dan binden, waardoor contractie mogelijk wordt.

Het proces gaat als volgt:

1. ATP bindt aan de kop van myosine, waardoor de myosinekop loslaat van de actine. (Zonder ATP krijg je bijvoorbeeld het verschijnsel lijkstijfheid)

2. ATP-hydrolyse, waardoor ATP wordt afgebroken tot ADP en een fosfaatgroep. Beide blijven gehecht aan myosine. Als gevolg knikt de myosinekop terug, waardoor het een stukje verder een nieuw actine-monomeer kan binden.

3. Bij het binden worden zogenaamde crossbridges gevormd

4. Fosfaat laat myosine los en wekt de power stroke op. De myosinekop buigt ongeveer 45 graden en trekt het actine richting de staart van het myosine.

5. ADP komt vrij van het myosine, en het actinemyosine complex blijft achter in de stijve positie. Dit blijft zo tot er een nieuw ATP-molecuul bindt aan de myosinekop en een nieuwe cyclus kan beginnen.

Tijdens de cyclus glijden de dikke en dunne filamenten langs elkaar, waardoor het sarcomeer korter wordt. Deze cyclus zal doorgaan zolang er calcium in de cel blijft. Zodra Ca²⁺ verwijderd is, schuift TN-I terug op zijn plek en is de sarcomeer terug in zijn inactieve vorm.

Bij een actiepotentiaal triggert Ca²⁺ het Sarcoplasmatisch Reticulum (SR) om extra calcium vrij te laten door calcium-release kanalen (ryanodine receptoren). Na fase 2 van de actiepotentiaal komt er minder Ca²⁺ de cel in. Overgebleven Ca2+ wordt door middel van SERCA (sarco-endoplasmatisch reticulum calcium-ATPase) teruggebracht naar het SR. Resterend Ca2+ uit het cytosol wordt naar buiten gepompt door de natrium-calciumuitwisselaar.

Opname van calcium (en dus de relaxatie van de spier) kan versneld worden door adrenerge (sympathische) stimulatie. De hoeveelheid cAMP verhoogt en er vindt een versnelde opname van calcium door L-type kanalen plaats. Daarnaast kan het cAMP-afhankelijke kinase het eiwit fosfolambam fosforyleren. Fosfolambam is verantwoordelijk voor het blokkeren van de opname van Ca²⁺ in het SR.

Natrium-calciumuitwisselaar

De chemische gradiënt maakt dat calcium de cel binnen wil stromen. Dit wordt tegengehouden door de negatieve rustmembraanpotentiaal. Echter bij een actiepotentiaal komt er veel calcium de cel binnen en dit dient verwijderd te worden. Hier zijn twee mechanismes voor:

• ATP-afhankelijke Ca²⁺-pomp

• Natrium-calciumuitwisselaar, waarvan de precieze werking onbekend is. Beide ionen kunnen de cel in en uit, afhankelijk van de elektrische en chemische gradiënt. Er worden drie Na⁺-ionen gewisseld tegen één Ca²⁺-ion.

Veel intracellulaire natrium geeft dus veel intracellulaire calcium als respons. Dit kan invloed hebben op onder andere de Na+/K+-ATPase. Als deze pomp niet goed meer werkt (bijvoorbeeld bij hypoxie), wordt Na+ niet meer de cel uitgepompt. Met als gevolg dat via de natrium-calciumuitwisselaar Ca2+ naar binnen gehaald wordt. Dit geeft een accumulatie van calciumionen, wat mitochondriën kan beschadigen en celfunctie wijzigen.

Lengte-spanningsrelatie

De length-tension relatie betekent dat als je de preload verhoogt, er meer kracht geproduceerd kan worden in de spier. Niet alleen de grootte van de kracht wordt groter, maar ook de ontwikkeling hiervan.

De totale kracht die wordt geproduceerd door de spier is een opstelsom van de krachten die worden geproduceerd door alle afhankelijke actine-myosine crossbridges. Het aantal tegelijk werkende crossbridges is afhankelijk van de lengte van de spiervezel en de frequentie van spiercelstimulatie.

In skeletspierweefsel is ook een negatief effect merkbaar bij overstrekken. Het optimale aangrijpingspunt is voorbij en bij een langer sarcomeer zal de effectiviteit afnemen door een minder grote overlap van filamenten. Bij hartspierweefsel is hier geen sprake van, omdat de stijfheid van het weefsel overstrekken voorkomt. Verhoging van de inotropie (contractiliteit) van spieren geeft ook een grotere kracht.

Effect van preload op hartspierverkorting

Door de preload te verhogen, zal de spierlengte van tevoren dus langer zijn. Het gevolg is dat de spier meer en sneller verkort. De minimale lengte blijft hierbij gelijk. Dit betekent voor de hartspier dat bij het verhogen van de preload (het vullen van de ventrikels) de hartspier niet verder zal verkorten, maar wel een grotere kracht kan uitoefenen. Onder voorwaarde dat de preload binnen normale fysiologische grenzen blijft.

Histology, hoofdstuk 13: Cardiovascular System

Pagina 402-405, 408-430

De wand van elke kamer bestaat uit drie lagen. Van buiten naar binnen zijn dit het endocardium, myocardium (spier), epicardium (visceraal). De spiervezels zitten vast aan het fibreuze hartskelet. De atria zijn gescheiden van de ventrikels door de coronaire sulcus (atrioventriculaire groeve) en de linker- en rechterventrikel zijn van elkaar gescheiden door de anterior en posterior interventriculaire sulci. De apex ligt in de vijfde intercostaalruimte. Hier kun je de mitraalklep horen.

Het rechter atrium ontvangt bloed van de vena cava superior en inferior en de coronaire sinus. De gladde en ruwe atriale wand zijn gescheiden door de sulcus terminalis aan de buitenkant, en crista terminalis aan de binnenkant. De opening van de coronaire sinus zit vlakbij de ingang van de vena cava inferior. De AV-knoop zit tussen de sinus coronarius, fossa ovale en tricuspidalisklep. De SA-knoop zit bij de vena cava superior en sulcus/crista terminalis.

Het bloed gaat vanuit het rechter atrium via de tricuspidalisklep in het rechterventrikel. De klepjes zitten vast aan het fibreuze skelet. Er zitten kleine chordae tendineae aan vast, die weer vastzitten aan de papillairspieren, deze zorgen dat de klep niet doorslaat. Het bloed gaat door de pulmonalisklep richting de longen.

Het interventriculaire septum bestaat uit spier en membraan en onderscheidt de linker- en rechterventrikels. Het spiergedeelte zit meer bij de linkerventrikel omdat die een grotere kracht moet geven. Aan de rechterkant zit meer membraneus weefsel, de tricuspidalisklep zit vast aan dit membraneuze weefsel van het fibreuze skelet.

Het linkeratrium vormt de basis van het hart. De linker- en rechter pulmonaire venen komen hierin uit met zuurstofrijk bloed. De wand is een beetje dikker en gladder dan het rechteratrium. Het ligt helemaal tegen de achterkant en via de oesophagus is het linker atrium dus goed te bestuderen.

Het linkerventrikel heeft een erg dikke spierwand. Het bloed komt naar binnen door de mitralisklep. Deze klep ligt achter het sternum ter hoogte van de 4^e rib. Via de halvemaanvormige aortaklep gaat het bloed er weer uit.

De halvemaanvormige (semilunair) kleppen hebben drie onderdelen en geen chordae.

De meeste bloedvaten bestaan uit drie lagen:

• Tunica intima: het binnenste laagje, het endotheel, bestaande uit platte epitheelcellen. Capillairen bestaan in hun geheel uit tunica intima.

• Tunica media: het middelste laagje, bestaande uit gladde spiercellen. Deze laag verschilt per soort bloedvat in dikte.

• Tunica adventitia: het buitenste laagje bindweefsel.

Er zijn drie typen bloedvaten: arteriën, venen en capillairen.

Arteriën zijn bloedvaten die de hoge druk opvangen, ze krijgen het bloed rechtstreeks vanuit het hart. De verschillende typen arteriën zijn van elkaar te onderscheiden door de grootte van de tunica media. Er zijn drie typen arteriën:

• Grote elastische arteriën: hebben veel elastische laagjes in hun wand. Ze vangen het bloed rechtstreeks op vanuit het hart. Voorbeeld: aorta.

• Medium spier arteriën: hebben een wand die vooral uit gladde spiercellen bestaat. Ze kunnen hun diameter verkleinen (vasoconstrictie) en daarmee de bloeddruk regelen. Dit zijn meestal de genaamde arteriën.

• Kleine arteriën en arteriolen: hebben een dikke spierwand. Door de tonus (spanning) die ze kunnen beïnvloeden, bepalen ze hoeveel bloed er naar de capillairbedden gestuurd wordt. Als deze tonus hoog is, is sprake van hypertensie.

Anastomose is een verbinding tussen de vaten. Tussen takken van arteriën kan communicatie ontstaan. Dit zijn bypasses van bloed. Als een bloedvat dicht is kan het bloed via een bypass naar een ander vat: dit is een collaterale circulatie. Toch zijn er plekken waar dit niet voor komt. Deze arteriën heten echte terminale eindarteriën: ze maken geen verbinding met andere arteriën. Als deze afgesloten raakt krijgt het hele orgaan geen bloed meer. Functionele eindarteriën daarentegen kunnen alleen via kleinere arteriën een collaterale circulatie vormen. Ze hebben dus alleen ineffectieve anastomosen.

Venen transporteren het zuurstofarme bloed terug naar het hart. Ze hebben vaak grotere diameters dan arteriën en hebben een grote capaciteit doordat ze kunnen uitrekken. Daarom is 80% van al het bloed in de venen. Er zijn 3 soorten:

• Venulen: de kleinste venen. Ze zorgen voor de drainage van de capillairbedden.

• Medium venen: hebben veneuze kleppen, zodat het bloed niet met de zwaartekracht mee weer naar beneden stroomt. De meesten hebben een naam.

• Grote venen: zijn gekenmerkt door de wijde bundels longitudinale gladde spiercellen en een goed ontwikkelde tunica adventitia. Een voorbeeld is de vena cava superior (bovenste holle ader).

De capillairen zijn enkele endotheelbuisjes, die ervoor zorgen dat in de capillairbedden afgifte van voedingsstoffen plaatsvindt naar de extracellulaire ruimten, en opname van afvalstoffen naar de capillairen.

Op sommige plekken zijn er directe verbindingen tussen de kleine arteriolen en de venulen: arteriovenulaire anastomosen (shunts), dit speelt een rol bij de temperatuurregeling. Op sommige plekken gaat het bloed langs twee capillairbedden voordat het naar het hart gaat: bijvoorbeeld in het poortadersysteem. Het voedingsstofrijke bloed gaat dan eerst nog langs de lever zodat die de voedingsstoffen eruit kan halen.

Medical Physiology, hoofdstuk 9: Physiology of Skeletal, Cardiac and Smooth Muscle

Pagina 238-250, 252-253

Er zijn drie verschillende soorten spierweefsel: glad spierweefsel, skeletspierweefsel en hartspierweefsel. Deze drie soorten zijn fundamenteel verschillend van elkaar. Hier worden alleen hart- en skeletspierweefsel besproken. Spieren kunnen gestimuleerd worden door chemische neurotransmitters, een paracriene factor of door elektrische stimulatie.

Een myovezel is de kleinste contractiele unit van een skeletspier, en heeft meerdere nuclei. Hieromheen zit een beschermende laag, het endomysium. Een bundel van parallel gelegen myovezels vormt een fascicle. Een fascicle is ook omgeven door een beschermende laag, het perimysium. Veel fasciclebundels samen vormen een spier. Om de spier zit ook weer een laagje, het epimysium. Onder elk endomysium zit het plasmamembraan van de spiercel: het sarcolemma. Iedere spiercel heeft een laagje van dicht op elkaar gelegen cilindrische elementen, genaamd myofibrillen. Myofibrillen bestaan uit sarcomeren, die uit verschillende (myo)filamenten bestaan.

Excitatie-contractie koppeling is het proces waarbij elektrische prikkeling van het membraan zorgt voor een toename van de calciumconcentratie in de cel. Actiepotentialen die aan de membraanoppervlakte van skeletspiercellen ontstaan komen via speciale openingen in de cel terecht. Dit zijn een soort tubes en heten transverse of t-tubuli. T-tubuli zitten om elke myofibril, bij de overgang van A- naar I-band. T-tubuli maken contact met twee cisternae (holtes), speciale regio’s van het sarcoplasmatisch reticulum (SR).

Als er een actiepotentiaal binnenkomt in de t-tubuli wordt de triade (de combinatie van een t-tubulus en 2 cisternae) gedepolariseerd waardoor de L-type-calciumkanalen open gaan staan. Deze hebben een a-, b- en c-unit. Dan gebeuren er 2 dingen: calcium kan de cel in, en door de subunits gaat het calciumkanaal in het SR open staan. Dit kanaal heet ook wel de ryanodine-receptor omdat het geïnhibeerd kan worden door ryanodine. Nu komt calcium vanuit het SR de cel in. Dit gaat binden aan troponine-C waardoor dit van vorm verandert. De bindingsplaats komt nu vrij en er kunnen crossbridges tussen myofilamenten worden gemaakt.

Er zijn dikke en dunne filamenten: actine (dun) en myosine (dik). Een sarcomeer is het gebied tussen twee Z-lijnen. In een dwarsdoorsnede is zichtbaar dat elk myosine is omgeven door zes actinefilamenten. De koppen van myosine zitten in hoeken van 60 graden, zodat ze goed georiënteerd zijn.

De actinefilamenten zitten aan elkaar vast bij de Z-lijn. In de lichte banden van een sarcomeer zit alleen actine, en overlapt het niet met myosine. Actine bestaat uit twee rond elkaar gedraaide kralensnoeren, bestaande uit veel globulaire actine-eiwitten. Er zitten myosine bindingsites op. Ook zit er een tropomyosine-eiwit, dat van belang is voor de regulatie van de interactie tussen actine en myosine. Hierop zit het troponinecomplex. Dit bestaat uit drie substructuren: TnT (bindt aan tropomyosine), TnC (kan aan calcium hechten) en TnI (bindt aan actine).

De myosinefilamenten vormen de A-band. Myosinefilamenten hebben drie subregio’s. Een myosinefilament bestaat uit honderden myosine-eiwitten die bij de staarten aan elkaar vastzitten. Ook bevat het een scharnier, waarmee het kan buigen, en twee koppen. Eén van de koppen is voor de binding met actine, de ander voor de binding met ATP.

Contractie is een cyclus waarbij myosinekoppen aan actine binden, deze crossbridges buigen en vervolgens het actine los laten. Energie komt van ATP-hydrolyse. De myosinekop heeft deze energie nodig om de actine los te laten. Als er geen ATP is blijft dit dus vastzitten en treedt stijfheid op. De crossbridge-cyclus verloopt in vijf stappen:

1. ATP bindt aan de myosinekop waardoor deze loslaat van actine (relaxatie).

2. ATP hydrolyseert in ADP en P maar deze blijven aan myosine vastzitten. De myosinekop klapt om en draait een beetje, zodat hij opnieuw kan binden (2 bindingsplaatsen verder).

3. Crossbridges worden gevormd doordat myosine aan actine bindt.

4. De P laat los van myosine waardoor de myosinekop buigt en het actinefilament richting de myosinestaart trekt. Hierdoor wordt kracht en beweging gegenereerd.

5. ADP laat los en het actine-myosinecomplex blijft in deze vorm tot er weer een nieuw ATP-molecuul bindt.

Als er geen calcium meer beschikbaar is in de cel wordt de cyclus stopgezet.

Als er te weinig ATP aanwezig is in de cel moet de cel zelf ATP vormen uit ADP. Dit wordt geregeld door fosfocreatine. Het enzym creatinekinase transformeert fosfaat van fosfocreatine naar ADP waardoor weer ATP wordt gemaakt. Titine is een heel lang eiwit, en zit op het dunne deel in het sarcomeer. Het zorgt ervoor dat de spier alsmaar stijver wordt wanneer je hem verder uitrekt.

Om de contractie te stoppen moet calcium de cel uit. Dit gebeurt door twee mechanismes.

• Na-Ca exchanger

• Ca²⁺-pomp.

Er zijn twee verschillende soorten contractie:

• Isometrisch: de aanhechtingspunten zijn immobiel, de lengte verandert niet, maar de tensie/spanning wel. Deze kracht hangt af van de beginlengte van de spier.

• Isotonisch: één van de aanhechtingsplaatsen is mobiel.

De tensie voor de contractie heet de passieve tensie. De tensie na contractie, als de spier een kleinere lengte of grotere tensie heeft, heet actieve tensie. Dit hangt ook af van de spierlengte: als de spier te lang wordt is de maximale actieve tensie klein. Maar als de spier te kort wordt, is er ook geen maximale contractie.

Cardiale myocyten zijn korter, vertakt en van eind naar eind verbonden via geïntercaleerde disks, bestaande uit desmosomen en gap junctions. Hierdoor worden elektrische signalen doorgegeven en het functioneert dus als syncytium. Contractie komt niet van neuronen maar van een pacemaker, de sinusknoop, ook wel SA-knoop. Door gap junctions worden buurcellen gedepolariseerd. Cardiale myocyten krijgen synaptische input van autonome neuronen, maar dit is meer voor de modulatie, of verandering, van de hartfrequentie, dan de initiatie ervan.

Voor hartcontractie is binnenkomst van calcium door de L-type-calciumkanalen nodig. Bij skeletspiercellen hoeft dit niet per se, bij hartcellen wel. De tubuli zorgen ervoor dat dit kan. Hierdoor gaat het calcium uit het SR.

In hartspiercellen is de SERCA pomp (die calcium het SR in pompt) geïnhibeerd door fosfolambam. Maar als de fosfolambam gefosforyleerd wordt (door middel van het cAMP proteïne kinase) gaat de rem er als het ware af en gaat de pomp juist harder werken. Zo kun je dus sneller calcium het SR in pompen: snellere relaxatie. Dit heet een lusitroop mechanisme, en bevordert dus de relaxatie.

Hoe meer calcium de cel inkomt, hoe groter en sterker de samentrekking is. Norepinephrine kan de hartslag verhogen. Dit hormoon zorgt dat de B-type-receptor cAMP gaat aanmaken, waardoor het eiwit kinase geactiveerd wordt en de L-type-Ca²⁺kanalen gefosforyleerd worden. Hierdoor komt meer calcium de cel in, wat tot een grotere contractiekracht leidt. De kracht is ook groter bij een grotere vezellengte. De onderliggende mechanismen die de lengteafhankelijkheid verklaren worden beschreven door de Frank-Starling relatie. Het gaat hierbij over:

• Overlap tussen actine en myosine

• Reduced lattice spacing: als er kracht wordt gezet op een sarcomeer dan wordt het langer en dunner. Dan komen actine en myosine dichterbij elkaar: dit is gunstig voor het vormen van crossbridges.

• Altered myosin head orientation: de hoek van de kop wordt anders als er kracht op wordt gezet.

• Calciumgevoeligheid: de hoeveelheid beschikbare calcium is van invloed op de contractiekracht. Bij uitrekken kan calcium er makkelijker bij komen.

HC-13: Contractiemechanismen (10-02-2014)

Er zijn meerdere determinanten die invloed hebben op de cardiale functie (de pompfunctie van het hart): de neurohormonale systemen, elektrische activatie, excitatie-contractie, cardiovasculaire interacties, anatomie, geometrie, contractie mechanismes.

Van klein naar groot de onderdelen die helpen bij spier contractie:

• Myofilamenten: eiwitten die samentrekken (actine en myosine) (10nm);

• Sarcomeren: units die samentrekken; ze bestaan uit actine en myosine filamenten die langs elkaar kunnen schuiven (2 micrometer);

• Myofibrillen: contractiele eenheden; hier omheen zit het sarcoplasmatisch reticulum;

• Myocyten: de spiercel. Het zijn cellen die zich aan de randen van spiervezels bevinden(20 bij 100 micrometer);

• Myovezel of spiervezel: dit is een vertakte structuur, doordat de cellen in lengterichting en in zijwaartse richting aan elkaar zitten door zogenoemde dwarsverbindingen. Ze zijn op een specifieke manier geordend, zodat het hart goed kan samentrekken. Deze cellen bevatten één of twee kernen.

• Myocardium: het hartspierweefsel, oftewel het samentrekkende hart (10 cm).

De contractiele eiwitten zijn actine en myosine. Myosine is het dikke filament en actine is het dunne filament. Een contractiele eenheid is de eenheid tussen twee Z-lijnen (het midden van de actine), ook wel een sarcomeer genoemd. Verder zijn er de A-band (de lengte van het myosine filament), de H-zone (in het midden van het myosine, waar er geen overlapping is van actine), de I-band (het deel tussen de uiteindes van twee myosine filamenten, waar alleen actine is) en de M-lijn (het midden van de myosine).

De actine filamenten zijn gerangschikt in een zeshoekige structuur. Eén myosine filament kan contact maken met zes actine filamenten, want de zes actine filamenten zijn gerangschikt om één myosine filament. De actine filamenten maken contact met 3 myosine.
Bij contractie van een sarcomeer gebeuren er een aantal dingen: de Z-lijnen gaan naar elkaar toe, want het sarcomeer wordt korter; de I-band wordt korter, want het actine filament schuift in het myosine filament; de H-zone wordt korter, doordat de actine filamenten naar elkaar schuiven. De A-band behoudt zijn lengte. De myosine eiwitten worden niet korter.

Crossbridge cycling – Op het myosine filament zitten uitsteeksels die contact kunnen maken met de actine filamenten. Met behulp van een bepaald soort structuur kunnen de uitsteeksels om klappen, waardoor het actine filament wordt verplaatst. Dit heeft tot gevolg dat de filamenten in elkaar schuiven. Dit noemt men de power stroke. Bij elke actiepotentiaal wordt deze cyclus ongeveer 5 tot 10 keer doorlopen, totdat de filamenten in elkaar geschoven zijn.

Bij het myosine molecuul zijn er drie sub regio's:

1. De staart, waar de verschillende myosine moleculen aan elkaar zitten (300-400 moleculen vormen één filament). Deze staart wordt gevormd door een α-helix.

2. Het scharnier gebied, wat mogelijk maakt dat het molecuul beweegt;

3. De kop, die ervoor zorgt dat het myosine kan binden aan actine moleculen. Bij deze kop zijn er twee bindingsplekken: één voor de actine en één voor het ATP.

De myosine koppen maken een hoek van 60°, waardoor er contact kan worden gemaakt met alle 6 de actine filamenten rondom het myosine filament. Actine moleculen zijn de dunne filamenten, ze bestaan uit globulaire eiwitten, die in twee strengen om elkaar heen gedraaid zitten. De witte bolletjes op de strengen zijn de bindingsplekken voor de myosine filamenten. Tropomyosine is zeer belangrijk voor de interactie tussen myosine en actine. Daarnaast is er een troponine complex, dat bestaat uit het troponine T, C en I (TnT, TnC, TnI). Troponine C is het deel van de structuur waar de calcium ionen aan kunnen binden. Troponine I is voor inhibitie. Troponine T is voor stabiliteit.

De myosine kop wil binden aan de bindingsplaats van de actine. Het troponine zorgt er voor dat deze myosine bindingsplaats is afgeschermd, waardoor de interactie niet plaats kan vinden. Hiervoor is calcium: de calcium ionen binden aan het troponine C, waardoor er een vorm verandering optreedt bij het troponine complex. Dit heeft tot gevolg dat het tropomyosine van de bindingsplaatsen af schuift. Het verplaatst naar de groef van de om elkaar gewikkelde eiwitten. De myosine kop kan nu binden aan de actine.
De cyclus kan dus alleen verlopen als er voldoende calcium ionen aanwezig zijn. Daarnaast is er ATP nodig, om te zorgen dat de binding weer loslaat. Er is namelijk een hechte verbinding tussen de myosine kop en het actine (wanneer er nog geen ATP is). Het ATP kan binden aan de bindingsplaats op de myosine kop. Wanneer het ATP hieraan bindt, zal de binding tussen de myosine kop en het actine loslaten. Het energievragende element van de cyclus is dus het loslaten van de myosine kop. Hierna wordt het ATP gehydrolyseerd (ATP à ADP en fosfaat). Het ADP en fosfaat blijven beide gekoppeld aan de myosine kop. Deze omzetting gaat ermee gepaard dat de cross bridge van myosine een andere vorm krijgt. Hij is zo gestrekt, dit noemt men de cocked state – de staat waarin de kop er klaar voor is om opnieuw te binden. Vervolgens gaat de myosine kop iets verder weer binden aan de actine (cross-bridge state). Dit is een lossere verbinding dan de begin situatie. Hierna is er dissociatie van het fosfaat, waarna de power-stroke state wordt gevormd (de cross-bridge maakt de knikkende beweging). Hierna dissocieert ook het ADP, waarna we terug zijn bij de eerste situatie: de myosine kop is gebonden aan de actine. Dit noemt men ook wel rigor mortis: een zeer stijve verbinding. Hier is geen ATP voor nodig, dat veroorzaakt ook de lijkstijfheid.

Zolang er genoeg calcium ionen en ATP moleculen aanwezig zijn, zal deze cyclus blijven lopen. Tijdens de depolarisatie komt er calcium de cel in en bij repolarisatie gaat calcium de cel uit. Dit maakt deze cyclus mogelijk. Wanneer de calcium weer uit de cel gaat, schuift het tropomyosine weer over de bindingsplaatsen op de actine. Myosine kan zo niet meer binden als het heeft losgelaten.

Myosine zijn ATP afhankelijke motor eiwitten. Ze maken onder andere transport mogelijk. Myosine wordt hierdoor ook gebruikt om binnen de cel moleculen te transporteren.

Het eiwit titine zit ook in het sarcomeer en het zorgt ervoor dat het sarcomeer niet oneindig uitgerekt kan worden. Het zit tussen het uiteinde van het myosine filament en de Z-lijn. Titine is een zeer stijf molecuul. Wanneer het sarcomeer verder wordt uitgerekt, wordt er uiteindelijk aan het titine getrokken, waardoor de uitrekking wordt gestopt.

Isotone contractie: de kracht die de spier genereert is constant en de spier verkort. Op het moment dat de kracht groot genoeg is om het gewicht op te tillen, ontwikkelt de spier geen nieuwe kracht meer.

Isometrische contractie: de lengte van de spier verandert hier niet, maar de spier ontwikkelt hierbij wel (maximale) kracht. Als de spier wordt vastgehouden aan allebei de kanten, dan geeft dit de meeste kracht ontwikkeling (maximale kracht ontwikkeling is er dus als de spier niet kan verkorten).

HC-14: Excitatie- en contractiekoppeling (10-02-2014)

Als een spier een bepaalde lengte heeft, zal de spier een bepaalde hoeveelheid maximale kracht genereren. Tegenovergesteld geldt: als er een bepaalde kracht is, zal de spier een bepaalde lengte krijgen. Wanneer we een spier gaan activeren door een stimulus te geven, waardoor de spier gaat contraheren, gebeurt er het volgende:

Isometrisch: we houden de spier aan twee kanten vast, zodat deze niet kan verkorten. De spier gaat een bepaalde kracht genereren, maar de lengte blijft gelijk. In een diagram met kracht (F) tegen de tijd (T) is dit te zien als een heuvel. In een kracht (F) / lengte (l) diagram, is één spier te zien als een verticale lijn. Wanneer spieren die in verschillende mate zijn uitgetrokken in een kracht / lengte diagram staan geeft dit een rechte lijn richting rechtsboven. Als we de spier namelijk eerst oprekken en hierna gaan stimuleren, zal deze spier een grotere kracht ontwikkelen dan een spier die niet of minder ver was opgerekt voor de stimulatie. Een gerelaxeerde spier is compliant en daardoor makkelijker uit te rekken. Een geactiveerde spier is veel stijver.

Peak isometrisch force-length relationship: dit is de maximale spiercontractie bij het uitrekken van de spier. Passive Force-Length relationship: de kracht die nodig is om de gerelaxeerde spier tot een bepaalde lengte uit te rekken.

Eén van de verklaringen voor de relatie tussen oprekking van een spier en kracht generatie heeft te maken met de overlap tussen actine en myosine. Voor het opwekken van de grootste kracht moet er een ideale situatie zijn, waarin er voor iedere cross bridge een mogelijkheid heeft om te hechten. Dit is de ideale situatie om kracht te genereren. De overlap moet dan niet te klein zijn en niet te groot. Oprekken van een spier kan dus resulteren in het genereren van een grotere kracht. Te ver oprekken heeft echter weer een negatief effect (dan is er geen overlap meer tussen de myosine en actine filamenten). In de normale situatie wordt dit echter voorkomen door titine, dus heb je hier geen last van. Dit geldt ook voor het hart. Hoe verder het hart gevuld is hoe meer druk er gegeven kan worden.

Een andere verklaring waarom oprekking van een spier leidt tot generatie van een grotere kracht is de Starling relatie. De vergrote sarcomeer lengte leidt tot een vergrote contractie kracht. Een mogelijk mechanisme is gereduceerde ruimte in het rasterwerk. Als een sarcomeer wordt opgerekt, zal de lengte meer worden en de dikte wordt minder (volume blijft namelijk gelijk). Hierdoor komen de actine en myosine filamenten dichter bij elkaar te liggen. Dit zou er toe kunnen leiden dat de crossbridges beter gevormd kunnen worden, waardoor er weer meer kracht gegenereerd kan worden.

Daarnaast is er de volgende verklaring: veranderde oriëntatie van de myosine kop. Dit is een structurele determinant voor de Starling relatie. Het gaat hierbij om de hoek die de kop van het myosine filament maakt.

Ten slotte is er een mechanisme dat betrekking heeft op de calcium gevoeligheid. Er is niet bekend welke verklaring het beste is of welke de grootste invloed heeft.

Isotonisch: een spier wordt belast met een gewicht, waarna de spier kracht gaat ontwikkelen. Wanneer de spier de hoeveelheid kracht heeft gegenereerd die nodig is om het gewicht op te tillen, spant de spier niet verder in maar gaat verkorten. De kracht blijft hierbij constant.
Nu gaan we een lichter gewicht gebruiken. De spier gaat kracht genereren tot er genoeg kracht is om het gewicht op te tillen. Dit punt wordt eerder bereikt dan bij een zwaarder gewicht. Op dit punt aangekomen, stopt de spier met verder inspannen en de kracht blijft constant. De spier kan in deze situatie veel meer verkorten dan bij een zwaarder gewicht.
Afhankelijk van de belasting zal een spier een andere hoeveelheid kracht genereren en er zal een andere mate van verkorting optreden.

Hoe meer het hart wordt gevuld, hoe hoger de kracht en de druk die het hart genereert. Het hart wordt belast met de druk in de aorta. Als de druk in de aorta heel hoog is, is er een zwaardere belasting van het hart, waardoor er weinig verkorting zal zijn en hierdoor is er een kleiner volume dat per hartslag wordt geëjecteerd.

Preload gaat om de hoeveelheid druk die het hart krijgt wanneer het gevuld wordt. Oftewel de spanning op de wanden van het hart door het bloed wat instroomt. De afterload wordt gevormd door de aorta druk. De afterload bepaalt bij welke kracht er wordt begonnen met verkorten en hoeveel er wordt verkort.

Excitatie-contractie koppeling

Extracellulaire calcium concentratie( [Ca]_o ) is ongeveer 1200 micromolair.

Intracellulaire calcium concentratie ( [Ca]i ) is ongeveer 0,1 micromolair.

Tussen deze concentraties zit dus een concentratie verschil van een factor 10000.

Calcium ionen komen de cel binnen tijdens de actiepotentiaal (voornamelijk tijdens fase 2: de plateau fase), via de L-type calcium kanalen. Hierdoor verhoogt de intracellulaire calcium concentratie met een factor tien. 

Als er veel calcium binnen de cel is, zijn er meer bindingsplaatsen beschikbaar voor de myosine – actine binding (dit is uitgelegd bij HC13). Meer calcium in de extracellulaire ruimte resulteert in het feit dat er bij de actiepotentiaal meer calcium ionen de cel in komen. De intracellulaire calcium concentratie hangt dus af van de extracellulaire calcium concentratie. De ontwikkelde spierkracht is afhankelijk van de intracellulaire calcium concentratie (in het cytosol). Hoe hoger de [Ca]_i is, hoe hoger de ontwikkelde kracht. De calcium concentratie is dus een manier om de gegenereerde kracht te moduleren: het is een regulatie mechanisme.

De hoeveelheid calcium die tijdens een actiepotentiaal de cel in komt (via L-type calcium kanalen) is gering en niet genoeg om de cross bridge cyclus op gang te krijgen en contractie te ontwikkelen. Er is een versterkingsmechanisme: door calcium geïnduceerde calcium vrijlating vanuit het Sarcoplasmatisch Reticulum (blaas binnen de cel). In het SR zit heel veel calcium opgeslagen (er zitten namelijk veel eiwitten in het SR die calcium kunnen binden bv. calsequestrine). Als calcium de cel in komt, worden bepaalde receptoren gestimuleerd - de ryanodine receptoren. Hierdoor gaat het calcium dat opgeslagen ligt in het SR door de kanalen in het SR-membraan en het gaat naar de intracellulaire ruimte. De calcium concentratie is daar dan hoog genoeg om contractie te veroorzaken en de cyclus op gang te brengen. Via ATP pompen wordt het calcium weer het SR in gepompt. Deze pomp heet de SERCA pomp.

Fosfolambam reguleert de SERCA pomp. De SERCA pomp is een SR Ca-ATPase. Normaliter remt fosfolambam de pomp enigszins. Wanneer het fosfolambam wordt gefosforyleerd, wordt de werking van het eiwit geremd. Dit leidt ertoe dat de pomp sneller gaat werken, waardoor het calcium sneller het SR wordt in gepompt. Dit eiwit bevordert dus de relaxatie.

Calsequestrine is een SR Ca-bindend proteïne: het zorgt ervoor dat er zoveel mogelijk calcium in het SR vastgehouden kan worden. Het bevindt zich in het SR. Bij iedere actiepotentiaal komt er een beetje calcium van buitenaf de cel in. Wanneer er niets zou gebeuren, ontstaat er een accumulatie van calcium in de cel. Daarnaast moet calcium de cel uit, zodat er relaxatie mogelijk is. Om dit te herstellen zijn er diverse mechanismen: exchangers en pompen. Deze werken calcium de cel weer uit. Er is een exchanger die calcium tegen natrium uitwisselt en een pomp die calcium de cel uit pompt. De exchangers en pompen herstellen na een actiepotentiaal weer de homeostase: de concentraties van de ionen.

PD-07: Lijn Beroepsvorming: PDC 7 (10-02-2014)

Bij een hartinfarct (myocard infarct) is er sprake van drukkende pijn en niet van stekende pijn. De pijn op de borst is gelokaliseerd aan de linkerkant. Daarnaast kan er pijn zijn in de linkerarm. Om dit aan te tonen wordt er een hartfilmpje (ECG) gemaakt. Het herstellen van de bloedstroom kan bijvoorbeeld door het gebruiken van nitrospray.

Acuut coronair syndroom (ACS): een instabiele angina pectoris (IAP) of een myocardinfarct (MI). Bij een MI is het vat helemaal afgesloten en bij een IAP is het vat bijna geheel afgesloten. Deze twee aandoeningen zijn op basis van anamnese en lichamelijk onderzoek niet te onderscheiden. Wanneer er een vermoeden is op ACS, wordt er met spoed gehandeld. Bij een IAP gaat het drukkende gevoel vanzelf weer weg als de persoon gaat liggen. Er is dan geen blijvende schade. Bij een MI geeft elke minuut meer schade (necrose van het hartweefsel) en moet er dus snel gehandeld worden.

Wanneer de ambulance komt, wordt meteen een hartfilmpje gemaakt en een nitrospray of andere vaatverwijder gegeven. Dit is om necrose te voorkomen. Ook wordt de defibrillator aangesloten voor het geval dat. Daarna gaat iemand meteen door naar het ziekenhuis om gedotterd te worden, dit is binnen een uur. Daarna is er nog een revalidatietraject van een half jaar. Er worden nog langer medicijnen gegeven (onder andere bloeddrukverlagers, bloedverdunners, cholesterolverlagers en een maagbeschermer). Er wordt ook aangeraden om meer te gaan sporten.

De risicofactoren voor een myocard infarct zijn onder andere: hoog cholesterolgehalte, leeftijd, geslacht (mannen en vrouwen na hun menopauze hebben meer kans), hypertensie, roken, overgewicht, eerdere infarcten, genetische aanleg, insuline resistentie, bewegingsarmoede en stress.

Pijn in dit gebied kan ook duiden op andere ziekten:

• tractus locomotorius

• tractus circulatorius (angina pectoris of myocardinfarct)

• tractus pulmonalis (longembolie, pijn bij ademhaling)

• tractus digestivus (refluxklachten)

• psychisch (hyperventilatie)

De diagnose moet gesteld worden op de anamnese, deze is het belangrijkste. Wanneer er een vermoede is op een acuut coronair syndroom, moet er meteen een ambulance worden ingeschakeld worden.

RC-02: Elektrische en mechanische hartfunctie (11-02-2014)

QTC: De QT tijd is de tijd tussen het QRS complex en de T top. Wanneer dit verlengd is, is er sprake van een hartritme stoornis. Bij de verschillende hartfrequenties is deze tijd ook verschillend. De QTC is de QT tijd correctie, deze kun je aflezen in tabellen of berekenen.

Central terminal: de gemiddelde waarde van de drie elektroden, centrale punt in het lichaam.

Bipolaire meting: een vergelijking van twee echte elektrodes op het lichaam. Unipolaire meting: een vergelijking van één echte elektrode en een virtueel gemiddelde van twee of meer andere elektrodes.

Bij een AV-blok zijn de depolarisaties van de kamers soms zichtbaar. Meestal gaan ze verloren omdat ze dan gelijktijdig met het QRS-complex zijn. Bij een eerstegraads AV-blok is er een constant verlengde PR tijd. Bij een tweedegraads AV-blok is er af en toe een uitval van een QRS-complex.

De T-top is positief, dit komt doordat de repolarisatie in het epicard begint. De depolarisatie begint in het endocard. Omdat zowel de richting als de lading de andere kant op is, is de T-top ook positief.

Bij atriumfibrillatie is er geen regelmatige slagen, bij de atriumflutter is dat ook (maar in mindere mate) het geval.

Bij een negatieve P-top is er sprake van een junctioneel ritme. Het hart wordt dan aangestuurd vanuit de AV-knoop. Het atrium wordt dus vanuit de andere richting en de P-top wordt negatief. Deze top kan voor of na het QRS-complex te zien zijn. Dit is afhankelijk van waar in de AV-knoop het signaal ontstaat. Ontstaat het signaal aan de atrium kant, is de P-top (zoals normaal) voor het QRS-complex. Ontstaat het signaal aan de ventrikel kant, dan komt het QRS-complex voor de negatieve P-top.

10 mm op de ECG is 1 mV of 40 ms in de tijdrichting. Wanneer de I en de II afleiding een positief QRS-complex hebben, is de hartas normaal. Concordant betekent dat de T-top en het QRS-complex beide positief of beide negatief zijn. Bij discordant zijn deze een tegengestelde richting.

HC-15: Hartspierfysiologie (11-02-2014)

Een spier kan kracht genereren en verkorten, deze twee factoren samen zijn te omschrijven als stijfheid en compliantie. Het verschil in kracht/verschil in lengt = stijfheid. De compliantie is 1 / stijfheid. Wanneer een spier stijver wordt krijgt deze meer crossbridges (verbindingen tussen myosine en actine). De verandering in kracht wordt groter als de lengte toeneemt. De verandering in stijfheid blijft gelijk. Deze kan wel beïnvloed worden door andere factoren zoals de hoeveelheid calcium. De contractiliteit is op deze manier gescheiden van de kracht. Bij verzuring is er te weinig ATP aanwezig, hierdoor is de maximale relaxatie niet mogelijk.

Terug naar de contractie van de spiercel: Calcium is essentieel voor crossbridges. Wanneer de spel gaat relaxeren moet het calcium de cel weer uitgepompt. Via ATP pompen wordt het calcium weer het SR in gepompt. Deze pomp heet de SERCA pomp. Fosfolambam reguleert de SERCA pomp. De SERCA pomp is een SR Ca-ATPase. Normaliter remt fosfolambam de pomp enigszins. Wanneer het fosfolambam wordt gefosforyleerd, wordt de werking van het eiwit geremd. Dit leidt ertoe dat de pomp sneller gaat werken, waardoor het calcium sneller het SR wordt in gepompt. Dit eiwit bevordert dus de relaxatie.

Door sympathische activatie wordt er norepinephrine vrijgelaten. Dit stimuleert de bètareceptoren op het sarcolemma. Hierdoor wordt de productie van cAMP gestimuleerd, waarna er proteïne kinase A ontstaat. Dit heeft tot gevolg dat het fosfolambam en troponine-I gefosforyleerd kunnen worden. Deze eiwitten hebben een positieve lusitropisch effect: ze verbeteren de relaxatie. Daarnaast geeft fosforylering van L-type Ca-kanalen een verbetering van de contractie. Dit noemt men een positief inotropisch effect.

T-tubuli is in feite cel membraan dat een kanaaltje vormt, waardoor extracellulair medium diep de cel in kan komen. Het is de plek waar een verbinding is tussen de buitenwereld en het SR. In een spiercel bevinden zich zeer veel mitochondria, voor de ATP voorziening.

Isometrische kracht wordt vergroot door:

• Een verhoogde intracellulaire calcium concentratie.

• Een vergrote lengte van het sarcomeer. Hierdoor is er een optimale actine-myosine overlapping, minder ruimte tussen het traliewerk en een veranderde oriëntatie van de myosine kop.

• Interactie van twee mechanismen, oftewel een verhoogde calcium sensitiviteit. Dit is het geval bij een langere spier.

Hartfunctie:

De pulmonaalarterie gaat voor de aorta ascendens langs. Dit komt door de embryogenese.

In een dwarsdoorsnede van het hart: centraal ligt de aortaklep. Bovenaan ligt de pulmonaalklep. Linksonder is de mitraalklep. Rechtsonder is de tricuspidaalklep. Tijdens de systole zijn de atrioventriculaire kleppen gesloten. Ze worden dichtgedrukt door de hoge druk die wordt opgewekt in de ventrikels.

Tussen de linker en rechter harthelft bevinden zich de systemische circulatie en de pulmonaire circulatie. In de systemische circulatie is de flow overal gelijk. De weerstand van de systemische circulatie is veel hoger dan de weerstand in de pulmonaire circulatie. De druk in het rechter ventrikel is hierdoor ongeveer 5 keer zo klein als de druk in het linker ventrikel.

Hartspiercellen zijn gerangschikt in vezeltjes. De vezel richting is epicardiaal en endocardiaal verschillend. Dit resulteert erin dat als de spiertjes gaan samentrekken, er niet alleen verkorting optreedt, maar dat er ook torsie optreedt. Bij de apex zal er een draaiing zijn met de klok mee en bij de basis zal er een draaiing zijn tegen de klok in. De wand wordt dan niet alleen kleiner, maar de wand ‘wringt zich ook uit’ (net zoals vocht uit een handdoek gewrongen kan worden). Dit is een efficiënte manier om het volume (bloed) uit het hart te krijgen. Daarnaast is het zo dat als alles op dezelfde manier zou verkorten, de spieren aan de buitenkant veel meer zouden moeten verkorten dan aan de binnenkant. Hierdoor zouden de spieren elkaar in de weg gaan zitten. Door de verschillende vezel richting, kunnen de spiertjes allemaal ongeveer 30 tot 40 procent gaan verkorten, zonder dat ze elkaar in de weg zitten. Alle spiervezels moeten dan ongeveer dezelfde arbeid verrichten. Er is dan een homogene verdeling van de arbeid.  Bij het maken van een inspanningsecho moet men goed opletten of men steeds naar hetzelfde vlak van het hart kijkt of dat men steeds tegen een ander vlak aan kijkt. Er moet dan altijd naar minstens 2 vlakken van het hart gekeken worden.

Er zijn diverse methodes om het hart in beeld te brengen:

• Echocardiografie: simpele methode die niet duur is. Voor deze techniek is expertise nodig om de gemaakte beelden goed te kunnen interpreteren. Het is een niet invasieve en niet schadelijke methode. Als een echo wordt gemaakt, ziet men wat er op dat moment in het lichaam gebeurt. Hierdoor kan er heel dynamisch naar het hart worden gekeken. Het is dus een heel flexibele methode. Wanneer men gedetailleerdere informatie wil, dan kan gebruik worden gemaakt van de oesophagus. Een echoscoop wordt dan met een slang via de oesophagus zo dicht mogelijk bij het hart gebracht. Op deze manier kunnen bijvoorbeeld klep insufficiënties (lekkages) goed in beeld gebracht worden.

• Magnetic Resonance Imaging (MRI): hiermee kunnen zeer nauwkeurige beelden verkregen worden. Op een aantal doorsneden worden beelden gemaakt. Achteraf kan een reconstructie gemaakt worden, waardoor de 3D structuur/geometrie van een orgaan (zoals het hart) in beeld gebracht kan worden. Het verschilt van echoscopie in het feit dat men niet op hetzelfde moment de afbeeldingen kan zien. Voor het verkrijgen van anatomische informatie is MRI een zeer goed hulpmiddel. Het is ook niet invasief, maar veel duurder. Ook zie je maximaal 1 hartslag, geen reeks.

• Thorax foto / X-ray: op afbeeldingen die via deze techniek verkregen zijn, kan alleen gekeken worden naar de buitenkant van het hart. Op deze afbeeldingen kan men bijvoorbeeld zien of er afwijkingen zijn in het hart.

• Contrast angiografie: bij deze techniek wordt gebruik gemaakt van contrast vloeistof. Op de beelden worden de delen die met contrast vloeistof gekleurd zijn, donker afgebeeld. Met behulp van deze techniek kan onder andere de pompfunctie van het hart worden bepaald. Meestal wordt dit gebruikt om de kransslagaderen weer te geven.

• Multi-Slice Computed Tomography (MSCT): dit is ook een röntgen techniek die plaatjes maakt van heel veel plakjes van het hart. Het heeft een hoge resolutie. Dit is wel invasief.

HC-16: Hartfunctie (11-02-2014)

Op het QRS complex begint het ventrikel druk op te bouwen. De druk in het linker ventrikel is dan hoger dan de druk in het linker atrium, waardoor de mitralisklep sluit. De isovolumische fase is wanneer het linker ventrikel druk aan het opbouwen is, maar z’n volume constant blijft, aangezien de aortaklep nog gesloten is. De aortaklep opent pas als de druk in het linker ventrikel hoger is dan in de aorta. Als het linker ventrikel het volume eruit knijpt, de aorta in, kan hij nog steeds zijn druk verhogen. Dit bereikt een bepaalde piekwaarde, waarna de druk weer gaat zakken (tijdens het ejecteren van het volume). Als de druk lager wordt in het linker ventrikel dan in de aorta, dan zal de aortaklep weer sluiten. De druk daalt totdat de druk lager is dan de druk in het linker atrium (dit is de isovolumische relaxatie). De druk in het linker atrium is op dat moment al aan het stijgen, want deze krijgt de hele tijd flow vanuit de long circulatie. De mitralisklep opent vervolgens weer als de druk van het linker ventrikel onder de druk van het linker atrium is gekomen. Het drukverschil tussen het linker ventrikel en het linker atrium is heel klein, maar het linker ventrikel is heel slap (in relaxatie fase) waardoor het heel makkelijk is om deze te vullen. Het eerste deel van de vulling is passief. Wanneer het linker ventrikel al deels gevuld is, komt de P-top, waarin het atrium samentrekt zodat het ventrikel verder wordt gevuld (actief). Voor de rechterkamer en ventrikel werken het principe hetzelfde alleen is de druk daar lager.

Deze cyclus kan ook in een P/V grafiek gevolgd worden. Hierin is het volume uitgezet op de X-as en de druk (pressure) op de Y-as. Dit vormt een soort rechthoek. De onderste horizontale lijn geeft de vulling aan, op de hoek rechtsonder sluit de mitralisklep. De rechter verticale lijn geeft de contractie aan (isovolumisch) op de hoek bovenaan gaat de aorta klep open. De bovenste (deels) horizontale lijn is de ejectie. De druk in deze periode verandert daarom is de lijn niet horizontaal. Aan de hoek op de linkerkant sluit de aorta klep. De verticale lijn aan de linkerkant geeft de relaxatie weer en onderaan gaat de mitralisklep open.

Parameters die belangrijk zijn:

• EDV: eind diastolisch volume

• EDP: eind diastolische druk

• ESV: eind systolisch volume

• ESP: eind systolische druk

• EDV-ESV: SV: slag volume (breedte van de P/V grafiek)

• HR: hartslag (slagen per minuut)

• SV x HR: CO: cardiale output

• SV/EDV: EF: ejectie fractie. Hoeveel pompt het hart uit in vergelijking met hoeveel het wordt gevuld.

• Art. druk: maximale druk in de aorta / minimale druk in de aorta.

De hoogste druk in de aorta is ook de hoogste druk in de linker ventrikel. De laagste druk in de aorta is niet de laagste druk in de linker ventrikel. De rechterkamer trekt iets eerder samen dan de linkerkamer daardoor heeft hij een iets kortere isovolumische periode dan de linkerkamer.

Factoren die de cardiale output bepalen:

• Hartslag

• Belasting van het hart

• Myocardiale contractie

• Uniformiteit wat betreft tijd en ruimte.

De cardiale output wordt minder bij een verminderde preload, een verhoogde afterload, een verminderde contractie en een verminderde compliantie.

Elasticiteit is hetzelfde als de stijfheid. De compliantie is 1 / stijfheid.

Bij hartfalen heeft de ventrikel minder contractie. Om dit te compenseren moet het circulerend volume meer druk hebben. Dit veroorzaakt lymfe oedeem, ook krijgen de longen een te hoge druk wat kortademigheid veroorzaakt. Ook een verminderde vulling wordt door het lichaam op dezelfde manier gecompenseerd en geeft dezelfde problemen.

HC-17: Statistiek Einthoven Science Project (11-02-2014)

De normale volgorde bij een onderzoek is als volgt:

1. Vraagstelling / hypothese

2. Studieopzet om de vraagstelling te beantwoorden

3. Data verzameling

4. Data analyse

5. Resultaten interpretatie

6. Conclusies trekken

7. Artikel schrijven / voordracht geven

Design is voor ons al bepaald, data is al verzameld, wij moeten een vraag bedenken en beantwoorden. Mogelijkheden voor een onderzoek voor ons:

• Normaalwaarden bepalen. Dit noemt men ook wel referentiewaarden.

• Normaalwaarden bepalen, die van andere variabelen afhangen.

• Kijken naar de verschillen tussen groepen. Zoals kijken naar het verschil in hartslag tussen mannen en vrouwen.

• Kijken of bepaalde variabelen samenhangen: correleren. Zoals kijken of langere mensen een hogere hartslag hebben.

Normaalwaarden zijn zeer belangrijk. Artsen willen natuurlijk graag weten wanneer iets afwijkend is, en wanneer iets normaal is. Er is echter vaak een overlap tussen ziek en gezond. 95 % van de normale bevolking zit tussen de referentieintervallen. Deze 95% zit tussen de grenswaarden die worden bepaald door het gemiddelde – 1,96*standaarddeviatie en gemiddelde + 1,96*standaarddeviatie. Dit kan ook bepaald worden met behulp van het 2,5^e en het 97,5^e percentiel.

Een regressielijn kan worden voorgesteld aan de hand van een lineaire vergelijking, met daarin een constante (α) en een richtingscoëfficiënt (β). Een algemene formule hierbij is: Y = α + βx.  In deze formule geldt dat Y de afhankelijke variabele (dependent) en X de onafhankelijke variabele (independent).

De punten spreiden rondom de regressielijn. Dit is omdat voor een persoon i geldt: Y_i = α_i + βx_i + e_i. Hierin is e_i de ‘error’, oftewel de afwijking van de regressielijn voor deze persoon. Deze error is normaal verdeeld, met gemiddelde 0 en standaarddeviatie σ.

SPSS kan deze regressielijn schatten, met de commando’s Analyse; Regression; Linear. Als uitvoer verschijnt er een tabel, waaruit de constante en richtingscoëfficiënt gehaald kunnen worden. Hier kunnen de normaalwaarden bepaald worden door de standaarddeviatie te schatten rond de regressielijn en vervolgens de formule toe te passen voor de grenswaarden. In SPSS kunnen plaatjes gemaakt worden door de commando’s: Graphs; Legacy Dialogs; Scatter/Dots. Via Simple Scatter; Define kan het plotscherm ingevuld worden. Met behulp van SPSS kan het 95% referentie-interval aangegeven worden.

Om te bepalen of er samenhang is tussen twee variabelen (zoals leeftijd en longfunctie), kan worden gekeken naar de richtingscoëfficiënt. De nulhypothese wordt dat er geen samenhang is: de richtingscoëfficiënt zou dan 0 moeten zijn. De alternatieve hypothese is dat er wel een relatie is en de richtingscoëfficiënt dus geen 0 is. Als deze 0 is, dan is er dus geen relatie (H₀ wordt aangenomen). Als deze geen 0 is, dan is er wel een relatie (H₁ wordt aangenomen). Als de P-waarde kleiner is dan 0,05 dan is er een significant verschil tussen de twee variabelen. 

<

p>De correlatiecoëfficiënt (r) meet de samenhang tussen twee variabelen. r ligt altijd tussen -1 en -1. Als r>0 dan is er een positieve correlatie. Als r

Met behulp van de commando’s: Analyse; Correlate; Bivariate; geeft SPSS de correlatiecoëfficiënt. 

Maak bij het onderzoek maak je gebruik van de toetskeuzetabel die bij AWV is gegeven. Veel van de onderzoeken zullen gebaseerd zijn op ongepaarde groepen.

Het onderzoek:

• Bedenk een onderzoeksvraag. Deze moet duidelijk en specifiek zijn.

• Bekijk de data. Gebruik hierbij beschrijvende statistiek en plaatjes. Hiermee moet de onderzoeksvraag beantwoord worden.

HC-18: Zorgpaden – Introductie (12-02-2014)

De opdracht die bij het onderwerp zorgpad hoort, is het schrijven van een essay. Dit essay moet uit circa 500 woorden bestaan. Het essay moet gaan over een zorgpad, er wordt gekeken naar dit zorgpad vanuit het perspectief van een zorginstelling (ziekenhuis), een specialist (arts) of vanuit de patiënt zelf. In dit essay moet je de voor en nadelen van dit COPD-zorgpad (casus staat op blackboard) benoemen, suggesties noemen voor verbeteringen en je eigen mening over de structuur van het COPD-zorgpad beschrijven. Dit essay moet ingeleverd worden via blackboard. Het essay wordt beoordeeld door de docent van je werkgroep. Je kunt een onvoldoende/voldoende voor dit essay halen, bij een onvoldoende moet je het essay aanpassen (anders wordt het tentamencijfer van Basis tot Homeostase niet vrijgegeven in usis).

Bij het opstellen en het uitvoeren van een zorgplan is een goede samenwerking van belang. Deze samenwerking vindt vanuit verschillende perspectieven plaats:

• De patiënt: 'We can'

• De arts: 'We share'

• De zorgaanbieder (bijvoorbeeld een ziekenhuis): 'We collaborate'

De zorglogistiek verandert continu. Er zijn namelijk grote externe veranderingen in de zorg. Door deze grote veranderingen verandert de rol van zowel de patiënten als de zorgverzekeraars. Ook door de toenemende maatschappelijke verantwoording verandert de zorglogistiek. Deze toenemende maatschappelijk verantwoording houdt in dat er steeds hogere eisen komen over de kwaliteit en veiligheid van de zorg.

Daarnaast zijn er ook verschillende veranderingen wat betreft de financiering van de zorg. Bij de vroegere financiering werd de beschikbaarheid van het ziekenhuis vergoed (''het aantal bedden''), terwijl tegenwoordig de financiering wordt betaald per prestatie. Ook is er meer markt ontstaan tussen de ziekenhuizen onderling, hierdoor moet een ziekenhuis zich onderscheiden van andere ziekenhuizen om niet failliet te worden verklaard (bijvoorbeeld het worden van een academisch ziekenhuis). Het is daarom van belang dat zowel de inhoud als de logistiek van een ziekenhuis met elkaar overeenkomen en dus kloppen.

HC-19: Zorgpaden – Perspectief Organisatie (12-02-2014)

Er zijn verschillende gestandaardiseerde methodes voor een procesontwerp in een ziekenhuis of een andere zorgorganisatie:

1. Zorgprogrammering; het ontwerpen van zorgpaden en het standaardiseren van processen.

2. LEAN; het elimineren van alle verspillingen in een proces.

3. SIX-Sigma; de procesbeheersing, het uit de weg gaan/voorkomen van fouten.

4. Theory of Constraints; het identificeren en oplossen van fouten.

Een ander woord voor zorgprogrammering is een zorgpad. De juiste zorg op het juiste moment van de juiste patiënt en dat zo gestandaardiseerd mogelijk is de definitie van een zorgpad. Het doel van een zorgpad is de kwaliteit van de verleende zorg verbeteren of de doelmatigheid van de zorg bewerkstelligen.

In een ziekenhuis zijn er diverse zorgpaden. Er zijn bijvoorbeeld eenvoudige zorgpaden, op 1 afdeling, een voorbeeld is oogheelkunde. Maar er zijn ook complexere zorgpaden, waardoor een zorgpad eigenlijk op meerdere afdelingen plaatsvindt, een voorbeeld is darmkanker. Een zorgpad van een ziekenhuis begint niet bij de voordeur en eindigt niet bij de achterdeur. Voor de opname van een patiënt in een ziekenhuis zijn er namelijk al diverse maatregelen en afspraken wat betreft het zorgpad gemaakt.

Transmurale zorgpaden zijn zorgpaden met een voorkant en een achterkant. De voorkant is de huisarts, die de patiënt doorstuurt naar een ziekenhuis. De achterkant vindt plaats na de opname/behandeling in een ziekenhuis en bevat de regelingen die hierna plaatsvinden.

HC-20: Zorgpaden – Perspectief Specialist (12-02-2014)

Een zorgpad vanuit het perspectief van een arts bekeken is een systematische beschrijving van de processen rondom de behandeling van een patiënt. Een zorgstraat gaat over grote aantallen. De uitkomst van een zorgstraat is een betere veiligheid en een positieve ervaring voor de patiënt. Hierbij wordt de juiste kwaliteit van zorg geleverd. Ook op financieel gebied moet een zorgstraat kloppen (een betaalbaar zorgproces).

Zorgprogrammering is het maken van zorgpaden. Bij het maken van een zorgpad wordt er vanuit verschillende invalshoeken naar dit zorgpad bekeken. Een zorgpad moet aan verschillende eisen voldoen:

• Het zorgpad moet efficiënt zijn

• Het zorgpad moet haalbaar zijn voor alle zorgverleners

• Vanuit het perspectief van een patiënt moet dit zorgpad aantrekkelijk zijn

• Het zorgpad moet de laatste medische richtlijnen bevatten

• Het zorgpad moet gericht zijn op de service van een patiënt

Er zijn twee verschillende zorgprogramma's; unitlogistiek en ketenlogistiek. Unitlogistiek richt zich op een optimale bedrijfsvoering van productie. Unitlogistiek is dus gericht aan de zorgverleners. Ketenlogistiek richt zich op een optimaal zorgpad voor een patiënt. Ondanks dat mede door het invoeren van verschillende zorgpaden, de kwaliteit van de zorg de laatste jaren is toegenomen, vinden er ook hedendaags nog te veel fouten plaats in de zorg. Dit komt doordat een zorgpad veel verschillende richtlijnen bevat, hierdoor wordt het handhaven van een zorgpad soms onoverzichtelijk.

RC-03: Mechanische hartfunctie (14-02-2014)

SW=stroke work = externe arbeid = kracht * verplaatsing (komt ongeveer overeen met druk * slagvolume). In grafieken wordt vaak het SW, SV (slagvolume) of de CO (cardiac output) tegen de EDP (eind diastolische druk) of EDV (eind diastolisch volume) uitgezet.

Wanneer de druk waarmee het hart gevuld wordt meer wordt, worden de EDP en de EDV meer. Hiermee gaat ook het ESV (eind systolisch volume), SV en PP (peak pressure, maximale druk) omhoog. Wanneer de druk lager wordt gaan al deze factoren omlaag, omdat er minder bloed in het hart is, dus minder druk en makkelijkere samentrekking dus ook meer bloed eruit.

Wanneer de contractiliteit verhoogd wordt, wordt het ESV lager en het SV en de PP hoger. Het bloed wordt namelijk krachtiger uit de kamer gepompt. Het EDV en EDP blijven gelijk omdat de druk waarmee het hart gevuld wordt niet veranderd. Wanneer de contractiliteit verlaagd wordt, worden de SV en PP lager. De ESV wordt dan juist hoger en de EDV en EDP zijn nog steeds gelijk.

Wanneer de afterload verandert blijven de EDP en EDV ook gelijk. Wordt de afterload hoger dan worden het ESV en de PP hoger. Het SV wordt lager omdat er meer bloed achterblijft in de kamer. Wanneer de afterload lager wordt worden het ESV en de PP lager en het SV hoger.

Wanneer de hartfrequentie hoger wordt, wordt de CO meer. Ook de PP en het ESV gaan omhoog. De EDV, EDP en SV gaan juist omlaag. Als de hartfrequentie nog meer omhoog gaat, wordt de ESV en de PP ook lager, tot de CO weer hetzelfde wordt als in normale toestand.

Bij een CO/EDV grafiek geven de normale waarden de baseline grafiek. Bij een hogere contractiliteit is de cardiac output hoger dan de baseline. Dit komt omdat bij een hogere contractiliteit de kracht van de hartspieren groter is en er meer volume uit de ventrikel wordt gepompt. Het slagvolume wordt dus meer en SV*HR=CO. Bij een hogere afterload is de cardiac output juist lager dan de baseline. Dit komt omdat het slagvolume dan juist minder wordt omdat er meer volume achterblijft in het ventrikel.

HC-22: Anatomie vasculair systeem (14-02-2014)

Er zijn 3 verschillende vaatsystemen in het lichaam: Het arteriële vaatsysteem, het veneuze vaatsysteem en het lymfesysteem. Daarnaast heeft het lichaam 2 verschillende systemen, het pulmonale systeem en het systematische systeem. Het systematische systeem heeft een hogere bloeddruk dan het pulmonale systeem.

Elke vaatwand is grofweg opgebouwd uit dezelfde compartimenten:

• De binnenste laag: Tunica intima. Deze laag bestaat vooral uit endotheelcellen, deze zijn afkomstig uit het mesoderm. Capillairen bestaan volledig uit deze laag.

• De middelste laag: Tunica media. Deze laag bestaat vooral uit glad spierweefsel, deze zijn afkomstig uit het mesoderm (en deels ectoderm). Arteriën bevatten een erg grote tunica media.

• De buitenste laag: Tunica adventitia. Deze laag bestaat vooral uit bindweefselcellen, deze zijn afkomstig uit het ectoderm (en deels mesoderm). Deze laag verbindt het vat met andere structuren, bijvoorbeeld andere bloedvaten en zenuwen. Venen hebben een erg grote tunica adventitia.

Zoals je hierboven kunt lezen heeft het endoderm dus geen cellulaire bijdragen aan de bloedvaten. Toch vindt er zonder het endoderm geen vorming van bloedvaten plaats. Het endoderm produceert namelijk groeifactoren die nodig zijn voor de ontwikkeling en de aanmaak van bloedvaten.

Endotheelcellen vormen de barrière tussen bloed en weefsel. Ook produceren endotheelcellen verschillende stoffen. Een stof belangrijke stof die endotheelcellen produceren is glycocalyx. Deze stof zorgt voor een soort van gelachtig laagje in een bloedvat. Hierdoor wordt het bloedvat van binnen glad en kunnen bloedcellen dus gemakkelijker langs de wand stromen.

Bloedvaten worden op twee verschillende manieren aangemaakt. Vasculogenese is en proces wat alleen plaatsvindt tijdens de embryonale ontwikkeling en bij tumoren. Bij vasculogenese worden er bloedvaten gevormd uit stamcellen. Het andere proces is angiogenese. Hierbij ontstaan er bloedvaten uit andere bloedvaten.

De scheiding tussen tunica intima en media wordt de lamina elastica interna genoemd. Deze lamina hoort nog bij het intima. De scheiding tussen tunica media en adventitia wordt lamina elastica externa genoemd. Deze lamina hoort bij de media.

Er zijn 3 verschillende arteriën:

• Elastische arterie (bijvoorbeeld de aorta en de truncus pulmonalis). Deze arterie vangt de pompdruk van het hart op. Deze arterie dempt de druk en genereert een extra flow.

• Musculeuse arterie: deze arteriën verdelen het bloed naar onderdelen van het lichaam. Er bevindt zich een hoge druk in deze arteriën.

• Arteriolen (hele kleine musculeuse arteriën). Deze arteriolen regelen de bloeddruk. Arteriolen zorgen voor de distributie van bloed naar de capillaire. Wanneer een arteriool een hoge tonus (vaatspanning) heeft, ontstaat er hypertensie.

Capillairen (haarvaten) bestaan uit een paar lagen tunica intima. Er zijn 3 verschillende soorten capillairen: continue capillairen, gevensterde capillairen en discontinue capillairen. Gevensterde capillairen hebben gaatjes in de wand, deze capillairen bevinden zich in de tractus digestivus, endocriene organen en de nieren. Discontinue capillairen bevatten geen membraan, deze capillairen komen voor in de lever. Het grootste deel van de capillairen zijn dus de continue capillairen.

Het meeste bloed bevindt zich in het lage druk systeem: de venen. Venen bevatten een dikke laag adventitia. Ook zijn de kleppen die in deze vaten zitten kenmerkend voor venen, maar niet alle venen bevatten kleppen.

Bij arterioveneuze shunts ontbreken er capillairen tussen de arteriën en de venen. Deze shunts hebben een belangrijke bijdrage in de thermoregulatie.

HC-23: Vasculaire functie (14-02-2014)

Capillairen vormen gezamenlijk een erg groot oppervlak. De snelheid waarmee het bloed deze haarvaten passeert is zeer laag (bijna gelijk aan nul). Er bevindt zich dus een erg lage druk in deze capillairen. Er bevindt zich echter wel veel bloed in deze haarvaten. De weerstand en compliantie zijn eigenschappen van een systeem. De flow, druk en het volume verschillen echter continu, daarom worden deze waarden ook wel de variabele van een systeem genoemd.

De weerstand kun je berekenen met de formule: R = ΔP / F. Een hoge weerstand ( R) ontstaat dus door een lage flow of door een hoge druk (P). Uit deze formule blijkt ook dat de flow (F) toeneemt bij een hoge druk en een lage weerstand. Wanneer een vat verkleint, hangt het van de omstandigheden af of de flow daardoor lager wordt of de druk hoger wordt. De compliantie (C) is het volume delen door de druk. Dus C = V / P. Bij een stijve wand zal dus een snelle drukstijging ontstaan bij een toename in volume. Wanneer een wand van een bloedvat oprekt, ontstaat er een hogere druk. De wandspanning is evenredig met de druk en de straal van het vat: Spanning (T) = P x r.

De compliantie van de aorta is vrij constant. De compliantie van de vena cava is hoog bij een lage druk en laag bij een hoge druk. Dit komt doordat de vena cava van vorm kan veranderen bij drukverschillen. Een hoge druk ontstaat bij de systole, waarbij de influx groter is dan de efflux. Hierdoor stijgt het volume en de druk in een arterie. Een lage druk ontstaat bij een diastole, waarbij de efflux groter is dan de influx. Hierdoor daalt het volume en de druk in een arterie. Een toegenomen pulsactiviteit kan veroorzaakt zijn door een toename van het slagvolume, of door een stijve vaatwand.

In de capillairen vindt transport plaats. Transport vindt plaats door: diffusie, bulk flow, blaasjes/vesicles en door middel van actief transport (de ionpompen). Diffusie vindt plaats voor een concentratiegradiënt. Bij een groot oppervlakte vindt er gemakkelijker diffusie plaats. Bij bulk flow vindt er filtratie en absorptie plaats. Er is bij bulk flow een 'Net driving Force' (NDF) nodig. Er ontstaan twee verschillende drukken: De hydrostatische en de osmotische druk. De hydrostatische druk verplaatst de druk naar buiten toe. De osmotische druk verplaatst de druk naar binnen toe. Hierdoor ontstaat er in het eerste deel van de capillaire filtratie, ionen gaan dus naar buiten toe. En in het tweede deel van de capillaire vindt er absorptie plaats, de ionen gaan dus naar binnen toe. Wanneer er geen balans is tussen de filtratie en absorptie wordt de vloeistof met daarin de ionen door de lymfe opgenomen. Wanneer de vloeistof niet door de lymfe wordt opgenomen ontstaat er oedeem.