HC25: Neurale regeling

Algemene informatie

• Welke onderwerpen worden behandeld in het hoorcollege?
  • In dit college wordt de extrinsieke, neurale regeling van het cardiovasculaire systeem besproken
• Welke onderwerpen worden besproken die niet worden behandeld in de literatuur?
  • Alle onderwerpen in dit college worden ook behandeld in de literatuur
• Welke recente ontwikkelingen in het vakgebied worden besproken?
  • Er zijn geen recente ontwikkelingen besproken
• Welke opmerkingen worden er tijdens het college gedaan door de docent met betrekking tot het tentamen?
  • Er zijn geen opmerkingen over het tentamen gemaakt
• Welke vragen worden behandeld die gesteld kunnen worden op het tentamen?
  • Er zijn geen mogelijke vragen behandeld

Aanpassing van het hart

Er zijn verschillende begrippen die gebruikt worden wanneer er over aanpassingen van het hart wordt gesproken:

• Inotropie: de systole/contractie van het hart
• Lusitropie: de diastole/relaxatie van het hart
• Dromotropie: de geleidingssnelheid van het hart (activatiesnelheid)
• Chonotropie: de snelheid waarmee het hart zich samentrekt
• Compliantie
• Bloedvolume
• Weerstand

Interactie tussen al deze factoren bepaalt hoe het hart reageert in bepaalde situaties.

Het hart is dus in staat om zich aan verschillende omstandigheden aan te passen, bijv. aan het rennen van een marathon:

• De hartfrequentie stijgt → de cardiac output neemt toe
  • Het lichaam vraagt veel van de renner: spieren hebben voldoende voedingsstoffen nodig en afvalstoffen moeten verwijderd worden
• De lichaamstemperatuur stijgt
  • Dit moet via de thermoregulatie gehandhaafd worden
• Het slagvolume blijft constant → het hart vult zich minder
  • De EDV en ESV dalen

Neurohormonale invloeden

Er is een regelsysteem nodig om het hart aan omstandigheden te laten aanpassen. Hierbij spelen zenuwen en hormonen een rol. Neurohormonale invloeden kunnen zowel extrinsiek als intrinsiek zijn:

• Extrinsieke invloeden hebben een groot effect
  • Bijv. hormonen en neuronen
• Intrinsieke invloeden spelen voornamelijk een rol in de lokale omgeving
  • Bijv. metabole en lokale hormonen, myogene en endothele factoren

Vooral de arteriolen regelen de vaatweerstand via constrictie en dilatatie. Verschillende factoren werken samen om dit te regelen.

Receptoren

Om het hart te reguleren zijn stoffen en sensoren/receptoren nodig:

• Baroreceptoren controleren de bloeddruk
  • Bevinden zich in o.a. de aortaboog
  • Hebben bij een hoge druk een hogere vuurfrequentie
  • Zijn rond een normale bloeddruk het gevoeligst → kunnen zelfs kleine verschuivingen in de bloeddruk waarnemen
• Volumereceptoren controleren het bloedvolume
  • Dit zijn in feite ook drukreceptoren: low pressure baroreceptoren
• Osmoreceptoren controleren de osmolaliteit
• Chemoreceptoren controleren de zuurstofspanning, pH en de hoeveelheid CO2

(Para)sympathische activatie

(Para)sympathische activatie heeft invloed op de mate van vasoconstrictie en vasodilatatie:

• Sympathische activatie leidt tot vasoconstrictie
  • Gebeurt m.b.v. de stof norepinefrine → zorgt voor stimulatie van met name de alfareceptoren, maar ook de bètareceptoren
    • Alfareceptoren zorgen voor vasoconstrictie
    • Bètareceptoren zorgen voor vasodilatatie
  •  Heeft een positief effect op inotropie, lusitropie, chonotropie en dromotropie
• Parasympathische activatie leidt tot vasodilatatie
  • Gebeurt m.b.v. de stof acetylcholine → zorgt voor stimulatie van de M2-receptoren (musculinereceptoren)
    • M2-receptoren zorgen voor vasodilatatie en verlaging van het hartritme
  • Heeft een negatief effect op inotropie, lusitropie, chonotropie en dromotropie

Pacemakercellen:

In een gezond hart wordt het hartritme bepaald door de sinusknoop (SA-knoop). Dit is een pacemakercel. De actiepotentiaal van een pacemakercel verschilt van die van een non-pacemakercel. Een pacemakercel heeft 5 verschillende fases:

1. Funny current (If) fase: natrium gaat de cel in, kalium gaat de cel uit → de cel wordt positiever
2. Fase 2: er is een kortdurende calciumstroom de cel in → de cel wordt positiever
3. Fase 3: er is een langdurige calciumstroom de cel in → de cel wordt nog positiever → depolarisatie
4. Kalium verlaat de cel → repolarisatie

Sympathische stimulatie van de pacemakercel verloopt als volgt:

1. (Nor)epinephrine stimuleert de de b-adrenerge receptoren
2. Een aantal ionkanalen wordt gefosforyleerd
3. De funny-current fase en de calcium-instroomfase worden verhoogd
4. De depolarisatiedrempel wordt sneller bereikt
5. Het hartritme verhoogt. 

Parasympathische stimulatie van de pacemakercel verloopt als volgt:

1. Acetylcholine stimuleert M2-receptoren
2. Een aantal ionkanalen wordt gefosforyleerd
3. De uitwaartse kaliumstroom neemt toe
4. De depolarisatiedrempel wordt later bereikt
5. Het hartritme verlaagt

Ook zorgt parasympathische stimulatie voor verlaging van de effecten van sympathische stimulatie. Dit speelt zich allemaal af in de sinusknoop.

Blokkering van receptoren:

De invloed van (para)sympathische stimulatie kan geremd worden door hun receptoren te blokkeren:

• Atropine: remt de werking van acetylcholine door blokkade van M2-receptoren → de hartfrequentie gaat omhoog
• Propranolol: een bètablokker die de invloed van adrenerge stimulatie remt → de hartfrequentie gaat omlaag

Nucleus tractus solitari:

Afferente en efferente paden van het baroreflex komen samen in de medulla. Hier zit de nucleus tractus solitari (NTS): hier komt alle afferente en efferente informatie samen en wordt bepaald wat de parasympathische en wat de sympathische outflow wordt.

Overige invloeden

Er is crosstalk tussen het hormonale en neurale systeem, bijv. in de bijnier en het hart. Zowel hormonen als neuronen hebben dus invloed op het hart. Hiernaast zijn er ook andere invloeden:

• Als de temperatuur met 1 graden Celsius toeneemt, neemt het hartritme met 7 slagen per minuut toe
• Als er meer rek in het atrium ontstaat en het verder gevuld wordt, neemt de druk in kwik met ongeveer 6% toe

Zonder invloed van het zenuwstelsel zou het hart (de sinusknoop) 100 slagen per minuut slaan.

Baroreceptoren

Bij een lage bloeddruk wordt het vuren van de baroreceptor minder frequent → de sympathicus gaat omhoog (vasoconstrictie) en de parasympathicus gaat omlaag (vasodilatatie). Hierdoor gaat de bloeddruk weer omhoog. 

Dit kan weergegeven worden in een grafiek: hoe hoger de bloeddruk, hoe hoger het vuren. Deze curve kan afhankelijk van de omstandigheden verschuiven naar het punt waar het op dat moment het beste kan functioneren. Dit heet baroreceptor resetting: baroreceptoren passen zich na 10-30 minuten aan aan de huidige bloeddruk.

Vasodilatatie of vasoconstrictie?

• In de meeste bloedvaten zitten alfareceptoren → sympathische activatie leidt in bijna alle omstandigheden tot vasoconstrictie
  • In de skeletspier zijn voornamelijk alfareceptoren
  • In de coronair- en longspieren zijn voornamelijk bètareceptoren
• Norepinephrine heeft een voorkeur voor alfareceptoren, epinephrine heeft een voorkeur voor bètareceptoren
  • Bij een lage spiegel van epinephrine ontstaat vooral vasodilatatie

Op een gegeven moment gaat epinephrine ook alfareceptoren stimuleren → er ontstaat ook vasoconstrictie → concentratieafhankelijkheid