Na biológii sme sa učili, že ľudské srdce je sval. Znamená to, že je zložené z buniek schopných kontrakcie, stiahnutia, pri určitom podnete. Na rozdiel od iných svalov, ktorých kontrakciu regulujú takmer výlučne nervové signály, srdce je schopné udržiavať si stabilný pokojový rytmus úderov vlastným „hodinovým strojčekom“.
Asi jedna stotina všetkých buniek srdcového svalu (odborne kardiomyocytov ) je schopná nad rámec obyčajného stiahnutia vykonávať ešte jednu dôležitú úlohu – generovať elektrické impulzy na svojom povrchu. Súbor všetkých takýchto buniek srdca voláme kardiostimulačné bunky (pacemaker cells – ďalej ich budem volať len PMC). Primárnym zdrojom elektrických signálov je zhluk PMC nachádzajúci sa v stene pravej srdcovej predsiene (na pomýlenie, volá sa sino-atrialny uzol). Ten je schopný vyvolávať až 100 sťahov srdca za minútu. Srdiečko má ale aj „záložné zdroje“ – zhluky PMC na iných miestach srdca používané aj v prípade, že hlavný zdroj signálov zlyhá. Keby sme si všetky PMC v srdci dokázali zvýrazniť žltou farbou, vyzeralo by to takto:
Ponorme sa ale ešte hlbšie a povedzme si, čo to znamená, že sú PMC schopné v srdci vyvolať elektrické impulzy. Po prečítaní článku o molekulárnej podstate šírenia nervového vzruchu vás asi neprekvapí, že veľmi podobný mechanizmus ako v neurónoch sa používa aj v bunkách srdca. Za všetkým opäť stoja kanály v bunkovej membráne schopné prenášať ióny draslíka a vápnika.
Pri detailnom pohľade na bunky srdca by sme teda videli, že PMC sú vybavené množstvom vápnikových a draslíkových kanálov, ktorých otváranie a zatváranie je viazané na aktuálne elektrické napätie na membráne bunky. Na rozdiel od neurónov, ktoré sú vybavené rýchlymi sodíkovými kanálmi, rytmická depolarizácia srdcových buniek prebieha otvorením pomalších vápnikových kanálov. Z kľudového napätia cca -70mV je bunková membrána depolarizovaná do kladných hodnôt napätia a tento elektrický signál sa šíri srdcom. Vzhľadom na to, že svalové bunky nemajú medzi sebou žiadne sofistikované „prechody“ (synapsie), akými disponujú neuróny, sú PMC vybavené špeciálnymi mostíkmi medzi jednotlivými bunkami, schopnými napomáhať vedeniu iónov, a tým celého elektrického vzruchu. Jeden impulz vyvolaný pomocou PMC v srdci je podnetom pre sťah ostatných svalových buniek a navonok sa to prejaví ako jeden úder srdca. Tento cyklus sa opakuje neustále, počas celého nášho života.
Pre prípad, že sa prirodzený hodinový strojček srdca z PMC buniek z akejkoľvek príčiny pokazí, alebo generuje nesprávne impulzy, vyvinulo pár „chytrejch hlav“ jeho umelú náhradu – kardiostimulátor. Ten sa implantuje do tela a elektródami generuje pravidelné elektrické impulzy namiesto PMC.
Doteraz sme hovorili len o kľudovom rytme srdcových sťahov. Všetci zo skúseností vieme, že pulz výrazne kolíše pri fyzickej námahe alebo vonkajších zmyslových stimuloch (u žien napríklad neodolateľná kabelka vo výklade, u chlapov neodolateľná blondínka hľadiaca na tú neodolateľnú kabelku). Ako je to možné? PMC nie sú schopné samé reagovať na takéto podnety. Sťahy srdca sú preto regulované nielen vnútornými hodinkami, ale aj nervami. Pôsobenie nervovej sústavy na srdce môže byť priame - nervami sympatika (vôľou neovládané nervy vychádzajúce z miechy - viď pozn. 1) alebo nepriame – známym hormónom adrenalínom.
Adrenalín pôsobí na pulz nasledovne. Predstavme si, že sa človek zraní. Napríklad ho protihráč pri futbale uhryzne do ramena. Zmyslové orgány a nervové zakončenia v ramene vyšlú poplašnú správu do mozgu, ktorý vyhodnotí situáciu a prepošle nervový signál do nadobličiek. To sú žľazy s vnútorným vylučovaním nachádzajúce sa presne tam, kde by ste ich podľa mena hľadali. V ich vnútri sa nachádzajú bunky drene (zaujímavého pôvodu z nervovej platničky embrya), ktoré sú schopné vyvolať produkciu stresového hormónu adrenalínu do krvi. Krvou sa adrenalín dostane pomerne rýchlo do celého tela, teda aj do srdca, kde spôsobí zvýšenie pulzu a silnejšie sťahy myokardu.
Nasleduje zákonitá detská otázka: prečo?
Keď teda adrenalín krvou doputuje k bunkám srdca, musí svoju stresovú správu nejako odovzdať. To odovzdanie sa udeje prostredníctvom špecializovaných receptorov na povrchu srdcovej bunky. Receptory majú (už zase) podobu veľkých bielkovín zamontovaných v bunkovej membráne nazývaných Beta-adrenoreceptory. Skladajú sa zo siedmich proteínových podjednotiek, pričom vnútri bunky je na ne naviazaný istý druh G-proteínu. Tento G-proteín si predstavme ako internú poštu, odbornejšie molekulu vnútornej signalizácie v bunke.
Adrenalín sa zvonka naviaže na receptor, ten zmení svoj tvar, uvoľní G-proteín – signál do vnútra bunky a ten už môže kaskádou ďalších chemických reakcií ovplyvniť depolarizáciu membrány a vyvolať sťah bunky a následne celého svalu.
Takto teda vzniká dôverne známy tlmený tlkot v hrudi. Sme asi prvá generácia ľudstva, ktorá môže vidieť genetické, biochemické a fyziologické súvislosti celého tohto predstavenia v jedinom obraze. Neznamená to ale, že nutne prestaneme vnímať poetický, či emotívny rozmer toho, keď povieme, že komusi bije srdce za dobrú vec.
Poznámky:
Pozn. 1 - Čitateľ kopo2 v diskusii upresnil, že: "srdce je inervované aj parasympatikovým nervstvom (prostredníctvom nervus vagus -- X. hlavový nerv) tak ako takmer všetky vnútorné orgány. Jeho pôsobenie na činnosť srdca je v zásade opačné ako pôsobenie sympatiku -- znižuje frekvenciu (a silu) činnosti srdca, čiže znižuje minútový vývrhový objem, prostredníctvom hyperpolarizácie buniek vodivého systému, najmä SA a AV uzla (čiže ich robí menej náchylnými k spontánnej depolarizácii).
Čiže v situáciách nadmernej aktivácie parasympatiku sa znižuje srdcová činnosť, napr. ponorenie do studenej body (mammalian diving reflex), synkopa (odpadnutie z vydýchaného vzduchu, psychického vzrušenia a pod.), "zadusenie" prostredníctvom kusu potravy uviaznutého v hrtane, ktorý tlačí na parasympatikové nervové vlákna -- popisujú sa prípady, kedy smrť nenastala konkrétne utopením resp. udusením (čiže nedostatkom vzduchu -- ventilačným zlyhaním) ale reflexne, zástavou činnosti srdca, aj keď sú relatívne zriedkavé." Späť do článku...
