Effecten van preload lengte op kracht opbouw (lengte-spanning verhouding).
De mechanische of biofysiche basis van het Frank-Starling mechanisme kan omschreven worden als de lengte-kracht verhouding van de cardiale myocyt. De lengte-kracht verhouding kijkt naar hoe kleine veranderingen in de lengte van de spier (preload) en de mogelijkheid van de spier om kracht(spanning) te ontwikkelen.
Effecten van verhoogde preload op de ontwikkeling van de tensie bij een geisoleerde cardiale spiervezel. De linker tekening laat zien hoe de lengte en spanning worden gemeten De onderkant van de spierviezel wordt op een vast punt vastgezet, terwijl de bovenkant wordt verbonden met een spanningstransducer en een beweegbare arm om de initiële spierlengte te verlengen. DL). De rechter tekening laat zien hoe de preload (initiële lengte) beide, de passieve en actieve (ontwikkelde) spanning verhoogt. Hoe hoger de preload, hoe groter de actieve spanning opgebouwd door de spier.
Een verhoging van de preload leidt tot een stijging van de actieve kracht maar ook de mate van de actieve kracht ontwikkeling. De duur van de contractie in de time to peak spanning zijn niet veranderd.
Als de resultaten zoals te zien zijn in bovenstaande figuur uitgezet worden als spanning versus initiële lengte (preload) wordt een lengte-spanningsdiagram gegenereerd
Lengte-spanning verhouding van de hartspier gedurende de isometrische contractie. De bovenstaande tekening laat zien dat de preload lengte verhoging van punt a naar c de passieve spanning verhoogt. Verhoging van de preload verhoogt de totale spanning tijdens contractie zoals te zien is bij de pijlen a, b en c, wat correspondeert met de actieve spanning veranderingen weergegeven door de curven a,b,c in onderstaande tekening. De lengte van de pijl is de actieve spanning, wat het verschil is tussen de totale en passieve spanning De onderstaande tekening laat zien dat de actieve spanning toeneemt tot een maximum als de preload toeneemt.
In de bovenste tekening is de passieve spanningscurve de spanning die gegenereerd wordt als de spier uitgerekt wordt net voor de contractie. De punten a, b en c van de passieve curve corresponderen met de passieve spanning en initiële preload lengte voor de curve a, b, c, in onderstaande tekening voor de contractie.
Effecten van verhoogde preload op de ontwikkeling van de tensie bij een geisoleerde cardiale spiervezel. De linker tekening laat zien hoe de lengte en spanning worden gemeten De onderkant van de spierviezel wordt op een vast punt vastgezet, terwijl de bovenkant wordt verbonden met een spanningstransducer en een beweegbare arm om de initiële spierlengte te verlengen. DL). De rechter tekening laat zien hoe de preload (initiële lengte) beide, de passieve en actieve (ontwikkelde) spanning verhoogt. Hoe hoger de preload, hoe groter de actieve spanning opgebouwd door de spier.
De totale spanningscurve representeert de maximale spanning die optreedt tijdens contractie bij verschillende initiële preloads. De totale spanningscurve is de som van de passieve spanning en de additionele spanning gegenereerd tijdens de contractie (actieve spanning). De actieve spanning is dus het verschil tussen de totale spanning en passieve spanningscurve dat te zien is in de onderste tekening.
Lengte-spanning verhouding van de hartspier gedurende de isometrische contractie. De bovenstaande tekening laat zien dat de preload lengte verhoging van punt a naar c de passieve spanning verhoogt. Verhoging van de preload verhoogt de totale spanning tijdens contractie zoals te zien is bij de pijlen a, b en c, wat correspondeert met de actieve spanning veranderingen weergegeven door de curven a,b,c in onderstaande tekening. De lengte van de pijl is de actieve spanning, wat het verschil is tussen de totale en passieve spanning De onderstaande tekening laat zien dat de actieve spanning toeneemt tot een maximum als de preload toeneemt.
Het actieve spanningsdiagram laat zien dat als de preload toeneemt de actieve spanning stijgt tot een maximale limiet. De maximale actieve spanning van een cardiale spier komt overeen met een sarcomeer lengte van ongeveer 2.2 micron.
Cardiale spieren, in tegenstelling tot de skeletspieren, hebben geen afdalend been in de actieve spanningscurve vanwege de grotere stijfheid van de cardiale spier wat normaliter voorkomt dat de sarcomeer meer dan 2.2 micron uitrekt.
Dit verklaart waarom veranderingen in de preload de kracht gegenereert door de cardiale spiervezels beïnvloed tijdens de isometrische contractie. Bij een gegeven preload lengte van de hartspier wordt deze gestimuleerd te contraheren, deze zal verkorten en dan terugkeren naar de preload lengte in rust.
Effecten van de verhoogde initiële spierlengte (verhoogde preload)op verkorting van de spier (isotonische contracties). De linker tekening laat zien hoe een spier een gewicht optilt (afterload) bij twee verschillende preload lengtes (A en B). De rechter tekening hoe verhoging van de preload leidt tot een grotere verkorting( ΔL) en snellerer verkorting (dL/dt; verandering van lengte in tijd). De spier wordt verkort tot dezelfde minimale lengte wanneer de preload is verhoogd.
Als de initiële preload is verhoogd en de spier opnieuw gestimuleerd wordt te contraheren, zal deze normaliter verkorten tot dezelfde minimale lengte, wij het met een hogere snelheid van verkorten. Dit verklaart waarom in de volgende tekening de verhoging van het einddiastolische volume geen verandering geeft in het eindsystolisch volume.
Effecten van verhoogde veneuze return op de linker ventriculaire (LV) pressure-volume loops. Dit diagram laat de acute respons zien op de verhoging van de veneuze return. Het neemt aan dat er geen cardiale of systemische compensatie is en dat de aorte druk onveranderd blijft. Verhoogde veneuze return verhoogt het einddiastolische volume (EDV) maar het verandert normaliter niet het eindsystolisch volume; daardoor is het slagvolume (SV) verhoogd. ESPVR, eindsystolische pressure-volume relatie.
De volgende tekening laat zien dat wanneer het ventriculaire preload volume is verhoogd (einddiastolische volume is verhoogd) treedt een verhoging van de isovolumetrische druk op tijdens de ventriculaire contractie.
Effecten van een verhoogd ventriculair volume (preload) op de ventriculaire druk. Verhoging van het ventriculaire volume van a naar c stimleert de ventrikel te contraheren waardoor de isovolumetrische druk en de piek systolische druk oploopt.
