Sức co bóp cơ tim và chức năng cơ tim

Sức co bóp cơ tim là khả năng nội tại của cơ tim tạo ra lực và rút ngắn độc lập với các điều kiện tải của nó. Đây là đặc tính mà sự khớp nối kích thích–co bóp chuyển thành nhịp tim, và nó cùng với tiền tải và hậu tải là yếu tố quyết định thể tích nhát bóp. Việc phân biệt trạng thái co bóp thực sự với hiệu suất phụ thuộc vào tải là trọng tâm để hiểu cả chức năng cơ tim bình thường và sự suy giảm của nó trong bệnh tật.

Definition

Sức co bóp (inotropy) là thành phần độc lập với tải của hiệu suất cơ tim — khả năng nội tại của cơ tim để phát triển lực và rút ngắn ở một chiều dài sợi và tải nhất định — được vận hành bởi các chỉ số như độ dốc của mối quan hệ áp suất–thể tích cuối tâm thu.

Scope

Mục này bao gồm cơ sở tế bào của sự co bóp thông qua khớp nối kích thích–co bóp và chu trình canxi, mô tả sức co bóp độc lập với tải (đặc biệt là độ đàn hồi cuối tâm thu), năng lượng tim duy trì sự tạo lực, và khái niệm về inotropy. Đây là một chủ đề tham khảo và giáo dục và không cung cấp liều lượng thuốc hoặc quản lý cá nhân hóa.

Core questions

• Khớp nối kích thích–co bóp chuyển đổi sự khử cực màng thành lực như thế nào?
• Làm thế nào có thể tách sức co bóp khỏi ảnh hưởng của tiền tải và hậu tải?
• Những quá trình xử lý canxi và năng lượng nào thiết lập và giới hạn dự trữ co bóp?
• Chức năng co bóp suy giảm như thế nào trong quá trình tái cấu trúc và suy tim?

Key concepts

• Inotropy
• Giải phóng canxi do canxi gây ra
• Troponin và chu trình cầu nối
• SERCA và tái hấp thu canxi
• Độ đàn hồi cuối tâm thu (Ees)
• Mối quan hệ lực–tần số
• Dự trữ co bóp

Key theories

Khớp nối kích thích–co bóp

Giải phóng canxi do canxi gây ra: sự đi vào canxi qua màng tế bào thông qua các kênh loại L kích hoạt giải phóng lớn hơn từ lưới nội chất cơ thông qua các thụ thể ryanodine, làm tăng canxi trong bào tương liên kết với troponin C và cho phép chu trình cầu nối; sự tái hấp thu bởi SERCA và sự đẩy ra bởi bộ trao đổi natri–canxi chấm dứt sự co bóp.

Mối quan hệ áp suất–thể tích cuối tâm thu (độ đàn hồi)

Độ dốc (Ees) của đường nối các điểm áp suất–thể tích cuối tâm thu trên các tải khác nhau cung cấp một chỉ số tương đối độc lập với tải về trạng thái co bóp, chính thức hóa sức co bóp như độ đàn hồi của tâm thất.

Mechanisms

Một điện thế hoạt động mở các kênh canxi loại L, cho phép canxi đi vào, kích hoạt giải phóng một lượng lớn hơn từ lưới nội chất cơ thông qua các thụ thể ryanodine. Sự tăng canxi trong bào tương sau đó liên kết với troponin C, làm dịch chuyển tropomyosin và cho phép các cầu nối actin–myosin chu trình và tạo lực; sự thư giãn xảy ra khi SERCA bơm canxi trở lại lưới nội chất cơ và bộ trao đổi natri–canxi đẩy phần còn lại ra ngoài. Kích thích giao cảm làm tăng sức co bóp bằng cách phosphoryl hóa các protein xử lý canxi này. Công việc co bóp đòi hỏi nhiều năng lượng, phụ thuộc vào nguồn cung cấp ATP liên tục từ quá trình chuyển hóa oxy hóa, và các rối loạn của chu trình canxi hoặc chuyển hóa chất nền làm giảm sự tạo lực và dự trữ co bóp trong cơ tim bị bệnh.

Clinical relevance

Sức co bóp là cơ sở để khái niệm hóa sức mạnh bơm của tim trong các thiết lập chu phẫu và chăm sóc đặc biệt, nơi mô tả độc lập với tải giúp phân biệt một tâm thất thực sự yếu với một tâm thất chỉ đối mặt với hậu tải cao. Mục này giải thích các nguyên tắc sinh lý liên quan đến việc diễn giải chức năng cơ tim và không phải là nguồn khuyến nghị điều trị cá nhân hóa.

Evidence & guidelines

Giải thích cơ chế ở đây dựa trên các tài liệu nghiên cứu và tổng quan về xử lý canxi và năng lượng tim hơn là các hướng dẫn thực hành lâm sàng; tài liệu cấp hướng dẫn được tìm thấy trong các chủ đề về suy tim và bệnh van tim được xây dựng dựa trên các nguyên tắc này.

History

Nghiên cứu định lượng về sức co bóp đã tiến bộ thông qua cơ học cơ bắp thế kỷ XX và sự phát triển mô hình độ đàn hồi thay đổi theo thời gian của tâm thất bởi Suga và Sagawa, trong khi bức tranh phân tử về giải phóng canxi do canxi gây ra và sự điều hòa của nó đã được củng cố trong những thập kỷ sau đó và được tổng hợp trong các bài đánh giá có ảnh hưởng của Bers.

Key figures

• Donald Bers
• Hiroyuki Suga
• Kiichi Sagawa
• Arnold Katz

Seminal works

• bers-2002
• katz-2010

Frequently asked questions

Sức co bóp khác với cung lượng tim như thế nào?

Sức co bóp là khả năng tạo lực nội tại của cơ độc lập với tải, trong khi cung lượng tim là kết quả tổng hợp của sức co bóp cùng với tiền tải, hậu tải và nhịp tim.

Canxi đóng vai trò gì trong sự co bóp?

Canxi là yếu tố kích hoạt và điều hòa sự co bóp: sự giải phóng của nó từ lưới nội chất cơ cho phép hình thành các cầu nối, và sự tái hấp thu của nó cho phép thư giãn, do đó các rối loạn trong xử lý canxi trực tiếp làm suy giảm chức năng cơ tim.