מנגנון פרנק-סטארלינג הוא הרגולציה האוטונומית של ה- לֵביכולת הפליטה והמילוי הפנימית המפצה על תנודות לחץ וקצרות טווח כֶּרֶך. ויסות חיוני זה ממלא תפקיד בעיקר בשינויים בתנוחת הגוף. המנגנון כבר לא יכול לפצות על שינויים גדולים יותר בלחץ.
מהו מנגנון פרנק-זרזיר?
ייצוג אנטומי סכמטי של לֵב מראה את החדרים. מעגל הבקרה האוטונומי של לֵב מווסת את פליטת ומילוי התפוקה של האיבר החיוני. הרגולציה מתאימה את תפוקת הלב לשינויים קצרי טווח בלחץ ו כֶּרֶך, ומאפשר לשני חדרי הלב להוציא אותו שבץ כֶּרֶך. מעגל רגולטורי זה נקרא מנגנון פרנק-זרזיר. המנגנון נקרא על שם הפיזיולוג הגרמני אוטו פרנק והפיזיולוג הבריטי ארנסט הנרי סטארלינג, שתיאר לראשונה את לולאת הבקרה בתחילת המאה ה -20 על הלב המבודד ומאוחר יותר על הלב-ריאות הכנה. בתיאור הראשוני היה מעורב גם הפיזיולוג הגרמני הרמן שטראוב. מסיבה זו לעיתים מכונה לולאת הבקרה מנגנון פרנק-סטראוב-זרזיר. המנגנון הוא אחד מכמה תקנות חיוניות באורגניזם האנושי. בתכונות הבסיסיות שלו, מנגנון פרנק-סטארלינג מתאר נפח זה דם שעובר דרך הלב במהלך דִיאָסטוֹלָה וסיסטולה. ככל שזרם הנפח קטן יותר במהלך דִיאָסטוֹלָה, ככל שהנפח קטן יותר דם נפלט במהלך סיסטולה.
פונקציה ותכלית
מנגנון פרנק-סטארלינג מורכב מעומס מראש ועומס לאחר. כאשר הפרוזדורים מתמלאים, אנו מדברים על טעינה מוקדמת. כאשר עומס הקדם גדל, החדרים גם מתמלאים בהדרגה. בקבוע קצב לב, ה שבץ נפח הלב עולה. נפח הקצה הסיסטולי גדל רק במעט. כאשר העומס מוגבר מוגבר, ישנה נפח לחץ מוגבר בלב. עיקרון זה תואם את הטעינה המוקדמת של מנגנון פרנק-זרזיר. אחרי הטעינה המוקדמת הזה עומד אחריו. הזרימה של דם מהלב נקרא afterload. כאשר זרימת הדם מתרחשת כנגד התנגדות מוגברת, פעולת השאיבה של הלב עולה ללחץ גבוה יותר ובדרך זו נושאת את אותו נפח הדם כמו בעבר באותו קצב לב. הסתגלות הדרגתית מתרחשת. לקראת סוף הסיסטולה, עקב העומס המוגבר, נותרה כמות גדולה במיוחד של דם בתאי הלב. מתרחש לחץ אחורי. ב דִיאָסטוֹלָה, לחץ אחורי זה גורם לתאים להתמלא עוד יותר. תא שריר הלב כוח תלוי אי פעם בטעינה מוקדמת, ולכן מבוסס על הטעינה המוקדמת שלה לפני תחילת ההתכווצות בפועל. ככל שהתארכות הסרקומרים בתאי השריר גדולה יותר, כך היא גבוהה יותר. מכיוון שהנפח במנגנון פרנק-זרזיר עולה בסוף דיאסטולית, חוטים המיאוזין והאקטין חופפים בצורה אופטימלית ומשתנים מאורך סרקומר של 1.9 מיקרומטר בעבר לאורך סרקומר של כ -2.2 מיקרומטר. לפיכך, בחפיפה מיטבית, ה כוח מרבי הוא בין 2.2 ל -2.6 מיקרומטר. חריגה מערכים אלה גורמת ל- כוח מרבי להפחית. החפיפה האופטימלית גורמת למה שמכונה סידן רגישות במיופיברלים, מה שהופך את המכשיר לכיווץ לקלוט יותר לסידן. בדרך זו, המקובל סידן זרם במהלך פוטנציאל פעולה מעורר תגובה חזקה יותר במיופיברילים. נפח הדם של הטעינה המוקדמת נתון לתנודות מסוימות בהתאם לפעילות הגופנית ולמצב הגוף. מנגנון Frank-Starling מבטיח תפקוד לב והתאמת נפחי הפליטה האישיים בחלק הימני והשמאלי של הלב. כאשר עוצמת הקול משתנה, למשל, במהלך שינוי תנוחת הגוף, המנגנון רלוונטי במיוחד. פעילויות החדר מותאמות באופן אוטומטי על ידי מעגל הבקרה לתנודות לחץ ונפח ולשינויים הנלווים בעומס המוקדם והעומס שאחריו. כתוצאה מכך, שני החדרים תמיד שואבים אותו הדבר שבץ נפח.
מחלות ומצבים רפואיים
כשאחד מהעומסים של מנגנון פרנק-סטארלינג יוצא לאזןכך גם האחר. טעינה מוקדמת מכונה בתרגול הרפואי נפח קצה דיאסטולי או לחץ קצה דיאסטולי, שניתן למדוד את שניהם. במחלות לב, כגון סיסטולי אי ספיקת לב, יש נפח קצה דיאסטולי מוגבר. זה גם מגביר את לחץ המילוי. לכן העומס המוקדם מוגבר וכתוצאה מכך נוזל ממערכת כלי הדם מופקד ברקמות הגוף. כך בצקת כגון בצקת ריאות צורות. בצקת ריאות יכול לגרום, למשל, לקוצר נשימה, להתקלחות או להקציף כיח מהריאות. ירידה בגמישות החדר מציגה גם בעיות במנגנון פרנק-זרזיר. גמישות חדרית מופחתת קיימת, למשל, בדיאסטולי אי ספיקת לב. ככל שהחדר נוקשה יותר, כך המילוי הדיאסטולי גרוע יותר. זה גורם לדם לגבות בוורידים. כדי להפחית את הטעינה המוקדמת, הרופא מנהל מעכבי ACE או חנקות לחולה. יתר לחץ דם או היצרות שסתום יכולה באותה קלות להגביר את עומס לאחר הלב, לגרום לבעיות במנגנון פרנק-זרזיר. שרירי החדר עשויים היפרטרופיה עקב עומס לילה מוגבר ובכך הוריד את הקיר לחץ. חדרית כזו היפרטרופיה יכול לגרום ל אי ספיקת לב. מתיחה מסיבי שריר החדר נותן להם מתח רב יותר, והמתיחה המוגברת מאפשרת להוציא דם בכוח גדול יותר. כאשר מנגנון פרנק-זרזיר נכשל, הלב כבר לא יכול לבצע בקלות תנודות לחץ יומיומיות ושינויי נפח. המנגנון יכול לפצות על לחץ מוגבר ועומס מראש אצל אנשים בריאים. עם זאת, אפילו מנגנון הרגולציה אינו מצויד להתמודד עם תנודות לחץ גדולות יותר או שינויי עומס. מסיבה זו, לתנודות גדולות יותר עלולות להיות השלכות מסכנות חיים.
