Начало Медицинска енциклопедия Физиология Физиология на сърдечно-съдовата система Механизъм на сърдечното съкращение Миокарден метаболизъм

Миокарден метаболизъм

Миокарден метаболизъм - изображение

Всички клетъчни процеси използват АТФ като основен източник на енергия. АТФ е необходим за поддържане на мембранните транспортни процеси, както и за съкращаването и отпускането на кардиомиоцитите, което включва АТФ-зависим транспорт на калций от саркоплазмения ретикулум. Така при увеличаване на механичната активност на сърцето и на честотата на сърдечните съкращения се увеличава миокардния метаболизъм.

кардиомиоцитМрежата на сърдечния метаболизъм е изградена от сложни взаимодействащи пътища, които в крайна сметка завършват с производство на АТФ и не-АТФ енергийни субстрати. Най-важната характеристика на тази мрежа от биохимични процеси е метаболитната гъвкавост или с други думи способността за промяна в отговор на различни стимули, към които спадат и промените в хранителния режим. Сърцето е способно да ремоделира метаболитните пътища при хронични патофизиологични състояния. В стремежа да се разбере сложността на миокардния метаболизъм се правят множество фармакологични и генетични изследвания. Получените данни разкриват нови стратегии в метаболитната терапия на сърдечната недостатъчност.

В нормални условия сърцето работи като една аеробна метаболитна система, осигуряваща постоянство на високоенергийни фосфатни съединения, необходими за неговата електрична, химична и механична активност. Като енергиен източник за метаболизма на сърцето, значение имат лактатът (16%), глюкозата (17%) и свободните мастни киселини (67%), които са с най-голямо значение.

Миокардният метаболизъм преминава през 3 последователни фази:

миокарден метаболизъм

  1. Освобождаване на енергия чрез разкъсване на С-Н-връзките на използваните енергийни субстрати.
  2. Натрупване на енергия чрез синтезата на високоенергийни фосфатни съединения, каквито са АТФ, АДФ и креатин фосфат.
  3. Освобождаване на химичната енергия за реализиране съкращението или напрежението на миокарда.

Митохондрии – място за производство на АТФ

митохондрииСъхранението на високоенергийни фосфати в сърцето е минимално. Тези нива са достатъчни за поддържане на сърдечния ритъм само за няколко секунди. По тази причина равновесието между производството и използването на високоенергийни фосфати е от ключово значение. Централна роля в производството на АТФ имат митохондриите, които освен, че генерират повече от 95% от високоенергийното съединение, но и регулират вътреклетъчната калциева хомеостаза, междуклетъчното сигнализиране и клетъчната смърт. Митохондриите заемат една трета от обема на кардиомиоцитите. Това прави кардиомиоцитите клетките с най-високо съдържание на митохондрии. Те могат да използват различни метаболити с цел производство на АТФ.

В множеството митохондрии на мускулните клетки се извършват аеробните или оксидационните процеси, от които зависи набавянето на енергия за сърдечната дейност. Чрез кардиална катетеризация е установено, че човешкото сърце използва около 10 грама лактат и 11 грама глюкоза за едно денонощие. Ако човек извършва тежък физически труд, в организма му се отделя повече лактат, който се използва от миокардните клетки за енергийните нужди на сърцето. При обикновени условия сърцето използва около 10% от набавения общ кислород за организма.

митохондрии

Субстрати за синтез на АТФ

Клетъчните нива на АТФ зависят от баланса между използването и производството на този универсален енергоносител. За да се поддържат оптимални концентрации, е необходимо АТФ да се произвежда по анаеробен и по аеробен начин, защото анаеробният капацитет на сърцето е ограничен. Нивото на АТФ ще се понижи ако няма достатъчно кислород за аеробно производство или ако има увеличено промени в миокардния метаболизъм при хипоксияизползване, което не съответства на синтезата. Сърцето може да използва различни субстрати за окислително регенериране на АТФ. Няколко часа след хранене то използва 60-70% мастни киселини и 30% въглехидрати. При консумиране на храна, богата на въглехидрати, сърцето се адаптира и ги използва в по-голяма степен, като основният субстрат е глюкозата. Лактатът може да замени глюкозата. Той е много важен субстрат по време на тренировка. Сърцето може да използва и аминокиселини и кетонови тела (ацетоацетат, бета-хидроксибутират, ацетон). Кетоновите тела са особено важни при диабетна кетоацидоза и при продължително гладуване. По време на исхемия и хипоксия, коронарното кръвообращение не е в състояние да достави метаболитни субстрати на сърцето. При тези условия то е в състояние да използва гликоген (форма за съхранение на въглехидрати) като субстрат за анаеробно производство на АТФ и за образуване на млечна киселина. Количеството АТФ, което може да се произведе по този механизъм, е ограничено, поради факта, че в сърцето има малко количество гликоген, който бързо се изчерпва в условията на хипоксия.

Промени на миокардния метаболизъм при патологични условия

Сърцето е един от най-засегнатите органи от разнообразна патология. Патологичните процеси, които се развиват в него, се придружават от характерни промени в миокардния метаболизъм. Към тях спадат:

промени в миокардния метаболизъм при диабет

  • хипертрофия на миокарда – с това понятие се означава увеличението на мускулната маса на миокарда. При тази патология се наблюдава препрограмиране на миокардния метаболизъм в посока на повишено използване на глюкоза. Смята се, че това е компенсаторен механизъм, който подобрява кислородната ефективност за синтез на АТФ. По този начин увеличаването на глюкозния метаболизъм е особено важно за сърдечна недостатъчност, причинена от хронична исхемична кардиомиопатия.;
  • диабет и затлъстяване – сърдечната дисфункция при тези състояния е свързана с повишена консумация на кислород и оксидативен стрес. При тази патология се наблюдава повишена доставка на субстрати, която надвишава необходимостта от синтез на АТФ. Пациентите със захарен диабет тип 2 имат повишени нива на свободните мастни киселини в кръвта. Те се разграждат посредством бета-окисление и са основни субстрати за синтез на АТФ в миокарда.

Метаболитна терапия при сърдечна недостатъчност

Метаболитната терапия при сърдечна недостатъчност се основава на няколко основни принципа – насочване към използването на определен субстрат (глюкоза), подобряване на инсулиновата чувствителност, подобряване на митохондриалната функция и прилагане на полиненаситени мастни киселини.

Миокардният метаболизъм осигурява оптимални нива АТФ за извършване на сърдечните функции. Познаването на особеностите му стои в основата на разбирането на сърдечната физиология, патология и терапия.  

5.0, 2 гласа

БИБЛИОГРАФИЯ

https://cvphysiology.com/CAD/CAD009

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3845521/

https://www.diapedia.org/metabolism-insulin-and-other-hormones/5105547816/myocardial-metabolism

Л. Витанова, Р. Гърчев; „Физиология на човека”; издателство АРСО

Arthur C. Guyton, M.D., John E. Hall, Ph.D.; „Text book of Medical Physiology“

ПРОДУКТИ СВЪРЗАНИ СЪС СТАТИЯТА

КОМЕНТАРИ КЪМ СТАТИЯТА

СТАТИЯТА Е СВЪРЗАНA КЪМ

КатегорияАнатомияЛюбопитноБотаникаЗдравни съветиФизиологияНовиниИсторияХранене при...СнимкиЛайфстайлЛеченияСпортОрганизацииАлт. медицинаИзследванияВидеоНормативни актовеКлинични пътекиСпециалистиДиетиЗаведенияРецепти