Hart en vaten
College 1 – Het hart als elektrische pomp
Functionele inleiding circulatie (p. 469 – 472)
De functie van het hart is om materialen door het lichaam te pompen. Doordat het hart als pomp
functioneert ontstaat er een hoge druk van het hart af (arteriën) en een lage druk naar het hart toe
(Venen).
Diastole: ontspannen
Systole: aanspannen
Hartcyclus
1. Eind diastole: AV-kleppen openen.
Zowel atria als ventrikels ontspannen
en ventrikels worden gevuld.
2. Atriasystole: contractie van atria perst
extra bloed in ventrikels.
3. Isovolumetrische ventrikelcontractie.
AV-kleppen sluiten, maar druk is nog
niet hoog genoeg om semilunaire
kleppen te openen.
4. Ejectiefase ventrikel: de druk in de
ventrikel stijgt boven de druk in
arteriën. De semilunaire kleppen
openen en bloed wordt uitgepompt.
5. Isovolumetrische relaxatie. Ventrikels
ontspannen en druk daalt. Semilunaire
kleppen sluiten terwijl AV-kleppen nog
dicht zijn.
Hartminuutvolume wordt bepaald door hartfrequentie en slagvolume:
Cardiac output = hartfrequentie * slagvolume
Normaalfrequentie ~ 70/min
Functionele anatomie hart (p. 476-481)
Zie voor de anatomie, de samenvatting daarvan.
Algemene principes membraanpotentiaal (p188-194) + principes spanningsgevoelige
ionkanalen (p270-279)
Alles begint met natrium kalium pomp. Deze pompt natrium de cel uit en kalium de cel in.
- 3 na naar buiten, 2 ka naar binnen
- Hoge concentratie kalium in de cel
- Hoge concentratie natrium buiten de cel
Concentratiegradiënt (chemische gradient) gaat van hoge concentratie naar lage concentratie
- Hoe groter het verschil, hoe groter de gradiënt
, - Als kalium de cel uit gaat, gaat er ook een positieve lading mee → binnenkant van
celmembraan ontstaat er een negatieve membraanpotentiaal
Elektrische gradient
- Als deze even groot is als concentratiegradient → evenwicht
- Evenwichtspotentiaal van kalium is dan bereikt
o Elektrische gradiënt altijd negatief, omdat concentratie binnen hoger is dan buiten
- Membraanpotentiaal gaat over binnenkant van cel
Spanningsgevoelige ionkanalen: als membraanpotentiaal minder negatief wordt kunnen ze open
Actiepotentiaal begint bij begin axon, omdat daar veel spanningsgevoelige ionkanalen zitten
- Natrium had al groot verschil in membraanpotentiaal en evenwichtspotentiaal en nu ook
grote geleidbaarheid → meer
natrium → positieve feedback lus
Natrium wil wel naar binnen, maar kan niet.
- N poortje gaat op een kier →
natrium naar binnen
o Want drijvende kracht +
gelijdbaarheid
- Komt in positieve feedback want
klein steeds meer positieve lading
H-poortje is het inactivatie poortje
- Daarmee zet natrium zichzelf uit
het spel
- Vanaf dat moment is kalium weer
dominant → membraanpotentiaal
terug naar evenwichtspotentiaal
van kalium
- Dat was de actiepotentiaal
Kaliumkanalen reageren ook op spanning, maar zijn trager.
Ionstroom = geleidbaarheid * (membraanpotentiaal – evenwichtspotentiaal)
- Geleidbaarheid wordt bepaald door de ionkanalen
Door middel van een voltage clamp kun je de ionstromen in cellen meten. De clamp wil namelijk de
membraanpotentiaal gelijkhouden en zal dus compenseren en dat meet je.
,Tijdens de neuronale actiepotentiaal gebeurt het volgende:
Hierin zie je dat eerst de geleidbaarheid van het natrium stijgt, waardoor er natrium de cel in komt
en de binnenkant van de cel positiever geladen wordt en dus depolariseert. Vervolgens stijgt de
geleidbaarheid van kalium, wat ervoor zorgt dat er kalium de cel uit gaat en dus positieve lading
verdwijnt. Dit leidt tot een verlaging van de membraanpotentiaal: repolarisatie.
Autonome activiteit hart (p.482-487)
Het hart geleidt behalve bloed, ook elektrische impulsen. De contractie volgorde = elektrische
activatie volgorde, door excitatie-contractie koppeling.
Het gros van het hart bestaat uit hartspiercellen. Deze cellen zijn allemaal elektrisch actief, maar
slechts een aantal kunnen zelf een actiepotentiaal opwekken. Deze gespecialiseerde myocard cellen
noemen we: autoritmische cellen, ook wel pacemakers genoemd.
In zowel de autoritmische cellen, als de samentrekkende myocardcellen, speelt Ca2+ een belangrijke
rol. In tegenstelling tot skeletspierweefsel, waar K+ en Na+ de show stelen.
Ook nu komt de depolarisatie door Na+ en de repolarisatie door K+. Het grote verschil is dat de
actiepotentiaal van myocardcellen langer duurt door instroom van Ca2+. Dit gaat als volgt:
0. Depolarisatie: door gap junctions komt er positieve lading binnen wat zorgt voor
depolarisatie. Voltage-gated Na kanalen gaan open en zorgen voor snelle depolarisatie vanaf
-90mV. Na +20mV te hebben bereikt, sluit het kanaal.
, 1. Initiële repolarisatie: wanneer de Na-kanalen sluiten,
repolariseert de cel wanneer K+ de cel verlaat door
openstaande K-kanalen.
2. Het plateau: de initiële repolarisatie is heel kort. De
actiepotentiaal vlakt af door twee dingen:
a. De afname van K-permeabiliteit
b. De toename van Ca2+-permeabiliteit
Doordat de Ca-kanalen langzaam openen tijdens
depolarisatie, komt er Ca2+ de cel binnen. Tegelijkertijd
sluiten er een aantal snelle K+-kanalen. Deze combinatie
zorgt ervoor dat er geen verschil komt in de
membraanpotentiaal
3. Snelle repolarisatie: het plateau houdt op wanneer de
Ca2+-kanalen sluiten en de permeabiliteit van kalium weer
toeneemt. De langzame kalium kanalen staan nu open en
zorgt ervoor dat kalium de cel uit gaat en dus de
membraanpotentiaal omlaaggaat.
Door de integratie van calcium, duurt de actiepotentiaal wel 100x langer. Doordat dit langer duurt,
wordt er tijd ingebouwd voor de hartspiercellen om ook weer te ontspannen voordat er een nieuw
actiepotentiaal kan plaatsvinden. De refractaire periode is bijna net zo lang als de spier contractie en
relaxatie(zo voorkom je tetanus)
Pacemaker cellen kunnen spontaan een actiepotentiaal opwekken door hun onstabiele
membraanpotentiaal die begint op -60 mV. Dit wordt geen rustmembraanpotentiaal, maar een
pacemaker potentiaal genoemd, omdat het nooit ‘rust’.
Dit alles komt doordat deze cellen andere kanalen bevatten. Wanneer de celmembraanpotentiaal -
60mV is, staan de If-kanalen open, die permeabel is voor zowel K+ en Na+. Open If-kanalen bij
negatieve membraanpotentiaal zorgt ervoor dat influx van Na+ de efflux van K+ overstijgt. Dit
depolariseert langzaam de autoritmische cel. Natriumkanalen zijn niet aanwezig bij pacemakercellen,
wel bij hartspiercellen, waardoor depolarisatie ook langzamer gaat. If-kanalen worden geactiveerd
door hyperpolarisatie.
College 1 – Het hart als elektrische pomp
Functionele inleiding circulatie (p. 469 – 472)
De functie van het hart is om materialen door het lichaam te pompen. Doordat het hart als pomp
functioneert ontstaat er een hoge druk van het hart af (arteriën) en een lage druk naar het hart toe
(Venen).
Diastole: ontspannen
Systole: aanspannen
Hartcyclus
1. Eind diastole: AV-kleppen openen.
Zowel atria als ventrikels ontspannen
en ventrikels worden gevuld.
2. Atriasystole: contractie van atria perst
extra bloed in ventrikels.
3. Isovolumetrische ventrikelcontractie.
AV-kleppen sluiten, maar druk is nog
niet hoog genoeg om semilunaire
kleppen te openen.
4. Ejectiefase ventrikel: de druk in de
ventrikel stijgt boven de druk in
arteriën. De semilunaire kleppen
openen en bloed wordt uitgepompt.
5. Isovolumetrische relaxatie. Ventrikels
ontspannen en druk daalt. Semilunaire
kleppen sluiten terwijl AV-kleppen nog
dicht zijn.
Hartminuutvolume wordt bepaald door hartfrequentie en slagvolume:
Cardiac output = hartfrequentie * slagvolume
Normaalfrequentie ~ 70/min
Functionele anatomie hart (p. 476-481)
Zie voor de anatomie, de samenvatting daarvan.
Algemene principes membraanpotentiaal (p188-194) + principes spanningsgevoelige
ionkanalen (p270-279)
Alles begint met natrium kalium pomp. Deze pompt natrium de cel uit en kalium de cel in.
- 3 na naar buiten, 2 ka naar binnen
- Hoge concentratie kalium in de cel
- Hoge concentratie natrium buiten de cel
Concentratiegradiënt (chemische gradient) gaat van hoge concentratie naar lage concentratie
- Hoe groter het verschil, hoe groter de gradiënt
, - Als kalium de cel uit gaat, gaat er ook een positieve lading mee → binnenkant van
celmembraan ontstaat er een negatieve membraanpotentiaal
Elektrische gradient
- Als deze even groot is als concentratiegradient → evenwicht
- Evenwichtspotentiaal van kalium is dan bereikt
o Elektrische gradiënt altijd negatief, omdat concentratie binnen hoger is dan buiten
- Membraanpotentiaal gaat over binnenkant van cel
Spanningsgevoelige ionkanalen: als membraanpotentiaal minder negatief wordt kunnen ze open
Actiepotentiaal begint bij begin axon, omdat daar veel spanningsgevoelige ionkanalen zitten
- Natrium had al groot verschil in membraanpotentiaal en evenwichtspotentiaal en nu ook
grote geleidbaarheid → meer
natrium → positieve feedback lus
Natrium wil wel naar binnen, maar kan niet.
- N poortje gaat op een kier →
natrium naar binnen
o Want drijvende kracht +
gelijdbaarheid
- Komt in positieve feedback want
klein steeds meer positieve lading
H-poortje is het inactivatie poortje
- Daarmee zet natrium zichzelf uit
het spel
- Vanaf dat moment is kalium weer
dominant → membraanpotentiaal
terug naar evenwichtspotentiaal
van kalium
- Dat was de actiepotentiaal
Kaliumkanalen reageren ook op spanning, maar zijn trager.
Ionstroom = geleidbaarheid * (membraanpotentiaal – evenwichtspotentiaal)
- Geleidbaarheid wordt bepaald door de ionkanalen
Door middel van een voltage clamp kun je de ionstromen in cellen meten. De clamp wil namelijk de
membraanpotentiaal gelijkhouden en zal dus compenseren en dat meet je.
,Tijdens de neuronale actiepotentiaal gebeurt het volgende:
Hierin zie je dat eerst de geleidbaarheid van het natrium stijgt, waardoor er natrium de cel in komt
en de binnenkant van de cel positiever geladen wordt en dus depolariseert. Vervolgens stijgt de
geleidbaarheid van kalium, wat ervoor zorgt dat er kalium de cel uit gaat en dus positieve lading
verdwijnt. Dit leidt tot een verlaging van de membraanpotentiaal: repolarisatie.
Autonome activiteit hart (p.482-487)
Het hart geleidt behalve bloed, ook elektrische impulsen. De contractie volgorde = elektrische
activatie volgorde, door excitatie-contractie koppeling.
Het gros van het hart bestaat uit hartspiercellen. Deze cellen zijn allemaal elektrisch actief, maar
slechts een aantal kunnen zelf een actiepotentiaal opwekken. Deze gespecialiseerde myocard cellen
noemen we: autoritmische cellen, ook wel pacemakers genoemd.
In zowel de autoritmische cellen, als de samentrekkende myocardcellen, speelt Ca2+ een belangrijke
rol. In tegenstelling tot skeletspierweefsel, waar K+ en Na+ de show stelen.
Ook nu komt de depolarisatie door Na+ en de repolarisatie door K+. Het grote verschil is dat de
actiepotentiaal van myocardcellen langer duurt door instroom van Ca2+. Dit gaat als volgt:
0. Depolarisatie: door gap junctions komt er positieve lading binnen wat zorgt voor
depolarisatie. Voltage-gated Na kanalen gaan open en zorgen voor snelle depolarisatie vanaf
-90mV. Na +20mV te hebben bereikt, sluit het kanaal.
, 1. Initiële repolarisatie: wanneer de Na-kanalen sluiten,
repolariseert de cel wanneer K+ de cel verlaat door
openstaande K-kanalen.
2. Het plateau: de initiële repolarisatie is heel kort. De
actiepotentiaal vlakt af door twee dingen:
a. De afname van K-permeabiliteit
b. De toename van Ca2+-permeabiliteit
Doordat de Ca-kanalen langzaam openen tijdens
depolarisatie, komt er Ca2+ de cel binnen. Tegelijkertijd
sluiten er een aantal snelle K+-kanalen. Deze combinatie
zorgt ervoor dat er geen verschil komt in de
membraanpotentiaal
3. Snelle repolarisatie: het plateau houdt op wanneer de
Ca2+-kanalen sluiten en de permeabiliteit van kalium weer
toeneemt. De langzame kalium kanalen staan nu open en
zorgt ervoor dat kalium de cel uit gaat en dus de
membraanpotentiaal omlaaggaat.
Door de integratie van calcium, duurt de actiepotentiaal wel 100x langer. Doordat dit langer duurt,
wordt er tijd ingebouwd voor de hartspiercellen om ook weer te ontspannen voordat er een nieuw
actiepotentiaal kan plaatsvinden. De refractaire periode is bijna net zo lang als de spier contractie en
relaxatie(zo voorkom je tetanus)
Pacemaker cellen kunnen spontaan een actiepotentiaal opwekken door hun onstabiele
membraanpotentiaal die begint op -60 mV. Dit wordt geen rustmembraanpotentiaal, maar een
pacemaker potentiaal genoemd, omdat het nooit ‘rust’.
Dit alles komt doordat deze cellen andere kanalen bevatten. Wanneer de celmembraanpotentiaal -
60mV is, staan de If-kanalen open, die permeabel is voor zowel K+ en Na+. Open If-kanalen bij
negatieve membraanpotentiaal zorgt ervoor dat influx van Na+ de efflux van K+ overstijgt. Dit
depolariseert langzaam de autoritmische cel. Natriumkanalen zijn niet aanwezig bij pacemakercellen,
wel bij hartspiercellen, waardoor depolarisatie ook langzamer gaat. If-kanalen worden geactiveerd
door hyperpolarisatie.
