Podcast o Srdce: Elektrofyzológia a EKG

Kapitoly

Bunky, ktoré nikdy nespia

Super-vlastnosti srdca

Elektrická diaľnica srdca

Neviditeľní vrátnici: Iónové kanály

Vápnik vstupuje na scénu

Prirodzený kardiostimulátor

Od signálu k sťahu

Čo je to EKG?

Zvody a Einthovenov trojuholník

Ďalšie pohľady na srdce

Abeceda EKG krivky

Čo nám EKG prezradí?

Zhrnutie a rozlúčka

Přepis

Lukáš: Predstavte si študenta Jakuba na bežeckej dráhe. Posledné kolo... Cíti, ako mu srdce búši v hrudi v dokonalom, silnom rytme. Bum-bum, bum-bum. Zaujímalo vás niekedy, ako tento neuveriteľný sval vie, ako má biť viac ako stotisíckrát za deň, bez jediného pokynu od mozgu?

Tereza: To je presne tá záhada, ktorú si dnes odhalíme. Je to ako dokonale zohratý orchester.

Lukáš: Počúvate Studyfi Podcast.

Lukáš: Dobre, Tereza, tak kde tento orchester začína? Kto sú tí hudobníci?

Tereza: Tými hudobníkmi sú špeciálne bunky nazývané kardiomyocyty. Na rozdiel od iných svalových buniek majú tvar písmena Y a sú navzájom prepojené niečím, čo voláme interkalárne disky.

Lukáš: Interkalárne disky? To znie ako niečo z high-tech filmu.

Tereza: V podstate aj sú! Predstav si ich ako špeciálne dvere medzi bunkami, ktoré umožňujú elektrickému signálu preletieť z jednej bunky do druhej takmer okamžite. Tým je zabezpečené, že sa celý sval stiahne naraz.

Lukáš: Takže sú to vlastne tímoví hráči, ktorí spolu neustále komunikujú.

Tereza: Presne tak. A navyše sú plné mitochondrií, čo sú v podstate malé elektrárne, ktoré im dávajú energiu, aby mohli pracovať bez prestávky celý život. Naozaj fascinujúce!

Lukáš: Počul som, že srdce má nejaké... no, super-vlastnosti. Znejú dosť komplikovane: inotropia, chronotropia...

Tereza: Znie to zložito, ale je to jednoduché. Inotropia je sila sťahu – ako silno sa srdce dokáže stiahnuť. Chronotropia je frekvencia – ako rýchlo bije. Batmotropia je vzrušivosť – schopnosť bunky vôbec reagovať na podnet. A dromotropia je vodivosť – ako rýchlo sa ten vzruch šíri.

Lukáš: Takže sila, rýchlosť, citlivosť a vodivosť. Prečo to potrebuje toľko cudzích názvov?

Tereza: Asi aby sme my medici zneli múdrejšie na skúškach. Ale je dôležité ich poznať, lebo mnohé lieky cielia práve na tieto vlastnosti.

Lukáš: Dobre, bunky spolu komunikujú a majú super-vlastnosti. Ale kto to celé riadi? Kto je ten dirigent?

Tereza: Dirigentom je takzvaný prevodový systém srdca. Je to vlastne taká elektrická diaľnica. Hlavným šéfom, alebo pacemakerom, je sinoatriálny uzol, skrátene SA uzol. On udáva základný rytmus, asi 70 až 80 úderov za minútu.

Lukáš: A čo robia ostatní? Čakajú na jeho príkazy?

Tereza: Presne. Vzruch z SA uzla prejde do AV uzla, potom cez Hissov zväzok a Tawarove ramienka až do Purkyňových vlákien, ktoré rozvedú signál po celej svalovine komôr. Je to ako dokonale načasovaná domino efekt.

Lukáš: Srdce má teda vlastné GPS, ktoré nikdy nestratí signál.

Tereza: Presne tak! Preto môže biť aj mimo tela, ak má dostatok kyslíka a živín.

Lukáš: A čo sa deje na tej úplne najmenšej, iónovej úrovni? Čo vytvára ten elektrický signál?

Tereza: To majú na starosti iónové kanály. Predstav si ich ako malých, extrémne rýchlych vrátnikov na membráne každej bunky. Keď príde čas na akciu, otvoria sa sodíkové kanály a vpustia dnu sodík – to je tá rýchla iskra, ktorá spustí sťah.

Lukáš: A ako sa to potom vráti do normálu?

Tereza: Potom nastúpia draslíkové kanály. Tie sa otvoria a vypustia draslík von z bunky, čím ju „resetujú“ a pripravia na ďalší úder. Tento tanec iónov sa opakuje s každým jedným úderom srdca.

Lukáš: Takže za každým úderom srdca je celá armáda buniek, elektrických dráh a mikroskopických vrátnikov. Neuveriteľné.

Tereza: Presne tak. A tá armáda má ešte jedného kľúčového generála, o ktorom sme nehovorili. A tým je vápnik.

Lukáš: Vápnik? Ten si spájam skôr s kosťami, nie s elektrinou v srdci.

Tereza: To je bežná predstava, ale v srdci je absolútne nepostrádateľný. Máme tu dva hlavné typy vápnikových kanálov, ktoré fungujú ako špeciálne dvere. Sú to L-typ a T-typ.

Lukáš: L a T? Akože... Large a Tiny?

Tereza: Skoro! L je ako long-lasting, teda dlhotrvajúci. Tieto kanály sú kľúčové pre samotnú svalovú kontrakciu. Keď sa otvoria, vpustia dnu vápnik, ktorý spustí celú mašinériu sťahu.

Lukáš: Okej, takže L-typ kanály dávajú svalu pokyn „stiahni sa“.

Tereza: Presne. A potom je tu T-typ, ako transient, čiže prechodný. Tieto kanály sú dôležité hlavne v bunkách, ktoré udávajú rytmus, ako je sinoatriálny alebo SA uzol.

Lukáš: Takže to je ten prirodzený kardiostimulátor srdca, však?

Tereza: Áno. T-typ kanály pomáhajú naštartovať ten počiatočný impulz. Sú ako taká malá iskra, ktorá zapáli celý motor.

Lukáš: Dobre, poďme na ten SA uzol. Ako presne vytvára ten rytmus? Lebo on to robí sám od seba, automaticky.

Tereza: Správne. Bunky v SA uzle sú špeciálne v tom, že nikdy poriadne neodpočívajú. Nemajú stabilný pokojový potenciál. Namiesto toho sa neustále pomaly pripravujú na ďalší úder.

Lukáš: A ako to robia? Čo ich poháňa?

Tereza: Je to kombinácia viacerých vecí. Začína to takzvanými „funny“ kanálmi, ktoré prepúšťajú trochu sodíka. A potom sa pridajú tie T-typ vápnikové kanály. Spoločne pomaly zvyšujú napätie v bunke.

Lukáš: Počkaj, „funny“ kanály? Akože vtipné?

Tereza: Presne tak ich nazvali vedci, ktorí ich objavili, lebo sa správali nezvyčajne. Keď napätie dosiahne určitú prahovú hodnotu, otvoria sa tie veľké L-typ vápnikové kanály a bum! Vznikne akčný potenciál, teda elektrický vzruch.

Lukáš: A ten sa potom šíri ďalej po celom srdci?

Tereza: Áno. Po fáze vzruchu, teda depolarizácii, sa vápnikové kanály zatvoria a otvoria sa draslíkové. Draslík prúdi von, čím napätie opäť klesne a bunka sa pripravuje na ďalší cyklus. A takto stále dokola, tik-tak.

Lukáš: Takže SA uzol vyšle signál. Čo sa deje potom v tej obyčajnej svalovej bunke srdca, ktorá má reálne vykonať tú prácu?

Tereza: Tam je ten proces trošku iný. Keď tam dorazí signál, bleskovo sa otvoria sodíkové kanály. To je fáza nula, veľmi rýchla depolarizácia.

Lukáš: Okej, to znie podobne ako pri nervoch.

Tereza: Áno, ale potom prichádza špecialita srdca – fáza plató. Sodíkové kanály sa zatvoria, ale otvoria sa L-typ vápnikové kanály. Vápnik prúdi dnu a udržuje bunku dlhšie nabitú. Práve toto plató je kľúčové pre sťah.

Lukáš: A ten vápnik, čo príde dnu... to stačí na stiahnutie celého svalu?

Tereza: Nestačí. Ale tu je tá genialita. Ten malý prúd vápnika zvonku funguje ako spúšťač. Povie obrovským zásobárňam vápnika vo vnútri bunky, aby sa otvorili. Tomu hovoríme vápnikom indukované uvoľnenie vápnika.

Lukáš: Takže malý vápnik spustí lavínu veľkého vápnika.

Tereza: Perfektné prirovnanie! A táto vápniková lavína potom spôsobí, že sa svalové vlákna do seba zasunú a bunka sa stiahne. Fascinujúce, však? A čo sa stane, keď sa v tomto dokonalom systéme niečo pokazí, to je už ďalšia kapitola.

Lukáš: Wow. Takže o poruchách v systéme... Predpokladám, že existuje spôsob, ako tieto elektrické signály sledovať, však? Ako zistíme, že sa niečo kazí?

Tereza: Presne tak, Lukáš. A ten spôsob je niečo, čo už asi každý pozná, aspoň podľa názvu. Hovoríme o elektrokardiografii, alebo skrátene EKG.

Lukáš: EKG. Jasné, to sú tie prísavky na hrudník a pípajúci prístroj z filmov, keď je niekto v nemocnici.

Tereza: Presne tie. Ale v skutočnosti je to oveľa jednoduchšie. Predstav si EKG prístroj ako veľmi citlivý voltmeter.

Lukáš: Voltmeter? Ten, ktorým si doma meriam baterky?

Tereza: V podstate áno. Celé srdce, všetky tie milióny buniek, generujú pri svojej práci elektrické napätie. A keďže naše telo je dobrý vodič, tieto malé elektrické signály sa šíria až na povrch kože.

Lukáš: Takže my dokážeme merať elektrinu srdca jednoducho priložením elektród na kožu? To znie ako sci-fi.

Tereza: Je to tak. EKG je úplne neinvazívne a bezbolestné. Ten prístroj, ten elektrokardiograf, len meria a zapisuje tieto existujúce elektrické potenciály. A ten záznam, tú krivku, voláme elektrokardiogram.

Lukáš: Dobre, chápem. Ale prečo sa dáva toľko elektród na rôzne miesta? Na ruky, nohy, hrudník...

Tereza: Výborná otázka. Je to preto, lebo sa na srdce chceme pozrieť z rôznych uhlov. Každá dvojica elektród vytvára takzvaný zvod, ktorý nám dáva unikátny pohľad na elektrickú aktivitu srdca.

Lukáš: Ako keby sme fotili budovu z rôznych strán, aby sme videli, ako vyzerá celá?

Tereza: Perfektná analógia! Začnime tými najzákladnejšími. Sú to tri končatinové zvody, ktoré tvoria takzvaný Einthovenov trojuholník.

Lukáš: Einthovenov trojuholník? To znie dôležito.

Tereza: Aj je. Predstav si rovnostranný trojuholník, ktorého vrcholmi sú tvoje pravé rameno, ľavé rameno a ľavá noha. Srdce je približne v strede. Meraním napätia medzi týmito bodmi získame prvé tri pohľady, alebo zvody, označené rímskymi číslicami I, II a III.

Lukáš: A tá štvrtá elektróda na pravej nohe? Tá čo robí?

Tereza: Tá je len na uzemnenie. Aby sme nemerali nejaké rušenie z okolia, ale naozaj len tvoje srdce.

Lukáš: Takže máme tri pohľady z toho trojuholníka. To stačí?

Tereza: Nestačí. Chceme detailný 3D obraz. Preto máme ďalšie zvody. Existujú takzvané augmentované končatinové zvody, ktoré používajú tie isté elektródy, len ich inak zapoja. Získame tak ďalšie tri pohľady – aVR, aVL a aVF.

Lukáš: Dobre, to je už šesť pohľadov. A čo tie prísavky na hrudníku?

Tereza: To sú hrudné zvody, zvyčajne ich je šesť, od V1 po V6. Umiestňujú sa do presne určených miest okolo srdca. Tieto nám dávajú pohľad na srdce v horizontálnej rovine. Takže dokopy máme bežne 12 zvodov, teda 12 rôznych pohľadov na jeden úder srdca.

Lukáš: A výsledkom je tá známa zubatka. Čo tie jednotlivé vlnky a kmitočty vlastne znamenajú?

Tereza: Každá časť tej krivky má svoj význam. Prvá malá vlnka sa volá P vlna. To je elektrická aktivita, keď sa sťahujú predsiene.

Lukáš: Aha, takže to je začiatok. A ten veľký špicatý kmit potom?

Tereza: To je QRS komplex. Je oveľa väčší, pretože zobrazuje depolarizáciu, teda aktiváciu svalnatých komôr. Je to najsilnejší signál.

Lukáš: Logické, komory robia najviac práce. A čo nasleduje po ňom?

Tereza: Po ňom prichádza T vlna. Tá predstavuje repolarizáciu komôr – ich návrat do pokojového stavu, aby boli pripravené na ďalší sťah.

Lukáš: Takže z týchto vlniek dokážete vyčítať, či je všetko v poriadku?

Tereza: Presne tak. Vieme určiť srdcovú frekvenciu – či nebije prirýchlo, čomu hovoríme tachykardia, alebo prispomalo, čo je bradykardia. Vieme zistiť, či je rytmus pravidelný a či vzniká tam, kde má, teda v sinoatriálnom uzle.

Lukáš: A čo tie vážnejšie veci, ako infarkt?

Tereza: Áno, aj to. Napríklad pri infarkte myokardu dochádza k odumretiu časti srdcového svalu, čo sa na EKG prejaví typickými zmenami, napríklad eleváciou ST segmentu. Dokážeme odhaliť aj zhrubnutie srdcového svalu alebo poruchy vedenia vzruchu.

Lukáš: To je neuveriteľné, koľko informácií sa skrýva v jednej malej krivke.

Tereza: Je to tak. Od základnej stavby kardiomyocytu, cez vodivý systém, akčné potenciály až po EKG – všetko je to jeden prepojený, fascinujúci systém.

Lukáš: A my sme ho dnes, dúfam, aspoň trochu poodhalili. Prešli sme si, ako funguje svalová bunka srdca, ako v nej vápnik spúšťa sťah a nakoniec, ako túto celú elektrickú symfóniu dokážeme zaznamenať a čítať pomocou EKG.

Tereza: Presne tak. A hlavne sme si ukázali, aké je srdce elegantné a efektívne. Je to naozajstný majstrovský kúsok prírody.

Lukáš: Absolútne súhlasím. Tereza, veľmi pekne ti ďakujem za všetky informácie. Bolo to opäť skvelé.

Tereza: Aj ja ďakujem za pozvanie, Lukáš. Vždy rada!

Lukáš: Našim poslucháčom podcastu Studyfi ďakujeme za pozornosť a tešíme sa na vás pri ďalších témach. Majte sa krásne a dopočutia!

Tereza: Dopočutia!