16
The Cardiovascular System Part 1: The Heart and the Cardiovascular System Part 2: The Cardiac Cycle and Cardiac Output Part 3: The Vasculature and Its Control Some Basic Ideas: heart pumps blood into two “circuits” right side of heart pumps into pulmonary circuit to and from lungs leF side of heart pumps into systemic circuit to and from enGre body includes coronary blood flow The Cardiovascular System

Cardiovascular System Part 1 - Western Wyoming … System … · The$Cardiovascular$System ... Coronary$Blood$Flow • leF$and$rightcoronary$arteries$come$off$aorta ... • slow$Na+channel$is$unique$to$

Embed Size (px)

Citation preview

The  Cardiovascular  System

• Part  1:  The  Heart  and  the  Cardiovascular  System  

• Part  2:  The  Cardiac  Cycle  and  Cardiac  Output  • Part  3:  The  Vasculature  and  Its  Control

• Some  Basic  Ideas:  – heart  pumps  blood  into  two  “circuits”  • right  side  of  heart  pumps  into  pulmonary  circuit  – to  and  from  lungs  

• leF  side  of  heart  pumps  into  systemic  circuit  – to  and  from  enGre  body  – includes  coronary  blood  flow

The  Cardiovascular  System  

• Some  Basic  Ideas:  – systemic  and  pulmonary  circuits  are  “in  series”  • blood  coming  from  the  pulmonary  circuit  enters  the  systemic  circuit  • blood  from  the  systemic  circuit  enters  the  pulmonary  circuit

The  Cardiovascular  System  

The  Cardiovascular  System  

• Some  Basic  Ideas:  – arteries  

• carry  blood  away  from  heart  

• are  muscular,  can  change  diameter  

• offer  resistance  to  blood  flow  (uses  up  blood  pressure  as  blood  moves)  – “resistance  vessels”

The  Cardiovascular  System  • Some  Basic  Ideas:  – veins  • carry  blood  toward  the  heart  • have  very  liMle  smooth  muscle  • have  capacity  to  store  blood  – “capacitance  vessels”

The  Cardiovascular  System  • Some  Basic  Ideas:  – the  microcirculaGon  • arterioles,  capillaries,  and  venules  • controls  blood  flow  to  enGre  body  • determines:  

– nutrient  delivery  – oxygen  delivery  – waste  removal

The  Pericardium:ProtecGon  for  the  Heart

• fibrous  pericardium  (layer)  – fibrous  Gssue  of  pericardial  sac:  dense  irregular  connecGve  Gssue

The  Pericardium:ProtecGon  for  the  Heart

• serous  pericardium  – Serous  (parietal)  layer  • inside  of  fibrous  pericardium,secretes  pericardial  fluid  

– visceral  layer  • also  called  the  epicardium  • slippery  "shrink  wrap"  of  the  heart,  it  also  secretes  pericardial  fluid  – pericardial  fluid  is  in  the  pericardial  cavity    – pericardiGs:  inflammaGon  of  the  pericardium,  compresses  the  heart  to  restrict  heart  movement

The  Heart  Wall• epicardium  – innermost  part  of  pericardium  or  outermost  part  of  heart  wall?  

• myocardium  – muscle  with  intercalated  discs  

• endocardium  – epithelial  Gssue  that  lines  inside  of  heart  and  valves

The  4  Chambers  of  the  Heart

• 2  atria  • 2  ventricles  • septa  divide  leF  and  right  chambers

The  4  Chambers  of  the  Heart

• chamber  thickness  varies  according  to  work  they  need  to  do    – atria  • very  liMle  pumping,  so  very  thin  

– right  ventricle  • pumps  through  pulmonary  circuit,  which  is  low  pressure  – max  pressure  =  20  to  30  mmHg  – so  thinner  than  leF  ventricle  

– leF  ventricle  • systemic  circuit  pumps  at  120mmHg  pressure  at  rest  – must  be  4x  thicker  than  right  ventricle

The  4  Chambers  of  the  Heart

• even  though  they  pump  at  different  pressures,  the  leF  and  right  ventricle  must  pump  the  same  volume  of  blood  – since  they  are  in  series,  if  they  didn’t,  blood  from  one  circuit  couldn’t  supply  the  other

Heart  Valves• 2  types  of  valves  direct  unidirecGonal  

flow  of  blood  out  of  a  chamber  when  flow  is  appropriate  • atrioventricular  (AV)  valves  – weak  flaps  between  atrium  and  ventricle  – chordae  tendineae  » prevent  AV  valves  from  everGng  into  atria  »  rely  on  contracGon  of  papillary  muscles  to  tug  on  valve  

– right  AV  valve:  tricuspid  – leF  AV  valve:  bicuspid  (mitral)

Heart  Valves• semilunar  valves  – between  ventricle  and  exiGng  artery  – stronger  than  AV  valves  » don’t  need  chordae  tendineae  

– three  flaps  per  valve  – aorGc  semilunar  valve  » from  leF  ventricle  to  aorta  

– pulmonary  semilunar  valve  » from  right  ventricle  to  pulmonary  trunk

Heart  Valves• valves  open  and  close  based  on  pressure  gradient  between  chambers  on  either  side  of  valve  – if  leF  atrial  pressure  >  leF  ventricle  pressure,  the  mitral  valve  will  open  – if  leF  atrial  pressure  <  leF  ventricle  pressure,  the  mitral  valve  will  close  – when  will  the  other  valves  open/close?

Heart  Valves• heart  sounds  

• first  heart  sound  created  when  AV  valves  close  –“lubb”  

• second  heart  sound  created  when  semilunar  valves  close  –“dub”  

• normal  sound  should  be  “lubb-­‐dub”

Heart  Valves

• heart  murmur  –noise  when  valves  don't  close  fully  and  therefore  leak  • “lubb-­‐whoosh-­‐dub”  would  indicate  AV  valve  problem  • what  would  a  semilunar  valve  murmur  sound  like?

Heart  Valves• rheumaGc  fever  –strep  bacterial  infecGon  • anGbodies  damage  valves,  prevenGng  them  from  closing  well  • oFen  requires  valve  replacement

Coronary  Blood  Flow• leF  and  right  coronary  arteries  come  off  aorta  • coronary  sinus  collects  “deoxygenated”  

coronary  blood,  returns  it  to  right  atrium  • coronary  blood  flow  occurs  when  heart  muscle  

is  relaxed  (diastole)  – heart  needs  adequate  diastolic  Gme  to  

perfuse  all  heart  muscle  – ischemia  (reduced  blood  flow)  causes  

angina  pectoralis  (chest  pain)  – myocardial  infarcGon  (death  of  heart  Gssue)  

results  from  interrupted  blood  flow  to  an  area  of  heart  muscle

Cardiac  ConducGon  System• autorhythmicity  – the  heart  contains  its  own  

electrical  system  to  control  its  heartbeat  and  contracGon  process  

– Sinoatrial  (SA)  node  • the  “pacemaker”  • spontaneously  fires  90-­‐100  Gmes/minute  • altered  by  autonomic  nervous  system  (sympatheGc  and  parasympatheGc)  

– electrical  signal  then  spreads  cell  to  cell  through  atria

Cardiac  ConducGon  System• AV  delay  – when  signal  reaches  the  AV  

or  atrioventricular  node  (0.04s),  it  pauses  for  about  100  ms  

– allows  for  atrial  contracGon  to  squeeze  a  bit  more  blood  into  ventricles

Cardiac  ConducGon  System• aFer  AV  delay,  electrical  signal  

spreads  through  ventricular  conducGon  system  quickly  – AV  bundle  (Bundle  of  His)  – leF  and  right  bundle  branches  – Purkinje  fibers  • reach  every  ventricle  muscle  fiber  • ensures  that  every  cardiac  muscle  fiber  is  sGmulated

Cardiac  Muscle  AcGon  PotenGal

• phase  0:  depolarizaGon  – due  to  voltage-­‐gated  Na+  channels  (remember  from  neural  physiology?)  

• phase  1:  early  repolarizaGon  – due  to  opening  of  voltage-­‐gated  K+  channels

Cardiac  Muscle  AcGon  PotenGal

• phase  2:  the  plateau  – due  to  opening  of  L-­‐type  calcium  (Ca+2)  

channels  (L  =  long)    • ensures  that  heart  cannot  be  sGmulated  again,  before  the  myocardium  completes  its  contracGon  and  relaxaGon  – prevents  cardiac  muscle  from  going  into  tetanus  like  skeletal  muscle  can  

• also  allows  for  Ca+2  entry  for  binding  to  troponin  – cardiac  muscle  doesn’t  have  a  well-­‐developed  sarcoplasmic  reGculum  like  skeletal  muscle  does

Cardiac  Muscle  AcGon  PotenGal

• phase  3:  repolarizaGon  – due  to  closing  of  L-­‐type  Ca  channels,  with  K+  channels  sGll  open  

• phase  4:  relaxaGon  – all  channels  closed

Autorhythmicity  at  SA  Node• phase  0:  depolarizaGon  – caused  by  T-­‐type  Ca

+2  channels  – K+  channels  also  open,  but  Ca+2  influx  dominates

Autorhythmicity  at  SA  Node

• phase  1:  doesn't  exist  • phase  2:  doesn't  exist  • phase  3:  repolarizaGon  – occurs  when  T-­‐type  Ca+2  channels  close,  with  K+  channels  remaining  open  

Autorhythmicity  at  SA  Node• towards  end  of  phase  3,  slow  

Na+  channels  open  – open  when  membrane  potenGal  

becomes  greater  than  -­‐50  mV  • slow  Na+  channel  is  unique  to  

SA  node  • as  K+  channels  close,  the  slow  

Na+  channels  begin  to  hypopolarize  the  SA  Node  cell  membrane  

• as  a  result,  there  is  not  a  true  resGng  membrane  potenGal  at  the  SA  Node,  since  it  never  “rests”  at  one  voltage

Electrocardiogram•  electrical  currents  generated  by  heart  are  measured  at  surface  of  body    • P  wave  represents  atrial  depolarizaGon  • QRS  complex  represents  ventricular  depolarizaGon  (atria  repolarize  during  it,  too,  but  can't  see  it  on  ECG)  • T  wave  represents  ventricular  repolarizaGon

Electrocardiogram• basic  problems  on  ECG:  – prolonged  PR  interval  • conducGon  problem  through  ventricles  

– wide  or  inverted  QRS  • ventricular  muscle  problems,  such  as  infarcGon  

– ST  segment  elevaGon  or  depression  • ischemia  or  infarcGon  

– rhythm  problems