Закон сердца о.Франка-э.Старлинга

Синонимы: закон сердца, закон Старлинга (Стерлинга), Starling'S Law., закон Франка-Старлинга-Штрауба , O.Frank (1895) - E.H.Starling, (1918).

Закон Франка-Старлинга – это реализация принципов гетерометрической регуляции на уровне камеры сердца.

Фундаментальный закон влияния преднагрузки на внешнюю работу сердца был установлен, детально изучен и обоснован немецким физиологом Отто Франком 1895 г. в опытах на лягушках.

Otto Frank, German physiologist, born June 21, 1865, Gross-Umstadt, Hessen; died 1944.

После опытов на млекопитающих английский физиолог Эрнест Генри Старлинг окончательно сформулировал и опубликовал этот закон в 1912-1914 гг. и представил его в лекциях в 1915 г. Особенно известен доклад Э.Старлинга 1918 года, в котором он ссылается на работы О.Франка (1895 год) и некоторые данные собственных исследований на сердечно-лёгочном препарате .

Ernest Henry Starling British physiologist,born April 17, 1866, London; died May 2, 1927, on a ship near Kingston Harbour, Jamaica

Название "закона сердца" зависимость Франка-Старлинга получила с лёгкой руки Y.Henderson.

Оригинальная формулировка: В определённых физиологических пределах, увеличение объёма сердца увеличивает энергию его сокращений и степень химического обмена при каждом сокращении.

Современная интерпретация: В определенных физиологических пределах существует прямая линейная зависимость между увеличением преднагрузки (КДО) и ударной работой сердца.

Поскольку УО сердца - это одна из составляющих ударной работы, то можно предположить, что при АД - const, зависимость между КДО и УО подчиняется тем же закономерностям. Таким образом, величина КДО является одной из важнейших характеристик, влияющих на УО.

Эта зависимость представлена на рис. 811092041. 

Рис. 811092041. Механизм Франка – Старлинга.

Угол наклона кривой относительно оси абсцисс зависит от сократимости желудочка (рис. 811101621).

Рис. 811101621.  Семья кривых Франка – Старлинга. Изменения инотропии и постнагрузки сдвигают кривую вверх или вниз.

Для каждой отдельной зависимости Старлинга, сократимость - величина постоянная.

Оптимальные условия работы сердца находятся вблизи перехода графической зависимости в плато, когда сердце работает с максимальной эффективностью, но дальнейшее повышение КДО может превысить компенсаторные резервы.

Превышение резерва сократимости (например, перерастяжение сердца избыточным объёмом) ведёт к переходу на другую функциональную кривую с более низкой сократимостью.

Кривая Старлинга никогда не "изгибается" книзу, сердце при этом переходит в другое инотропное состояние и зависимость ударной работы от КДО уже характеризуется другой функциональной кривой с меньшим углом наклона.

Упрощённая трактовка закона сердца при принятии за преднагрузку ЦВД, ЛПД или КДД не всегда правомерна, но её можно использовать в клинической практике с определёнными поправками.

Один из вариантов "врачебной" интерпретации закона Франка - Старлинга: "повышение КДД повышает ударную работу до максимальных значений".

Ограничения этой концепции:

• во многих важных клинических ситуациях растяжимость миокарда, а следовательно соотношения КДО и КДД не постоянны;

• при постоянном КДО ударный объём может изменяться в связи с обратной линейной зависимостью фракции изгнания от постнагрузки;

• функционирование сердца в режиме, когда прирост КДО не сопровождается дальнейшим увеличением ударной работы (выход на "плато"), трудно контролируемо и возможна перегрузка сердца с дальнейшим переходом на более пологую функциональную кривую.

• изменения сердечного выброса могут быть связаны с "движением" вдоль одной функциональной кривой, либо с переходом с одной кривой на другую.

Клинический подход: для оптимизации насосной функции и работы сердца при данной сократимости, КДД должно приближаться к значениям, обеспечивающим максимальную ударную работу, но никогда не превышать значений, при которых прирост работы в ответ на повышение КДД отсутствует (выход на "плато").

Выделим отдельные этапы в гетерометрической регуляции сердца (рис. 711041317). Для этого вспомним функциональные объёмы сердца: конечный диастолический объём (КДО), конечный систолический объём (КСО), дополнительный резервный объём (ДРО), ударный объём (УО).

Рис. 711041317. Механизм гетерометрической регуляции работы сердца. Объяснение в тексте.

1. Увеличение притока крови в камеру сердца.

2. Увеличение КДО на ДРО или часть ДРО.

Если изначально КДО = КСО + УО, то при нагрузке объёмом (КДО_нагр)

КДО_нагр = КСО + УО + ДРО.

Волокна миокарда растягиваются на большую длину. Пассивное растяжение волокон миокарда увеличивает напряжение, развиваемое сердечной мышцей (вспомните начальный участок кривой изометрических максимумов).

3. При сокращении миокарда выбрасывается УО_нагр бóльший предыдущего.

УО_нагр > УО 

4. КСО несколько увеличивается.

При гетерометрической регуляции выполняется большая работа, поскольку увеличивается выбрасываемый сердцем объём крови. Вспомним, чему равна работа (А) по перемещению объёма (Q) крови против давления (P)?

А = Q  P

При нагрузке объёмом (Q нагр) выполняется работа:

Анагр = Q нагр  P

Поскольку Q нагр > Q, тогда и А нагр  > А.

P = const.

На рис.811110809 гетерометрическая регуляция миокарда показана с использованием петли «объём-давление».

Рис.811110809. Гетерометрическая регуляция на петле «объём-давление».

При формулировании закона сердца Франка-Старлинг допускается много неточностей.

В учебнике приводится следующая формулировка закона Франка‑Старлинга: «Сила сокра­щения сердца (миокарда) пропорциональна степени его кровена­полнения в диастолу (степени растяжения), т.е. исходной длине его мышечных волокон».

Часто студенты искажают смысл этой формулировки следующим образом: «сила сокра­щения миокарда пропорциональна степени его кровена­полнения в диастолу». Автор имел в виду не кровенаполнение миокарда, а кровенаполнение камер сердца.

Использование понятия «сила сокращения» в данном случае традиционно и вполне допустимо, хотя и менее точно, чем использование понятия «внешняя рабо­та».