מנגנון פרנק סטארלינג

של ה מנגנון פרנק סטארלינג הוא הוויסות האוטונומית של יכולת הפליטה הפנימית ויכולת המילוי של הלב, שמפצה על תנודות בלחץ ובנפח לטווח הקצר. הרגולציה החיונית ממלאת תפקיד במיוחד בעת שינוי תנוחת הגוף. המנגנון כבר לא יכול לפצות על שינויים גדולים יותר בלחץ.

מהו מנגנון פרנק הסטארלינג?

מעגל השליטה האוטונומי של הלב מווסת את יכולת הפליטה והמילוי של האיבר החיוני. הרגולציה מתאימה את תפוקת הלב ללחץ לטווח קצר ולשינויי נפח ומאפשרת לשני תאי הלב להוציא את אותו נפח שבץ. לולאת בקרה זו נקראת מנגנון פרנק סטארלינג.

המנגנון נקרא על שם הפיזיולוג הגרמני אוטו פרנק והפיזיולוג הבריטי ארנסט הנרי סטארלינג, שתיארו לראשונה את לולאת השליטה בתחילת המאה העשרים בעזרת לב מבודד ובהמשך באמצעות תכשיר לב-ריאה. הפיזיולוג הגרמני הרמן שטראוב היה מעורב גם הוא בתיאור הראשון. מסיבה זו נקרא לפעמים לולאת הבקרה מנגנון Starling של פרנק סטראוב יָעוּדִי.

המנגנון הוא אחת מכמה תקנות חיוניות באורגניזם האנושי. התכונות הבסיסיות של מנגנון פרנק סטארלינג מתארות את נפח הדם שעובר בלב במהלך דיאסטולה וסיסטול. ככל שהנפח הזורם במהלך הדיאסטולה קטן יותר, נפח הדם שנפלט במהלך הסיסטולה קטן יותר.

פונקציה ומשימה

מנגנון פרנק סטארלינג מורכב מטעינה מוקדמת ומעומס אחרי. כאשר הכאבים מתמלאים, יש דיבורים על טעינה מוקדמת. עם טעינה מוגברת מראש, גם חדרי הלב מתמלאים יותר ויותר. עם דופק קבוע, נפח השבץ של הלב עולה. הנפח הסיסטוליסטי הסופי עולה רק מעט.

כאשר הגדלת הטעינה מראש יש עבודה מוגברת בנפח לחץ בלב. עיקרון זה תואם את הטעינה הקדומה של מנגנון פרנק סטארלינג. אחרי טעינה מוקדמת זו אחריה עומס אחר. יצוא הדם מהלב נקרא עומס לאחר. אם יצוא הדם מתרחש כנגד התנגדות מוגברת, כוח השאיבה של הלב מתגבר ללחץ גבוה יותר ובדרך זו מעביר את אותה כמות הדם כמו קודם באותו קצב לב. התאמה הדרגתית מתרחשת.

לקראת סיום הסיסטולה נותרה כמות גדולה במיוחד של דם בתאי הלב בגלל העומס המוגבר. מתרחש מים אחוריים. בתרסיס לחץ לחץ זה גורם למילוי גדול עוד יותר. חוזק תאי שריר הלב תלוי בטעינה המוקדמת ומבוסס על טעינה מקדימה לפני תחילת ההתכווצות בפועל. ככל שהמתח של סרקומרים בתאי השריר גדול יותר, כך הוא גדול יותר.

מכיוון שהנפח במנגנון פרנק-סטארלינג מגדיל את הדיאסטולי הקצה, חוטי המיוסין והאקטין חופפים בצורה אופטימלית ומשתנים מאורך סרקומים של 1.9 מיקרומטר לאורכו של סרקומר בסביבות 2.2 מיקרומטר. עם חפיפה אופטימלית, הכוח המרבי הוא בין 2.2 ל -2.6 מיקרומטר. אם חריגה מערכים אלה הכוח המרבי פוחת. החפיפה האופטימלית גורמת לרגישות כביכול סידן במיופיברילים, מה שהופך את המנגנון התכווץ ליותר פתוח לסידן. באופן זה, זרם הסידן המקובל בפוטנציאל פעולה גורם לתגובה חזקה יותר במיופיברילים.

נפח הדם של הטעינה מראש נתון לתנודות מסוימות תלויות בפעילות הגופנית ובמיקום הגוף. מנגנון פרנק-סטארלינג מבטיח את תפקוד הלב ואת ההתאמה של נפחי הפליטה האישיים בחלקים הימניים והשמאלי של הלב. אם הנפח משתנה, למשל במהלך שינוי מיקום הגוף, המנגנון רלוונטי במיוחד.

פעילויות החדר מותאמות באופן אוטומטי על ידי מעגל הבקרה לתנודות לחץ ונפח ולשינויים הנלווים בעומסים לפני ואחרי. שני חדרי הלב תמיד שואבים את אותו נפח שבץ.

מחלות ומחלות

כאשר אחד העומסים על מנגנון פרנק סטארלינג אינו מאוזן, כך גם השני. הטעינה הקדומה מכונה בפרקטיקה הרפואית הנפח הקצה-דיאסטולי או הלחץ הקצה-דיאסטולי, שאפשר למדוד את שניהם. במחלות לב כמו אי ספיקת לב סיסטלית, יש נפח מוגבר בסוף דיאסטולי. זה גם מגביר את לחץ המילוי. לכן הטעינה המוגדלת מוגברת. כתוצאה מכך, נוזלים ממערכת כלי הדם מצטברים ברקמת הגוף. כך נוצרות בצקות כמו בצקת ריאות. בצקת ריאתית עלולה לגרום לקוצר נשימה, רעשן או כיח מוקצף מהריאות, למשל.

מנגנון פרנק-סטארלינג טומן בחובו גם בעיות כאשר גמישות החדר מופחתת. ירידה באלסטיות של החדרים קיימת, למשל, באי ספיקת לב דיאסטולית. ככל שהחדר נוקשה יותר, כך המילוי הדיאסטולי גרוע יותר. זה מוביל להצטברות דם בעורקים. כדי להפחית את הטעינה מראש, הרופא נותן למטופל מעכבי ACE או חנקות.

יתר לחץ דם או היצרות שסתום יכולים להגדיל באותה מידה את עומס הלב של הלב ובכך לגרום לבעיות במנגנון פרנק-סטארלינג. שרירי החדר יכולים להיפרטרופיה בגלל עומס מוגבר בשעות הלילה ובכך להפחית את מתח הקיר.יתר לחץ דם כזה יכול לגרום לאי ספיקת לב. מתיחת סיבי השריר החדריים מעניקה להם מתח רב יותר, והמתח המוגבר מאפשר לזרוק את הדם בעוצמה רבה יותר.

אם מנגנון פרנק סטארלינג נכשל, הלב כבר לא יכול לבצע בקלות תנודות לחץ יומיומיות ותנודות בנפח. המנגנון יכול לפצות על לחץ מוגבר מעט ועל טעינה מוגברת מעט בקרב אנשים בריאים. עם זאת, מנגנון הוויסות גם אינו מוכן לתנודות לחץ גדולות יותר או לתנודות עומס. מסיבה זו, לתנודות גדולות יותר יכולות להיות השלכות מסכנות חיים.