© 2015 Pearson Education, Inc. Lecture Presentation by Lee Ann Frederick University of Texas at Arlington Chapter 20 The Heart El Corazón: Fisiología.

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1 © 2015 Pearson Education, Inc. Lecture Presentation by Lee Ann Frederick University of Texas at Arlington Chapter 20 The Heart El Corazón: Fisiología

2 © 2015 Pearson Education, Inc. Objetivos 20-3Explicar los eventos del ciclo cardiaco, incluyendo sistoles y diastoles y asociar los sonidos cardiacos a eventos específicos del ciclo. 20-4Definir “cardiac output”, describir los factores que influyen en la frecuencia cardiaca y el volumen de salida y explicar como ajustes en el volumen de salida y CO son coordinados por distintos niveles de actividad física

3 © 2015 Pearson Education, Inc. 20-3 El Ciclo Cardiaco El Ciclo Cardiaco Periodo de tiempo entre: El comienzo de un latido o contracción Hasta el comienzo del próximo Incluye ambos: contracción y relajación El Ciclo Cardiaco tiene dos fases En cada camara hay una: 1.Sístole (contracción) 2.Diástole (relajación)

4 © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 20-16 Phases of the Cardiac Cycle. 800 msec a 0 msec 100 msec 370 msec Cardiac cycle Start b c d e f Atrial systole begins: Atrial contraction forces a small amount of additional blood into relaxed ventricles. Atrial systole ends, atrial diastole begins Ventricular systole— first phase: Ventricular contraction pushes AV valves closed but does not create enough pressure to open semilunar valves. Ventricular systole— second phase: As ventricular pressure rises and exceeds pressure in the arteries, the semilunar valves open and blood is ejected. Ventricular diastole—early: As ventricles relax, pressure in ventricles drops; blood flows back against cusps of semilunar valves and forces them closed. Blood flows into the relaxed atria. Ventricular diastole—late: All chambers are relaxed. Ventricles fill passively.

5 © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 20-16a Phases of the Cardiac Cycle. 800 msec a 0 msec 100 msec Start Atrial systole begins: Atrial contraction forces a small amount of additional blood into relaxed ventricles. Cardiac cycle

6 © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 20-16b Phases of the Cardiac Cycle. Cardiac cycle 100 msec b Atrial systole ends, atrial diastole begins

7 © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 20-16c Phases of the Cardiac Cycle. Cardiac cycle c Ventricular systole— first phase: Ventricular contraction pushes AV valves closed but does not create enough pressure to open semilunar valves.

8 © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 20-16d Phases of the Cardiac Cycle. Cardiac cycle 370 msec d Ventricular systole— second phase: As ventricular pressure rises and exceeds pressure in the arteries, the semilunar valves open and blood is ejected.

9 © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 20-16e Phases of the Cardiac Cycle. Cardiac cycle 370 msec e Ventricular diastole—early: As ventricles relax, pressure in ventricles drops; blood flows back against cusps of semilunar valves and forces them closed. Blood flows into the relaxed atria.

10 © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 20-16f Phases of the Cardiac Cycle. Cardiac cycle 800 msec f Ventricular diastole—late: All chambers are relaxed. Ventricles fill passively.

11 © 2015 Pearson Education, Inc. Presión Sanguínea Siempre y en cualquier camara Sube durante sístole Baja durante diástole Sangre fluye a favor del gradiente de presiónl de mayor presión a menor presión Controlada por la coordinación de las cotracciones Dirigida por válvulas de una sola dirección 20-3 El Ciclo Cardiaco

12 © 2015 Pearson Education, Inc. Relación entre el ciclo cardiaco y la frecuencia A 75 latidos por minuto (bpm) El ciclo dura 800 msec Si aumenta la frecuencia Se acortan las fases, especialmente diastole Cuales son las fases del ciclo? Sístole Atrial Diástole Atrial Sístole Ventricular Diástole Ventricular 20-3 El Ciclo Cardiaco

13 © 2015 Pearson Education, Inc. Sístole atrial 1.Contracción de los atrios Abren las válvulas AV 2.Atrio empujan mas sangre hacia los ventrículos Se llenan los ventrículos 3.Termina Sístole Atrial Ventrículos contienen el máximo de su volumen O sea el end-diastolic volume (EDV) Volumen al final de la diástole (ventricular) Válvulas AV cierran 20-3 El Ciclo Cardiaco

14 © 2015 Pearson Education, Inc. Sístole Ventricular - temprana 4. Se contraen los ventrículos y genera presión Se cierran las válvulas AV Causan contracción isovolumétrica No cambia mas el volumen 5. Eyección Ventricular La presión aumenta por sobre la de las arterias Válvulas SL abren, sangre fluye via AP y AA El volúmen de sangre expulsada se conoce como: stroke volume (SV) 20-3 El Ciclo Cardiaco

15 © 2015 Pearson Education, Inc. Sístole Ventricular - tardía 6.Disminuye la presión intraventricular SL cierran porque la presión es mas en las arterias Sangre en los ventriculos es un 40% de EDV, Se conoce como end-systolic volume (ESV) Volumen al final de la sístole 20-3 El Ciclo Cardiaco

16 © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 20-17 Pressure and Volume Relationships in the Cardiac Cycle (Part 3 of 4). Aorta ATRIAL DIASTOLE ATRIAL SYSTOLE VENTRICULAR DIASTOLE VENTRICULAR SYSTOLE ATRIAL DIASTOLE Aortic valve opens Left ventricle Left atrium Left AV valve closes 120 90 60 30 0 Pressure (mm Hg) End-diastolic volume Stroke volume Left ventricular volume (mL) 130 50 0100200300 Atrial contraction begins. Atria eject blood into ventricles. Atrial systole ends; AV valves close. Isovolumetric ventricular contraction. Ventricular ejection occurs. Semilunar valves close. Isovolumetric relaxation occurs. AV valves open; passive ventricular filling occurs. 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 1 2 3 Time (msec)

17 © 2015 Pearson Education, Inc. Diástole Ventricular 7.Presión ventricular es mayor que la atrial Todas las válvulas cerradas Se relajan los ventrículos (relajación isovolumetrica) 8.Presión Atrial es mayor que la ventricular Se abren las válvulas AV Atrio se llenan pasivamente Ventriculos se llena pasivamente 20-3 El Ciclo Cardiaco

18 © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 20-17 Pressure and Volume Relationships in the Cardiac Cycle (Part 4 of 4). Atrial contraction begins. Atria eject blood into ventricles. Atrial systole ends; AV valves close. Isovolumetric ventricular contraction. Ventricular ejection occurs. Semilunar valves close. Isovolumetric relaxation occurs. AV valves open; passive ventricular filling occurs. 1 2 3 4 5 6 7 8 VENTRICULAR SYSTOLE ATRIAL DIASTOLE VENTRICULAR DIASTOLE ATRIAL SYSTOLE 120 90 60 30 0 Pressure (mm Hg) Left ventricular volume (mL) 130 50 End-systolic volume Time (msec) 400500600700800 6 300 Aortic valve closes Dicrotic notch Left AV valve opens 6 7 8

19 © 2015 Pearson Education, Inc. Sonidos Cardiacos S 1 - Fuerte Producido por las válvulas AV S 2 - Fuerte Producido por las válvulas SL S 3, S 4 - Tenues Contracción atrial y flujo de sangre a ventrículos Murmullos cardiacos (soplos) Producido por regurgitación de las válvulas 20-3 El Ciclo Cardiaco

20 © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 20-18a Heart Sounds. a Aortic valve Sounds heard Valve location Pulmonary valve Valve location Sounds heard Left AV valve Right AV valve Placements of a stethoscope for listening to the different sounds produced by individual valves

21 © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 20-18b Heart Sounds. Aorta Semilunar valves open Semilunar valves close AV valves close AV valves open Left atrium Left ventricle 120 Pressure (mm Hg) 90 60 30 0 Heart sounds S4S4 “Lubb” “Dupp” S4S4 S1S1 S2S2 S3S3 The relationship between heart sounds and key events in the cardiac cycle b

22 © 2015 Pearson Education, Inc. 20-4 Cardiodinámica Cardiodinámica La fuerza y el movimiento generado por las contracciones cardiacas End-diastolic volume (EDV) (ventricular) End-systolic volume (ESV) (ventricular) Stroke volume (SV) (ventricular) SV = EDV – ESV Ejection fraction El porciento del EDV representado por el SV

23 © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 20-19 A Simple Model of Stroke Volume. Filling Ventricular diastole End-diastolic volume (EDV) End-systolic volume (ESV) Stroke volume Pumping Ventricular systole Start When the pump handle is raised, pressure within the cylinder decreases, and water enters through a one-way valve. This corresponds to passive filling during ventricular diastole. At the start of the pumping cycle, the amount of water in the cylinder corresponds to the amount of blood in a ventricle at the end of ventricular diastole. This amount is known as the end- diastolic volume (EDV). As the pump handle is pushed down, water is forced out of the cylinder. This corresponds to the period of ventricular ejection. When the handle is depressed as far as it will go, some water will remain in the cylinder. That amount corresponds to the end-systolic volume (ESV) remaining in the ventricle at the end of ventricular systole. The amount of water pumped out corresponds to the stroke volume of the heart; the stroke volume is the difference between the EDV and the ESV.

24 © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 20-19 A Simple Model of Stroke Volume (Part 1 of 4). Filling Ventricular diastole Start When the pump handle is raised, pressure within the cylinder decreases, and water enters through a one-way valve. This corresponds to passive filling during ventricular diastole.

25 © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 20-19 A Simple Model of Stroke Volume (Part 2 of 4). End-diastolic volume (EDV) At the start of the pumping cycle, the amount of water in the cylinder corresponds to the amount of blood in a ventricle at the end of ventricular diastole. This amount is known as the end- diastolic volume (EDV).

26 © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 20-19 A Simple Model of Stroke Volume (Part 3 of 4). Pumping Ventricular systole As the pump handle is pushed down, water is forced out of the cylinder. This corresponds to the period of ventricular ejection.

27 © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 20-19 A Simple Model of Stroke Volume (Part 4 of 4). End-systolic volume (ESV) Stroke volume When the handle is depressed as far as it will go, some water will remain in the cylinder. That amount corresponds to the end-systolic volume (ESV) remaining in the ventricle at the end of ventricular systole. The amount of water pumped out corresponds to the stroke volume of the heart; the stroke volume is the difference between the EDV and the ESV.

28 © 2015 Pearson Education, Inc. Cardiac Output (CO) Volumen de sangre expulsada por el VI en un minuto CO = HR  SV CO = cardiac output (mL/min) HR = heart rate (beats/min) SV = stroke volume (mL/beat) Factores que afectan el CO CO - Se ajusta cambiando o el HR o el SV Frecuencia Cardiaca (HR) Ajustado por SNA o por hormonas Volumen de expulsión (SV) Ajustado por cambios en EDV o ESV 20-4 Cardiodinámica

29 © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 20-20 Factors Affecting Cardiac Output. Hormones Autonomic innervation End-diastolic volume End-systolic volume Factors Affecting Heart Rate (HR) Factors Affecting Stroke Volume (SV) HEART RATE (HR) STROKE VOLUME (SV) = EDV − ESV CARDIAC OUTPUT (CO) = HR × SV

30 © 2015 Pearson Education, Inc. Inervación Autónoma Plexo Cardiaco inerva el corazón Nervio Vago (N X) lleva fibra preG PS hacia el corazón Centros Cardiacos en la Médula oblongada Centro Cardioacelerador – controla neuronas simpáticas (aumentan frecuencia cardiaca) Centro Cardioinhibidor center – control neuronas parasimpáticas (reducen la frecuencia cardiaca) 20-4 Cardiodinámica

31 © 2015 Pearson Education, Inc. Control nervioso vía Inervación Autonómica Reflejo cardiacos Centros cardiacos de control, ajustan la actividad cardiaca Presión Sanguínea (baroreceptores) Niveles de gases respiratorios (quimioreceptores) Tono autónomo Corazón tiene inervación doble Tono se mantienen con Ach y NE Efecto mayor en el NSA 20-4 Cardiodinámica

32 © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 20-21 Autonomic Innervation of the Heart. Vagal nucleus Medulla oblongata Vagus (N X) Spinal cord Parasympathetic Parasympathetic preganglionic fiber Synapses in cardiac plexus Parasympathetic postganglionic fibers Cardioinhibitory center Cardioacceleratory center Sympathetic Sympathetic preganglionic fiber Sympathetic ganglia (cervical ganglia and superior thoracic ganglia [T 1 –T 4 ]) Sympathetic postganglionic fiber Cardiac nerve NE ACh

33 © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 20-22b Autonomic Regulation of Pacemaker Function. Threshold Membrane potential (mV) Heart rate: 40 bpm 0.8 1.62.4 +20 −30 −60 0 Parasympathetic stimulation Hyperpolarization Slower depolarization b Parasympathetic stimulation releases ACh, which extends repolarization and decreases the rate of spontaneous depolarization. The heart rate slows.

34 © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 20-22c Autonomic Regulation of Pacemaker Function. Threshold Membrane potential (mV) 0.81.62.4 +20 −30 −60 0 Heart rate: 120 bpm Sympathetic stimulation Reduced repolarization More rapid depolarization c Sympathetic stimulation releases NE, which shortens repolarization and accelerates the rate of spontaneous depolarization. As a result, the heart rate increases. Time (sec)

35 © 2015 Pearson Education, Inc. Reflejo Atrial o de Bainbridge Ajusta el HR en respuesta a retorno venoso Receptores mecánicos (estiramiento) en el atrio Activan un aumento en HR via actividad simpatica Efectos Hormonales Estimulan el NSA, via simpático Epinefrina (E) Norepinefrina (NE) Hormonas tiroideas 20-4 Cardiodinámica

36 © 2015 Pearson Education, Inc. Factores que afectan el Stroke Volume EDV – cuanta sangre hay en el ventriculo al final de la diastole. Este a su vez es afectado por Precarga Grado de estiramiento durante diastole ventricular Directamente proporcional al EDV Tiempo de llenado Duración de la diástole Retorno venoso A que velocidad regresa la sangre al atrio durante diastole. 20-4 Cardiodinámica

37 © 2015 Pearson Education, Inc. Como cambia el SV segun cambia el EDV? Principio de Frank Starling: SV α EDV Reposo  EDV bajo Corazón se dilata o estira menos, PLT SV bajo Con ejercicio  EDV aumenta, Corazón se estira o dilata mas, SV mayor Limitado por lo que limite expansión del ventriculo: Tejido conectivo cardiaco El esqueleto cardiaco El saco perircardico 20-4 Cardiodinámica

38 © 2015 Pearson Education, Inc. Volumen al Final de la Sístole (ESV) Volumen de sangre residual en el ventriculo al final de la sistole. 3 factores que afectan el ESV 1.Precarga 1.Estiramiento ventricular durante diastole 2.Contractilidad 1.Fuerza producida durante la contracción 3.Poscarga 1.Tensión ventricular necesaria para abrir las SL y expulsar la sangre 20-4 Cardiodinámica

39 © 2015 Pearson Education, Inc. Contractilidad Afectada por hormonas y SNA Simpático – aumenta la fuerza producida durante la contracción NE mas fuerza Aumenta fraccion de eyeccion PLT baja el ESV Parasimpático Ach liberada por el Nervio Vago (X) Reduce la fuerza de la contracción PLT aumenta el ESV Hormonas – muchas afectan al corazon Drogas farmacológicas imitan hormonas StimEstimulan o bloquean receptores B Afectan [Ca2+] 20-4 Cardiodinámica

40 © 2015 Pearson Education, Inc. Poscarga Tensión ventricular necesaria para abrir las SL y expulsar la sangre Aumentado por cualquier cosas que restrinja la salida de sangre o el flujo de sangre Si es aumenta el SV disminuye 20-4 Cardiodinámica

41 © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 20-23 Factors Affecting Stroke Volume. Venous return (VR) VR = EDV Filling time (FT) FT = EDV Contractility (Cont) of muscle cells Cont = ESV Afterload (AL) AL = ESV ESV = SV EDV = SV Preload Increased by sympathetic stimulation Decreased by parasympathetic stimulation Increased by E, NE, glucagon, thyroid hormones Increased by vasoconstriction Decreased by vasodilation End-diastolic volume (EDV) End-systolic volume (ESV) Factors Affecting Stroke Volume (SV) STROKE VOLUME (SV)

42 © 2015 Pearson Education, Inc. Resumen: El control de Gasto Cardiaco (CO) Factores que afectan el HR SNA Simpatico _____ y Parasimpático _______ Hormonas Retorno venoso Estiramiento ventricular 20-4 Cardiodinámica

43 © 2015 Pearson Education, Inc. Resumen: El control de Gasto Cardiaco (CO) Factores que afecten el SV EDV Tiempo de llenado Retorno venoso ESV Precarga Contractilidad Poscarga 20-4 Cardiodinámica

44 © 2015 Pearson Education, Inc. Relacion enter HR y el Sistema Cardio-Vascular Regulación Cardiovascular Se asegura de que haya circulación adecuada a los tejidos corporales Centros Cardiovascular Controlan al corazon y los vasos periferales Sistema Cardiovascular responde a: Cambios en patrones de actividades Emergencias vasculares o circulatorias. 20-4 Cardiodinámica

45 © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 20-24a A Summary of the Factors Affecting Cardiac Output. a Maximum for trained athletes exercising at peak levels Normal range of cardiac output during heavy exercise Average resting cardiac output Heart failure Cardiac output (L/min) 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Cardiac output varies widely to meet metabolic demands

46 © 2015 Pearson Education, Inc. Figure 20-24b A Summary of the Factors Affecting Cardiac Output. Hormones Autonomic innervation End-diastolic volume End-systolic volume Factors affecting heart rate (HR) Factors affecting stroke volume (SV) HEART RATE (HR) STROKE VOLUME (SV) = EDV − ESV CARDIAC OUTPUT (CO) = HR × SV Hormones Atrial reflex Autonomic innervation Skeletal muscle activity Blood volume Changes in peripheral circulation Venous return Filling time Preload Contractility Vasodilation or vasoconstriction Afterload Factors affecting cardiac output b