Frank Starling meccanismo

Del Meccanismo di Frank Starling è la regolazione autonoma dell'eiezione interna e della capacità di riempimento del cuore, che compensa le fluttuazioni a breve termine di pressione e volume. La regolazione vitale gioca un ruolo soprattutto quando si cambia la posizione del corpo. Il meccanismo non può più compensare variazioni di pressione maggiori.

Cos'è il meccanismo di Frank Starling?

Il circuito di controllo autonomo del cuore regola la capacità di espulsione e riempimento dell'organo vitale. La regolazione adatta la gittata cardiaca alle variazioni di pressione e volume a breve termine e consente a entrambe le camere del cuore di espellere lo stesso volume sistolico. Questo ciclo di controllo è chiamato meccanismo di Frank Starling.

Il meccanismo prende il nome dal fisiologo tedesco Otto Frank e dal fisiologo britannico Ernest Henry Starling, che per primo descrissero il circuito di controllo all'inizio del XX secolo usando un cuore isolato e successivamente usando una preparazione cuore-polmone. Anche il fisiologo tedesco Hermann Straub è stato coinvolto nella prima descrizione. Per questo motivo, a volte viene chiamato il ciclo di controllo Frank Straub Starling Mechanism designato.

Il meccanismo è uno dei tanti regolamenti vitali nell'organismo umano. Le caratteristiche di base del meccanismo di Frank Starling descrivono il volume di sangue che passa attraverso il cuore durante la diastole e la sistole. Minore è il volume che scorre durante la diastole, minore è il volume di sangue espulso durante la sistole.

Funzione e compito

Il meccanismo di Frank Starling consiste in un precarico e un postcarico. Quando i padiglioni auricolari si riempiono, si parla di un precarico. Con un precarico maggiore, anche le camere cardiache si riempiono sempre più. Con una frequenza cardiaca costante, la gittata cardiaca aumenta. Il volume end-sistolico aumenta solo leggermente.

Quando il precarico è aumentato, c'è un aumento del lavoro pressione-volume nel cuore. Questo principio corrisponde al precarico del meccanismo di Frank Starling. Questo precarico è seguito da un postcarico. Il deflusso di sangue dal cuore è chiamato postcarico. Se il deflusso sanguigno avviene contro una maggiore resistenza, la potenza di pompaggio del cuore aumenta a pressione più alta e in questo modo trasporta la stessa quantità di sangue di prima alla stessa frequenza cardiaca. È in atto un graduale aggiustamento.

Verso la fine della sistole, una quantità particolarmente grande di sangue rimane nelle camere cardiache a causa dell'aumento del postcarico. Si verifica un ristagno. Nella diastole, questa contropressione provoca un riempimento ancora maggiore. La forza delle cellule del muscolo cardiaco dipende dal precarico e si basa sul suo precarico prima dell'inizio effettivo della contrazione. Maggiore è lo stiramento dei sarcomeri nelle cellule muscolari, maggiore è.

Poiché il volume nel meccanismo di Frank-Starling aumenta la telediastolica, i filamenti di miosina e actina si sovrappongono in modo ottimale e cambiano da una lunghezza del sarcomero di 1,9 µm a una lunghezza del sarcomero di circa 2,2 µm. Con una sovrapposizione ottimale, la forza massima è compresa tra 2,2 e 2,6 µm. Se questi valori vengono superati, la forza massima diminuisce. La sovrapposizione ottimale provoca la cosiddetta sensibilizzazione al calcio nelle miofibrille, che rende l'apparato contrattile più ricettivo al calcio. In questo modo, l'afflusso convenzionale di calcio a un potenziale d'azione provoca una reazione più forte nelle miofibrille.

Il volume sanguigno del precarico è soggetto a determinate fluttuazioni a seconda dell'attività fisica e della posizione del corpo. Il meccanismo Frank-Starling garantisce la funzione cardiaca e la regolazione dei singoli volumi di espulsione nelle parti destra e sinistra del cuore. Se il volume si sposta, ad esempio durante un cambiamento di posizione del corpo, il meccanismo è particolarmente rilevante.

Le attività della camera vengono regolate automaticamente dal circuito di controllo in base alle fluttuazioni di pressione e volume e ai cambiamenti associati nei pre e post carichi. Ciò significa che entrambe le camere cardiache pompano sempre lo stesso volume di corsa.

Malattie e disturbi

Quando uno dei carichi del meccanismo di Frank Starling è sbilanciato, anche l'altro. Il precarico è indicato nella pratica medica come volume telediastolico o pressione telediastolica, entrambi misurabili. Nelle malattie cardiache come l'insufficienza cardiaca sistolica, c'è un aumento del volume telediastolico. Ciò aumenta anche la pressione di riempimento. Il precarico viene quindi aumentato. Di conseguenza, il fluido dal sistema vascolare si accumula nel tessuto corporeo. Ecco come si forma l'edema come l'edema polmonare. L'edema polmonare può causare mancanza di respiro, crepitio o espettorato schiumoso dai polmoni, ad esempio.

Il meccanismo di Frank-Starling è anche irto di problemi quando l'elasticità ventricolare è ridotta. Ad esempio, nell'insufficienza cardiaca diastolica è presente una diminuzione dell'elasticità dei ventricoli. Più rigido è il ventricolo, peggiore è il riempimento diastolico. Ciò porta a un accumulo di sangue nelle vene. Per ridurre il precarico, il medico somministra al paziente ACE inibitori o nitrati.

L'ipertensione o la stenosi valvolare possono aumentare altrettanto facilmente il postcarico del cuore e quindi causare problemi all'interno del meccanismo di Frank-Starling. I muscoli ventricolari possono ipertrofizzarsi a causa dell'aumento del carico notturno e quindi abbassare la tensione della parete.Tale ipertrofia ventricolare può provocare insufficienza cardiaca. L'allungamento delle fibre muscolari ventricolari conferisce loro una maggiore tensione e l'aumento dell'allungamento consente di espellere il sangue con maggiore forza.

Se il meccanismo di Frank Starling fallisce, il cuore non può più gestire facilmente le fluttuazioni della pressione quotidiana e le fluttuazioni di volume. Il meccanismo può compensare una pressione leggermente aumentata e un precarico leggermente aumentato nelle persone sane. Tuttavia, il meccanismo di regolazione non è attrezzato per resistere a maggiori fluttuazioni di pressione o fluttuazioni di carico. Per questo motivo, fluttuazioni maggiori possono avere conseguenze potenzialmente letali.