Bovdičev efekat

Bovdičev efekat (BE), fenomen stepenica, Trepeov fenomen ili Trepeov efekat^[1]^[2] metoda je srčane autoregulacije kojom se napetost srčanog mišića (miokarda) povećava sa povećanjem srčane frekvencije. Osnova ovog fenomena je povezana sa rukovanjem jonima kalcijuma i pogrešnim rukovanjem u srčanim ćelijama. Uključuje proteine koji učestvuju u sprezi ekscitacije-kontrakcije, kao što je sarkoplazmatski endoplazmatski retikulum kalcijum-ATPaza (SERKA). Direktna korelacija između smanjene ekspresije SERKA i smanjenog nivoa apsorpcije Ca u sarkoplazmatskom retikulumu (SR), što dovodi do smanjenog odziva sila-frekvencija, skovan je kao obeležje srčane insuficijencije.^[3] Dalje, postoje i implikacije mutacija u SERKA kod Darierove bolesti – autozomno dominantne kožne bolesti.^[4]

Eponim

Bovdičev efekat nazvan je po Henriju Pikeringu Bovdiču koji ga je prvi opisao 1871. godine.^[5]

Istorija

Koncept pozitivnog inotropnog odgovora srca zasnovanog na frekvenciji prvi je objasnio 1871. godine fiziolog Henri Pikering Bovdič nakon što je stimulisao komoski srčani vrh žabe u mirovanju.^[5]

Mehanizam

Tačan mehanizam uključen u BE do danas nije u potpunosti shvaćen, ali izmenjeno kretanje kalcijuma je najverovatnije objašnjenje. Primećeno je da su sarkoplazmatski endoplazmatski retikulum kalcijum-ATPaza (SERKA) i Na/K izmenjivača najdominantniji procesi. Povećanje srčane frekvencije uzrokuje inotropni efekat za koji se pretpostavlja da je zbog neuspešnosti Na/K-ATPaze da održi korak sa prilivom natrijuma uz povećanu stopu akcionih potencijala pri višim otkucajima srca, što uzrokuje nakupljanje intracelularni kalcijum i odlaganje restitucije kanala za oslobađanje kalcijuma. Veća dostupnost kalcijuma intracelularno znači više vezivanja kalcijuma za troponin Ca za kontrakciju između debelih i tankih filamenata. Maksimalna napetost mišića se javlja sa povećanjem broja veza ili projekcija koje se protežu od debelog lanca (miozina) sa tankim filamentima (aktinom).

Patofiziologija

Bovdičev efekat je od suštinskog značaja za razumevanje dinamike otkazivanja srca. Zdravo srce može izazvati pozitivan BE zbog promena u opterećenju. Ca sarkoplazmatskog endoplazmatskog retikuluma, dok je negativan Bovdičev efekat patološki znak. Ovaj negativni BE nastaje usled smanjene ekspresije SERKA proteina i karakteristično je obeležje srčane insuficijencije kod ljudi.^[6] Studija je primetila smanjenje amplitude i porast odgovora kontraktilne napetosti miokarda na tahikardiju u zavisnosti od frekvencije za dve trećine u poređenju sa srcem bez otkaza. Kod zdravog miokarda, posmatrači su primetili značajno povećanje ventrikularnog pritiska od 30% pri ventrikularnom pejsingu između 80 i 120 otkucaja/min; dok je ova vršna stopa porasta ventrikularnog pritiska odsutna u srcu sa dilatiranom kardiomiopatijom.

Testiranje sa mišićima iz srca sa dilatiranom kardiomiopatijom pokazalo je smanjenu tenziju u srčanom mišiću, što se pripisuje do 45% manje miofibrilarnog proteina i smanjena aktivacija kontraktilnih proteina u miocitu u zatajenom srcu. Drugi mehanizmi predloženi u promenama odnosa napetost-frekvencija mogu biti posledica smanjenog broja SERKA pumpi, smanjene proizvodnje cAMP, intracelularne acidoze ili metaboličkog nakupljanja usled povećanih difuzijskih rastojanja u hipertrofiranim miocitima.^[7]

Klinički značaj

Pozitivan Bovdičev efekat izaziva povećanje minutnog volumena srca usled povećane sile kontrakcije srčanih mišića.^[8]

Ovaj fenomen je obično odsutan ili čak poništen (negativan Bovditčev efekat) kod srčane insuficijencije i drugih bolesti srca, kao što su kardiomiopatija i koronarna arterijska bolest. Ovo se naziva fenomenom nulte ili obrnutih stepenica.^[8] Verovatni uzrok ovog efekta se pripisuje mutacijama u SERKA2a.^[9]

Izvori

^ „Chapter 12”. droualb.faculty.mjc.edu. Modesto Junior College. Arhivirano iz originala 2013-03-21. g. Pristupljeno 28. 12. 2020. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
^ Usman, Abira; Gandhi, Jason; Gupta, Gunjan (2024), „Physiology, Bowditch Effect”, StatPearls, Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, PMID 30725706, Pristupljeno 2024-02-21
^ Ker, J. (2009). „From Bowditch to beta-blockers: evolution of the understanding of the importance of heart rate and myocardial energetics in cardiomyopathy - with reference to : a comparison of stimulation frequency and electro-augmentation on myocardial function, extensibility, coronary flow rate, oxygen consumption and glucose metabolism”. Cardiovasc J Afr. 20 (1): 37—8. .
^ Stojanović, S., Poljački, M., Jovanović, M., & Tasić, S. (2001). Darierova bolest - familijarni slučaj. Medicinski pregled, 54(7-8), 375-379.
^ ^a ^b Ker, James (februar 2009). „From Bowditch to beta-blockers: evolution of the understanding of the importance of heart rate and myocardial energetics in cardiomyopathy”. Cardiovascular Journal of Africa. 20 (1): 37—38. ISSN 1995-1892. PMC 4200567 . PMID 19287814. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
^ Balcazar, Darío; Regge, Victoria; Santalla, Manuela; Meyer, Heiko; Paululat, Achim; Mattiazzi, Alicia; Ferrero, Paola (2018-08-20). „SERCA is critical to control the Bowditch effect in the heart”. Scientific Reports. 8 (1). ISSN 2045-2322. doi:10.1038/s41598-018-30638-9.
^ Mulieri, L A; Hasenfuss, G; Leavitt, B; Allen, P D; Alpert, N R (1992). „Altered myocardial force-frequency relation in human heart failure.”. Circulation. 85 (5): 1743—1750. ISSN 0009-7322. doi:10.1161/01.cir.85.5.1743.
^ ^a ^b Usman, Abira; Gupta, Gunjan (2020), "Physiology, Bowditch Effect", StatPearls, StatPearls Publishing, PMID 30725706
^ Balcazar, Darío; Regge, Victoria; Santalla, Manuela; Meyer, Heiko; Paululat, Achim; Mattiazzi, Alicia; Ferrero, Paola (2018-08-20). „SERCA is critical to control the Bowditch effect in the heart”. Scientific Reports. 8 (1). ISSN 2045-2322. doi:10.1038/s41598-018-30638-9.

Spoljašnje veze

Molimo Vas, obratite pažnju na važno upozorenje
u vezi sa temama iz oblasti medicine (zdravlja).

[1] „Chapter 12”. droualb.faculty.mjc.edu. Modesto Junior College. Arhivirano iz originala 2013-03-21. g. Pristupljeno 28. 12. 2020. CS1 održavanje: Format datuma (veza)

[2] Usman, Abira; Gandhi, Jason; Gupta, Gunjan (2024), „Physiology, Bowditch Effect”, StatPearls, Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, PMID 30725706, Pristupljeno 2024-02-21

[3] Ker, J. (2009). „From Bowditch to beta-blockers: evolution of the understanding of the importance of heart rate and myocardial energetics in cardiomyopathy - with reference to : a comparison of stimulation frequency and electro-augmentation on myocardial function, extensibility, coronary flow rate, oxygen consumption and glucose metabolism”. Cardiovasc J Afr. 20 (1): 37—8. .

[4] Stojanović, S., Poljački, M., Jovanović, M., & Tasić, S. (2001). Darierova bolest - familijarni slučaj. Medicinski pregled, 54(7-8), 375-379.

[:0-5] Ker, James (februar 2009). „From Bowditch to beta-blockers: evolution of the understanding of the importance of heart rate and myocardial energetics in cardiomyopathy”. Cardiovascular Journal of Africa. 20 (1): 37—38. ISSN 1995-1892. PMC 4200567 . PMID 19287814. CS1 održavanje: Format datuma (veza)

[6] Balcazar, Darío; Regge, Victoria; Santalla, Manuela; Meyer, Heiko; Paululat, Achim; Mattiazzi, Alicia; Ferrero, Paola (2018-08-20). „SERCA is critical to control the Bowditch effect in the heart”. Scientific Reports. 8 (1). ISSN 2045-2322. doi:10.1038/s41598-018-30638-9.

[7] Mulieri, L A; Hasenfuss, G; Leavitt, B; Allen, P D; Alpert, N R (1992). „Altered myocardial force-frequency relation in human heart failure.”. Circulation. 85 (5): 1743—1750. ISSN 0009-7322. doi:10.1161/01.cir.85.5.1743.

[:1-8] Usman, Abira; Gupta, Gunjan (2020), "Physiology, Bowditch Effect", StatPearls, StatPearls Publishing, PMID 30725706

[9] Balcazar, Darío; Regge, Victoria; Santalla, Manuela; Meyer, Heiko; Paululat, Achim; Mattiazzi, Alicia; Ferrero, Paola (2018-08-20). „SERCA is critical to control the Bowditch effect in the heart”. Scientific Reports. 8 (1). ISSN 2045-2322. doi:10.1038/s41598-018-30638-9.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]