Title: DFM2 tenta / Hjärtfysiologi

Svar: D

Q: Maximal hjärtfrekvens minskar med ålder. Vilken av följande är den mest troliga mekanismen för detta? (1p)
1. Ökad aktivitet av SERCA i hjärtmuskelcellen
2. Långsammare spridning av aktionspotentialen i kamrarna
3. Förlängd fördröjning i AV-knutan
4. Minskad förmåga att fylla kammaren
5. Minskad afterload
A: Rätt: Förlängd fördröjning i AV-knutan

Q: Vilken av följande behandlingar har störst potential att öka hjärtmuskelcellens kontraktilitet?
1. Stimulering av NCX
2. Stimulering av Ca-ATPase i plasma membranet
3. Stimulering av L-typ Ca2+-kanaler
4. Hämning av RyR
5. Stimulering av HCN-kanaler
A: Rätt: Stimulering av L-typ Ca2+-kanaler

Q: På vilket sätt kan en begränsad dilatation av hjärtkamrarna vara en kompensation vid hjärtsvikt? (1p)
1. Underlättar hjärtats arbete genom en minskad afterload
2. Leder till sänkt diastolisk fyllnad och kan ge ökad kontraktilitet
3. Leder till ökad diastolisk fyllnad kan ge en ökad kontraktionskraft
4. Leder till en minskad kontraktilitet och sänkt belastning för hjärtat
5. Underlättar ejektionsfasen genom att sänka den diastoliska fyllnaden
A: Rätt: Leder till ökad diastolisk fyllnad kan ge en ökad kontraktionskraft

Q: Vilken av kurvorna a och c visar resultatet av ett sympatikuspåslag i sinusknutan jämfört med b som är normal kurva? Motivera ditt svar. (2 p)
A: Svarsaspekt: a är rätt kurva. Det ses på en snabbare pacemakerpotential samt en högre (mindre negativt) membranpotential vid repolarisering och tyder på ökad permeabilitet i HCN-kanaler samt sänkt permeabilitet för K+.

Q: På vilket sätt skulle en ökning i blodvolymen, utan förändringar i andra parametrar, påverka tryck-volym-kurvan nedan?
1. Punkt A skulle flyttas ner
2. Punkt E skulle flyttas till höger
3. Punkt C skulle flyttas ner
4. Punkt B skulle flyttas till höger
5. Punkt D skulle flyttas till höger
A: Svar: Punkt B skulle flyttas till höger

Q: Klinisk praxis är att avbilda aVR polvänd till -aVR. Hur förändrar det EKG:t för den avledningen?
1. QRS-komplexet syns tydligare genom att bli mer utdraget
2. Registreringar av vänster kammare blir tydligare
3. P-vågen och T-vågen blir positiv
4. Registreringar av depolarisation av höger förmak maskeras av kammarens depolarisation
5. T-vågen blir negativ
A: Svar: P-vågen och T-vågen blir positiv

Q: För att hjärtminutvolymen ska öka kan både hjärtfrekvens och slagvolym ökas. På vilket sätt påverkar en ökad hjärtfrekvens slagvolymens storlek? Vilka cellulära mekanismer i hjärtmuskelcellen kompenserar för detta? (3 p)
A: Svar: Ökad HF → minskad fyllnadstid → minskad EDV. En ökad kontraktilitet och en snabbare relaxation ser till att SV inte går ner vid t ex fysiskt arbete. Ökat insläpp av Ca2+, fosforylering av fosfolamban, fosforylering av TnI.

Q: Koffein ökar sannolikheten att RyR (ryanodin receptorn) öppnas. Vilken effekt borde koffein ha på hjärtmuskelcellen?
A. Ökad kontraktionskraft
B. Minskad relaxationshastighet
C. Minskat inflöde av Ca2+ under systole
D. Ökad känslighet för troponin C
E. Förlängd platåfas i aktionspotentialen
A: Svar: Ökad kontraktionskraft

Q: Redogör för hur ett normalt EKG uppstår, hur det ser ut och hur det relaterar till hjärtcykeln. Ditt svar ska innehålla:
• En figur över ett normalt EKG med korrekt märkta vågor.
• Hur hjärtmuskelcellernas potentialvariationer relaterar till vågorna på EKG:t.
• Hur EKG:t relaterar till hjärtats olika faser under hjärtcykeln. (5 p)
A: Svar:
P: depolarisation av förmak – initierar förmakskontraktion → fyllnad av kammare
QRS: depolarisation av septum, H/V kammare – initierar kammarkontraktion. Sker innan den isometriska kontraktionen.
T: repolarisation av kammare – initierar kammarrelaxation. Sker under ejektionsfasen, innan den isovolumetriska relaxationen.

Q: När du är ute och springer känner du att ditt hjärta slår inte bara snabbare men också kraftigare.
Redogör för de mekanismer som leder till en ökning av slagvolymen under fysiskt arbete. (3 p)
A: Svar: SV ökar pga ökad preload ffa genom muskelpumpen, och ökad kontraktilitet genom stimulering av adrenerga receptorer (se bild). Adrenerg stimulering leder till att hjärtat relaxerar snabbare och på så sätt kan hantera en ökad preload.

Q: Figuren nedan visar en aktionspotential i en nodal cell i hjärtat. Vad skulle en blockad av parasympatisk aktivitet leda till?
A. Att tröskelvärdet för aktionspotentialen skulle bli mer positivt
B. Brantare stegring av depolarisationen i fas 4
C. En förlängning av aktionspotentialens duration
D. En ökning av amplituden på depolarisationen i fas 0
E. En ökning i intervallen mellan aktionspotentialerna
A: Svar: B. Brantare stegring av depolarisationen i fas 4

Q: Var och hur initieras en aktionspotential i hjärtat, och hur påverkas detta av autonom innervering? Ditt svar ska innehålla:
• vilka celler som normalt startar aktionspotentialen, och de kanaler och jonströmmar som orsakar aktionspotentialen i dessa celler
• en redogörelse för hur cellerna påverkas av autonom innervering och hur detta leder till förändringar i hjärtfrekvens Inkludera en figur om det underlättar. (5 p)
A: Startar i sinusknutans pacemakerceller.
Fas 4: långsam depolarisering (pacemakerpotential, diastolisk depolarisering) genom funny current, oselektiva katjonskanaler som aktiveras av hyperpolarisering, huvudsakligen en ström av Na+ in i cellen. (1 p)
Fas 0: upstrokefas, genom Ca2+-kanaler, Ca2+ strömmar in i cellen (1 p)
Fas 3: repolarisation, genom K+-kanaler, K+ strömmar ut ur cellen (1 p)
Sympatikusstimulering (NA agerar på beta1-receptorer som ökar PKA) leder till ökad ström genom funny current, brantare lutning på fas 4 och därmed ökad HF. (1 p)
Parasympatikus (ACh agerar på M2 muskarinreceptorer) leder till ökad permeabilitet för K+, lägre diastolisk potential och därmed sänkt HF. (1 p)

Q: I vilken avledning är det mest troligt att P-vågen i ett EKG är positiv?
Använd bilden nedan som hjälp.
A. aVL
B. aVF
C. I
D. II
E. III
A: Svar: D. II

Q: I figuren nedan, som avspeglar hur blodtrycket varierar i systemkretsloppet från vänster kammare till höger förmak, framgår att:
A. Medelartärtrycket är 60 mm Hg
B. Perfusionstrycket är 140 mm Hg
C. Tryckpulsen är 110 mmHg
D. Centrala ventrycket är 20 mm Hg
E. Pulstrycket är 40 mm Hg
A: Svar: E. Pulstrycket är 40 mm Hg

Q: Mitralisinsufficiens och förmaksflimmer kan förekomma i ökad frekvens vid thyreotoxikos. Dessa tillstånd innebär förändrade flöden över AV-klaffarna, vilket kan undersökas med ultraljud och dopplerteknik. Bilden till höger visar flödesprofilen över normala mitralis-klaffar (flödet in i vänster kammare anges som positivt, dvs uppåtriktat på ultraljudsbilden).
Redogör för vilka faser i hjärtcykeln som ger upphov till utslagen 1 och 2 och beskriv, baserat på dina fysiologiska kunskaper, hur flödesregistreringen bör förändras vid mitralisinsufficiens och förmaksflimmer. (5 p)
A: Tänkt svar. Den första kraftiga flödesprofilen (1) är betingad av den snabba fyllnadsfasen i början av diastole och den andra (2) av förmakskontraktionen.
Den kliniska diagnostiken är mer komplex, men rent principiellt: Vid förmaksflimmer slår hjärtat oregelbundet och koordinerade förmakskontraktioner uteblir. Fas 2 faller bort. Vid mitralisinsufficiens sker läckage genom klaffen under systole från kammare till förmak och man förväntar sig en negativ våg under systole efter 2 och precis före nästa kammarfyllnad, dvs mellan 2 och 1.

Q: Vilken jon spelar huvudrollen för uppkomsten av vilospänningen i en nervcell?
A. Ca2+
B. Cl-
C. K+
D. Mg2+
E. Na+
A: Svar: C. K+

Q: Vilket av följande höjer ejektionsfraktionen?
A. Beta1 adrenerg stimulering
B. Aktivering av parasympatiska nervfibrer
C. Minskad kontraktilitet
D. Minskad kammarfyllnad
E. Ökat diastoliskt blodtryck
A: Svar: A. Beta1 adrenerg stimulering

Q: Under vilken del av hjärtcykeln är trycket i vänster kammare högst?
A. Isovolumetrisk kontraktion
B. Isovolumetrisk relaxation
C. Snabb fyllnasfas
D. Långsam fyllnadsfas
E. Ejektionsfas
A: Svar: E. Ejektionsfas

Q: Vilken del av myokardiet har bäst blodförsörjning? Det som ligger närmast endokardiet eller epikardiet? Motivera ditt svar. (2 p)
A: Svar: Myokardiet får endast blod vid diastole. Epikardiet då det inte kontraherar lika länge (pga kortare depolarisation) och därmed inte komprimerar kapillärerna lika mycket.

Q: Vad kallas de strukturer som förhindrar att segelklaffarna trycks in i förmaken under systole? Dessa strukturer kan skadas i samband med en hjärtinfarkt, vilket leder till att klaffarna inte fungerar optimalt.
A. Musculi chordae tendinae
B. Musculi cuspides
C. Musculi endocardiaci
D. Musculi semilunares
E. Musculi papillares
A: Svar: E. Musculi papillares

Q: Din patient har hjärtklappning och tremor (skakningar) på grund av nyupptäckt hyperthyreos (överproduktion av thyroideahormon). Vilket läkemedel väljer du i första hand att ge i väntan på definitiv diagnos?
A. Betablockad
B. Calciumblockad
C. Alfablockad
D. ACE-hämmare
E. Spironolakton (aldosteronhämmare)
A: Svar: A. Betablockad

Q: På vilket sätt påverkas hjärtats pacemakerceller av parasympatisk stimulering?
A. Ökad permeabilitet för K+
B. Ökad funny current
C. Sänkt tröskelvärde
D Förhöjd maximal diastolisk potential
E. Förhöjd intracellulär Ca+
A: Svar: A. Ökad permeabilitet för K+

Q: I samband med en djup inandning kan man höra att II:a hjärttonen klyvs och låter som två direkt på varandra kommande slag. Vad beror det på?
A. Minskat tryck throax leder till att segelklaffarna inte stänger samtidigt
B. Ejektionsfasen i vänster kammare är längre än i höger
C. Minskat venöst återflöde leder till att tricuspidalis stänger tidigare än mitralis
D. Ökat venöst återflöde leder till att pulmonalisklaffen stänger senare än aortaklaffen
E. Den isovolumetriska kontraktionen är längre i vänster kammare än i höger
A: Svar: D. Ökat venöst återflöde leder till att pulmonalisklaffen stänger senare än aortaklaffen

Q: Om hjärtfrekvensen, den slutdiastoliska volymen samt perifera flödesmotståndet är oförändrade och det arteriella blodtrycket stiger, vilket av följande har också skett?
A. Minskad slutsystolisk volym
B. Minskat venöst återflöde
C. Minskat centralt ventryck
D. Minskat afterload
E. Minskat hjärtarbete
A: Svar: A. Minskad slutsystolisk volym

Q: Redogör utförligt för excitations-kontraktionskopplingen i hjärtmuskeln.
Ditt svar ska även inkludera hur Kalcium (Ca2+) omsätts i samband med kontraktion och relaxation. (4 poäng)
A: Svar:

Q: Skador orsakade av yttre våld t.ex. i samband med trafikolyckor är den vanligaste dödsorsaken i Sverige före 40 års ålder. Det rör sig ofta om blödningar från inre organ och ett snabbt omhändertagande är många gånger avgörande för överlevnad. Tidiga tecken på blodförlust är blek och kallsvettig hud samt en snabb och ytlig puls.
a) Förklara hur kraftig blodförlust och hypovolemi initialt kan påverka hjärtminutvolymen. (2 p)
b) Neurogena och hormonella kompensationsmekanismer aktiveras i samband med hypovolemi. RAAS spelar här en viktig roll. Redogör för de hormonella effekterna då detta system aktiveras vid allvarlig hypovolemi. (2 p)
A: Svarsaspekt:
a) Minskat venöst återflöde kommer att minska hjärtats fyllnad samt leda till en sänkt kontraktionskraft via Frank-Starlingmekanismen. Detta leder till en minskad slagvolym och sänkt hjärtminutvolym. Ett ökat sympatikuspådrag stimulerar hjärtats beta1 receptorer via adrenalin/noradrenalin. Detta ger ökad kontraktilitet via ökad Ca2+ inflöde och frisättning samt ökad hjärtfrekvens.
b) Frisättning av renin (bl.a. p.g.a. minskat njurblodflöde) leder till ökad produktion av angiotensin II. AII inducerar kärlkonstriktion (→ ökad perifer resistans). AII stimulerar även frisättning av aldosteron och vasopressin → Na+- och H2O-retention i njurarna.

Q: Förklara Frank-Starling mekanismens effekt på hjärtats kontraktionskraft och jämför hjärtmuskelcellens isometriska kraft-längdkurva med den i skelettmuskeln. (5 p)
A: Svar: En förlängning av hjärtmuskelns sakromerer leder till en förbättrad förmåga att utveckla kraft, kammaren kan alltså generera en större kraft vid en ökad fyllnadsgrad. Detta på grund av att överlappet mellan aktin och myosin i hjärtmuskeln blir mer optimalt ju mer kammaren sträcks (under fysiologiska förhållanden). Dessutom leder en sträckning av sarkomeren till att den plattas ut och aktin och myosin kan nå varandra bättre, och känsligheten för Ca2+ i muskelcellen ökar.
I hjärtat ökar den aktiva kraften ju längre muskelcellen blir, men i skelettmuskeln är den aktiva kraften lägre i ytterläge än i mitten av rörelseomfånget pga att överlappningen mellan aktin och myosin är bäst där (se figur).

Q: Du cyklar snabbt till en föreläsning och känner att ditt hjärta slår snabbare. Redogör för hur relevanta stimuli leder till den ökade hjärtfrekvensen. (2 p)
A: Svar: Stimulering från motorcortex, samt mekanoreceptorer och kemoreceptorer i skelettmuskeln leder till en minskning av parasympatikus och aktivering av sympatikus via aktivering av det kardiovaskulära centret i förlängda märgen.

Q: Hjärtmuskelns venösa blod ansamlas via tre vener (v. cardiaca magna, media och parva) till sinus coronarius. Var tömmer sig sinus coronarius?
A. Atrium dextrum
B. Atrium sinistrum
C. Ventriculus dextrum
D. Ventriculus sinistrum
E. V. cava inferior
A: Svar: A. Atrium dextrum

Q: En patients EKG har en positiv P-våg i avledning II och III, men inte i avledning I. Vilken är den mest troliga anledningen till detta fynd?
A. Förmaksrepolarisation sker vertikalt
B. Förmaksdepolarisation sker horisontellt
C. Kammardepolarisation sker horisontellt
D. Förmaksrepolarisation sker horisontellt
E. Förmaksdepolarisation sker vertikalt
A: Svar: E. Förmaksdepolarisation sker vertikalt
Kommentar: Eftersom vågen saknas endast i led I indikerar det att axeln för förmaksdepolarisationen måste vara på 90 graders vinkel till avledning I.

Q: Redogör med hjälp av en figur för tryck-volymförhållandet i vänster kammare under en hjärtcykel. Ditt svar ska innehålla en beskrivning för hur slagvolymen påverkas av förändringar i preload, afterload och kontraktilitet. (4 p)
A: Svar:
För full poäng krävs:
Figur ritad med märkta axlar.
Preload påverkar hjärtats fyllnad och därmed den diastoliska volymen Afterload är det tryck som hjärtat arbetar mot, är trycket där aortaklaffen öppnas Kontraktilitet är hur hårt hjärtat kontraherar.

Q: Vilken av hjärtcykelns faser följer omedelbart efter början på QRS‐komplexet i EKG?
A. Diastasperioden
B. Isovolumetriska kontraktionsfasen
C. Isovolumetriska relaxationsfasen
D. Kamrarnas ejektionsfas
E. Förmakssystole
A: Svar: B. Isovolumetriska kontraktionsfasen
Kommentar: QRS‐komplexet avspeglar depolarisationen av kamrarna vilket leder till att de kontraheras. Den första fasen av kontraktionen utgörs av den isovolumetriska kontraktionsfasen.

Q: I vilken struktur i hjärtat är fortledningshastigheten långsammast?
A. A‐V knutan
B. Förmakens myokardium
C. His bunt
D. Kammarnas myokardium
E. Purkinjefiberna
A: Svar: A. A‐V knutan
Kommentar: Förmak och kammarmuskler har relativt snabb fortledningshastighet, och det är retledningssystemet mellan noderna också. Däremot har A‐V knutan en långsam fortledningshastighet pga att cellerna är mindre än de I förmak och kammare. Det finns även färre gap junctions mellan cellerna.

Q: Vilken av följande situationer i A‐V‐knutan kommer att leda till en minskning av hjärtfrekvensen?
A. Minskad påverkan från acetylkolin
B. Ökad Ca2+‐permeabilitet
C. Ökad K+‐permeabilitet
D. Ökad Na+‐permeabilitet
E. Ökade noradrenalinnivåer
A: Svar: C. Ökad K+‐permeabilitet
Kommentar: Ökad K+‐permeabilitet leder till en hyperpolarisering av cellerna i A‐V‐knutan och därmed en sänkning av hjärtfrekvensen. Alternativ A och C har motsatt effekt

Q: Redogör för två effekter som aktivering av beta1-adrenerga receptorer har på hjärtats excitationskontraktionskoppling. (4 p)
A: Svar: För full poäng krävs att två av följande är med: Fosforylering av fosfolamban → ökad aktivitet hos SERCA → snabbare återupptag av CA i SERCA vilket leder till snabbare relaxation
Fosforylering av TnI → minskad Ca känslighet för att underlätta dissociation ac Ca från troponin och ge snabbare relaxation
Fosforylering av ICa leder till ökat inflöde av Ca och pga ökad SERCA aktivitet (ovan) mer tillgängligt Ca i SR → högre intracellulär koncentration av Ca vid nästa aktionspotential vilket leder till ökad aktin-myosin interaktion och ökad kraft.
Fosforylering av RyR → ökad RyR open probability och ökad frisättning av Ca från SR

Q: Du undersöker hjärtfunktionen hos en patient med mitralisinsufficiens (mitralisklaffen läcker). Patienten har normalt arteriellt blodtryck och hjärtminutvolym i vila. Vilken effekt har mitralisinsufficiensen på patientens hjärtfunktion?
A. Diastoliskt blåsljud
B. Minskad slutdiastolisk volym i vänster kammare
C. Minskat slutdiastoliskt tryck i vänster kammare
D. Ökad afterload
E. Ökat tryck i pulmonalisvenerna
A: Svar: E. Ökat tryck i pulmonalisvenerna
Kommentar: Vid systole flödar blod tillbaka genom mitralisklaffen vilket leder till en ökning i pulmonellt venöst tryck. Ökningen i pulmonellt venöst tryck och volym kommer att leda till en ökad fyllnad i kammaren vilket leder till ökad end diastolisk volym och tryck. Blodet som åker tillbaka genom valvet i systole kommer att producera ett systoliskt blåsljud. Eftersom arteriellt blodtryck i patienten är normalt, måste afterload vara normalt.

Q: I tryck-volym diagrammet (PV-loop) nedan: vad skulle ske om endast kontraktiliteten ökade innan nästa hjärtslag?
A. Punkt A skulle flyttas upp
B. Punkt B skulle flyttas till höger
C. Punkt C skulle flyttas upp
D. Punkt E skulle flyttas till vänster
E. Slagvolymen skulle minska
A: Svar: D
Kommentar: ökningen i kontraktilitet kommer leda till en ökning i SV genom att en ökad tömning. Punkt B skulle inte påverkas under nästa slag och vidare ändringar i punkt B kommer att bero på vad som händer med det venösa återflödet. Afterload påverkas inte vilket leder till att C inte förändras.

Q: Ivabradin är en farmakologisk behandling som bara påverkar sinusknutans celler i hjärtat. Baserat på din kunskap om hjärtats elekrofysiologiska egenskaper, vilken kanal i hjärtat har ivabradin störst påverkan på?
A. L-typ Ca kanaler
B. Långsamma Na-kanaler
C. Snabba Na-kanaler
D. Oselektiva katjonkanaler (Funny current)
E. Spänningskänsliga Ca kanaler
A: Svar: D. Oselektiva katjonkanaler (Funny current)

Q: Redogör utförligt för de inotropa och kronotropa effekter som leder till en ökad hjärtminutvolym vid aerob fysisk aktivitet. Svaret skall innehålla en redogörelse för de cellulära mekanismer i hjärtcellerna som är ansvariga för effekterna. (5 p)
A: Tänkt svar:
Ökad hjärtfrekvens (kronotropi): ökad sympatikusaktivitet via nerver och binjuremärg, sänkt parasympatikusaktivitet, ökad temperatur, sträckning av förmaken. Sympatikus via katekolaminer aktiverar beta1 receptorer som ökar cAMP. cAMP och PKA stimulerar den diastoliska depolariseringen i sinusknutans celler, via effekter på bl.a. funny current (if). Temperatur och sträckning ökar även lutningen, sannolikt via effekter på temperatur och sträckkänsliga jonkanaler. Acetylkolin via muskarinreceptorer ökar K+ permeabiliteten och sänker cAMP vilket ger en minskad kronotropi. I samband med fysisk aktivitet minskar parasympatikusinflytandet och effekten via muskarinreceptorer minskar alltså.
Ökad slagvolym (kronotropi): ökad venös fyllnad (via Frank-Starling-mekanismen, som uppstår genom att sträckning ökar myofilamentens kalciumkänslighet och överlapp), positiv inotrop effekt via ökad sympatikusaktivitet via nerver och binjuremärg. Beta1-receptorstimulering ökar cAMP vilket stimulerar till ökat Ca2+-inflöde, och upptag till SR (därmed kortare or kraftigare Ca2+-transient). Vidare fosforyleras Troponin I vilket minskar troponinkomplexets Ca2+-känslighet och ökar relaxationshastigheten. Flera ytterligare targets för cAMP-beroende kinas kan identifieras, bl.a RYR2.