Haert and cadiovascular

223 แมต้ ามทฤษฎีแลว้ อตั ราการเตน้ ของหวั ใจข้ึนกบั สามตวั แปรดงั กล่าวแลว้ ในทางปฏิบตั ิ ร่างกาย ควบคุมอตั ราการเตน้ ของหวั ใจ โดยผา่ นการทางานของประสาทอตั โนวตั ิ ซ่ึงสามารถเพิม่ หรือลดการ ทางานของหวั ใจไดต้ ามความตอ้ งการของร่างกาย ผลของประสาทซิมพาเทติกและประสาทพาราซิมพาเท ติก ต่ออตั ราการเตน้ ของหวั ใจน้นั โดยทวั่ ไปมีฤทธ์ิท่ีตรงขา้ มกนั ถา้ ประสาทซิมพาเทติกทางานเพิ่มข้ึน ประสาทพาราซิมพาเทติกจะทางานลดลง และทาใหห้ วั ใจเตน้ เร็วข้ึน แต่ถา้ ประสาทซิมพาเทติกทางาน เพม่ิ ข้ึน ประสาทพาราซิมพาเทติกจะทางานลดลง และทาใหห้ วั ใจเตน้ ชา้ ลง แคทิโคลามีนส์ในเลือดและ ยาอะดิเนอร์จิกมีผลต่ออตั ราการเตน้ ของหวั ใจ คลา้ ยกบั การกระตุน้ ประสาทซิมพาเทติก ส่วนอะเซทิลโคลีน และยาที่มีฤทธ์ิเหมือนกนั มีผลตอ่ อตั ราการเตน้ ของหวั ใจ คลา้ ยกบั การกระตุน้ ประสาทพาราซิมพาเท ติกหรือเส้นประสาทเวกสั นอกจากประสาทอตั โนวตั ิและยาท่ีมีฤทธ์ิคลา้ ยกนั แลว้ ฮอร์โมนและสารอื่นอีกหลายชนิดกส็ ามารถ มีอิทธิพลตอ่ อตั ราการเตน้ ของหวั ใจไดเ้ ช่นกนั อินซูลิน แองจิโอเทนซินสอง โพรสทาแกลนดินส์ และ ฮอร์โมนธยั รอยด์ เพิม่ อตั ราการเตน้ ของหวั ใจได้ แมว้ า่ ปกติจะมีฤทธ์ินอ้ ยกวา่ ประสาทอตั โนวตั ิ สารเหล่าน้ี จะมีผลต่อหวั ใจมากในภาวะท่ีความเขม้ ขน้ ในเลือดเพ่มิ ข้ึน เน่ืองจากสาเหตุใดกต็ าม เช่น เน้ืองอก และการ ฉีดเขา้ ร่างกายเพ่ือรักษาโรคบางชนิด เป็นตน้ นอกจากน้ีการเปลี่ยนแปลงความเขม้ ขน้ ของไอออนในเลือด ก็ มีผลต่ออตั ราการเตน้ ของหวั ใจไดท้ ้งั โดยตรงและโดยออ้ ม ดงั ไดก้ ล่าวแลว้ บางส่วนในบทที่ 3 ตารางที่ 7-3 การเปล่ียนแปลงอตั ราการเตน้ ของหวั ใจในสภาวะตา่ งๆ สภาวะทเ่ี พม่ิ ขนึ้ สภาวะทลี่ ดลง บาโรรีเซฟเตอร์ถกู ทาลายหรือทางานนอ้ ยลง บาโรรีเซฟเตอร์ถูกกระตนุ้ หรือทางานเพ่มิ ข้นั ขณะหายใจเขา้ ขณะหายใจออก โกรธ ตื่นเตน้ ตกใจ หรือกระวนกระวาย กลวั หรือ ซึมเศร้า เจ็บปวดอยา่ งรุนแรง กระตุน้ เสน้ ประสาทรับรู้เจบ็ ในประสาทสมองคู่ที่หา้ ภาวะร่างกายขาดออกซิเจน ความดนั ในของเหลวสมองร่วมไขสนั หลงั เพมิ่ ข้ึน ขณะออกกาลงั กาย กล้นั หายใจในน้า ขณะเป็ นไข้ กระตนุ้ รีเฟลก็ ซค์ ีโมรีเซฟเตอร์โดยการหายใจคงท่ี กระตนุ้ รีเฟลก็ ซข์ องเบนบริดจ์ (type A atrial receptor ผนงั หอ้ งหวั ใจหอ้ งบนถูกยดื (type B atrial receptor stimulation by volume overload) stimulation) ภาวะหรือตวั แปรต่างๆมีผลต่ออตั ราการเตน้ ของหวั ใจ ส่วนใหญผ่ า่ นการทางานของระบบ ประสาทอตั โนวตั ิ (ตารางที่ 7-3) ภาวะท่ีมีผลตอ่ อตั ราการเตน้ ของหวั ใจมากที่สุดคือ การเปลี่ยนแปลงความ ดนั เลือด หลอดเลือดแดงแคโรติดและเอออร์ตามีบาโรรีเซฟเตอร์ ซ่ึงตอบสนองต่อการยดื ของผนงั หลอด เลือด เรียกวา่ แคโรติดไซนัส และเอออร์ติกไซนัส (carotid and aortic sinuses) ปกติตวั รับน้ีส่งสญั ญาณ การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมตุ ิ

224 ประสาทไปยงั กา้ นสมองอยคู่ า่ หน่ึง ถา้ ความดนั เลือดลดลง (หรือความดนั รอบไซนสั ท้งั สองเพ่มิ ข้ึน) บาโรรี เซฟเตอร์จะส่งสญั ญาณประสาทไปยงั ศูนยก์ ลางควบคุมระบบไหลเวยี นในอตั ราท่ีนอ้ ยลง ภาวะเช่นน้ีจะทา ใหป้ ระสาทซิมพาเทติกไปยงั หวั ใจทางานมากข้ึน แต่ประสาทเวกสั ทางานลดลง เป็นผลใหห้ วั ใจเตน้ เร็วข้ึน ส่วนในภาวะที่ความดนั เลือดเพ่มิ ข้ึนจะเกิดการเปลี่ยนแปลงท่ีตรงขา้ มกนั การตื่นเตน้ ตกใจ โกรธ เจบ็ ปวด มาก ร่างกายขาดออกซิเจน การออกกาลงั กาย และเป็นไข้ ทาใหอ้ ตั ราการเตน้ ของหวั ใจเพ่ิมข้ึนผา่ นการ ทางานของประสาทซิมพาเทติก ส่วนในภาวะที่กลวั และซึมเศร้า ทาใหอ้ ตั ราการเตน้ ของหวั ใจลดลง เน่ืองจากประสาทซิมพาเทติกทางานลดลง และประสาทพาราซิมพาเทติกทางานเพิ่มข้ึน ส่วนความดนั ใน โพรงสมองเพ่ิมข้ึน (increased intracranial pressure) น้นั ทาใหป้ ระสาทซิมพาเทติกไปยงั หลอดเลือดทางาน มากข้ึน ความตา้ นทานรอบนอกท้งั หมดเพ่ิมข้ึน ความดนั เลือดแดงเพิม่ ข้ึน แลว้ รีเฟล็กซ์บาโรรีเซพเตอร์ทา ใหป้ ระสาทซิมพาเทติไปยงั หวั ใจทางานมากข้ึน และหวั ใจเตน้ ชา้ ลง ตามลาดบั กลไกน้ีเรียกวา่ รีเฟลก็ ซ์ของ คูชิงก์ (Cushing reflex) (รูปที่ 7-5) ส่วนบทบาทของการหายใจและรีเฟล็กซ์ของเบนบริดจจ์ ะไดก้ ล่าวถึงใน ลาดบั ต่อไป รูปที่ 7-5 แผนภูมิแสดงกลไกการตอบสนองของระบบหวั ใจร่วมหลอดเลือดในภาวะที่ความในโพรงสมอง เพ่ิมข้ึนหรือภาวะท่ีสมองขาดเลือด (Cushing’s reflex) 3. ความสาคญั ของอตั ราการเต้นของหัวใจต่อผลงานของหัวใจ การเปล่ียนแปลงอตั ราการเตน้ ของหวั ใจ เป็นกระบวนการสาคญั ท่ีสุด ท่ีหวั ใจใชเ้ พ่ิมผลงานของ หวั ใจ การเปล่ียนแปลงผลงานของหวั ใจในขณะออกกาลงั กายปานกลางจนถึงหนกั มีความสัมพนั ธ์โดยตรง กบั การเปลี่ยนแปลงอตั ราการเตน้ ของหวั ใจ และอตั ราการใชอ้ อกซิเจนของร่างกาย ดว้ ยเหตุน้ี จึงนิยมใชค้ า่ การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมตุ ิ

225 อตั ราการเตน้ ของหวั ใจเป็นตวั กาหนดระดบั ของการออกกาลงั กาย เนื่องจากสามารถวดั ไดง้ ่ายและสะดวก มาก อยา่ งไรกต็ าม เม่ือพจิ ารณาผลของการเปลี่ยนแปลงอตั ราการเตน้ ของหวั ใจต่อผลงานของหวั ใจพบวา่ ถา้ อตั ราการเตน้ ของหวั ใจเพ่ิมข้ึน ผลงานของหวั ใจจะเพิ่มข้ึนในสัดส่วนท่ีมากกวา่ ความสัมพนั ธ์กนั โดยตรง ในช่วงการเปล่ียนแปลงอตั ราการเตน้ ของหวั ใจนอ้ ยกวา่ 150 คร้ังต่อนาที แสดงวา่ ในระยะน้ี ถา้ อตั ราการ เตน้ ของหวั ใจเพมิ่ ข้ึน จะทาใหป้ ริมาตรสโตรกเพิ่มข้ึนดว้ ย ดว้ ยกลไกซ่ึงจะไดก้ ล่าวถึงต่อไป ถา้ อตั ราการ เตน้ ของหวั ใจเร็วกวา่ 150 คร้ังต่อนาที จะทาใหช้ ่วงเวลาที่เลือดไหลกลบั หวั ใจ (cardiac filling time) ลดลง ปริมาตรปลายระยะหวั ใจคลายตวั ลดลง และปริมาตรสโตรกลดลง ตามลาดบั เนื่องจากความแรงและเวลาท่ี หวั ใจหอ้ งล่างบีบเลือดออกไปนอ้ ยลง ถา้ หวั ใจเตน้ เร็วมากยง่ิ ข้ึนจะทาใหผ้ ลงานของหวั ใจลดลงมากยง่ิ ข้ึน เพราะแมอ้ ตั ราการบีบตวั จะเพ่ิมข้ึน แต่การบีบตวั แตล่ ะคร้ังมีเลือดออกจากหวั ใจเพียงเล็กนอ้ ย หรือไม่มีเลย ถา้ หวั ใจเตน้ เร็วมาก ดงั ท่ีพบในภาวะหวั ใจเสียจงั หวะ การเปลี่ยนแปลงอตั ราการเตน้ ของหวั ใจไมเ่ พยี งมี อิทธิพลตอ่ ช่วงเวลาคลายตวั ของหวั ใจ และปริมาตรสโตรก แต่ยงั มีอิทธิพลต่อช่วงเวลาท่ีหวั ใจหดตวั ฉีด เลือดออกไปดว้ ย ถา้ อตั ราการเตน้ ของหวั ใจเพ่ิมข้ึน ช่วงเวลาท่ีหวั ใจหอ้ งล่างบีบเลือดออกไปจะลดลง (ventricular ejection time ลดลง) อยา่ งไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงอตั ราการเตน้ ของหวั ใจ มีอิทธิพลนอ้ ยมาก ต่อช่วงเวลาที่หวั ใจบีบตวั และคลายตวั แบบปริมาตรคงท่ี (isovolumetric contraction and relaxation time) การที่ความดนั เลือดระยะหวั ใจคลายตวั มีค่าสูงข้ึน เมื่อหวั ใจเตน้ เร็วข้ึน ก็เป็นผลมาจากอิทธิพลของอตั ราการ เตน้ ของหวั ใจต่อช่วงเวลาคลายตวั เช่นกนั 4. ภาวะหวั ใจเสียจงั หวะเน่ืองจากการหายใจ (respiratory-cardiac arrhythmia) ในภาวะปกติอตั ราการเตน้ ของหวั ใจมิไดม้ ีคา่ สม่าเสมอตลอดเวลา ในหน่ึงรอบการหายใจ อตั รา การเตน้ ของหวั ใจจะเพม่ิ ข้ึนในขณะหายใจเขา้ และลดลงในขณะหายใจออก เป็นจงั หวะเช่นน้ีอยตู่ ลอดเวลา (รูปท่ี 7-6) ความดนั เลือดแดงก็เพิ่มข้ึนในขณะหายใจเขา้ และลดลงในขณะหายใจออกดว้ ยเช่นกนั แต่อาจมี ช่วงท่ีมีคา่ สูงสุดตา่ งเวลากนั ถา้ อตั ราการเตน้ ของหวั ใจชา้ มาก เช่น จากเดิม 15 คร้ังต่อนาที เป็น 8 คร้ังต่อ นาที ซ่ึงพบในความผดิ ปกติบางอยา่ งและการศึกษาในสัตวท์ ดลอง จะพบวา่ อตั ราการเตน้ ของหวั ใจจะ เปลี่ยนแปลงตามการหายใจแตกตา่ งจากภาวะปกติคือ หวั ใจจะเตน้ เร็วในขณะหายใจออก และเตน้ ชา้ ลง ในขณะหายใจเขา้ เมื่อศึกษาในสุนขั พบวา่ การเปล่ียนแปลงอตั ราการเตน้ ของหวั ใจตามการหายใจ มี ความสมั พนั ธ์กบั สัญญาณประสาทที่เกิดข้ึนในเส้นประสาทเวกสั ที่ไปยงั หวั ใจ แต่ในมนุษย์ บทบาทของการ หายใจตอ่ การเตน้ ของหวั ใจน่าจะผา่ นการทางานของท้งั ประสาทซิมพาเทติกและเส้นประสาทเวกสั จงั หวะ การเตน้ ของหวั ใจดงั กล่าวน้ีพบไดใ้ นคนปกติทว่ั ไป แต่อาจพบไดบ้ ่อยและชดั เจนมากในเดก็ อยา่ งไรก็ตาม คนปกติทว่ั ไปบางทา่ นอาจไม่มีจงั หวะการเตน้ ของหวั ใจท่ีสัมพนั ธ์กบั การหายใจดงั กล่าวแลว้ ท้งั น้ีข้ึนกบั อิทธิพลของประสาทอตั โนวตั ิตอ่ หวั ใจ การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมตุ ิ

226 รูปที่ 7-6 การเปลี่ยนแปลงอตั ราการเตน้ ของหวั ใจในหน่ึงรอบการหายใจ (ช่วงอาร์อาร์ส้นั ลงแสดงวา่ หวั ใจเตน้ เร็วข้ึน) การเปลี่ยนแปลงอตั ราการเตน้ ของหวั ใจตามการหายใจน้นั ไมส่ ามารถอธิบายดว้ ยเหตุผลอนั ใด อนั หน่ึงโดยเฉพาะ แตต่ อ้ งใชค้ าอธิบายหลายอยา่ งร่วมกนั คาอธิบายท่ีใชท้ ว่ั ไปมี 4 ประเด็น ดงั น้ี 1. ระบบประสาทส่วนกลาง ศูนยก์ ลางควบคุมการหายใจท่ีกา้ นสมองมีการผลิตสัญญาณประสาท ข้ึนเอง เพ่ือส่งไปควบคุมการหายใจเขา้ และออก ศูนยน์ ้ีมีความสมั พนั ธ์กบั ศูนยก์ ลางควบคุมหวั ใจ ซ่ึงอยู่ บริเวณเมดลั ลาเหมือนกนั เมื่อศนู ยก์ ลางควบคุมการหายใจสง่ั ใหม้ ีการหายใจเขา้ จะส่งสัญญาณไปยงั ศูนยก์ ลางควบคุมหวั ใจ เพ่อื กระตุน้ ใหห้ วั ใจเตน้ เร็วข้ึนดว้ ย โดยศูนยค์ วบคุมหวั ใจจะกระตุน้ การทางานของ ประสาทซิมพาเทติก และลดการทางานของประสาทพาราซิมพาเทติกที่ไปเล้ียงหวั ใจ ส่วนขณะหายใจออก จะมีการเปลี่ยนแปลงที่ตรงขา้ มกนั คาอธิบายน้ีใชไ้ ดด้ ีเพียงบางส่วน เพราะถา้ ตดั เส้นประสาทรับความรู้สึก ของเวกสั ท่ีไปเล้ียงหวั ใจและปอดออกท้งั สองดา้ น (เส้นประสาทน้ีนาสญั ญาณประสาทเน่ืองจากการยดื ของ ปอดส่งเขา้ ไปยงั ศูนยค์ วบคุมหวั ใจ) จงั หวะการเตน้ ของหวั ใจตามการหายใจในสตั วท์ ดลองบางตวั อาจ หายไปหรือลดลง แสดงวา่ คาสงั่ จากระบบประสาทส่วนกลางโดยตรงตามขอ้ น้ีอาจไม่ครอบคลุมทุกกรณี 2. ตวั รับการยืดท่ีปอด เส้นประสาทเวกสั ส่วนท่ีรับความรู้สึก ซ่ึงถูกกระตุน้ ดว้ ยการยดื ของ กลา้ มเน้ือเรียบรอบหลอดลมฝอยส่วนปลาย (stretch receptor at terminal bronchiole) ในขณะหายใจเขา้ นา สญั ญาณประสาทไปยงั นิวเคลียสแทรกตสั ซอริแทรีท่ีเมดลั ลา แลว้ นิวเคลียสน้ีจะส่งสญั ญาณประสาทไปท้งั ศูนยค์ วบคุมการหายใจและศูนยค์ วบคุมหวั ใจ ทาใหป้ ระสาทซิมพาเทติกทางานมากข้ึนและประสาทพารา ซิมพาเทติกทางานลดลง จึงทาใหห้ วั ใจเตน้ เร็วข้ึนในขณะหายใจเขา้ ส่วนในขณะหายใจออกจะทาใหอ้ ตั รา การเตน้ ของหวั ใจลดลง ดว้ ยกลไกท่ีตรงขา้ มกนั เนื่องจากตวั รับการยดื ที่หลอดลมฝอยน้นั ถูกกระตุน้ นอ้ ยลง การตอบสนองในลกั ษณะเช่นน้ีคลา้ ยกบั วา่ ขณะหายใจเขา้ ปอดมีการแลกเปลี่ยนแก๊สดี หวั ใจควรเตน้ เร็วๆ เพอ่ื ใหเ้ ลือดไหลผา่ นปอดมากและการแลกเปล่ียนแก๊สดีข้ึน แตก่ ารอธิบายในลกั ษณะน้ีคงใชไ้ ดอ้ ยา่ งจากดั เพราะถา้ ตดั เส้นประสาทเวกสั ท้งั สองขา้ ง สามารถยบั ย้งั การเตน้ ของหวั ใจตามการหายใจไดเ้ พียงบางส่วน เท่าน้นั 3. รีเฟลก็ ซ์ของเบนบริดจ์ (Bainbridge reflex) ผนงั หวั ใจหอ้ งบนท้งั สองหอ้ งมีตวั รับอยสู่ องชนิด ที่ ตอบสนองต่อการยดื ขยายของผนงั หอ้ งหวั ใจเมื่อมีปริมาตรเปลี่ยนไป ถา้ กระตุน้ ตวั รับชนิดเอ (type A receptor) จะทาใหห้ วั ใจเตน้ เร็วข้ึน ผา่ นเส้นประสาทเวกสั ขาข้ึนไปยงั ระบบประสาทส่วนกลาง แลว้ ทาให้ การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมตุ ิ

227 สัญญาณประสาทเวกสั ที่ไปยงั หวั ใจลดลง โดยประสาทซิมพาเทติกอาจทางานเพ่ิมข้ึนดว้ ย เรียกการ ตอบสนองน้ีวา่ รีเฟลก็ ซ์ของเบนบริดจ์ ส่วนตวั รับชนิดบี (type B receptor) เกี่ยวขอ้ งกบั การควบคุมความ ดนั และปริมาตรเลือดคลา้ ยกบั บาโรรีเซฟเตอร์ ในขณะหายใจเขา้ ความดนั ในช่องอกลดลง แต่ความดนั ใน ช่องทอ้ งเพ่มิ ข้ึน เนื่องจากการหดตวั ของกลา้ มเน้ือกระบงั ลม ทาใหห้ ลอดเลือดดาในช่องอกขยาย แต่ในช่อง ทอ้ งถูกบีบ เลือดจึงไหลกลบั หวั ใจมากข้ึน และปริมาตรเลือดในหวั ใจหอ้ งบนเพิม่ ข้ึน ตามลาดบั ภาวะน้ี กระตุน้ ตวั รับชนิดเอ แลว้ เกิดรีเฟลก็ ซ์ของเบนบริดจท์ าใหห้ วั ใจเตน้ เร็วข้ึนในขณะหายใจเขา้ ส่วนในขณะ หายใจออก จะมีการตอบสนองที่ตรงขา้ มกนั อยา่ งไรกต็ ามรีเฟล็กซ์ของเบนบริดจจ์ ะทางานไดช้ ดั เจน เฉพาะในภาวะท่ีอตั ราการเตน้ ของหวั ใจในขณะพกั ต่ากวา่ ปกติมาก และสญั ญาณประสาทมอเตอร์ของ เส้นประสาทเวกสั มีค่าสูงมาก ยง่ิ ไปกวา่ น้นั รีเฟล็กซ์ของเบนบริดจจ์ ะทางานไดช้ ดั เจนในกรณีที่มีเลือดไหล กลบั หวั ใจมากกวา่ ปกติอยา่ งมากเทา่ น้นั เช่น การให้น้าเกลือทางหลอดเลือดดาอยา่ งมากในผปู้ ่ วยที่ช็อก เป็น ตน้ ในภาวะปกติ ตวั รับการยดื ชนิดบีจะทางานไดด้ ีและไวกวา่ ตวั รับชนิดเอ ดงั น้นั อตั ราการเตน้ ของหวั ใจ และการเลือดไหลกลบั หวั ใจมากนอ้ ยตามการหายใจปกติน้นั ไมน่ ่าจะทาใหเ้ กิดรีเฟล็กซ์น้ีได้ 4. รีเฟลก็ ซ์บาโรรีเซฟเตอร์ ในขณะหายใจเขา้ ความดนั ในช่องอกลดลง และความดนั ในช่องทอ้ ง เพิม่ ข้ึน ทาใหเ้ ลือดไหลกลบั หวั ใจมากข้ึน ปริมาตรของหวั ใจก่อนบีบตวั เพิ่มข้ึน หวั ใจบีบตวั แรงมากข้ึน ปริมาตรสโตรกเพ่มิ ข้ึน ผลงานของหวั ใจเพ่มิ ข้ึน และความดนั เลือดแดงเพมิ่ ข้ึน ตามลาดบั ความดนั เลือด แดงจะสูงมากในช่วงปลายของการหายใจเขา้ ภาวะน้ีจะกระตุน้ บาโรรีเซฟเตอร์ แลว้ ทาใหเ้ กิดรีเฟล็กซ์โดย ผา่ นศนู ยค์ วบคุมหวั ใจท่ีกา้ นสมอง ส่งผลใหป้ ระสาทซิมพาเทติกทางานนอ้ ยลงและประสาทพาราซิมพาเท ติกทางานมากข้ึน เนื่องจากการทางานของรีเฟล็กซ์บาโรรีเซฟเตอร์น้ีตอ้ งอาศยั ช่วงเวลาค่าหน่ึง ซ่ึงชา้ เกิน กวา่ ท่ีจะทาใหเ้ กิดรีเฟล็กซ์ไดท้ นั ในขณะหายใจเขา้ หวั ใจจึงเตน้ ชา้ ลงในขณะหายใจออก ส่วนในขณะ หายใจออก เลือดไหลกลบั หวั ใจนอ้ ยลง ปริมาตรสโตรกลดลง ผลงานของหวั ใจลดลง และความดนั เลือด แดงต่าลง ตามลาดบั ทาใหเ้ กิดรีเฟลก็ ซ์บาโรรีเซฟเตอร์ ท่ีส่งผลใหห้ วั ใจเตน้ เร็วข้ึนในขณะหายใจเขา้ พอดี คาอธิบายน้ีมีขอ้ จากดั อยทู่ ี่บอกวา่ หวั ใจเตน้ เร็วขณะหายใจเขา้ เพราะความดนั เลือดต่าในขณะหายใจออก และหวั ใจเตน้ ชา้ ในขณะหายใจออก เพราะความดนั เลือดในขณะหายใจเขา้ เพิม่ ข้ึน ท้งั น้ีเพราะการทางาน ของรีเฟล็กซ์บาโรรีเซฟเตอร์น้นั ไวมาก ปกติถา้ ความดนั เลือดสูงข้ึน จะพบอตั ราการเตน้ ของหวั ใจลดลงใน เวลาเดียวกนั เนื่องจากการทางานของรีเฟล็กซ์บาโรรีเซฟเตอร์ดงั กล่าว (ความจริงมีช่วงดีเลยเ์ พียงประมาณ 50 มิลลิวนิ าที) ส่วนในภาวะความดนั เลือดต่าจะพบกระบวนการตรงขา้ มกนั นนั่ คือ การทางานของรีเฟลก็ ซ์ บาโรรีเซฟเตอร์ น่าจะทาใหเ้ ห็นหวั ใจเตน้ เร็วพร้อมกบั ความดนั เลือดต่าในขณะหายใจออก และพบหวั ใจเตน้ ชา้ พร้อมกบั ความดนั เลือดสูงในขณะหายใจเขา้ มากกวา่ ความจริงท่ีพบในภาวะปกติดงั กล่าวแลว้ ยงิ่ ไปกวา่ น้นั การท่ีพบวา่ ในขณะหายใจเขา้ หวั ใจเตน้ เร็วข้ึนพร้อมกบั ความดนั เลือดท่ีสูงข้ึน อาจเป็นไปไดว้ า่ อตั ราการเตน้ ของหวั ใจท่ีเพม่ิ ข้ึนน้นั อาจเป็นเหตุทาใหค้ วามดนั เลือดสูงข้ึน ผา่ นการเพม่ิ ข้ึนของผลงานของ หวั ใจ การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมุติ

228 จากคาอธิบายท้งั สี่ขอ้ น้ี ในปัจจุบนั ยงั ไม่มีการยอมรับวา่ ทฤษฎีใดถูกตอ้ งมากที่สุด เป็นไปไดว้ า่ ทุก กระบวนการ (รวมท้งั กระบวนการอ่ืนท่ียงั ไมท่ ราบ) มีส่วนร่วมในการเปลี่ยนแปลงจงั หวะการเตน้ ของหวั ใจ ตามการหายใจ โดยเฉพาะในมนุษย์ ส่วนในสุนขั ดูเหมือนวา่ กระบวนการท่ีเก่ียวขอ้ งกบั ประสาทเวกสั มี ความสาคญั มากท่ีสุด แมว้ า่ อาจจะไม่ไดม้ ีส่วนท้งั หมดก็ตาม เพราะถา้ ตดั เส้นประสาทเวกสั ท้งั สองขา้ ง การ เปล่ียนแปลงดงั กล่าวอาจหายไปหรือลดลงบางส่วนได้ แตท่ ้งั น้ีตอ้ งตระหนกั วา่ การศึกษาดงั กล่าวอาจเป็น ผลการลดอิทธิพลของรีเฟล็กซ์ท่ีตอบสนองตอ่ การยดื ขยายปอด หรือผลของการตดั ประสาทมอเตอร์ใน เส้นประสาทเวกสั กไ็ ด้ ปริมาตรสโตรก (stroke volume) ปริมาตรของเหลวหรือเลือดท่ีหวั ใจบีบออกไดใ้ นการบีบตวั แตล่ ะคร้ัง คือ ปริมาตรสโตรก มีค่าดงั น้ี SV = EDV - ESV เม่ือ SV = ปริมาตรสโตรก EDV = ปริมาตรปลายระยะหวั ใจคลายตวั ESV = ปริมาตรปลายระยะหวั ใจบีบตวั ปริมาตรสโตรก ความดนั เลือด ความตา้ นทาน และอตั ราการไหลของเลือด ในการบีบตวั แต่ละคร้ัง มีความสมั พนั ธ์กนั ดงั น้ี F= P R SV = t t 0 F dt = 0 Pdt R เม่ือ F = อตั ราการไหลของเลือดออกจากหวั ใจในเวลาใดๆ ในขณะหวั ใจบีบตวั P = ความดนั ที่ทาใหเ้ กิดการไหลในเวลาใดๆ มีคา่ เท่ากบั ผลต่างของความดนั ในหวั ใจหอ้ งล่างเทียบกบั ความดนั เลือดในหลอดเลือดท่ีสัมพนั ธ์กนั R = ความตา้ นทานการไหลของเลือดออกจากหวั ใจ ข้ึนกบั คุณสมบตั ิของลิ้น หวั ใจ และความหนืดของเลือด t = ช่วงเวลาท่ีเลือดไหลออกจากหวั ใจในการบีบตวั แต่ละคร้ัง (systolic time) การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมตุ ิ

229 จากความสมั พนั ธ์ดงั กล่าว ปริมาตรสโตรกจึงข้ึนกบั ปัจจยั ตอ่ ไปน้ี 1. ความแรงในการบีบตวั ของหวั ใจ ซ่ึงข้ึนกบั กระบวนการต่อไปน้ี (1) การควบคุมตวั เองเนื่องจากความยาวเปลี่ยน (heterometric autoregulation) เป็ นการ ทางานของหวั ใจเนื่องจากอิทธิพลของพรีโหลด (preload-induced autoregulation) (2) การควบคุมตวั เองโดยความยาวคงที่ (homeometric autoregulation) เป็นการทางานของ หวั ใจเนื่องจากอิทธิพลของแอฟเตอร์โหลด (afterload-induced autoregulation) (3) คอนแทรคไทลิตีหรือภาวะอิโนโทรปิ กของหวั ใจ (cardiac contractility or inotropic state) เป็นคุณสมบตั ิในการเพม่ิ แรงบีบตวั ของหวั ใจ ในส่วนท่ีมิไดเ้ น่ืองจากอิทธิพลของพรีโหลด แอฟเตอร์ โหลด และจงั หวะการเตน้ ของหวั ใจ แตข่ ้ึนกบั ระบบประสาทอตั โนวตั ิ ฮอร์โมน ความเขม้ ขน้ ของอิเล็กโทร ไลตใ์ นเลือด เมแทบอลิซึมของหวั ใจ และการไหลของเลือดไปเล้ียงหวั ใจ (4) การควบคุมตวั เองท่ีข้ึนกบั เซลลบ์ ุผวิ (endothelial-dependent autoregulation) เป็นการ ทางานของหวั ใจเน่ืองจากอิทธิพลของเซลลบ์ ุผวิ ผนงั หอ้ งหวั ใจ ผวิ นอกหวั ใจ และ หลอดเลือดโคโรนารี (5) จงั หวะการเตน้ ของหวั ใจ (rate-induced regulation) 2. แรงหรือความดนั ท่ีตา้ นการไหลของเลือดออกจากหวั ใจ ข้ึนกบั ปัจจยั ต่อไปน้ี (1) ความดนั เลือดในเอออร์ตาและหลอดเลือดแดงพลั โมนารี (aortic and pulmonary pressure) (2) คล่ืนชีพจรของเลือดแดง (arterial pulse wave) (3) ความหยนุ่ ของเอออร์ตาและหลอดเลือดแดงพลั โมนารี (aortic and pulmonary compliance) (4) ความตา้ นทานรอบนอกท้งั หมด (total peripheral resistance) และความตา้ นทานส่วน ปอด (pulmonary vascular resistance) 3. ความตา้ นทานการไหลผา่ นลิ้นเอออร์ติก ข้ึนกบั ปัจจยั ต่อไปน้ี (1) คุณสมบตั ิของลิ้นเอออร์ติกและลิ้นพลั โมนารี (2) ความหนืดของเลือด 4. เวลาที่ใชใ้ นการบีบตวั แต่ละคร้ัง ข้ึนกบั ปัจจยั ต่อไปน้ี (1) อตั ราการเตน้ ของหวั ใจ (2) แรงในการบีบตวั ของหวั ใจแต่ละคร้ัง (3) ปริมาตรปลายระยะหวั ใจคลายตวั (4) ระบบประสาทอตั โนวตั ิและฮอร์โมน (5) เซลลบ์ ุผวิ หวั ใจ ปัจจยั ในขอ้ 2 และ 3 เป็นปัจจยั ท่ีมีผลตอ่ แอฟเตอร์โหลด คือ ปัจจยั ท่ีตา้ นการบีบตวั ของหวั ใจ นน่ั เอง การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมุติ

230 ปริมาตรหัวใจ ในผใู้ หญ่ หวั ใจหอ้ งล่างแต่ละหอ้ งมีปริมาตรที่สามารถขยายไดเ้ ตม็ ที่ประมาณ 160 มิลลิลิตร (total ventricular volume) ปริมาตรที่เปลี่ยนแปลงในหน่ึงรอบทางานของหวั ใจคือ ปริมาตรสโตรก มีคา่ คงท่ีค่า หน่ึงในภาวะปกติ (รูปที่ 7-7) ปริมาตรเลือดในหวั ใจหรือปริมาตรหอ้ งหวั ใจเม่ือหวั ใจบีบตวั ดว้ ยแรงสูงสุด แลว้ คือ ปริมาตรคงเหลือ (residual volume) เป็ นปริมาตรเลือดท่ีหวั ใจไมส่ ามารถบีบใหอ้ อกจากหอ้ งหวั ใจ ไดแ้ มด้ ว้ ยแรงท่ีสูงสุดแลว้ ปริมาตรหวั ใจส่วนที่สารองไวส้ าหรับเพิม่ ปริมาตรการบีบตวั คือ ปริมาตรสารอง สาหรับบีบตัว (systolic reserve volume) ส่วนปริมาตรหวั ใจท่ีสารองไวส้ าหรับคลายตวั หรือขยายรับเลือด กลบั หวั ใจก่อนที่จะบีบตวั เรียกวา่ ปริมาตรสารองสาหรับคลายตวั (diastolic reserve volume) ในท่ายนื แรงโนม้ ถ่วงของโลกทาใหป้ ริมาตรเลือดที่ไหลกลบั หวั ใจนอ้ ยกวา่ ในทา่ นอน ปริมาตรปลายระยะหวั ใจ คลายตวั ในทา่ นอนจึงมากกวา่ ทา่ ยนื ปริมาตรสารองสาหรับคลายตวั จึงนอ้ ยกวา่ ท่ายนื ในท่านอน ถา้ หวั ใจมี ปริมาตรสโตรกเท่ากบั ทา่ ยนื ปริมาตรปลายระยะหวั ใจบีบตวั จะเพิ่มข้ึน (ESV = systolic reserve volume + residual volume) ส่วนในท่ายนื ปริมาตรสารองท้งั สองส่วนมีค่าใกลเ้ คียงกนั เนื่องจากเลือดไหลกลบั หวั ใจ ไดน้ อ้ ยกวา่ ทา่ นอน และปริมาตรสโตรกอาจถูกควบคุมใหเ้ ทา่ กบั ท่านอนหรือนอ้ ยกวา่ เล็กนอ้ ย แต่หวั ใจ อาจเตน้ เร็วข้ึนเนื่องจากความดนั เลือดอาจลดลงในขณะยนื น่ิงๆ ดว้ ยความแตกตา่ งกนั ดงั กล่าว การเพมิ่ ปริมาตรสโตรกในภาวะตา่ งๆ เช่น ในขณะออกกาลงั กาย จึงแตกต่างกนั โดยในทา่ ยนื ปริมาตรสารองท้งั สองส่วนถูกใชม้ ากข้ึนใกลเ้ คียงกนั แตใ่ นท่านอน ปริมาตรสารองสาหรับบีบตวั ถูกใชเ้ พ่ิมปริมาตรสโตรก เป็ นส่วนใหญ่ รูปที่ 7-7 ภาพวาดแสดงการเปลี่ยนแปลงปริมาตรตา่ งๆ ของหวั ใจหอ้ งล่างในท่านอน ทา่ ยนื และในขณะ ออกกาลงั กาย การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมุติ

231 การควบคุมตวั เองเน่ืองจากความยาวเปลยี่ น (heterometric autoregulation) 1. หลกั การทว่ั ไป การควบคุมตวั เองเน่ืองจากความยาวเปล่ียน เป็นกระบวนการท่ีกลา้ มเน้ือหวั ใจ (รวมท้งั กลา้ มเน้ือ อ่ืน) สามารถบีบตวั ไดแ้ รงข้ึน เมื่อก่อนที่จะบีบ เซลลก์ ลา้ มเน้ือหวั ใจหรือผนงั หอ้ งหวั ใจถูกยดื มาก เป็น กระบวนการที่เกิดข้ึนภายในหวั ใจเอง โดยไม่ตอ้ งอาศยั การทางานของระบบประสาทและฮอร์โมน การ ทดลองในช่วงแรกส่วนใหญ่ทาในกลา้ มเน้ือลายและกลา้ มเน้ือแพพลิ ลารีของหวั ใจ โดยตดั ชิ้นกลา้ มเน้ือมา แลว้ ผกู ปลายดา้ นหน่ึงของกลา้ มเน้ือติดกบั จุดคงที่ ส่วนปลายอีกดา้ นหน่ึงติดกบั อุปกรณ์เปลี่ยนแรงเป็น ไฟฟ้ า (force transducer) ซ่ึงตอ่ กบั เคร่ืองบนั ทึกและสามารถอา่ นค่าออกมาเป็ นแรงหรือน้าหนกั ได้ จาก การศึกษาพบวา่ ถา้ ยดื ใหก้ ลา้ มเน้ือมีความยาวตา่ งกนั จะไดแ้ รงก่อนกลา้ มเน้ือหดตวั เพ่มิ ข้ึนตามความยาวท่ี เปล่ียนไป (รูปท่ี 7-8) ความแรงน้ีเรียกวา่ พรีโหลดหรือความตึงกสานติ์ (passive tension) เกิดจาก คุณสมบตั ิในการยดื หยนุ่ ของกลา้ มเน้ือ ที่ความยาวกลา้ มเน้ือคา่ ตา่ งๆ ถา้ กระตุน้ กลา้ มเน้ือให้หดตวั จะได้ แรงเพิม่ ข้ึนตามความยาวของกลา้ มเน้ือที่เพิ่มข้ึน แรงส่วนที่ไดเ้ พม่ิ ข้ึนจากความตึงกสานต์ิ เกิดจากการ ทางานหรือหดส้ันของไมโอไฟบริลหรือซาร์โคเมียร์เรียกวา่ ความตึงกามนั ต์ (active tension) ความตึงกา มนั ตม์ ีค่าสูงสุดเมื่อกลา้ มเน้ือมีความยาวท่ีเหมาะคา่ หน่ึงเท่าน้นั ซ่ึงถา้ เป็นกลา้ มเน้ือลาย คือความยาวของ กลา้ มเน้ือลายเมื่ออยใู่ นทา่ ร่างกายตามปกติ หรือความยาวขณะพกั (resting length) แต่ในกลา้ มเน้ือหวั ใจ รวมท้งั กลา้ มเน้ือแพพลิ ลารี เป็นความยาวที่ใหแ้ รงหดตวั สูงสุด ความยาวที่สูงกวา่ น้ีกลา้ มเน้ือหวั ใจจะเกิด การบาดเจบ็ และเสียคุณสมบตั ิในการหดตวั ซ่ึงแตกตา่ งจากกลา้ มเน้ือลาย ความยาวของกลา้ มเน้ือหวั ใจท่ีให้ แรงหดตวั สูงสุด (maximum active tension) น้ีเรียกวา่ ความยาวสูงสุด (maximum length) เม่ือทาการศึกษาในหวั ใจที่แยกออกมาจากมนุษยห์ รือสัตวท์ ดลอง โดยทาการวดั ความดนั ในหอ้ ง หวั ใจท่ีศึกษา แทนการวดั แรงหดตวั ของกลา้ มเน้ือ และวดั ปริมาตรของห้องหวั ใจก่อนการบีบตวั แต่ละคร้ัง แทนการวดั ความยาวของกลา้ มเน้ือ ปริมาตรของห้องหวั ใจถูกควบคุมใหม้ ากหรือนอ้ ยดว้ ยการควบคุม ปริมาตรของเหลวที่ให้ เมื่อหวั ใจในขณะพกั มีปริมาตรต่างกนั ความดนั ในหอ้ งหวั ใจจะเพม่ิ ข้ึนตาม ปริมาตรหอ้ งหวั ใจ เรียกวา่ ความดนั กสานต์ิหรือพรีโหลด เกิดจากคุณสมบตั ิในการยดื หยนุ่ เช่นเดียวกบั ท่ี กล่าวแลว้ เม่ือกระตุน้ ให้หวั ใจบีบตวั หรือปล่อยใหบ้ ีบตวั เองแบบปริมาตรคงที่ จากภาวะที่มีพรีโหลดต่างกนั จะไดค้ วามดนั กามนั ตเ์ พิม่ ตามปริมาตรหอ้ งหวั ใจ และมีค่าความดนั กามนั ตส์ ูงสุดค่าหน่ึง คลา้ ยกบั ท่ีพบใน กลา้ มเน้ือแพพลิ ลารี (รูปที่ 7-9) กระบวนการตอบสนองเช่นน้ีเรียกวา่ กฎของสตาร์ลิงสาหรับหัวใจ (Starling's law of the heart) คุณสมบตั ิเช่นน้ีพบไดท้ ้งั ในภาวะหวั ใจวายและในภาวะท่ีหวั ใจมีคอนแทรคไท ลิตีเพม่ิ ข้ึน เพียงแตจ่ ะไดแ้ รงหรือความดนั ในการบีบตวั แบบปริมาตรคงที่ต่างกนั (รูปที่ 7-10) การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมตุ ิ

232 รูปที่ 7-8 ความสัมพนั ธ์ระหวา่ งความยาวกลา้ มเน้ือแพพลิ ลารีและความตึงท่ีเกิดข้ึนจากการวดั แบบความยาว คงที่ (passive tension คือความตึงกสานต์ิเนื่องจากการยดื กลา้ มเน้ือ active tension คือความตึงกมั มนั ตท์ ี่เกิด จากแรงกลา้ มเน้ือหดตวั และ total tension คือแรงหรือความตึงท้งั หมดที่เกิดข้ึนขณะกลา้ มเน้ือหดตวั ซ่ึง เท่ากบั ผลรวมของความตึงกสานตก์ บั ความตึงกมั มนั ต)์ รูปที่ 7-9 ภาพวาดแสดงอิทธิพลของปริมาตรหวั ใจหวั ใจก่อนบีบตวั ระดบั ต่างๆ (end-diastolic pressure, EDV1-3) ต่อความดนั ในหอ้ งหวั ใจก่อนบีบตวั หรือพรีโหลด และตอ่ แรงบีบตวั ของหวั ใจซ่ึงวดั ไดเ้ ป็นความ ดนั ในหอ้ งหวั ใจ ท้งั ในกรณีที่บีบตวั แบบปริมาตริคงที่ คือลิ้นเอออร์ติกปิ ดตลอดการทดลอง (isovolumetric contraction pressure) หรือในกรณีท่ีลิ้นเอออร์ติกเปิ ดในช่วงหวั ใจบีบตวั ปกติ (pressure with ventricular outflow to aorta) การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมุติ

233 รูปท่ี 7-10 ภาพวาดแสดงอิทธิพลของการเปล่ียนแปลงความสามารถในการหดตวั (contractility) ตอ่ กราฟ ความสมั พนั ธ์ระหวา่ งปริมาตรหวั ใจหวั ใจก่อนบีบตวั (end-diastolic pressure, EDV) ต่อความดนั ในหอ้ ง หวั ใจก่อนบีบตวั หรือพรีโหลด และตอ่ ความดนั ในหอ้ งหวั ใจขณะบีบตวั ท้งั ในกรณีท่ีบีบตวั แบบปริมาตร คงที่ คือลิ้นเอออร์ติกปิ ดตลอดการทดลอง (isovolumetric contraction pressure สามเส้นกราฟบน) หรือใน กรณีที่ลิ้นเอออร์ติกเปิ ดในช่วงหวั ใจบีบตวั ปกติ (เส้นกราฟท่ีเป็นวง 1-4) กราฟ 1-3 เร่ิมจาก EDV เท่ากนั จะ ได้ ESV (end-systolic volume) และปริมาตรสโตรก (SV = EDV - ESV) ตา่ งกนั (1, 2 หรือ 3) ส่วนกราฟ 4 แสดงผลการชดเชยของร่างกายเม่ือหวั ใจวาย ดว้ ยการเพ่ิมปริมาตรเลือด ทาใหเ้ พิม่ เลือดไหลกลบั หวั ใจและ EDV ตามลาดบั ในภาวะปกติ หวั ใจมีการบีบตวั แบบปริมาตรคงที่ จนกระทงั่ ความดนั เลือดภายในหวั ใจหอ้ งล่างซา้ ย สูงกวา่ ความดนั เลือดในเอออร์ตาระยะหวั ใจคลายตวั เลก็ นอ้ ย (มีคา่ ประมาณ 70 - 100 มม.ปรอท) ลิ้นเอออร์ ติกจึงเปิ ด และมีเลือดไหลออกจากหวั ใจห้องล่างซา้ ยไปยงั เอออร์ตา (ส่วนหวั ใจห้องล่างขวาเลือดจะไหลไป ยงั หลอดเลือดแดงพลั โมนารี โดยมีคุณสมบตั ิคลา้ ยกบั หวั ใจหอ้ งล่างซา้ ย) ทาใหค้ วามดนั เลือดในหวั ใจหอ้ ง ล่างซา้ ยสูงไมถ่ ึงค่าท่ีพบ เมือ่ หวั ใจบีบตวั แบบปริมาตรคงที่ พลงั งานที่ไดจ้ ากการหดส้ันของซาร์โคเมียร์ ส่วนที่ไมอ่ อกมาเป็ นความดนั เท่ากบั ท่ีพบในการบีบตวั แบบปริมาตรคงที่น้นั ถูกเปลี่ยนเป็นพลงั งานจลน์ สาหรับการไหลของเลือดออกจากหวั ใจ และการบีบตวั ของหวั ใจลกั ษณะน้ีเรียกวา่ การบีบตวั แบบออกโซ ทอนิกที่มีแอฟเตอร์ โหลด เลือดจะไหลออกจากหวั ใจไปจนกวา่ ความดนั เลือดในหวั ใจหอ้ งล่างซา้ ย นอ้ ยกวา่ การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมุติ

234 ความดนั เลือดในเอออร์ตา หลงั จากน้นั หวั ใจหอ้ งล่างซา้ ยจะคลายตวั แบบปริมาตรคงท่ีกลบั เขา้ สู่ปกติ แลว้ เริ่มการรับเลือดกลบั มากข้ึนในระยะคลายตวั จนกระทงั่ มีการบีบตวั ใหม่อีกคร้ัง การศึกษาพบวา่ ถา้ หวั ใจมี ปริมาตรก่อนบีบตวั มาก เมื่อหวั ใจบีบตวั จะไดป้ ริมาตรสโตรกมากดว้ ย นอกจากน้ี ถา้ อตั ราการเตน้ ของ หวั ใจคงที่ ช่วงเวลาของรอบทางานของหวั ใจแต่ละคร้ังจะมีคา่ ค่อนขา้ งคงท่ี ดว้ ยเหตุน้ี การเพ่ิมปริมาตร ก่อนการบีบตวั ส่วนใหญ่ทาใหเ้ ลือดไหลออกจากหวั ใจในขณะบีบตวั ดว้ ยความเร็วที่มากกวา่ ภาวะท่ีมี ปริมาตรก่อนบีบตวั นอ้ ยกวา่ ช่วงเวลาท่ีลิ้นเอออร์ติกหรือลิ้นพลั โมนารีเปิ ดอาจจะนานข้ึนในภาวะท่ีหวั ใจมี ปริมาตรก่อนบีบตวั มาก แต่ปัจจยั น้ีมีผลนอ้ ยต่อการเปล่ียนแปลงปริมาตรสโตรกในภาวะท่ีปริมาตรปลาย ระยะหวั ใจคลายตวั มีค่าตา่ งกนั เพราะช่วงเวลาเปิ ดดงั กล่าวเปลี่ยนแปลงเลก็ นอ้ ยเทา่ น้นั ความเร็วในการไหล ที่เพิ่มข้ึนเมื่อมีปริมาตรก่อนบีบตวั มากน้ีเกิดจากคุณสมบตั ิในการควบคุมตวั เองเนื่องจากความยาวของซาร์ โคเมียร์เปลี่ยนไป กลไกที่รับผดิ ชอบต่อกระบวนการควบคุมตวั เองเนื่องจากความยาวเปล่ียน ยงั ไม่ทราบแน่ชดั คาอธิบายทว่ั ไปไดจ้ าการศึกษาในกลา้ มเน้ือลายคือ คุณสมบตั ิของซาร์โคเมียร์ซ่ึงเป็ นหน่วยยอ่ ยของ ส่วนประกอบที่หดส้นั ไดข้ องกลา้ มเน้ือ การหดตวั ของกลา้ มเน้ือเกิดจากการจบั กนั ของไมโอซินกบั แอคติน แลว้ ทาใหฟ้ ิ ลาเมนตช์ นิดบางแทรกตวั ไปอยรู่ ะหวา่ งฟิ ลาเมนตช์ นิดหนา ความแรงในการหดตวั ของ กลา้ มเน้ือที่ปรากฏออกมาจะมาก ถา้ ไมโอซินและแอคตินมีคูจ่ บั กนั มาก คู่จบั น้ีจะมากเมื่อซาร์โคเมียร์มี ความยาวก่อนบีบตวั ที่เหมาะสม ซ่ึงถา้ เป็นกลา้ มเน้ือลาย ก็คือ ความยาวเม่ือกลา้ มเน้ือลายอยใู่ นร่างกาย ตามปกติ ส่วนความยาวของซาร์โคเมียร์ของกลา้ มเน้ือหวั ใจที่ปริมาตรปลายระยะหวั ใจคลายตวั ในภาวะ ปกติ อาจทาใหไ้ ดจ้ านวนคู่จบั ที่ยงั ไม่สูงสุด แต่จะมากข้ึนถา้ หวั ใจมีปริมาตรก่อนบีบตวั มากกวา่ ในภาวะ ปกติ จากการศึกษาพบวา่ ปริมาตรปลายระยะหวั ใจคลายตวั ท่ีมีค่ามากท่ีสุด เมื่อร่างกายอยใู่ นภาวะต่างๆ ท่ี มิใช่ความผดิ ปกติร้ายแรง (physiological conditions) เช่น ขณะออกกาลงั กาย ดื่มน้ามาก และการบวมน้า ปานกลาง เป็น หวั ใจสามารถเพม่ิ แรงบีบตวั ไดด้ ว้ ยคุณสมบตั ิในการควบคุมตวั เองเน่ืองจากปริมาตรเปลี่ยน เพราะภาวะเหล่าน้ีไมส่ ามารถยดื ซาร์โคเมียร์ใหย้ าวจนทาใหจ้ านวนคู่จบั ลดลงได้ การยดื ซาร์โคเมียร์จนยาว เกินกวา่ ท่ีคู่จบั จะทางานไดส้ ูงสุดพบไดใ้ นความผดิ ปกติที่ทาใหร้ ่างกายมีการบวมน้ามาก และมกั จะเกิด ควบคูก่ บั ความผดิ ปกติของกลา้ มเน้ือหวั ใจดว้ ย โดยเฉพาะภาวะหวั ใจวาย นอกจากคาอธิบายในแง่ของคู่จบั ท่ีเหมาะสมแลว้ การศึกษาในหลอดทดลองพบวา่ การยดื กลา้ มเน้ือ หวั ใจทาใหร้ ะดบั แคลเซียมไอออนในเซลลก์ ลา้ มเน้ือหวั ใจเพ่ิมข้ึน ซ่ึงอาจเป็ นผลจากการยดื เยอื่ หุม้ ของซาร์ โคพลาสมิกเรติคิวลมั แลว้ ทาใหค้ ุณสมบตั ิในการคดั หลง่ั แคลเซียมไอออนดีข้ึน หรืออาจทาใหก้ ระบวนการ ขนส่งแคลเซียมไอออนเขา้ ออร์แกเนลลภ์ ายในเซลลล์ ดลง การยดื ทาใหแ้ คลเซียมไอออนสามารถกระตุน้ กลไกการเกิดคู่จบั ไดด้ ีกวา่ กรณีที่ไม่ถูกยดื ท้งั ๆ ท่ีระดบั แคลเซียมไอออนในเซลลถ์ ูกควบคุมใหค้ งที่ไว้ การ ยดื เซลลอ์ าจทาใหแ้ คลเซียมไอออรสามารถแพร่กระจายไปยงั ส่วนตา่ งๆ ของซาร์โคเมียร์ไดท้ ว่ั ถึงดีข้ึน และ มีการทดลองที่แสดงวา่ การยดื อาจมีผลต่อการขนส่งภายในเซลลแ์ ละการสร้างพลงั งานของเซลลด์ ว้ ย การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมตุ ิ

235 ความสาคัญของกระบวนการควบคมุ ตัวเองเน่ืองจากความยาวเปลย่ี น แยกพจิ ารณาได้ดังนี้ (1) การปรับการบบี ตัวของหัวใจด้านขวาและซ้ายให้สมดุลกนั ถา้ หวั ใจดา้ นขวาไดร้ ับเลือดมากข้ึน ในขณะท่ีหวั ใจดา้ นซา้ ยยงั คงปกติอยู่ หวั ใจดา้ นขวาจะบีบตวั แรงและไดป้ ริมาตรสโตรกมากกวา่ ดา้ นซา้ ยใน ช่วงแรก หลงั จากน้นั เลือดส่วนน้ีจะไหลผา่ นปอดไปยงั หวั ใจดา้ นซา้ ยมากข้ึน เมื่อหวั ใจดา้ นซา้ ยไดเ้ ลือด มากข้ึน ก็จะบีบตวั แรงและไดป้ ริมาตรสโตรกเพิม่ ข้ึนในจงั หวะการบีบตวั ต่อมา การเปล่ียนแปลงจะดาเนิน ตอ่ ไปจนหวั ใจท้งั สองดา้ นไดร้ ับเลือดเทา่ กนั ในหน่ึงรอบของการหายใจ การบีบตวั ของหวั ใจท้งั สองดา้ นก็ จะเขา้ สู่สมดุลใหม่ ท่ีมีปริมาตรสโตรกเทา่ กนั ซ่ึงอาจมากกวา่ เดิม ถา้ ไมม่ ีคุณสมบตั ิในการควบคุมตวั เอง เน่ืองจากความยาวเปลี่ยน เม่ือหวั ใจไดร้ ับเลือดมากจะถูกยดื จนเสียคุณสมบตั ิในการบีบตวั และถา้ เลือด สามารถไหลจากหวั ใจดา้ นขวาไปปอดไดม้ าก แต่หวั ใจดา้ นซา้ ยไม่มีคุณสมบตั ิดงั กล่าว จะทาใหเ้ ลือดคง่ั ใน ปอด จนเกิดการบวมน้าท่ีปอดได้ เพราะหวั ใจดา้ นซา้ ยไมส่ ามารถเพิ่มปริมาตรสโตรก ใหเ้ หมาะสมกบั ปริมาตรเลือดท่ีไดร้ ับก่อนบีบตวั และปริมาตรสโตรกของหวั ใจดา้ นขวา (2) การทางานร่วมกบั การชดเชยปริมาตร ความผดิ ปกติของความดนั เลือดและอวยั วะบางอยา่ ง เช่น ตบั ไต และหวั ใจ จะทาใหร้ ่างกายมีการชดเชยปริมาตรดว้ ยการเพม่ิ การสะสมน้าและอิเล็กโทรไลตใ์ น ร่างกายมากข้ึน ทาใหป้ ริมาตรเลือดเพม่ิ ข้ึน ความดนั เลือดดาเพิ่มข้ึน เลือดไหลกลบั หวั ใจมาก และปริมาตร ปลายระยะหวั ใจคลายตวั มากข้ึน ตามลาดบั เมื่อซาร์โคเมียร์ของกลา้ มเน้ือหวั ใจถูกยดื เวลาบีบตวั จะไดแ้ รง และปริมาตรสโตรกมาก ช่วยชดเชยภาวะซ่ึงปริมาตรสโตรกอาจจะลดลงในช่วงแรก เนื่องจากคอนแทรคทิ ลิติของหวั ใจลดลง หรือช่วยเพมิ่ ผลงานของหวั ใจเพื่อชดเชยความดนั เลือดต่า และป้ องกนั มิใหห้ วั ใจไดร้ ับ เลือดมากจนเสียคุณสมบตั ิไป เช่น ถา้ หวั ใจวาย จะมีการชดเชยในระยะยาวดว้ ยการเพ่ิมปริมาตรเลือด ทาให้ เลือดไหลกลบั หวั ใจมาก เมื่อผนงั ห้องหวั ใจถูกยดื หวั ใจสามารถเพม่ิ แรงบีบตวั ไดด้ ีกวา่ ตอนท่ีหวั ใจวายใน ช่วงแรกๆ เป็นตน้ (รูปที่ 7-10) (3) บทบาทในขณะออกกาลงั กาย ในขณะออกกาลงั กายมีกระบวนการหลายอยา่ งทาใหเ้ ลือดไหล กลบั หวั ใจมากข้ึน เช่น การหดตวั และคลายตวั ของกลา้ มเน้ือลาย การหายใจ และการบีบตวั ของหลอดเลือด ดา เป็นตน้ ลกั ษณะเช่นน้ีทาใหผ้ นงั หอ้ งหวั ใจถูกยดื หวั ใจบีบตวั แรงและไดป้ ริมาตรสโตรกมาก กระบวนการน้ีมีประโยชนม์ ากพอควรในขณะออกกาลงั กายปานกลาง เพราะทาใหห้ วั ใจสามารถเพิม่ ผลงาน ของหวั ใจไดโ้ ดยไมต่ อ้ งอาศยั การเปลี่ยนแปลงคอนแทรคไทลิตีหรือประสาทซิมพาเทติก แตอ่ าจมีบทบาท นอ้ ยในขณะออกกาลงั กายอยา่ งหนกั (รูปท่ี 7-11) 2. ปริมาตรปลายระยะหัวใจคลายตัวและพรีโหลด (end-diastolic volume and preload) ปริมาตรหอ้ งหวั ใจหรือปริมาตรเลือดในหวั ใจก่อนหวั ใจบีบตวั เป็นตวั กาหนดความดนั ภายในหอ้ ง หวั ใจช่วงคลายตวั สุดทา้ ยก่อนที่หวั ใจจะบีบตวั ซ่ึงคือ พรีโหลด นนั่ เอง พรีโหลดเป็ นตวั กาหนดคุณสมบตั ิ ในการควบคุมตวั เองเนื่องจากความยาวเปลี่ยน ค่าน้ีจะมากหรือนอ้ ยข้ึนกบั ปริมาตรปลายระยะหวั ใจบีบตวั (end-systolic volume) และอตั ราการไหลของเลือดกลบั หวั ใจ (venous return) ปริมาตรปลายระยะหวั ใจบีบ ตวั ข้ึนกบั แรงตา้ นและความแรงในการบีบตวั ของหวั ใจ ถา้ หวั ใจปกติดี การเพมิ่ แรงตา้ น เช่น ความดนั เลือด การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมุติ

236 ในเอออร์ตา จะทาใหเ้ ลือดออกจากหวั ใจในการบีบตวั คร้ังแรกลดลงและเลือดคา้ งในหวั ใจมากข้ึน ถา้ อตั รา การไหลของเลือดกลบั หวั ใจเทา่ เดิม จะทาใหป้ ริมาตรปลายระยะหวั ใจคลายตวั และพรีโหลดเพม่ิ ข้ึน อยา่ งไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงพรีโหลดของหวั ใจหอ้ งล่าง ส่วนใหญ่เกิดจากการเปล่ียนแปลงอตั ราการไหล ของเลือดกลบั หวั ใจ ตวั แปรท่ีมีผลตอ่ การไหลของเลือดกลบั หวั ใจและพรีโหลดมีดงั น้ี (ตารางท่ี 7-4) รูปท่ี 7-11 กราฟวาดแสดงการเปลี่ยนแปลงปริมาตรสโตรก ปริมาตรปลายระยะหวั ใจคลายตวั และปริมาตร ปลายระยะหวั ใจบีบตวั ของหวั ใจหอ้ งล่างวา้ ย ในขณะพกั เทียบกบั ขณะออกกาลงั กายท่ีระดบั งานหนกั ต่างๆ ในท่านอนราบ (ซา้ ย) และในท่ายนื (ขวา) ตารางท่ี 7-4 ปัจจยั ท่ีมีอิทธิพลต่ออตั ราการไหลของเลือดกลบั หวั ใจและพรีโหลด ทา่ ทรงตวั ความดนั ในเยื่อหุม้ ปอด ปริมาตรเลือด การหายใจ ความตึงของผนงั หลอดเลือดดาเอง ความดนั ในเยื่อหุม้ หวั ใจ ประสาทซิมพาเทติกท่ีไปเล้ียงหลอดเลือดดา ความหยนุ่ ของหวั ใจ สารที่กระตุน้ หลอดเลือดดา อตั ราการเตน้ ของหวั ใจ การบีบตวั ของหวั ใจหอ้ งบน การหดตวั และคลายตวั ของกลา้ มเน้ือลาย (1) ท่าทรงตัว (posture) ในท่านอน อิทธิพลของความแตกต่างของพลงั งานศกั ยข์ องเลือดเน่ืองจาก แรงโนม้ ถ่วงของโลก ตามแนวยาวของลาตวั ไม่ต่างกนั ความดนั เลือดเฉลี่ยมีค่าสูงสุดที่เอออร์ตาและต่าสุดที่ การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมตุ ิ

237 หวั ใจหอ้ งบนขวา การไหลของเลือดกลบั หวั ใจจะดีกวา่ ในท่านง่ั และทา่ ยนื นิ่ง ในท่ายืนน่ิง เลือดไหลกลบั หวั ใจนอ้ ยเน่ืองจากแรงโนม้ ถ่วงของโลก ทาใหป้ ริมาตรปลายระยะหวั ใจคลายตวั และพรีโหลดลดลง ในทา่ ยนื น้ี ความดนั เลือดเฉล่ียมีค่าสูงสุดท่ีหลอดเลือดแดงท่ีเทา้ ไม่ใช่ท่ีเอออร์ตา เนื่องจากความดนั เลือดไดร้ ับ อิทธิพลจากแรงโนม้ ถ่วงของโลกดว้ ย (ดูบทที่ 15) ส่วนในท่านง่ั น่ิงๆอตั ราการไหลของเลือดกลบั หวั ใจ จะ ลดลงคลา้ ยกบั ในท่ายนื น่ิงๆ แต่อาจลดลงนอ้ ยกวา่ โดยทว่ั ไป อิทธิพลการเปล่ียนแปลงทา่ ทรงตวั ต่ออตั รา การไหลของเลือดกลบั หวั ใจจะเห็นไดช้ ดั เจน ในช่วงท่ีเปลี่ยนท่าทรงตวั ทนั ทีทนั ใด เพราะในระยะยาว ร่างกายมีกระบวนการหลายอยา่ ง ท่ีพยายามปรับใหอ้ ตั ราการไหลของเลือดกลบั หวั ใจเท่าเดิม รวมท้งั ปรับ กระบวนการอ่ืนดว้ ย เช่น เปลี่ยนจากทา่ นอนเป็นท่ายนื ทนั ทีทนั ใด จะทาให้เลือดไหลกลบั หวั ใจนอ้ ยลง ผลงานของหวั ใจลดลง และความดนั เลือดต่า ตามลาดบั ร่างกายชดเชยภาวะความดนั เลือดต่า ดว้ ยการทางาน ของรีเฟลก็ ซ์บาโรรีเซฟเตอร์ ทาใหห้ ลอดเลือดดาบีบตวั มากข้ึนและเลือดไหลกลบั หวั ใจดีข้ึนกวา่ ช่วงท่ีไม่มี รีเฟล็กซ์ทางาน เป็นตน้ (2) ปริมาตรเลอื ด (blood volume) ปริมาตรเลือดเป็นตวั กาหนดความดนั เลือดในหลอดเลือด โดยเฉพาะในหลอดเลือดดา ดว้ ยความสัมพนั ธ์ดงั น้ี ความดนั เลือดดา ปริมาตรเลือดดา ความหยนุ่ ของหลอดเลือดดา จากความสัมพนั ธ์น้ี ถา้ ความหยนุ่ ของหลอดเลือดดาคงที่ ความดนั เลือดดาจะข้ึนกบั ปริมาตรเลือดดา ถา้ ปริมาตรเลือดมาก จะทาใหป้ ริมาตรเลือดดาเพิ่มมากข้ึน เพราะเลือดส่วนใหญ่ (70%) อยใู่ นหลอดเลือดดา และทาใหค้ วามดนั เลือดดาเพิ่มมากข้ึน ตามลาดบั เนื่องจากการไหลของเลือดกลบั หวั ใจ ข้ึนกบั ความ แตกต่างของความดนั เลือดดา กบั ความดนั เลือดในหวั ใจหอ้ งบนขวา ซ่ึงปกติมีคา่ ใกลศ้ ูนย์ เม่ือความดนั เลือดดาเพม่ิ จะทาใหเ้ ลือดไหลกลบั หวั ใจดา้ นขวามากข้ึน และส่งผลใหห้ วั ใจท้งั สี่หอ้ งมีเลือดไหลกลบั มาก ข้ึนดว้ ย ส่วนภาวะที่ปริมาตรเลือดลดลงจะทาใหค้ วามดนั เลือดดาลดลง และเลือดไหลกลบั หวั ใจนอ้ ยลง (3) ความตึงหรือความหยุ่นของหลอดเลอื ดดา (venous tone or compliance) ความตึงของหลอด เลือดดาข้ึนกบั องคป์ ระกอบท่ีเป็นเส้นใยของเน้ือเยอ่ื เกี่ยวพนั และการหดตวั ของกลา้ มเน้ือเรียบท่ีบุผนงั หลอดเลือดดา ถา้ ปริมาตรเลือดดาปกติ แต่ความหยนุ่ ของหลอดเลือดดาลดลง จะทาใหค้ วามดนั เลือดดา เพ่ิมข้ึน และเลือดไหลกลบั หวั ใจดีข้ึน แตถ่ า้ ความหยนุ่ ของหลอดเลือดดาเพิ่มข้ึน ความดนั เลือดดาจะลดลง เลือดไหลกลบั หวั ใจนอ้ ยลง และมีเลือดคง่ั ในหลอดเลือดดามากข้ึน (venous congestion) นอกจากน้ีความตึง หรือความหยนุ่ ยงั ข้ึนกบั การหดตวั ของกลา้ มเน้ือเรียบหลอดเลือดดว้ ย (4) การทางานของประสาทซิมพาเทติก (sympathetic tone) หลอดเลือดดาถูกเล้ียงดว้ ยประสาท ซิมพาเทติกเป็นส่วนใหญ่ โดยทว่ั ไปถา้ ประสาทน้ีทางานมาก หลอดเลือดดาจะบีบตวั (venoconstriction) ร่วมกบั คุณสมบตั ิที่หลอดเลือดดามีลิ้นทางเดียวภายในหลอดเลือด ทาใหเ้ ลือดไหลกลบั หวั ใจมากข้ึน การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมตุ ิ

238 นอกจากน้ีเน่ืองจากการหดตวั ของกลา้ มเน้ือเรียบรอบหลอดเลือดดา ทาใหค้ วามหยนุ่ ของหลอดเลือดดา ลดลง ช่วยเพม่ิ ความดนั ในหลอดเลือดดามากข้ึน และเลือดไหลกลบั หวั ใจดีข้ึนอีกทางหน่ึงดว้ ย ในภาวะที่ ประสาทซิมพาเทติกทางานนอ้ ยลงจะมีการเปล่ียนแปลงท่ีตรงขา้ มกบั ที่กล่าวมาแลว้ (5) สารทมี่ ีฤทธ์ิต่อหลอดเลือด (vasoactive agents) สารที่มีฤทธ์ิตอ่ หลอดเลือดดาแยกไดเ้ ป็นสอง กลุ่ม กลุ่มแรก ทาใหห้ ลอดเลือดดาบีบตวั เช่น แคทิโคลามีนส์ แองจิโอเทนซินสอง เอดีเอช ซีโรโทนิน และ ยากลุ่มอะดิเนอร์จิกท่ีมีฤทธ์ิผา่ นตวั รับอะดิเนอร์จิกชนิดแอลฟา เป็นตน้ สารเหล่าน้ีทาใหเ้ ลือดไหลกลบั หวั ใจดีข้ึนคลา้ ยกบั การกระตุน้ ประสาทซิมพาเทติก กลุ่มท่ีสองทาใหห้ ลอดเลือดดาคลายตวั เช่น ฮีสตามีน โพรสทาแกนดินส์ชนิดไอ อะเซทิลโคลีน ยาท่ีกระตุน้ ตวั รับอะดิเนอร์จิกชนิดบีตา และยากลุ่มไนเตรต เป็น ตน้ สารเหล่าน้ีทาใหห้ ลอดเลือดคลายตวั และมีความหยนุ่ นอ้ ยลง จึงลดอตั ราการไหลของเลือดกลบั หวั ใจ (6) การบบี ตวั ของหัวใจห้องบน (atrial contraction) ปริมาตรหวั ใจหอ้ งล่างจะมากหรือนอ้ ย ข้ึนกบั การไหลของเลือดจากหวั ใจหอ้ งบน ถา้ หวั ใจหอ้ งบนบีบตวั แรงจะทาใหเ้ ลือดไหลลงหวั ใจหอ้ งล่างได้ ดีข้ึน พบในขณะออกกาลงั กาย หรือในภาวะซ่ึงประสาทซิมพาเทติกทางานมาก ถา้ หวั ใจหอ้ งบนบีบตวั มาก จะมีปริมาตรก่อนคลายตวั นอ้ ย ทาใหส้ ามารถรับเลือดจากการไหลกลบั มาจากระบบไหลเวยี นส่วนกายและ ปอดดีข้ึนดว้ ย ซ่ึงจะส่งผลใหเ้ ลือดไหลกลบั หวั ใจในภาพรวมดีข้ึนดว้ ย (7) การทางานของกล้ามเนือ้ ลาย (muscular activity) เลือดดาส่วนหน่ึงแทรกตวั อยรู่ ะหวา่ งมดั กลา้ มเน้ือลาย เช่น กลา้ มเน้ือแขนและขา การหดตวั และคลายตวั ของกลา้ มเน้ือเหล่าน้ีอยา่ งเป็นจงั หวะ ทาให้ หลอดเลือดดาถูกบีบใหต้ ีบและคลายตวั สลบั กนั ไป (รูปท่ี 7-12) ประกอบกบั การที่หลอดเลือดดามีลิ้นไหล ทางเดียว ทาใหเ้ ลือดไหลกลบั หวั ใจดีข้ึนดว้ ย ภาวะเช่นน้ีพบในการทากิจกรรมตา่ งๆ เช่น การวง่ิ การขยบั เทา้ ในขณะนง่ั และการขยบั ขาในขณะยนื เป็นตน้ อยา่ งไรกต็ าม การเกร็งกลา้ มเน้ือหรือการออกกาลงั กายแบบ ไอโซเมตริก จะทาใหห้ ลอดเลือดถูกบีบใหต้ ีบอยา่ งเดียวในขณะท่ีกลา้ มเน้ือหดตวั ทาใหเ้ ลือดไหลไปเล้ียง กลา้ มเน้ือมดั น้นั ลดลง และอตั ราไหลของเลือดกลบั หวั ใจในขณะน้นั กล็ ดลงดว้ ย รูปที่ 7-12 ภาพจาลองแสดงผลการหดตวั สลบั กบั การคลายตวั ของกลา้ มเน้ือลายต่อการไหลของเลือดใน หลอดเลือดดาเพื่อกลบั สู่หวั ใจ หลอดเลือดดาขนาดใหญม่ ีลิ้นเปิ ดใหเ้ ลือดไหลกลบั หวั ใจไดท้ างเดียวเท่าน้นั การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมุติ

239 (8) ความดันในเยอ่ื หุ้มปอด (intrapleural pressure) หลอดเลือดดาขนาดใหญ่ที่นาเลือดเขา้ หวั ใจ จะวางตวั ผา่ นเยอื่ หุม้ ปอด ดงั น้นั ถา้ ความดนั ในเยอ่ื หุม้ ปอดสูง จะทาใหห้ ลอดเลือดดาใหญต่ ีบและเลือดไหล กลบั หวั ใจลาบากข้ึน พบในภาวะที่มีของเหลวในเยอื่ หุม้ ปอดมาก และภาวะซ่ึงความยดื หยนุ่ ของปอดลดลง อยา่ งไรกต็ ามผลของการเปลี่ยนแปลงความดนั ในเย่อื หุม้ ปอดน้ีอาจอยเู่ พยี งระยะส้ันๆ เพราะร่างกายมี กระบวนการชดเชยอื่นท่ีสามารถเอาชนะอิทธิพลน้ีได้ (9) การหายใจ ขณะหายใจเขา้ ความดนั ในช่องอกลดลง และความดนั ในช่องทอ้ งเพ่ิมข้ึน เน่ืองจาก การหดตวั ของกลา้ มเน้ือกระบงั ลม ทาใหห้ ลอดเลือดดาในช่องอกขยายและในช่องทอ้ งถูกบีบใหต้ ีบลง ภาวะ เช่นน้ีทาใหเ้ ลือดไหลกลบั หวั ใจดีข้ึนในขณะหายใจเขา้ ส่วนในขณะหายใจออกจะมีการเปลี่ยนแปลงที่ตรง ขา้ มกนั ดว้ ยคุณสมบตั ิน้ี ถา้ การระบายหายใจหรือการหายใจมากข้ึน อิทธิพลของการหายใจตอ่ การไหลของ เลือดกลบั หวั ใจจะมากข้ึน ซ่ึงเป็นกระบวนการคลา้ ยกบั การสูบเลือดใหไ้ หลกลบั หวั ใจดีข้ึน ความสาคญั ของ กระบวนการน้ีข้ึนกบั ความยดื หยนุ่ ของปอด และความดนั ในเยอ่ื หุม้ ปอดดว้ ย ถา้ ปอดมีความยดื หยนุ่ นอ้ ยจะ ขยายไดล้ าบากและนอ้ ย ทาใหค้ ุณสมบตั ิในการสูบเลือดเนื่องจากการหายใจลดลง (10) ความดนั ในเยอื่ หุ้มหัวใจ (intrapericardial pressure) ปริมาตรหวั ใจข้ึนกบั ความสามารถใน การขยายตวั ของหวั ใจ ซ่ึงส่วนหน่ึงข้ึนกบั คุณสมบตั ิของเยอื่ หุม้ หวั ใจ โดยทว่ั ไปถา้ ความดนั ในเยื่อหุม้ หวั ใจ เพิม่ ข้ึน เช่น มีของเหลวอยมู่ าก (cardiac temponade) หวั ใจจะขยายไดน้ อ้ ยในภาวะเฉียบพลนั ทาใหป้ ริมาตร ปลายระยะหวั ใจคลายตวั ลดลง และอาจทาใหเ้ ลือดไหลกลบั หวั ใจลดลงดว้ ย อยา่ งไรก็ตาม ในภาวะท่ีเร้ือรัง เช่น ภาวะหวั ใจโต และการบวมน้า หวั ใจสามารถขยายตวั ไดโ้ ดยไม่ถูกจากดั ดว้ ยความดนั ในเยอื่ หุม้ หวั ใจ (11) ความหยุ่นของหวั ใจ (cardiac compliance) ปริมาตรปลายระยะหวั ใจคลายตวั จะมากหรือ นอ้ ย ไม่เพยี งข้ึนกบั ปริมาตรปลายระยะหวั ใจบีบตวั และปริมาตรเลือดที่ไหลกลบั หวั ใจในขณะคลายตวั เท่าน้นั แต่ยงั ข้ึนกบั ความสามารถของหวั ใจเอง ในการท่ีจะขยายไดเ้ ตม็ ที่เท่าใดอีกดว้ ย คุณสมบตั ิน้ีเกี่ยวขอ้ ง กบั ความยดื หยนุ่ ของผนงั หอ้ งหวั ใจและเยอ่ื หุม้ หวั ใจ เยอื่ หุม้ หวั ใจกาหนดความสามารถในการขยายของ หวั ใจในภาวะเฉียบพลนั ดงั กล่าวแลว้ ส่วนคุณสมบตั ิของกลา้ มเน้ือหวั ใจเองมีความสามารถขยายไดค้ า่ หน่ึง เทา่ น้นั ในภาวะปกติ การขยายใหม้ ากกวา่ ปกติตอ้ งใชเ้ วลานาน เช่น ในภาวะหวั ใจโต และในภาวะหวั ใจ เลือดคงั่ เป็ นตน้ (12) อตั ราการเต้นของหวั ใจ เน่ืองจากเลือดจะไหลกลบั หวั ใจไดม้ ากหรือนอ้ ยข้ึนกบั ช่วงเวลาท่ี หวั ใจคลายตวั ดว้ ย ถา้ ช่วงเวลาที่หวั ใจคลายตวั ยาวข้ึน ซ่ึงกค็ ือ เม่ืออตั ราการเตน้ ของหวั ใจลดลง จะทาให้ เลือดไหลกลบั หวั ใจไดม้ ากข้ึน (filling time เพิม่ ข้ึน) แต่ถา้ อตั ราการเตน้ ของหวั ใจเพ่ิมข้ึน ช่วงเวลาคลายตวั ของหวั ใจจะลดลง เลือดไหลกลบั หวั ใจนอ้ ยลง และปริมาตรปลายระยะหวั ใจคลายตวั และพรีโหลดลดลง ตามลาดบั การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมุติ

240 การควบคุมตวั เองโดยความยาวคงที่ (homeometric autoregulation) 1. หลกั การทวั่ ไป การศึกษาในหวั ใจที่แยกใหเ้ ป็นอิสระจากระบบประสาทและฮอร์โมน และการไหลเวยี นเลือดถูก ควบคุมดว้ ยอุปกรณ์ท่ีเหมาะสม (isolated heart) ซ่ึงส่วนมากใชห้ วั ใจของสุนขั พบวา่ ถา้ เพิม่ ความดนั เลือด ในเอออร์ตาใหส้ ูงข้ึนดว้ ยการเพิ่มความตา้ นทานของหลอดเลือด ปริมาตรสโตรกจะลดลงในช่วงแรก และ ทาใหป้ ริมาตรและความดนั เลือดในหวั ใจหอ้ งล่างซา้ ยก่อนคลายตวั เพมิ่ ข้ึน เนื่องจากมีเลือดคง่ั อยมู่ ากข้ึน (รูปที่ 7-13) แตก่ ระบวนการน้ีเกิดข้ึนเพยี งชว่ั ครู่ เพราะหลงั จากน้นั ปริมาตรสโตรกจะเพมิ่ ข้ึนเท่าเดิม ปริมาตรและความดนั เลือดในหวั ใจหอ้ งล่างซา้ ยก่อนบีบตวั ในช่วงหลงั น้ีกเ็ ขา้ สู่ค่าปกติ ท้งั ๆที่ความดนั เลือด ในเอออร์ตายงั คงสูงอยเู่ ท่าเดิม แสดงวา่ ในระยะหลงั น้ีหวั ใจบีบตวั ไดแ้ รงข้ึน เมื่อมีแรงตา้ นมาก กระบวนการน้ีสามารถเกิดไดแ้ มว้ า่ บทบาทของตวั รับอะดิเนอร์จิกชนิดบีตาถูกยบั ย้งั ดว้ ยยา และการไหลของ เลือดในหลอดเลือดโคโรนารีกย็ งั คงปกติ เมื่อลดความดนั เลือดในเอออร์ตาลงสู่ปกติพบวา่ ในช่วงแรก ปริมาตรสโตรกเพ่ิมมากกวา่ ช่วงก่อนหนา้ ที่จะลดความดนั เลือดในเอออร์ตาลง ส่วนปริมาตรและความดนั เลือดในหวั ใจหอ้ งล่างซา้ ยก่อนบีบตวั ลดลงมากกวา่ ภาวะปกติ หลงั จากน้นั ทุกตวั แปรจึงเขา้ สู่ภาวะปกติ หลกั ฐานน้ีสนบั สนุนวา่ ในช่วงที่ความดนั เลือดในเอออร์ตาสูงอยนู่ ้นั หวั ใจบีบตวั แรงข้ึน และกระบวนการน้ี มิไดเ้ กิดเนื่องจากปริมาตรปลายระยะหวั ใจคลายตวั เพ่มิ ข้ึน จึงไม่สามารถอธิบายไดด้ ว้ ยการควบคุมตวั เอง เน่ืองจากความยาวเปลี่ยน รูปที่ 7-13 ภาพจาลองแสดงการเปลี่ยนแปลงปริมาตรหวั ใจหอ้ งล่างซา้ ยและปริมาตรสโตรก เม่ือความดนั เลือดในเอออร์ตาเพมิ่ ข้ึนเน่ืองจากความตา้ นทานรอบนอกท้งั หมดเพ่มิ ข้ึน ใหส้ ังกตการเปลี่ยนแปลงปริมาตร หวั ใจและปริมาตรสโตรกเพียงชวั่ ครู่เมื่อความดนั เลือดในเอออร์ตา้ เพมิ่ ข้ึน แลว้ กลบั คืนสู่ค่าปกติท้งั ท่ีความ ดนั เลือดในเอออร์ตายงั สูงอยู่ กระบวนการน้ีเกิดจากการควบคุมตวั เองโดยความยาวคงท่ีของหวั ใจ การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมุติ

241 การตอบสนองดงั กล่าวพบคร้ังแรกโดย วอน แอนเรฟ (Von Anrep) ในปี พ.ศ. 2455 จึงเป็นที่มา ของ ผลของแอนเรฟ (Anrep effect) หรือ การควบคุมตัวเองโดยความยาวคงท่ี (homeometric autoregulation) เป็นกระบวนการซ่ึงหวั ใจพยายามทาใหป้ ริมาตรสโตรกมีคา่ เท่ากบั ปกติ กระบวนการน้ีมีความสาคญั มากใน ภาวะที่หวั ใจเตน้ เร็ว ภาวะท่ีหวั ใจมีคอนแทรคไทลิตีลดลง หรือภาวะที่หวั ใจถูกยบั ย้งั ดว้ ยยาตา่ งๆ ส่วน บทบาทในภาวะปกติยงั ไม่ชดั เจน โดยอาจช่วยป้ องกนั การลดลงของปริมาตรสโตรกในช่วงท่ีความดนั เลือด หรือแอฟเตอร์โหลดเพ่ิมข้ึนทนั ทีทนั ใด สาหรับกลไกที่ทาใหห้ วั ใจตอบสนองเช่นน้ียงั ไม่มีขอ้ สรุป แต่ส่วน หน่ึงอาจเก่ียวขอ้ งกบั การเปล่ียนแปลงความตึงของผนงั ห้องหวั ใจในขณะบีบตวั เมื่อมีแรงตา้ นมาก (increased wall tension) และเก่ียวขอ้ งกบั ระดบั แคลเซียมไอออนในเซลลก์ ลา้ มเน้ือหวั ใจที่เพิม่ ข้ึนดว้ ย เนื่องจากการควบคุมตวั เองโดยความยาวคงท่ี เกิดจากการเพ่มิ แอฟเตอร์โหลด จึงอาจเรียกวา่ การ ควบคุมที่ถกู กระตุ้นด้วยแอฟเตอร์ โหลด (afterload-induced regulation) นอกจากน้ี การควบคุมตงั เองโดย ความยาวคงที่ยงั รวมถึงการเปล่ียนแปลงความแรงในการบีบตวั เนื่องจากอตั ราการเตน้ ของหวั ใจเปลี่ยนไป ดว้ ย (rate-induced regulation) แต่ในที่น้ีขอกล่าวเฉพาะกระบวนการที่เพิม่ แรงเน่ืองจากแอฟเตอร์โหลด เปล่ียนแปลงเท่าน้นั ส่วนบทบาทของอตั ราการเตน้ ของหวั ใจต่อความแรงในการบีบตวั จะไดก้ ล่าวถึงใน ลาดบั ต่อไป สาหรับตวั แปรที่มีผลตอ่ แอฟเตอร์โหลดไดก้ ล่าวแลว้ ก่อนหนา้ น้ี 2. ความสัมพนั ธ์ระหว่างพรีโหลดและแอฟเตอร์โหลด แมว้ า่ หวั ใจมีคุณสมบตั ิที่ทางานโดยอาจข้ึนกบั พรีโหลดหรือแอฟเตอร์โหลดแยกกนั ได้ แต่ในภาวะ ปกติกระบวนการท้งั สองมีความเกี่ยวพนั กนั มาก ซ่ึงสามารถพิจารณาไดด้ ว้ ยกราฟแสดงการทางานของหวั ใจ หอ้ งล่าง (ventricular function curve) กราฟน้ี (รูปท่ี 7-14) แสดงการเปลี่ยนแปลงปริมาตรสโตรกตอ่ ความ ดนั เลือดในหวั ใจหอ้ งล่างก่อนบีบตวั จะเห็นวา่ ดว้ ยคุณสมบตั ิการควบคุมตวั เองเน่ืองจากความยาวเปล่ียน เมื่อพรีโหลดเพมิ่ ข้ึนจะไดป้ ริมาตรสโตรกเพม่ิ ข้ึน อยา่ งไรกต็ ามดว้ ยคุณสมบตั ิการควบคุมตวั เองโดยความ ยาวคงที่ ในภาวะที่ปริมาตรปลายระยะหวั ใจคลายตวั คงท่ีคา่ หน่ึง ถา้ แอฟเตอร์โหลดเพ่ิมข้ึน ปริมาตรสโตรก จะลดลงไม่มากเท่ากบั กรณีที่หวั ใจไมม่ ีคุณสมบตั ิน้ีหรืออาจไม่ลดลงกไ็ ดถ้ า้ แอฟเตอร์โหลดเพมิ่ ไม่มาก ส่วน ในภาวะท่ีแอฟเตอร์โหลดลดลง ปริมาตรสโตรกจะเพ่มิ ข้ึนไดม้ ากกวา่ กรณีที่หวั ใจไม่มีคุณสมบตั ิในการ ควบคุมตวั เองโดยความยาวคงที่ ท้งั น้ีเพราะตราบใดท่ีมีแรงตา้ นอยคู่ ่าหน่ึง หวั ใจจะมีแรงบีบตวั จากอิทธิพล ของแอฟเตอร์โหลดอยคู่ า่ หน่ึงเช่นกนั ส่วนการเปลี่ยนแปลงพรีโหลดช่วยทาใหห้ วั ใจสามารถเพมิ่ ปริมาตร สโตรกไดเ้ หมาะสมกบั ปริมาตรเลือดท่ีหวั ใจไดร้ ับเมื่อคลายตวั มีขอ้ สังเกตกค็ ือ แมห้ วั ใจจะมีคุณสมบตั ิใน การควบคุมตวั เองโดยความยาวคงที่ แตก่ ระบวนการน้ีมิไดช้ ดเชยการเปลี่ยนแปลงแอฟเตอร์โหลดได้ สมบรู ณ์เสมอไป เพราะถา้ แอฟเตอร์โหลดมีคา่ สูงมาก แมห้ วั ใจจะเพ่มิ แรงบีบตวั ดว้ ยคุณสมบตั ิดงั กล่าวแลว้ ปริมาตรสโตรกกย็ งั คงตอ้ งลดลง เพยี งแตอ่ าจลดลงไมม่ ากเมื่อเทียบกบั กรณีท่ีหวั ใจไมม่ ีคุณสมบตั ิน้ี นอกจากน้ีจะเห็นวา่ การเพ่ิมพรีโหลดและแอฟเตอร์โหลดจะทาใหห้ วั ใจตอ้ งทางานมากข้ึนดว้ ย การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมตุ ิ

242 รูปที่ 7-22 กราฟแสดงความสมั พนั ธ์ระหวา่ งปริมาตรหวั ใจก่อนบีบตวั หรือพรีโหลดต่อปริมาตรสโตรก ใน ภาวะที่มีหรือไม่มีกระบวนการควบคุมตวั เองโดยความยาวคงที่หรือระดบั แอฟเตอร์โหลดท่ีแตกต่างกนั คอนแทรคไทลติ หี รือภาวะอโิ นโทรปิ ก (contractility or inotropic state) นอกเหนือจากผลของพรีโหลดและแอฟเตอร์โหลดต่อแรงบีบตวั ของหวั ใจแลว้ ยงั มีตวั แปรอื่นอีกที่ สามารถเปลี่ยนแปลงความสามารถในการบีบตวั ของหวั ใจได้ เช่น จงั หวะการเตน้ ของหวั ใจ ระบบ ประสาทอตั โนวตั ิ ฮอร์โมน ภาวะสารอาหารของหวั ใจ เมแทบอลิซึมของหวั ใจ อุณหภูมิ พีเอช สารเคมี และ ยาตา่ งๆ เป็นตน้ (ตารางที่ 7-5) แรงบีบตวั ของหวั ใจที่เพ่ิมข้ึนหรือลดลงเนื่องจากปัจจยั อื่นนอกเหนือจากพรี โหลดและแอฟเตอร์โหลด เรียกวา่ คอนแทรคไทลิตี หรือ ภาวะอิโนโทรปิ ก เนื่องจากคอนแทรคไทลิตีเป็ น คาท่ีบางคร้ังใชแ้ ทนความหมายที่วา่ ความสามารถในการหดตวั ซ่ึงครอบคลุมถึงตวั แปรต่างๆที่มีผลต่อหวั ใจ ท้งั หมด ทาใหค้ วามหมายของคอนแทรคไทลิตีแตกตา่ งจากท่ีกล่าวแลว้ และมกั ใชก้ นั อยา่ งสบั สนมากมาย เพ่อื หลีกเลี่ยงปัญหาดงั กล่าว จึงนิยมใชค้ าวา่ \"ภาวะอิโนโทรปิ ก\" แทนคาวา่ \"คอนแทรคไทลิตี\" ในหนงั สือ หลายเล่ม แตใ่ นหนงั สือเล่มน้ีขอใชท้ ้งั สองคาในความหมายเดียวกนั ตวั แปรตา่ งๆสามารถเพิม่ ภาวะอิโน โทรปิ ก (positive inotropic agent) หรือลดภาวะอิโนโทรปิ กกไ็ ด้ (negative inotropic agent) และอาจทาให้ อตั ราการเตน้ ของหวั ใจเพิม่ ข้ึน (positive chronotropic agent) หรือลดลง (negative chronotropic agent) ร่วม ดว้ ยหรือไม่ก็ได้ ท้งั น้ีข้ึนกบั คุณสมบตั ิของตวั แปรแต่ละชนิด การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมุติ

243 ตารางที่ 7-5 ปัจจยั ที่มีอิทธิพลต่อคอนแทรคไทลิตี เพม่ิ ขนึ้ ลดลง ประสาทซิมพาเทติกทางานมากข้ึน ประสาทซิมพาเทติกทางานลดลง อตั ราการเตน้ ของหวั ใจเพ่ิมข้ึน อตั ราการเตน้ ของหวั ใจลดลง แคทิโคลามีนส์ กระตุน้ ประสาทเวกสั ที่ไปเล้ียงหวั ใจ ฮอร์โมนธยั รอยด์ ภาวะหวั ใจขาดเลือด แองจิโอเทซินสอง ภาวะเลือดมีออกซิเจนนอ้ ยไป กลูคากอน ภาวะเลือดมีคาร์บอนไดออกไซดเ์ กิน อินซูลิน ภาวะเลือดเป็ นกรด ทอรีน ภาวะเลือดมีโปแตสเซียมเกิน กลูโคคอร์ติคอยส์ ยากีดก้นั ช่องแคลเซียมไอออน แคลเซียมไอออน ยากีดด้นั ตวั รับอะดิเนอร์จิกชนิดบีตา ยากระตุน้ หวั ใจตา่ งๆ เช่น ไดออ็ กซิน ธีโอฟิ ลลีน ยาตา้ นภาวะหวั ใจเสียจงั หวะ เช่น ควนิ ิดีน 1. ประสาทซิมพาเทติก ประสาทซิมพาเทติกกระตุน้ คอนแทรคไทลิตีของหวั ใจห้องบนและหอ้ งล่าง โดยทว่ั ไปประสาทซิม พาเทติกไปเล้ียงหวั ใจห้องบนมากกวา่ หวั ใจหอ้ งล่าง ทาใหค้ วามเขม้ ขน้ ของนอร์อิพเิ นฟรีนในหวั ใจหอ้ งบน มากกวา่ หวั ใจหอ้ งล่างประมาณสามเทา่ ความเขม้ ขน้ ของสารน้ีในปมเอสเอ ปมเอวี และกลา้ มเน้ือหวั ใจห้อง บน มีคา่ ใกลเ้ คียงกนั ถา้ ตดั เส้นประสาทซิมพาเทติกท่ีไปเล้ียงหวั ใจทิง้ ท้งั หมด ความเขม้ ขน้ ของนอร์อิพิเน ฟรีนในหวั ใจจะมีคา่ ใกลก้ บั ศนู ย์ แสดงวา่ สารน้ีส่วนใหญม่ าจากปลายประสาทซิมพาเทติก ถา้ กระตุน้ ประสาทซิมพาเทติกที่แกงเกลียนสเตลเลตดา้ นซา้ ย จะทาใหห้ วั ใจมีคอนแทรคไทลิตีเพม่ิ ข้ึนไดม้ ากกวา่ การ กระตุน้ แกงเกลียนทางดา้ นขวา (รูปท่ี 7-15) ท้งั น้ีเป็นเพราะวา่ ประสาทซิมพาเทติกดา้ นซา้ ยไปเล้ียง กลา้ มเน้ือหวั ใจหอ้ งล่างมากกวา่ ไปเล้ียงเซลลป์ มและหวั ใจหอ้ งบน ในขณะท่ีดา้ นขวาไปเล้ียงหวั ใจหอ้ งบน และเซลลป์ มมากกวา่ หวั ใจหอ้ งล่าง ผลของประสาทซิมพาเทติกต่อคอนแทรคไทลิตี ผา่ นตวั รับอะดิเนอร์จิก ชนิดบีตาหน่ึงเป็นส่วนใหญ่ เม่ือตวั รับบีตาถูกกระตุน้ จะทาใหเ้ อนไซมอ์ ะดิไนเลตไซเคลสบนเยอื่ หุม้ เซลล์ หวั ใจทางานมากข้ึน ทาใหร้ ะดบั ไซคลิกเอเอม็ พีเพ่ิมข้ึนในไซโตพลาสซึม และโปรตีนโคเนสต่างๆ ถูก กระตุน้ หลงั จากน้นั จะเกิดกระบวนการภายในเซลลอ์ ีกมากมาย อยา่ งเป็นลาดบั ผลสุดทา้ ยมีการหดส้ัน ของซาร์โคเมียร์ไดด้ ีข้ึน และหวั ใจบีบตวั ไดแ้ รงข้ึน กระบวนการหน่ึงที่ทาใหห้ วั ใจบีบตวั แรงเน่ืองจาก ประสาทซิมพาเทติกคือ การเกิดฟอสฟอริเลชนั โปรตีนที่เป็นส่วนประกอบของช่องแคลเซียมไอออนชนิด การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมตุ ิ

244 แอล แลว้ ทาใหจ้ านวนช่องไอออนชนิดน้ีท่ีทางานไดเ้ พิ่มมากข้ึน เมื่อเกิดศกั ยะเพื่องาน จึงมีแคลเซียมแพร่ เขา้ เซลลม์ าก มีการคดั หลงั่ แคลเซียมภายในเซลลม์ ากข้ึน และกลา้ มเน้ือหวั ใจบีบตวั แรงข้ึน ตามลาดบั ผลของประสาทซิมพาเทติกต่อคอนแทรคไทลิตีของหวั ใจ ถูกยบั ย้งั ดว้ ยยาหรือสารที่กีดก้นั ตวั รับอะดิเนอร์จิกชนิดบีตาหน่ึง เช่น โปรแพรโนลอล และถูกกระตุน้ ดว้ ยยาอะดิเนอร์จิกตา่ งๆ และยาที่เพิ่ม ระดบั ไซคลิกเอเอม็ พีภายในเซลลไ์ ด้ เช่น ธีโอฟิ ลลีน และกาแฟ เป็นตน้ รูปที่ 7-15 ภาพจาลองแสดงผลการกระตุน้ ประสาทซิมพาเทติก (กลาง) และประสาทเวกสั (ซา้ ย) ซ่ึงไปเล้ียง หวั ใจต่อความดนั ในหวั ใจห้องล่างท่ีหดตวั แบบปริมาตรคงท่ี เส้นประแสดงความชนั ของการเปล่ียนแปลง ความดนั เม่ือบีบตวั (dp/dt) ซ่ึงบ่งช้ีคอนแทรคไทลิตี (2 > 1 > 3) 2. ประสาทพาราซิมพาเทติก ประสาทพาราซิมพาเทติกยบั ย้งั การทางานของปมเอสเอ การทางานของกลา้ มเน้ือหวั ใจห้องบน และการนาไฟฟ้ าผา่ นปมเอวี นอกจากน้ียงั สามารถยบั ย้งั การบีบตวั ของหวั ใจหอ้ งล่างได้ แต่ดว้ ยฤทธ์ิท่ีนอ้ ย โดยทว่ั ไป ประสาทพาราซิมพาเทติกมีผลโดยตรงต่อคอนแทรคไทลิตีของหวั ใจนอ้ ยมาก เมื่อเทียบกบั ประสาทซิมพาเทติก ส่วนใหญ่มีผลตอ่ อตั ราการผลิตสญั ญาณไฟฟ้ าและการนาไฟฟ้ าท่ีเซลลป์ ม อยา่ งไรก็ ตาม กระตุน้ ประสาทเวกสั ไปหวั ใจลดคอนแทรคไทลิตีของหวั ใจ (รูปที่ 7-15) ดว้ ยกลไกดงั น้ี (1) ผลโดยตรง เม่ือประสาทพาราซิมพาเทติกคดั หลงั่ อะเซทิลโคลีน สารน้ีจะไปจบั ตวั รับมสั คารินิก บนเยอ่ื หุม้ เซลลห์ วั ใจ แลว้ ทาใหร้ ะดบั ไซคลิกจีเอม็ พีภายในเซลลเ์ พ่ิมข้ึน ไซคลิกจีเอม็ พีลดคอนแทรคไทลิตี ของหวั ใจดว้ ยกลไกที่ยงั ไม่ทราบแน่ชดั แต่เกี่ยวขอ้ งกบั การลดระดบั แคลเซียมไอออนในไซโทพลาซึม (2) ผลโดยอ้อม ประสาทพาราซิมพาเทติกทางานตรงขา้ มกบั ประสาทซิมพาเทติก ถา้ ประสาทซิมพา เทติกมีฤทธ์ิเด่น ประสาทพาราซิมพาเทติกจะมีผลตอ่ หวั ใจนอ้ ย แมว้ า่ อาจจะทางานเท่าเดิม แตถ่ า้ ประสาทซิม การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมตุ ิ

245 พาเทติกทางานนอ้ ยลง ประสาทพาราซิมพาเทติกจะมีผลต่อคอนแทรคไทลิตีของหวั ใจมากข้ึน ซ่ึงอาจมีผล โดยผา่ นกลไกไดส้ ามประการ ประการแรก อะเซทิลโคลีนอาจลดระดบั ไซคลิกเอเอม็ พภี ายในเซลล์ ประการท่ีสอง ไซคลิกจิเอม็ พีที่สร้างข้ึนอาจเร่งการสลายไซคลิกเอเอม็ พี และประการที่สาม อะเซทิลโคลีนที่ คดั หลงั่ จากปลายประสาทพาราซิมพาเทติก อาจยบั ย้งั การคดั หลงั่ นอร์อิพิเนฟรีนท่ีปลายประสาทซิมพาเทติก ซ่ึงอยใู่ นบริเวณใกลเ้ คียงกนั มีหลกั ฐานวา่ ถา้ กระตุน้ ท้งั ประสาทซิมพาเทติกและประสาทเวกสั พร้อมกนั นอร์อิพิเนฟรีนจะคดั หลงั่ ไดน้ อ้ ยกวา่ การกระตุน้ ประสาทซิมพาเทติกตามลาพงั ท้งั ๆท่ีใชแ้ รงและความถี่ ของการกระตุน้ เทา่ กนั 3. รีเฟลก็ ซ์บาโรรีเซฟเตอร์ (baroreceptor reflex) บาโรรีเซฟเตอร์เป็นตวั รับท่ีตอบสนองตอ่ การยืดของผนงั หลอดเลือด ซ่ึงเกิดจากความดนั เลือด เพ่ิมข้ึน หรือความดนั รอบหลอดเลือดลดลง พบมากท่ีหลอดเลือดแคโรติด และเอออร์ตา ถา้ บาโรรีเซฟเตอร์ ถูกกระตุน้ จะมีสัญญาณประสาทส่งไปกา้ นสมอง แลว้ ทาใหป้ ระสาทซิมพาเทติกทางานลดลง แต่ประสาท พาราซิมพาเทติกทางานมากข้ึน ส่งผลใหค้ อนแทรคไทลิตีและอตั ราการเตน้ ของหวั ใจลดลง แตถ่ า้ ความดนั เลือดต่าจะทาใหเ้ กิดรีเฟลก็ ซ์บาโรรีเซฟเตอร์แลว้ ทาประสาทซิมพาเทติกทางานมากข้ึน แตป่ ระสาทพาราซิม พาเทติกทางานนอ้ ยลง ส่งผลใหค้ อนแทรคไทลิตีและอตั ราการเตน้ ของหวั ใจเพ่ิมข้ึน บทบาทของรีเฟล็กซ์บา โรรีเซฟเตอร์ต่อหวั ใจข้ึนกบั ระดบั การทางานของประสาทซิมพาเทติกพ้ืนฐานดว้ ย (sympathetic tone) ถา้ ประสาทน้ีทางานนอ้ ยอยแู่ ลว้ การเปล่ียนแปลงรีเฟล็กซ์บาโรรีเซฟเตอร์ จะมีอิทธิพลต่อคอนแทรคไทลิตีของ หวั ใจนอ้ ย แตถ่ า้ ประสาทซิมพาเทติกทางานมากอยแู่ ลว้ (เช่น ในภาวะที่มีความเครียดมาก) การเปล่ียนแปลง รีเฟล็กซ์บาโรรีเซฟเตอร์หรือความดนั เลือด จะมีผลต่อคอนแทรคไทลิตีของหวั ใจมาก 4. รีเฟลก็ ซ์คโี มรีเซฟเตอร์ (chemorecepter reflex) ถา้ การหายใจถูกควบคุมใหค้ งท่ีไวค้ า่ หน่ึง เมื่อกระตุน้ คีโมรีเซฟเตอร์ท่ีแคโรติดบอดีจะทาใหห้ วั ใจเตน้ ชา้ ลง และคอนแทรคไทลิตีของหวั ใจลดลง อยา่ งไรก็ตาม ในภาวะปกติ ถา้ คีโมรี เซฟเตอร์ที่แคโรติด บอดีถูกกระตุน้ ดว้ ยภาวะเลือดมีออกซิเจนนอ้ ยไป หรือคีโมรีเซฟเตอร์ท่ีส่วนกลาง (central chemoreceptor) ถูกกระตุน้ ดว้ ยภาวะร่างกายเป็นกรดหรือมีคาร์บอนไดออกไซดม์ าก การระบายหายใจจะเพ่มิ มากข้ึน ประสาทซิมพาเทติกทางานเพิ่มข้ึน และประสาทพาราซิมพาเทติกทางานลดลง การเปล่ียนแปลงน้ีทาใหห้ วั ใจเตน้ เร็วและแรงข้ึน คีโมรีเซฟเตอร์ท่ีทาใหเ้ กิดรีเฟล็กซ์หวั ใจเตน้ ชา้ และไม่แรงในการหายใจอิสระ มี แหล่งอยทู่ ี่หวั ใจและปอด สารเคมีทว่ั ไปสามารถกระตุน้ ใหต้ วั รับน้ีได้ แต่บทบาทของตวั รับเหล่าน้ีต่อหวั ใจ มีความสาคญั นอ้ ยมากในภาวะปกติ 5. รีเฟลก็ ซ์อน่ื ๆ ประสาทอตั โนวตั ิอาจถูกควบคุมใหม้ ีการเปล่ียนแปลงดว้ ยกระบวนการรีเฟลก็ ซ์ท่ีมีตวั รับอยใู่ นที่ ต่างๆ เช่น การเคลื่อนไหวของขอ้ ต่อและกลา้ มเน้ือ (proprioceptor reflexes) ความเจบ็ ปวด และการสมั ผสั การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมตุ ิ

246 เป็นตน้ การเปล่ียนแปลงตวั แปรเหล่าน้ีทาใหเ้ กิดรีเฟล็กซ์ท่ีทาใหห้ วั ใจเตน้ เร็วและแรง ผา่ นการเพ่มิ การ ทางานของประสาทซิมพาเทติก และลดการทางานของประสาทพาราซิมพาเทติก 6. ฮอร์โมน 6.1 ฮอร์โมนจากต่อมหมวกไตส่วนใน ต่อมหมวกไตส่วนในคดั หลงั่ แคทิโคลามีนส์คลา้ ยกบั การ กระตุน้ ประสาทซิมพาเทติก เพยี งแต่ต่อมน้ีทาหนา้ ที่เป็ นต่อมไร้ทอ่ สามารถเลือกคดั หลงั่ นอร์อิพิเนฟรีน หรืออิพเี นฟรีนในสัดส่วนท่ีต่างกนั ได้ ในภาวะเลือดมีกลูโคสนอ้ ยไป อิพเิ นฟรีนถูกคดั หลงั่ ในสดั ส่วนที่ มากกวา่ นอร์อิพเิ นฟรีน แต่ถา้ ความดนั เลือดลดลง นอร์อิพิเนฟรีนจะถูกคดั หลงั่ ในสัดส่วนที่มากกวา่ โดยทวั่ ไประดบั แคทิโคลามีนส์ในพลาสมาเป็นสัดส่วนกบั การคดั หลง่ั จากต่อมหมวกไตส่วนใน แต่ท้งั น้ี ข้ึนกบั อตั ราการทาลายออกจากเลือดดว้ ย บทบาทของแคทิโคลามีนส์ในเลือดต่อการควบคุมการทางานของ หวั ใจค่อนขา้ งนอ้ ยในภาวะปกติ แต่ถา้ มีการคดั หลง่ั มากกจ็ ะมีบทบาทมากข้ึน สารเหล่าน้ีเพ่ิมคอนแทรคไท ลิตีของหวั ใจดว้ ยกลไกเดียวกนั กบั การกระตุน้ ประสาทซิมพาเทติก 6.2 ฮอร์โมนจากต่อมหมวกไตส่วนนอก ถา้ ร่างกายขาดฮอร์โมนจากต่อมหมวกไตส่วนนอก โดยเฉพาะอยา่ งยงิ่ อลั โดสเตอโรน และกลูโคคอร์ติคอยด์ (เช่น Addison's syndrome) จะทาใหป้ ริมาตรเลือด ลดลง ความดนั เลือดลดลง และอาจเสียชีวติ ได้ ฮอร์โมนกลุ่มน้ีเพิม่ คอนแทรคไทลิตีของหวั ใจทางออ้ ม ดว้ ย การเพิม่ ความไวของเซลลห์ วั ใจในการตอบสนองตอ่ แคทิโคลามีนส์ ซ่ึงอาจกระทาโดยการลดการดูดกลบั แคทิโคลามีนส์ท่ีปลายประสาทซิมพาเทติก แลว้ ทาใหค้ วามเขม้ ขน้ ของแคทิโคลามีนส์ในของเหลวรอบ เซลลห์ วั ใจเพ่มิ ข้ึน หรืออาจเพมิ่ แอฟฟิ นิตีของตวั รับอะดิเนอร์จิกต่อแคทิโคลามีนส์กไ็ ด้ 6.3 ฮอร์โมนธัยรอยด์ ฮอร์โมนธยั รอยด์เพมิ่ คอนแทรคไทลิตีของหวั ใจ โดยเกี่ยวขอ้ งกบั การ เพ่มิ ข้ึนของ การนาแคลเซียมไอออนเขา้ เซลล์ การสลายเอทีพี การสร้างโปรตีน และการทางานของไมโอ ซิน-เอทีพีเอส (myosin-ATPase activity) ในภาวะร่างกายมีฮอร์โมนธยั รอยดเ์ กิน (hyperthyroidism) จะพบ การเปลี่ยนแปลงของหวั ใจอยา่ งชดั เจน โดยเฉพาะภาวะหวั ใจโต ฮอร์โมนน้ีอาจเพิ่มคอนแทรคไทลิตีของ หวั ใจไดท้ างออ้ ม ดว้ ยการเพิ่มความไวของเซลลห์ วั ใจต่อแคทิโคลามีนส์และเพิ่มการทางานของประสาทซิม พาเทติก นอกจากน้ีมีรายงานวา่ ฮอร์โมนธยั รอยดเ์ พ่ิมจานวนตวั รับอะดิเนอร์จิกชนิดบีตา บนเยอื่ หุม้ เซลล์ หวั ใจไดด้ ว้ ย อยา่ งไรกต็ าม บทบาทของฮอร์โมนน้ีตอ่ คอนแทรคไทลิตีของหวั ใจมีคา่ นอ้ ยมากในภาวะปกติ 6.4 อนิ ซูลนิ และกลูคากอน อินซูลินจากเซลลบ์ ีตาของตบั อ่อนโดยตรงเพ่ิมคอนแทรคไทลิตีของ หวั ใจ โดยอาจเก่ียวขอ้ งกบั การนาสารอาหารเขา้ เซลลห์ วั ใจเพม่ิ ข้ึน แลว้ ทาใหห้ วั ใจมีพลงั งานเพยี งพอ สาหรับการบีบตวั และการฟอสฟอริเลชนั ช่องแคลเซียมไอออน ซ่ึงช่วยใหม้ ีแคลเซียมไอออนคดั หลง่ั มาก ข้ึนเมื่อเกิดศกั ยะเพอ่ื งาน แคลเซียมไอออนในไซโตพลาซึมมากข้ึน และกลา้ มเน้ือหวั ใจบีบตวั แรงข้ึน ตามลาดบั อยา่ งไรก็ตาม บทบาทของอินซูลินเช่นน้ีอาจนอ้ ยในภาวะปกติ เพราะหวั ใจมีอาหารใชอ้ ยา่ ง พอเพียง แตจ่ ะมีประโยชน์มากถา้ หวั ใจอยใู่ นภาวะท่ีขาดเลือด ในภาวะที่เลือดมีอินซูลินเกิน ระดบั น้าตาลใน การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมุติ

247 เลือดจะลดลง แลว้ ส่งผลใหป้ ระสาทซิมพาเทติกทางานมากข้ึน ซ่ึงเพิ่มคอนแทรคไทลิตี ภาวะเช่นน้ีอินซูลิน จึงเพ่ิมคอนแทรคไทลิตีของหวั ใจไดโ้ ดยออ้ ม กลูคากอนจากเซลลแ์ อลฟาของตบั อ่อน เพมิ่ ท้งั คอนแทรคไทลิตีและอตั ราการเตน้ ของหวั ใจ คลา้ ย ฤทธ์ิของแคทิโคลามีนส์ ท้งั น้ีอาจเน่ืองจากกลูคากอนมีฤทธ์ิผา่ นเอนไซมอ์ ะดิไนเลตไซเคลสและไซคลิก เอเอม็ พเี ช่นเดียวกบั อิพเิ นฟรีน ในภาวะปกติกลูคากอนมีระดบั ในเลือดค่อนขา้ งต่า และมีความสาคญั นอ้ ยตอ่ การทางานของหวั ใจ 6.5 ฮอร์โมนจากต่อมใต้สมองส่วนหน้า ในภาวะท่ีต่อมใตส้ มองทางานไดน้ อ้ ยลง (hypopituitarism) หวั ใจจะทางานผดิ ปกติไปดว้ ย เนื่องจากขาดฮอร์โมนธยั รอยด์ และฮอร์โมนจากต่อมหมวกไตส่วนนอก ส่วนฮอร์โมนเจริญเติบโต (growth hormone) อาจมีผลโดยตรงต่อกลา้ มเน้ือหวั ใจ ซ่ึงอาจร่วมกบั ฮอร์โมนธยั รอยดก์ ระตุน้ การสร้างโปรตีนของเซลลห์ วั ใจ 7. ออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ ภาวะร่างกายขาดออกซิเจน (hypoxia) และ/หรือภาวะร่างกายมีคาร์บอนไดออกไซดเ์ กิน (hypercapnia) ทาใหเ้ กิดรีเฟล็กซ์คีโมรีเซฟเตอร์ เพิม่ การทางานของประสาทซิมพาเทติก และคอนแทรคไทลิ ตีของหวั ใจ ตามลาดบั แต่ผลโดยตรงของภาวะหวั ใจขาดออกซิเจนคือ ลดคอนแทรคไทลิตีของหวั ใจ อนั เป็นผลจากเซลลห์ วั ใจขาดพลงั งาน ถา้ เซลลห์ วั ใจขาดพลงั งานไมร่ ุนแรง จะทาใหจ้ านวนช่องแคลเซียม ไอออนที่ทางานไดล้ ดลง แคลเซียมไอออนแพร่เขา้ เซลลไ์ ดน้ อ้ ยในขณะเกิดศกั ยะเพื่องาน แคลเซียมภายใน เซลลค์ ดั หลงั่ นอ้ ย แคลเซียมในไซโตพลาสซึมต่า และกลา้ มเน้ือหวั ใจหดตวั ไดแ้ รงนอ้ ยลง ตามลาดบั แตเ่ ม่ือ ร่างกายขาดออกซิเจนมากจนหวั ใจมีภาวะขาดออกซิเจนมาก เซลลก์ ลา้ มเน้ือหวั ใจจะเสียคุณสมบตั ิทาง ไฟฟ้ าและการหดตวั คลา้ ยกบั การขาดเลือด โดยทวั่ ไปเมื่อร่างกายมีภาวะเลือดมีออกซิเจนต่าปานกลางและ เฉียบพลนั ผลรวมต่อหวั ใจคือ คอนแทรคไทลิตีของหวั ใจเพิ่มข้ึน เนื่องจากผลของรีเฟลก็ ซ์คีโมรีเซฟเตอร์ เด่นกวา่ ผลโดยตรงต่อหวั ใจ ภาวะเลือดมีคาร์บอนไดออกไซดเ์ กินมีผลโดยตรงต่อหวั ใจ คลา้ ยกบั ภาวะเลือดมีออกซิเจนนอ้ ยไป คือ การสร้างพลงั งานลดลง และผลทางออ้ มท่ีผา่ นรีเฟล็กซ์คีโมรีเซฟเตอร์ โดยรีเฟล็กซ์ใหผ้ ลเด่นกวา่ ผล โดยตรงในภาวะท่ีไม่รุนแรง นอกจากน้ีเน่ืองจากความดนั ยอ่ ยของคาร์บอนไดออกไซดก์ าหนดพีเอชของ เลือดและภายในเซลล์ ถา้ ความดนั ของแกส๊ น้ีสูงจะทาใหเ้ ลือดและภายในเซลลห์ วั ใจเป็ นกรด พีเอชต่าทาให้ แคลเซียมไอออนคดั หลงั่ จากแหล่งภายในเซลลห์ วั ใจลดลง การสร้างพลงั งงานและการเกิดคูจ่ บั ของไม โอไฟบริลผดิ ปกติ สุดทา้ ยคือคอนแทรคไทลิตีของกลา้ มเน้ือหวั ใจลดลง 8. อเิ ลก็ โทรไลต์ ภาวะเลือดมีแคลเซียมเกินทาใหห้ วั ใจมีคอนแทรคไทลิตีเพ่ิมข้ึน เน่ืองจากมีแคลเซียมไอออนแพร่ เขา้ เซลลม์ ากเม่ือเกิดศกั ยะเพื่องาน ทาใหแ้ คลเซียมไอออนคดั หลง่ั จากซาร์โคพลาสมิกเรทิคิวลมั มาก ระดบั แคลเซียมไอออนในไซโทพลาซึมเพ่ิมข้ึน และหวั ใจหดตวั แรงข้ึน ตามลาดบั ส่วนภาวะเลือดมีโซเดียมเกิน มกั ทาใหค้ อนแทรคไทลิตีของหวั ใจลดลง อาจเน่ืองจากโซเดียมแยง่ จบั กบั ตวั รับแคลเซียมท่ีเยอื่ หุม้ เซลล์ การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมุติ

248 แลว้ ทาใหแ้ คลเซียมไอออนแพร่เขา้ เซลลไ์ ดน้ อ้ ยเม่ือเกิดศกั ยะเพื่องาน ในขณะที่ภาวะเลือดมีโปแตสเซียม นอ้ ยไปเพิ่มคอนแทรคไทลิตีของหวั ใจ เน่ืองจากการที่ศกั ยไ์ ฟฟ้ าของเยอื่ หุม้ เซลลห์ วั ใจในขณะพกั เป็นลบ มาก เม่ือเกิดศกั ยะเพ่อื งาน แคลเซียมไอออนจึงแพร่เขา้ เซลลม์ าก และกลา้ มเน้ือหดตวั แรงข้ึน นอกจากน้ี ยงั พบวา่ ระดบั แมกนีเซียมที่มากข้ึนในเลือดลดคอนแทรคไทลิตีของหวั ใจ ส่วนหน่ึงเน่ืองจากยบั ย้งั การ ทางานของช่องแคลเซียมไอออน 9. ยาและสารเคมี สารที่ยบั ย้งั การทางานของโซเดียม-โปแตสเซียมเอทีพีเอส เช่น ดิจิทอรอส ทาใหโ้ ซเดียมแพร่เขา้ เซลลม์ าก แลว้ ทาใหเ้ กิดการนาแคลเซียมเขา้ เซลลแ์ ลกกบั การนาโซเดียมออกจากเซลล์ ทาใหร้ ะดบั แคลเซียมไอออนในเซลลม์ าก และกลา้ มเน้ือหวั ใจบีบตวั ไดแ้ รงข้ึน ตามลาดบั ดิจิทอลิสเพมิ่ แรงบีบตวั ของ หวั ใจ โดยมีการใชพ้ ลงั งานเทา่ เดิมหรือเพิม่ ข้ึนเลก็ นอ้ ย ดว้ ยเหตุน้ี ยาชนิดน้ีจึงเพม่ิ ประสิทธิภาพการทางาน ของหวั ใจ นิยมใชร้ ักษาภาวะหวั ใจวาย ส่วนยาที่กีดก้นั ช่องแคลเซียมไอออนชนิดแอล (calcium channel blockers) ลดคอนแทรคไทลิตีของหวั ใจ ในขณะที่ยากลุ่มอะดิเนอร์จิกมีผลเหมือนแคทิโคลามีนส์ เพียงแต่ อาจมีฤทธ์ิมากนอ้ ยแตกตา่ งกนั ไป 10. เมแทบอลซิ ึมของหัวใจ กระบวนการเมแทบอลิซึมของเซลลก์ ลา้ มเน้ือหวั ใจ ส่วนใหญเ่ ป็ นกระบวนการท่ีตอ้ งใชอ้ อกซิเจน ในการผลิตพลงั งาน ผลิตผลที่ไดค้ ือ คาร์บอนไดออกไซด์ และสารในกระบวนการสร้างและสลายอื่นๆ (metabolites เช่น กรดแลคติก) ถา้ เลือดไหลมาเล้ียงหวั ใจไมพ่ อเพยี ง จะทาใหห้ วั ใจขาดออกซิเจนและ พลงั งาน และมีคาร์บอนไดออกไซดแ์ ละสารจากกระบวนการสร้างและสลายสะสมมาก การเปล่ียนแปลงน้ี ร่วมกบั ตวั แปรอ่ืนๆ ทาใหค้ อนแทรคไทลิตีของหวั ใจลดลง สารในกระบวนการสร้างและสลายท่ีมีบทบาท ตอ่ คอนแทรคไทลิตีของหวั ใจ (และตวั แปรอื่นๆ) มากคือ อะดิโนซีน (adenosine) สารน้ีไดร้ ับการศึกษา มาก เป็นสารที่ไดจ้ ากการสลายเอทีพแี ละเอดีพี ในภาวะท่ีหวั ใจขาดออกซิเจนและพลงั งาน อะดิโนซีนยบั ย้งั ฤทธ์ิของสารที่กระตุน้ ตวั รับอะดิเนอร์จิกชนิดบีตา ยบั ย้งั การเตน้ ของหวั ใจ ยบั ย้งั การนาไฟฟ้ าผา่ นปมเอวี และทาใหห้ ลอดเลือดโคโรนารีขยาย ดว้ ยเหตุน้ี อะดิโนซีนจึงลดคอนแทรคไทลิตี และการทางานของหวั ใจ ไดโ้ ดยตรง บทบาทเช่นน้ีช่วยป้ องกนั มิใหเ้ ซลลก์ ลา้ มเน้ือหวั ใจทางานมากเม่ือขาดพลงั งาน อนั จะทาให้ เซลลย์ งิ่ ขาดพลงั งานมากข้ึน ส่วนฤทธ์ิในการขยายหลอดเลือดช่วยทาใหเ้ ลือดไหลไปเล้ียงหวั ใจดีข้ึน ป้ องกนั การขาดพลงั งานของเซลลไ์ ดอ้ ีกทางหน่ึงดว้ ย นอกจากน้ีการขาดเลือดยงั กระตุน้ กลไกทางภมู ิคุม้ กนั (รูปที่ 7-16) ทาใหม้ ีการสร้างไนตริออกไซด์ ซูเปอร์ออกไซด์ และสารอ่ืนๆ สารเหล่าน้ียบั ย้งั หรือลดบทบาทของแคลเซียมไอออนต่อกระบวนการหดตวั และทาใหค้ อนแทรคไทลิตีลดลงในท่ีสุด การขาดเลือดยงั ทาใหร้ ะดบั แคลเซียมในเซลลเ์ พิ่มข้ึน เน่ืองจาก ขาดพลงั งานในการสูบออกจากเซลล์ แคลเซียมที่มากเกินน้ียบั ย้งั การคดั หลงั่ แคลเซียมไอออนจากซาร์ โคพลาส มิกเรทิคิวลมั และกระตุน้ กระบวนการสลายดีเอน็ เอ ซ่ึงจะทาใหเ้ ซลลบ์ าดเจบ็ และตายได้ การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมุติ

249 นอกจากน้ีการขาดพลงั งานยงั ทาใหค้ วามสามารถในการควบคุมความแตกต่างของไอออน ระหวา่ งภายใน และภายนอกเซลลเ์ สียไป และเซลลเ์ สียคุณสมบตั ิในการดีโพลาไรเซชนั และการหดตวั ลดคอนแทรคไทลิตี ร่วมกบั การสูญเสียความสามารถในการควบคุมปริมาตรและกลไกอื่นๆ ทาใหเ้ ซลลต์ ายในที่สุด อยา่ งไรก็ ตามในขณะเกิดภาวะหวั ใจขาดเลือด เส้นประสาทซีจากหวั ใจจะถูกกระตุน้ ร่วมกบั การทางานของรีเฟลก็ ซ์ บาโรรีเซฟเตอร์ในกรณีท่ีความดนั เลือดลดลงดว้ ย ทาใหป้ ระสาทซิมพาเทติกทางานมากข้ึน ซ่ึงช่วยป้ องกนั ไมใ่ หค้ อนแทรคไทลิตีลดลงมากหรือเร็วเกินไปดว้ ย แต่กจ็ ะส่งผลเสียในระยะยาวเพราะไปเพมิ่ อตั ราการใช้ ออกซิเจนและพลงั งานของหวั ใจมากข้ึนดว้ ย รูปท่ี 7-16 การขาดเลือดและการไหลคืนของเลือดท่ีไปเล้ียงหวั ใจ ทาใหค้ อนแทรคไทลิตีของหวั ใจลดลง ผา่ นกลไกที่เก่ียวขอ้ งกบั ระบบภมู ิคุม้ กนั กระบวนการเมแทบอลิซึม และการทางานของประสาทซิมพาเทติก การวดั คอนแทรคไทลติ ขี องหวั ใจ เมื่อนาชิ้นเน้ือของหวั ใจโดยเฉพาะกลา้ มเน้ือแพพิลลารีมาทาการศึกษาการหดตวั จะพบวา่ ถา้ ศึกษา การหดตวั ของกลา้ มเน้ือแบบความยาวคงท่ี เม่ือกลา้ มเน้ือมีความยาวก่อนหดตวั ต่างกนั จะไดก้ ราฟ ความสมั พนั ธ์ระหวา่ งความตึงหรือแรงหดตวั กบั ความยาวของกลา้ มเน้ือก่อนหดตวั ซ่ึงอธิบายการควบคุม ตวั เองเน่ืองจากความยาวเปลี่ยนหรือผลของพรีโหลดต่อการหดตวั ของกลา้ มเน้ือหวั ใจ (ดูรูปที่ 7-8) แต่ถา้ เริ่มตน้ ท่ีพรีโหลดคงที่คา่ หน่ึง แต่เปล่ียนแปลงแรงตา้ นเม่ือเร่ิมหดตวั หรือแอฟเตอร์โหลด เมื่อกลา้ มเน้ือหด ตวั ไดแ้ รงมากกวา่ แรงตา้ น กลา้ มเน้ือจะหดส้นั ลงดว้ ยความเร็วเริ่มตน้ ท่ีแตกตา่ งกนั ข้ึนกบั แรงตา้ น หลงั จาก น้นั ศึกษาความเร็วในการหดส้นั ใหม่ โดยเริ่มตน้ ที่พรีโหลดหรือความยาวกลา้ มเน้ือเร่ิมตน้ ตา่ งกนั เมื่อนาคา่ แอฟเตอร์โหลดและความเร็วในการหดส้นั มาเขียนกราฟ ร่วมกบั พรีโหลดหรือความยาวเร่ิมตน้ ท่ีตา่ งกนั การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมตุ ิ

250 แลว้ ลากเส้นตอ่ จากขอ้ มูลที่วดั ไดแ้ ต่ละพรีโหลด ไปตดั แกนความเร็วในการหดตวั ซ่ึงเป็นตาแหน่งที่อนุมาณ วา่ เป็นความเร็วสูงสุดท่ีกลา้ มเน้ือสามารถหดตวั ไดเ้ ม่ือไม่มีน้าหนกั ถ่วง จะพบวา่ กลา้ มเน้ือมดั เดียวกนั มี ความเร็วของการหดส้ันสูงสุด (Vmax) เพียงคา่ เดียว (รูปท่ี 7-17) ถา้ ใส่แคทิโคลามีนส์ (เพมิ่ คอนแทรคไทลิ ตี) ลงในสารละลายที่กลา้ มเน้ือแช่อยู่ แลว้ ศึกษาความเร็วในการหดส้นั เมื่อเปลี่ยนแอฟเตอร์โหลดดงั กล่าว แลว้ จะพบวา่ ความเร็วสูงสุดในการหดส้ันเมื่อมีแคทิโคลามีนส์จะสูงกวา่ ภาวะปกติ ในทานองเดียวกนั ถา้ เราใชส้ ารท่ีกีดก้นั ช่องแคลเซียมไอออน (ลดคอนแทรคไทลิตี) ใส่ลงในสารละลาย แลว้ ศึกษาความเร็วใน การหดส้ันดงั กล่าวอีก จะพบวา่ ความเร็วในการหดส้นั สูงสุดในภาวะน้ีมีค่าลดลง ดว้ ยขอ้ มูลเหล่าน้ีแสดงวา่ ความเร็วในการหดส้นั สูงสุดไม่ข้ึนกบั พรีโหลดและแอฟเตอร์โหลด แตข่ ้ึนกบั คอนแทรคไทลิตีของหวั ใจเอง ดงั น้นั ความเร็วในการหดส้นั สูงสุดจึงเป็นตวั บ่งช้ีคอนแทรคไทลิตีของหวั ใจไดด้ ีที่สุด อยา่ งไรกต็ าม ในทาง ปฏิบตั ิการหาคา่ ความเร็วสูงสุดดงั กล่าวทาไดเ้ ฉพาะในหลอดทดลอง และตอ้ งประมาณดว้ ยการลากเส้นจาก ขอ้ มลู ที่ได้ ซ่ึงผดิ พลาดไดม้ ากเน่ืองจากไมส่ ามารถศึกษาใหไ้ ดข้ อ้ มลู มากจุด เพียงพอที่จะไดก้ ราฟเขา้ ใกล้ แกนความเร็ว ดงั น้นั คา่ ความเร็วในการหดส้ันสูงสุด จึงไมใ่ ชเ้ ป็นดรรชนีบ่งช้ีคอนแทรคไทลิตีของหวั ใจ ในทางปฏิบตั ิ รูปที่ 7-17 ภาพซา้ ยมือแสดงความสัมพนั ธ์ระหวา่ งแอฟเตอร์โหลดและความเร็วในการหดส้นั เริ่มตน้ ใน กลา้ มเน้ือแพพิวลารีมดั เดียวกนั แต่เร่ิมตน้ ท่ีความยาวของกลา้ มเน้ือหรือพรีโหลดที่ต่างกนั (1 < 2 < 3) ซ่ึงได้ ความเร็วในการหดส้นั สูงสุด (Vmax) คา่ เดียวกนั ส่วนภาพขวามือแสดงผลของแคทิโคลามีนส์ต่อ ความสมั พนั ธ์ดงั กล่าว การศึกษาในหวั ใจสตั วท์ ดลองท่ีแยกออกมา แลว้ วดั ความดนั เลือดในหวั ใจหอ้ งล่างตามเวลาพบวา่ ความดนั เลือดสูงสุดของหวั ใจข้ึนกบั ท้งั พรีโหลด แอฟเตอร์โหลด และคอนแทรคไทลิตีของหวั ใจ แต่อตั รา การเปลี่ยนแปลงความดนั เลือดในช่วงแรกที่หวั ใจบีบตวั แบบปริมาตรคงที่ หรือ dP/dt ไม่ข้ึนกบั คา่ พรีโหลด การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมุติ

251 และแอฟเตอร์โหลด แต่จะมีค่าสูงข้ึนเมื่อคอนแทรคไทลิตีของหวั ใจเพิม่ ข้ึน และลดลงมากเม่ือคอนแทรคไท ลิตีของหวั ใจลดลง (ดูรูปที่ 7-15) ดงั น้นั ในหวั ใจปกติ จึงอาจใชค้ า่ dP/dt ของความดนั เลือดในหอั งหวั ใจท่ี ศึกษา เป็นตวั กาหนดหรือบ่งช้ีคอนแทรคไทลิตีของหวั ใจ นนั่ คือ dP/dt แปรผนั โดยตรงกบั ความเร็วในการ หดส้ันสูงสุด คา่ น้ีสามารถวดั ไดโ้ ดยการสอดหลอดสวนเขา้ ที่หลอดเลือดแดงหรือดาที่แขน แลว้ ใหป้ ลาย หลอดสวนไปอยทู่ ่ีหวั ใจห้องท่ีตอ้ งการศึกษา เพ่ือวดั ความดนั เลือดในห้องหวั ใจน้นั ในทางคลินิก สามารถประมาณคอนแทรคไทลิตีของหวั ใจไดจ้ ากสัดส่วนของปริมาตรสโตรกต่อ ปริมาตรหวั ใจก่อนบีบตวั เรียกวา่ สัดส่วนการฉีดเลือด (ejection fraction = stroke volume/end-diastolic volume) แมค้ ่าท่ีไดจ้ ะข้ึนกบั พรีโหลดนอ้ ยเพราะคิดเป็ นสดั ส่วนของปริมาตรหวั ใจก่อนบีบตวั แต่ก็ไม่ เท่ียงตรงในการบง่ ช้ีคอนแทรคไทลิตีเหมือน dp/dt หรือ Vmax เพราะข้ึนกบั แอฟเตอร์โหลดดว้ ย อยา่ งไรก็ ตาม ค่าน้ีสามารถวดั ไดด้ ว้ ยเคร่ืองวดั คล่ืนเสียงความถ่ีสูงโดยไมต่ อ้ งมีการผา่ ตดั หรือใชส้ ารใดๆ จึงนิยมใช้ อยา่ งแพร่หลายในปัจจุบนั ในคนปกติ สัดส่วนการฉีดเลือดของหวั ใจหอ้ งล่างซา้ ยมีค่าอยใู่ นช่วงร้อยละ 50- 75 ถา้ คา่ ต่ากวา่ ร้อยละ 50 แสดงวา่ ความสามารถของหวั ใจในการสูบฉีดเลือดลดลง ไมเ่ พียงพอกบั ความ ตอ้ งการของร่างกาย คือมีภาวะหวั ใจวาย จงั หวะการเต้นของหวั ใจต่อแรงบีบตวั ของหวั ใจ นอกจากอตั ราการเตน้ ของหวั ใจจะมีผลตอ่ ผลงานของหวั ใจโดยตรงแลว้ การเปล่ียนแปลงจงั หวะ การเตน้ ของหวั ใจกม็ ีผลตอ่ ความแรงในการบีบตวั ของหวั ใจหรือคอนแทรคไทลิตีของหวั ใจดว้ ย คือ มีผลต่อ ปริมาตรสโตรก นนั่ เอง การศึกษาในกลา้ มเน้ือแพพลิ ลารีของสตั วต์ า่ งๆ พบวา่ การเปล่ียนแปลงจงั หวะการ เตน้ ของหวั ใจมีผลต่อแรงบีบตวั ของหวั ใจไดห้ า้ ลกั ษณะ ซ่ึงสามารถใชเ้ ป็นขอ้ มูลสนบั สนุนการศึกษาใน หวั ใจท้งั อวยั วะไดด้ ว้ ย (รูปที่ 7-18) 1. การบบี ตวั หลงั การบบี ตัวก่อนกาหนด (post-extrasystole) เมื่อกระตุน้ กลา้ มเน้ือแพพลิ ลารีของหวั ใจดว้ ยความถี่ต่าๆ เป็นจงั หวะสม่าเสมอ จะไดแ้ รงหดตวั ของ กลา้ มเน้ือคงที่ค่าหน่ึง ในระหวา่ งจงั หวะปกติน้ี ถา้ กระตุน้ กลา้ มเน้ือแทรกข้ึนมาก่อนกาหนดจงั หวะปกติ กลา้ มเน้ือจะหดตวั นอกจงั หวะหรือก่อนกาหนด (extrasystole or premature beat) และไดเ้ แรงหดตวั นอ้ ยกวา่ การกระตุน้ ดว้ ยจงั หวะปกติ ส่วนแรงบีบตวั ของจงั หวะปกติถดั จากการหดตวั ก่อนกาหนด แมเ้ วน้ ช่วงพกั ให้ เท่ากบั จงั หวะปกติ จะไดแ้ รงสูงกวา่ จงั หวะปกติ แลว้ คอ่ ยๆ ลดลงเขา้ สู่แรงหดตวั ปกติในจงั หวะถดั ๆ ไป (รูปที่ 7-18 (1)) เรียกการหดตวั ในภาวะน้ีวา่ การหดตัวหลงั การหดตัวก่อนกาหนดหรือนอกจังหวะ (post- extrasystole) กลไกการเกิดคือ ในภาวะที่หวั ใจยงั พกั ไมพ่ อ แคลเซียมไอออนที่ถูกนาเขา้ ออร์แกเนลล์ ภายในเซลลย์ งั ไมไ่ ดเ้ คลื่อนที่ไปยงั ตาแหน่งท่ีจะถูกคดั หลง่ั เมื่อเกิดศกั ยะเพอ่ื งานเร็วกวา่ กาหนด จึงมีการคดั หลง่ั แคลเซียมไอออนไดน้ อ้ ยกวา่ ปกติ และทาใหก้ ารหดตวั ก่อนกาหนดมีแรงลดลง ส่วนการหดตวั หลงั การ หดตวั ก่อนกาหนดเป็นผลต่อเนื่องจากการเกิดการหดตวั ก่อนกาหนด เมื่อแคลเซียมไอออนท่ีนาเขา้ ออร์ การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมตุ ิ

252 แกเนลลค์ ดั หลงั่ นอ้ ยในช่วงการหดตวั ก่อนกาหนด จึงมีแคลเซียมไอออนสะสมในออร์แกเนลลใ์ นตาแหน่ง ท่ีคดั หลงั่ มากกวา่ จงั หวะปกติ เม่ือเกิดศกั ยะเพ่ืองานในจงั หวะน้ี จึงคดั หลง่ั แคลเซียมไอออนไดม้ ากกวา่ จงั หวะปกติ และการหดตวั หลงั การหดตวั ก่อนกาหนดมีแรงมากกวา่ จงั หวะปกติ ตามลาดบั ถา้ ช่วงพกั หลงั การหดตวั ก่อนกาหนดนานข้ึนเน่ืองจากจงั หวะปกติไมส่ ามารถทาใหเ้ กิดศกั ยะเพ่ืองานได้ เพราะสัญญาณ กระตุน้ ไปตกอยใู่ นช่วงเวลาตา้ นทานสมั บรู ณ์ของการหดตวั ก่อนกาหนด การหดตวั หลงั การหดตวั ก่อน กาหนดน้ีกจ็ ะแรงข้ึนอีก เนื่องจากมีแคลเซียมไปสะสมที่ตาแหน่งคดั หลง่ั ของซาร์โคพลาสมิกเรติคิวลมั มากกวา่ ปกติ นน่ั เอง รูปที่ 7-18 ภาพจาลองแสดงอิทธิพลของการเปล่ียนแปลงช่วงเวลาการหดตวั ต่อแรงบีบตวั ของกลา้ มเน้ือ แพพิลลารีในหลอดทดลอง (1) post-extrasystolic potentiation (2) treppe or staircase phenomenon (3) paired-pacing response (4) respose to a train stimuli (5) rest potentiation (6) แสดงสเกลเวลาและแรงหดตวั เมื่อนาความรู้ท่ีศึกษาในกลา้ มเน้ือแพพลิ ลารีไปอธิบายในหวั ใจปกติ โดยเฉพาะหวั ใจหอ้ งล่างพบวา่ หวั ใจมีการบีบตวั ก่อนกาหนดและการบีบตวั หลงั การบีบตวั ก่อนกาหนด ในทานองเดียวกนั กบั กลา้ มเน้ือ แพพลิ ลารี เพียงแต่ช่วงเวลาระหวา่ งการบีบตวั ก่อนกาหนดและจงั หวะถดั ไปนานกวา่ ปกติ เน่ืองจาก การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมตุ ิ

253 สัญญาณไฟฟ้ าจากปมเอสเอจงั หวะปกติที่ต่อเน่ืองจากการบีบตวั ก่อนกาหนด ไมส่ ามารถกระตุน้ ใหเ้ กิดการ บีบตวั ของกลา้ มเน้ือหวั ใจได้ เพราะไปตกอยใู่ นช่วงตา้ นทานสมั บูรณ์ของการบีบตวั ก่อนกาหนด การบีบตวั หลงั การบีบตวั ก่อนกาหนดจึงเริ่มจากจงั หวะถดั ไปอีกรอบหน่ึง คาอธิบายสาหรับการบีบตวั เช่นน้ีเหมือนกบั ท่ีใชอ้ ธิบายในกลา้ มเน้ือแพพิลลารี แตม่ ีคาอธิบายเพ่มิ เติมคือ การบีบตวั หลงั การบีบตวั ก่อนกาหนด นอกจาก จะเกิดจากการขนส่งแคลเซียมไปยงั ตาแหน่งคดั หลง่ั มากข้ึนแลว้ ยงั เกิดจากการที่หวั ใจมีปริมาตรก่อนบีบตวั มากข้ึน เนื่องจากมีช่วงเวลาคลายตวั นานกวา่ ปกติ เมื่อบีบตวั จึงไดค้ วามดนั สูงกวา่ ปกติ ดว้ ยคุณสมบตั ิการ ควบคุมตวั เองเน่ืองจากความยาวเปล่ียน ส่วนการบีบตวั ก่อนกาหนดไดค้ วามดนั หรือแรงนอ้ ย เพราะ ช่วงเวลาคลายตวั ส้ัน เลือดไหลกลบั หวั ใจนอ้ ยลง และปริมาตรหวั ใจก่อนบีบตวั ก่อนกาหนดลดลง ตามลาดบั 2. ปรากฏการณ์ข้นั บนั ได (treppe or staircase phenomenon) ถา้ กระตุน้ กลา้ มเน้ือแพพลิ ลารีดว้ ยความถี่ต่าๆ ค่าหน่ึง จะไดแ้ รงการหดตวั แต่ละคร้ังคงที่ค่าหน่ึง หลงั จากน้นั เพมิ่ ความถี่ของการกระตุน้ ไปอยทู่ ่ีอีกค่าหน่ึง การหดตวั คร้ังแรกเมื่อใชค้ วามถ่ีสูง อาจไดแ้ รง นอ้ ยกวา่ แรงหดตวั ของความถี่ต่ากวา่ เป็นปรากฏการณ์คลา้ ยกบั การหดตวั ก่อนกาหนด แตห่ ลงั จากน้นั แรง หดตวั จากความถ่ีสูงจะเพิม่ ข้ึนเร่ือยๆ คลา้ ยข้นั บนั ไดจนคงท่ีคา่ หน่ึง เรียกวา่ \"ปรากฏการณ์ขน้ั บันได\" (รูปที่ 7-18 (2)) หลงั จากน้นั ลดความถ่ีลงไปอยคู่ ่าปกติ จะพบวา่ การหดตวั คร้ังแรกเมื่อกลบั ไปกระตุน้ ดว้ ยความถี่ ต่า ไดแ้ รงหดตวั สูงกวา่ แรงหดตวั ท่ีไดจ้ ากความถ่ีสูงกวา่ ในลกั ษณะที่คลา้ ยกบั การหดตวั หลงั การหดตวั ก่อน กาหนด หลงั จากน้นั แรงการหดตวั จะคอ่ ยๆลดลงเขา้ สู่ภาวะปกติ คาอธิบายการลดและการเพม่ิ ความแรงใน ช่วงแรกเมื่อเปลี่ยนแปลงความถ่ีของการกระตุน้ เหมือนกบั การอธิบายการเกิดการบีบตวั ก่อนกาหนดและ การบีบตวั หลงั การบีบตวั ก่อนกาหนด ดงั กล่าวแลว้ ส่วนปรากฏการณ์ข้นั บนั ไดอาจอธิบายไดส้ องประการ ประการแรก เมื่อกลา้ มเน้ือแพพลิ ลารีหดตวั เร็วติดต่อกนั จะไปกระตุน้ เอนไซมแ์ ละปฏิกิริยาเคมีภายในเซลล์ ใหท้ างานดีข้ึน ส่วนหน่ึงอาจเน่ืองจากการหดตวั แต่ละคร้ังมีอุณหภมู ิเพ่มิ ข้ึน แลว้ อุณหภมู ิน้ีทาใหก้ ารหดตวั แตล่ ะคร้ังไดแ้ รงมากข้ึนจนถึงคา่ สูงสุดคา่ หน่ึง กระบวนการน้ีคลา้ ยกบั การอุ่นเครื่องก่อนออกกาลงั กาย หรือ การใหค้ วามร้อนแก่ปฏิกิริยาเคมีในหลอดทดลอง แลว้ ทาใหป้ ฏิกิริยาเคมีเกิดไดง้ ่ายและดีข้ึน ประการท่ีสอง การหดตวั ถี่ๆ ทาใหร้ ะดบั แคลเซียมภายในไซโตพลาสซึม และท่ีสะสมในออร์แกเนลลต์ า่ งๆ เพ่มิ มากข้ึน เรื่อยๆ จนถึงคา่ คงที่ค่าหน่ึง เพราะช่วงเวลาสาหรับขนส่งแคลเซียมไอออนออกนอกเซลลล์ ดลง นน่ั เอง เม่ือ เกิดศกั ยะเพอ่ื งานติดต่อกนั จึงมีแคลเซียมไอออนในไซโตพลาซึมในการหดตวั แต่ละคร้ังเพิ่มข้ึนจนคงท่ีคา่ หน่ึง อนั เป็นเหตุใหแ้ รงบีบตวั เพมิ่ ข้ึนต่อเน่ืองกนั จนถึงคงท่ีดงั กล่าวแลว้ ในภาวะปกติ ถา้ หวั ใจเตน้ เร็ว การบีบตวั แต่ละคร้ังจะไดแ้ รงหรือความตึงของกลา้ มเน้ือมากข้ึน ซ่ึงก็ คงอธิบายในทานองเดียวกบั ท่ีพบในกลา้ มเน้ือแพพิลลารี แต่ถา้ หวั ใจเตน้ เร็วมากเกินไป เลือดจะไหลกลบั หวั ใจไดล้ ดลงเพราะช่วงเวลาคลายตวั ส้นั ลง แมค้ อนแทรคไทลิตีจะดี แต่ปริมาตรสโตรกจะลดลง เพราะ ปริมาตรปลายระยะหวั ใจคลายตวั นอ้ ย การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมตุ ิ

254 3. การกระตุ้นคู่ (paired pacing) ถา้ กระตุน้ กลา้ มเน้ือกลา้ มเน้ือแพพิลลารีในหลอดทดลอง ดว้ ยจงั หวะสม่าเสมอสองจงั หวะพร้อมกนั โดยเวน้ ช่วงใหจ้ งั หวะสองเกิดหลงั จงั หวะแรกเล็กนอ้ ยจะพบวา่ แรงหดตวั เนื่องจากจงั หวะแรกจะเพมิ่ สูงข้ึน เร่ือยๆ จนคงท่ีคา่ หน่ึงคลา้ ยกบั ปรากฏการณ์ข้นั บนั ได (รูปท่ี 7-18 (3)) ถา้ พิจารณาแต่ละจงั หวะท่ีใกลก้ นั จะ คลา้ ยกบั การหดตวั หลงั การหดตวั ก่อนกาหนด ส่วนแรงหดตวั เน่ืองจากจงั หวะสองมีลกั ษณะคลา้ ยกบั การ บีบตวั ก่อนกาหนด และแรงบีบตวั กเ็ พ่มิ ข้ึนคลา้ ยปรากฏการณ์ข้นั บนั ได แต่แรงนอ้ ยกวา่ แรงหดตวั ของ จงั หวะแรก คาอธิบายเหมือนกบั การอธิบายการเกิดการหดตวั ก่อนกาหนดและการหดตวั หลงั การหดตวั ก่อน กาหนด แตก่ ารเพิ่มแรงเป็นข้นั บนั ไดอาจเกิดจากกระบวนการคลา้ ยกบั ปรากฏการณ์ข้นั บนั ได นน่ั คือ เซลล์ หวั ใจสะสมและคดั หลงั่ แคลเซียมไอออนมากข้ึน ลกั ษณะเช่นน้ีพบในหวั ใจเม่ือเกิดภาวะหวั ใจเสียจงั หวะคู่ (pararrhythmias) เน่ืองจากมีแหล่งผลิต สัญญาณไฟฟ้ าอิสระสองแหล่งทางานในเวลาเดียวกนั แต่มีช่วงเวลาเร่ิมตน้ สลบั กนั ไป แต่ภาวะเช่นน้ีปกติ ไม่ทาใหห้ วั ใจบีบตวั แตล่ ะคร้ังแรงข้ึน เพราะหวั ใจมีช่วงเวลาคลายตวั ลดลง ทาใหเ้ ลือดไหลกลบั หวั ใจนอ้ ย หวั ใจบีบตวั ดว้ ยแรงนอ้ ยลง และปริมาตรสโตรกลดลง ตามลาดบั ท้งั ๆ ที่ภาวะน้ีคอนแทรคไทลิตีของหวั ใจ อาจเพม่ิ ข้ึน 4. การกระตุ้นแบบเทรน (train stimuli) ถา้ กระตุน้ กลา้ มเน้ือแพพลิ ลารีดว้ ยจงั หวะคงที่ค่าหน่ึง จนกระทง่ั เกิดปรากฏการณ์ข้นั บนั ไดท่ีคงท่ี หลงั จากน้นั กระตุน้ ดว้ ยความถ่ีใหม่ท่ีเร็วกวา่ เดิม การหดตวั คร้ังแรกของจงั หวะที่เร็วกวา่ น้ีไดแ้ รงนอ้ ยกวา่ จงั หวะก่อนหนา้ น้ี และแรงจะค่อยเพม่ิ ข้ึนจนคงท่ีคา่ หน่ึง (รูปที่ 7-18 (4)) ปรากฏการณ์น้ีอาจอธิบายไดด้ ว้ ย การเกิดการหดตวั ก่อนกาหนดในช่วงเปล่ียนความถ่ีที่เร็วข้ึน และตามดว้ ยปรากฏการณ์ข้นั บนั ไดดงั กล่าว แลว้ ก่อนหนา้ น้ี 5. การพกั เพมิ่ แรงบบี ตวั (rest-potentiation) ถา้ กระตุน้ กลา้ มเน้ือแพพิลลารีดว้ ยความถี่ต่าคงท่ีค่าหน่ึง จะไดแ้ รงหดตวั คงท่ีเป็นจงั หวะอยคู่ า่ หน่ึง หลงั จากน้นั หยดุ พกั นานกวา่ จงั หวะเดิมประมาณสองจงั หวะ แลว้ จึงเร่ิมกระตุน้ ใหม่ดว้ ยจงั หวะเดิมอีกคร้ัง หน่ึง จะไดแ้ รงการหดตวั หลงั พกั แรงกวา่ ปกติ แลว้ แรงน้ีจะคอ่ ยๆลดลงสู่คา่ ปกติในจงั หวะถดั ไป (รูปที่ 7-18 (5)) คาอธิบายก็คือ ถา้ มีช่วงเวลาพกั ระหวา่ งการหดตวั แต่ละคร้ังนาน จะทาใหแ้ คลเซียมไอออนซ่ึง กระจายอยใู่ นส่วนต่างๆไปรวมกนั ที่ตาแหน่งคดั หลง่ั มากข้ึน เม่ือเกิดศกั ยะเพอ่ื งานจึงคดั หลงั่ แคลเซียมได้ มาก และกลา้ มเน้ือหดตวั แรง ภาวะเช่นน้ีพบไดใ้ นภาวะปกติ เมื่อมีการกีดก้นั ปมเอวหี รือเมื่ออตั ราการเตน้ ของหวั ใจลดลง ทาให้เลือดไหลลงหวั ใจหอ้ งล่างไดม้ ากกวา่ จงั หวะปกติ ปริมาตรหวั ใจก่อนบีบตวั มากข้ึน และหวั ใจบีบตวั แรงข้ึน ตามลาดบั อนั เป็นกลไกเช่นเดียวกบั การบีบตวั หลงั การบีบตวั ก่อนกาหนดดงั กล่าว แลว้ การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมุติ

255 สรุป การทางานของหวั ใจเก่ียวขอ้ งกบั การเปลี่ยนแปลงอตั ราการเตน้ ของหวั ใจและปริมาตรสโตรก ผล คูณของสองตวั แปรน้ีคือ ผลงานของหวั ใจ อตั ราการเตน้ ของหวั ใจถูกควบคุมดว้ ยระบบประสาทอตั โนวตั ิ และเป็นตวั แปรหลกั ท่ีหวั ใจใชเ้ พมิ่ ผลงานของหวั ใจในภาวะตา่ งๆ ปริมาตรสโตรกข้ึนกบั ความแรงในการ บีบตวั ของหวั ใจเป็ นส่วนใหญ่ แรงบีบตวั ของหวั ใจจะมากข้ึน ถา้ พรีโหลด แอฟเตอร์โหลด และหรือคอน แทรคไทลิตีของหวั ใจเพมิ่ ข้ึน พรีโหลดข้ึนกบั ปริมาตรปลายระยะหวั ใจคลายตวั ซ่ึงปริมาตรน้ีข้ึนกบั อตั รา การไหลของเลือดกลบั หวั ใจอีกทอดหน่ึง ถา้ เลือดไหลกลบั หวั ใจมาก พรีโหลดจะมาก และหวั ใจบีบตวั แรง ส่วนแอฟเตอร์โหลดเป็ นแรงตา้ นการบีบตวั ของหวั ใจ ซ่ึงส่วนใหญ่คือความดนั เลือดในเอออร์ตา และใน หลอดเลือดแดงพลั โมนารี หวั ใจจะบีบตวั แรงข้ึนถา้ มีแรงตา้ นมาก ส่วนคอนแทรคไทลิตีเป็นคุณสมบตั ิท่ี หวั ใจเปลี่ยนแปลงแรงบีบตวั เน่ืองจากปัจจยั อ่ืนนอกจากพรีโหลดและแอฟเตอร์โหลด เช่น จงั หวะการเตน้ ของหวั ใจ ระบบประสาทอตั โนวตั ิ ฮอร์โมน เมแทบอลิซึม ยาและสารเคมีต่างๆ เป็นตน้ โดยทวั่ ไปประสาท ซิมพาเทติกเป็นตวั กาหนดคอนแทรคไทลิตีของหวั ใจมากกวา่ ตวั แปรอ่ืน จงั หวะการเตน้ ของหวั ใจมีผลต่อ คอนแทรคไทลิตี โดยการเปลี่ยนแปลงจลนพลศาสตร์ของแคลเซียมไอออนภายในเซลล์ และมีผลโดยออ้ ม ผา่ นพรีโหลด เพราะถา้ หวั ใจเตน้ เร็วเลือดจะไหลกลบั หวั ใจไดน้ อ้ ยลง ปริมาตรสโตรกและอตั ราการเตน้ ของหวั ใจกาหนดผลงานของหวั ใจ ตวั แปรน้ีร่วมกบั การเปล่ียนแปลงความตา้ นทานรอบนอกท้งั หมด กาหนดความดนั เลือดและอตั ราการไหลของเลือดในระบบไหลเวยี น การเปล่ียนแปลงความดนั เลือดกาหนด อตั ราการไหลของเลือดกลบั หวั ใจและปริมาตรสโตรก และยงั เป็นแอฟเตอร์โหลดที่กาหนดการทางานของ หวั ใจอีกดว้ ย ขอ้ มลู เหล่าน้ีช้ีใหเ้ ห็นวา่ หวั ใจไดร้ ับอิทธิพลจากหลายปัจจยั บางส่วนมีฤทธ์ิเดียวกนั และอีก บางส่วนมีฤทธ์ิตรงขา้ มกนั ส่วนผลการทางานของหวั ใจจะเป็นเช่นใดข้ึนกบั วา่ ผลรวมของอิทธิพลจาก ปัจจยั เหล่าน้นั เป็นอยา่ งไร ดงั น้นั การพิจารณาการทางานของหวั ใจและความผดิ ปกติของหวั ใจ จึงตอ้ ง กระทาอยา่ งรอบคอบและระมดั ระวงั เพื่อใหไ้ ดข้ อ้ มูลที่ถูกตอ้ งและแมน่ ยา และเป็นประโยชน์ในการวนิ ิจฉยั และรักษาโรคเก่ียวกบั หวั ใจดว้ ย บรรณานุกรม 1. Aaronson PI, Ward JPT. The cardiovascular system at a glance, 3rd edition. Massachusetts: Blackwell, 2007. 2. Barrett KE, Barman SM, Boitano S, Brooks H. Ganong's review of medical physiology, 23rd edition. Boston, McGraw-Hill, 2010. 3. Berne RM, Sperelakis N, Geiger SR. Handbook of physiology. Section 2: the cardiovascular system; volume I: the heart. American Physiological Society, Bethesda/Maryland, 1979. การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมตุ ิ

256 4. Bollensdorff C, Lookin O, Kohl P. Assessment of contractility in intact ventricular cardiomyocytes using the dimensionless 'Frank-Starling Gain' index. Pflugers Arch 462:39-48, 2011. 5. Boron WF, Boulpaep EL. Medical physiology: a cellular and molecular approach, 2nd edition. Philadelphia, Saunders, 2009. 6. Burri MV, Gupta D, Kerber RE, Weiss RM. Review of novel clinical applications of advanced, real- time, 3-dimensional echocardiography. Transl Res 159:149-64, 2012. 7. Cannell MB, Kong CH. Local control in cardiac E-C coupling. J Mol Cell Cardiol 52:298-303, 2012. 8. de Tombe PP, Mateja RD, Tachampa K, Ait Mou Y, Farman GP, Irving TC. Myofilament length dependent activation. J Mol Cell Cardiol 48:851-858, 2010. 9. Fozzard, H.A., E. Haber, R.B. Jennings, and A.M. Katz. The heart and cardiovascular system, 2nd edition. New York, Raven Press, volume 1-2, 1991. 10. Fukuta H, Little WC. The cardiac cycle and the physiologic basis of left ventricular contraction, ejection, relaxation, and filling. Heart Fail Clin 4:1-11,2008. 11. Gewillig M, Brown SC, Eyskens B, Heying R, Ganame J, Budts W, Gerche AL, Gorenflo M. The Fontan circulation: who controls cardiac output? Interact Cardiovasc Thorac Surg 10:428-433, 2010. 12. Hall JE. Guyton and Hall textbook of medical physiology, 12th edition. Philadelphia, Saunders, 2011. 13. Hanft LM, Korte FS, McDonald KS. Cardiac function and modulation of sarcomeric function by length. Cardiovasc Res 77:627-636,2008. 14. Janssen PM. Myocardial contraction-relaxation coupling. Am J Physiol Heart Circ Physiol 299:H1741-749, 2010. 15. Koeppen RM, Stanton BA. Berne & Levy physiology, 6th edition. Philadelphia, Mosby, 2010. 16. Mohrman DE, Heller LJ. Cardiovascular physiology, 7th edition. New York, McGraw-Hill, 2010. 17. Rhoades RA, Bell DR. Medical physiology: principles for clinical medicine, 3rd edition. Philadelphia, Lippincott Williams & Wilkins, 2009. 18. Rudy Y, Ackerman MJ, Bers DM, Clancy CE, Houser SR, London B, McCulloch AD,Przywara DA, Rasmusson RL, Solaro RJ, Trayanova NA, Van Wagoner DR, Varró A,Weiss JN, Lathrop DA. Systems approach to understanding electromechanical activity in the human heart: a national heart, lung, and blood institute workshop summary. Circulation 118:1202-1211, 2008. 19. Scott AD, Keegan J, Firmin DN. Motion in cardiovascular MR imaging. Radiology 250:331-351, 2009. 20. ter Keurs HE. The interaction of Ca2+ with sarcomeric proteins: role in function and dysfunction of the heart. Am J Physiol Heart Circ Physiol 302:H38-50, 2012. การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมุติ

257 21. Yadid M, Sela G, Amiad Pavlov D, Landesberg A. Adaptive control of cardiac contraction to changes in loading: from theory of sarcomere dynamics to whole-heart function. Pflugers Arch 462:49-60, 2011. การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมตุ ิ

258 บทท่ี 8 งานและเมแทบอลซิ ึมของหัวใจ พลงั งานภายในของหวั ใจ (internal energy of the heart) กฎท่ีสาคญั ขอ้ หน่ึงของเทอร์โมไดนามิกส์คือ กฎการอนุรักษพ์ ลงั งาน (law of energy conservation) กฎน้ีกล่าววา่ “สาหรับระบบปิ ด การเปลี่ยนแปลงพลงั งานภายในระบบย่อมต้องเท่ากับการเปลี่ยนแปลง พลังงานความร้อนรวมกบั งานที่ระบบได้รับหรือกระทากับสิ่งแวดล้อม” โดยมีความสมั พนั ธ์ดงั น้ี E = q + w เม่ือ E = พลงั งานภายในของระบบที่เปล่ียนแปลงไป q = พลงั งานความร้อนของระบบท่ีเปลี่ยนแปลงไป w = งานที่ระบบไดก้ ระทากบั ส่ิงแวดลอ้ ม ความสัมพนั ธ์ดงั กล่าวน้ี เป็นการบอกการเปล่ียนแปลงสภาวะของระบบ จากสภาวะหน่ึงไปเป็นอีก สภาวะหน่ึง ดงั น้นั ถา้ การเปล่ียนแปลงตวั แปรใดไดเ้ ครื่องหมายเป็นลบแสดงวา่ ระบบไดส้ ูญเสียความร้อน พลงั งาน หรือไดก้ ระทางานกบั ส่ิงแวดลอ้ ม ถา้ เครื่องหมายเป็นบวกแสดงวา่ ระบบไดร้ ับพลงั งาน ความร้อน หรือไดร้ ับงานจากส่ิงแวดลอ้ ม เช่น ถา้ E เป็นลบ แสดงวา่ พลงั งานภายในของระบบลดลง q เป็นลบ แสดงวา่ ระบบสูญเสียพลงั งานความร้อน และถา้ w เป็นลบแสดงวา่ ระบบไดก้ ระทางานใหก้ บั สิ่งแวดลอ้ ม เป็นตน้ เมื่อนาความรู้ทางเทอร์โมไดนามิกส์ดงั กล่าวมาใชก้ บั หวั ใจจะพบวา่ หวั ใจเป็นระบบเปิ ดคือ มีการ แลกเปล่ียนมวลสารและพลงั งานกบั ส่ิงแวดลอ้ ม นนั่ คือ ไดร้ ับเลือดเขา้ หวั ใจ และบีบเลือดออกจากหวั ใจ อยตู่ ลอดเวลา อยา่ งไรก็ตาม ในเวลาหน่ึงๆ มวลสารหรือเลือดท่ีหวั ใจไดร้ ับและบีบออกไป มีคา่ คงท่ีค่าหน่ึง ดงั น้นั จึงดูเสมือนวา่ ในภาวะน้ีหวั ใจทาหนา้ ท่ีคลา้ ยกบั เป็ นระบบปิ ดอนั หน่ึง ดว้ ยเหตุน้ี จากความสมั พนั ธ์ ของสมการขา้ งบนจะไดว้ า่ พลงั งานภายในของหวั ใจท่ีเปล่ียนแปลงในแตล่ ะรอบทางานของหวั ใจคือ งานท่ี หวั ใจตอ้ งทาท้งั หมดหรือพลงั งานท่ีหวั ใจตอ้ งใชท้ ้งั หมดในหน่ึงรอบทางานของหวั ใจ มีค่าเท่ากบั พลงั งาน ความร้อนของหวั ใจท่ีเปล่ียนแปลงรวมกบั งานท่ีหวั ใจกระทาต่อส่ิงแวดลอ้ ม ซ่ึงเรียกวา่ งานภายนอกของ หัวใจ (external work) การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมุติ

259 พลงั งานความร้อนที่เกิดข้ึนในหวั ใจไม่ใช่งานท่ีหวั ใจไดก้ ระทาต่อส่ิงแวดลอ้ ม เพยี งแต่อาจทาให้ ส่ิงแวดลอ้ มมีอุณหภมู ิเปลี่ยนไป พลงั งานส่วนน้ีแยกไดเ้ ป็น ความร้อนพ้นื ฐานในขณะพกั (resting heat) ความร้อนที่เก่ียวกบั การคงสภาพการบีบตวั ของส่วนประกอบในการหดส้ัน (activation heat of the contractile elements) ความร้อนท่ีเก่ียวกบั การหดส้ันของกลา้ มเน้ือหวั ใจ (shortening heat) และความร้อน ที่เก่ียวขอ้ งกบั ความตึงของผนงั หวั ใจ (persistence of wall tension) ส่วนงานท่ีทาไดห้ รืองานภายนอกของ หวั ใจเก่ียวขอ้ งกบั ปริมาตรสโตรกและความดนั เลือดของหวั ใจหอ้ งล่าง (pressure-volume work) และ พลงั งานจลน์ อนั เน่ืองจากการไหลของเลือดออกจากหวั ใจดว้ ยความเร็วคา่ หน่ึง (kinetic energy) นอกจากน้ี พลงั งานท่ีหวั ใจตอ้ งทาท้งั หมดหรือตอ้ งใชใ้ นหน่ึงหน่วยเวลา ยงั ข้ึนกบั อตั ราการเตน้ ของหวั ใจดว้ ย ความตงึ ของผนังห้องหวั ใจ (cardiac wall tension) กลา้ มเน้ือหวั ใจประกอบดว้ ยส่วนประกอบที่ทาหนา้ ท่ีหดส้นั (contractile element) และ ส่วนประกอบท่ีมีความยดื หยนุ่ (elastic element) ซ่ึงอยใู่ นแนวขนานและอนุกรมกบั ส่วนประกอบที่ทา หนา้ ที่หดส้นั เม่ือส่วนประกอบท่ีทาหนา้ ที่หดส้ันทางาน จะเกิดแรงดึงทาใหส้ ่วนประกอบที่มีความยดื หยนุ่ ตึง และกลา้ มเน้ือรอบหอ้ งหวั ใจมีความตึงเกิดข้ึน (wall tension) ความตึงของผนงั ห้องหวั ใจจะพยายามบีบ ใหป้ ริมาตรห้องหวั ใจเล็กลง คลา้ ยกบั ลูกโป่ งท่ีพยายามแฟบตวั ลง ภาวะเช่นน้ีทาใหป้ ริมาตรของเหลวใน หอ้ งหวั ใจถูกบีบ และความดนั ภายในห้องหวั ใจเพมิ่ ข้ึน ในลกั ษณะแรงปฏิกิริยาเท่ากบั แรงกิริยา เม่ือความ ดนั ในหอ้ งหวั ใจหอ้ งล่างเพม่ิ ข้ึน มากกวา่ ความดนั ในหลอดเลือดที่เก่ียวขอ้ ง ลิ้นหวั ใจที่เกี่ยวขอ้ งจะเปิ ดให้ เลือดไหลออกจากหวั ใจไปยงั หลอดเลือดที่เกี่ยวขอ้ ง เมื่อหวั ใจมีการบีบตวั และคลายตวั อยา่ งเป็นจงั หวะ อยา่ งต่อเนื่อง จึงเกิดการไหลหมุนเวยี นของเลือดในระบบหลอดเลือดอยตู่ ลอดเวลา ขอ้ มลู เหล่าน้ีช้ีใหเ้ ห็น วา่ การเปลี่ยนแปลงพลงั งานเคมีภายในเซลลห์ วั ใจแตล่ ะเซลลร์ วมกนั ส่งผลใหค้ วามดนั เลือดในห้องหวั ใจ และหลอดเลือดเพ่ิมข้ึน แลว้ ทาใหเ้ กิดการไหลเวยี นของเลือดซ่ึงเป็นพลงั งานจลนน์ ้นั ผา่ นการเปล่ียนแปลง ความตึงของผนงั หอ้ งหวั ใจหรือกลา้ มเน้ือหวั ใจก่อน ลกั ษณะเช่นน้ีคงคลา้ ยกบั เราดึงเชือกลากของชนิดหน่ึง เชือกตอ้ งตึงก่อนจึงจะดึงใหข้ องน้นั เคลื่อนที่ได้ นน่ั เอง รูปที่ 8-1 ภาพแสดงการเกิดความตึงของผนงั ห้องหวั ใจ และความตึงรวมของผนงั หอ้ งหวั ใจ (r = รัศมี ภายใน h = ความหนาผนงั ห้องหวั ใจ PT = ความดนั ภายใน – ความดนั ภายนอก (transmural pressure)) การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมุติ

260 ในขณะท่ีกลา้ มเน้ือหวั ใจบีบตวั จะเกิดความตึงหรือแรงที่พยายามป้ องกนั มิใหห้ อ้ งหวั ใจถูกเฉือนให้ แตกออกในแนวเส้นผา่ ศูนยก์ ลางเป็นคร่ึงทรงกลม และอีกแรงหน่ึงเกิดจากความดนั ของเลือดในหอ้ งหวั ใจ น้นั พยายามดนั ใหห้ วั ใจแตกออกในแนวเส้นผา่ ศนู ยก์ ลาง ถา้ สมมติใหห้ อ้ งหวั ใจมีความหนานอ้ ยมากและมี ลกั ษณะเป็นทรงกลมกลวง (รูปที่ 8-1) จะไดว้ า่ F1 = T x 2 r (1) F2 = PT x r2 (2) เม่ือ F1 = แรงรวมหรือความตึงรวมของหอ้ งหวั ใจ ท่ีพยายามป้ องกนั การถูกเฉือนตามแนว เส้นผา่ ศูนยก์ ลางออกเป็ นสองซีก T= แรงหรือความตึงของผนงั ห้องหวั ใจต่อความยาวของเส้นรอบวงหน่ึงหน่วย 2r = F2 = ความยาวของเส้นรอบวงของหอ้ งหวั ใจ ซ่ึงมีรัศมีภายในเท่ากบั r หน่วย แรงภายในห้องหวั ใจที่พยายามดนั ใหห้ ้องหวั ใจแตกตามแนวเส้นผา่ ศูนยก์ ลางออก PT = เป็ นสองซีก ความดนั ท่ีต่างกนั ระหวา่ งความดนั ภายในหอ้ งหวั ใจกบั ความดนั ภายนอกหอ้ ง r2 = หวั ใจ (transmural pressure) พ้ืนที่ผวิ ของวงกลมในแนวเส้นผา่ ศูนยก์ ลาง ซ่ึงเป็นบริเวณที่แรงรวมของ F2 ได้ กระทาต่อทรงกลมหรือหอ้ งหวั ใจ ในภาวะท่ีสมดุลอนั หน่ึงจะไดว้ า่ F1 = F2 (3) T x 2r = PT x r2 นน่ั คือ T PT r 2 สมการน้ีคือ กฎของลาปลาซ (law of Laplace) ซ่ึง มาร์คิส เดอร์ ลาปลาซ (Marquis de Laplace) ไดค้ น้ พบ เม่ือเขาไดท้ าการศึกษาในฟองสบู่ ในปี พ.ศ. 2363 ในทางปฏิบตั ิ หอ้ งหวั ใจมีความหนาและไมเ่ ป็นทรงกลม นอกจากน้ีกลา้ มเน้ือท่ีบุผนงั หอ้ งหวั ใจ มิไดเ้ รียงตวั กนั สม่าเสมอ ในลกั ษณะเป็นวงกลมรอบผนงั หอ้ งหวั ใจ ดงั น้นั การใชก้ ฎของลาปลาซ เพอ่ื อธิบายความสมั พนั ธ์ของความตึงและความดนั ในห้องหวั ใจ จึงมิไดม้ ีความถูกตอ้ งท้งั หมด แต่เพ่ือให้ สามารถหาความสัมพนั ธ์ของตวั แปรต่างๆ ไดบ้ างส่วน จึงตอ้ งสมมติใหห้ อ้ งหวั ใจทว่ั ไปมีลกั ษณะเป็นทรง การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมตุ ิ

261 กลม กลา้ มเน้ือบุผนงั หอ้ งหวั ใจเรียงตวั สม่าเสมอ และผนงั หอ้ งหวั ใจมีความหนาสม่าเสมอกนั ดว้ ยขอ้ สมมติ ดงั กล่าวจึงไดค้ วามสมั พนั ธ์ดงั น้ี Ttw PT πr2 (5) h (6) และ PT เม่ือ Ttw = Ttw h πr2 r= h= ความตึงรวมของผนงั หอ้ งหวั ใจท่ีมีความหนา หรือความเคน้ รวมของผนงั หอ้ ง หวั ใจ (total wall tension or total wall stress; tension per unit of cross-sectional area of heart chamber, especially ventricle) รัศมีภายในของหอ้ งหวั ใจ ความหนาของผนงั หอ้ งหวั ใจ ในบางกรณีอาจใช้ Tw PT r (7) 2h เม่ือ Tw = ความตึงหรือความเคน้ ของผนงั หอ้ งหวั ใจ (wall tension or stress; tension per unit of circumference) เนื่องจากความตึงของผนงั ห้องหวั ใจ ข้ึนกบั แรงหดตวั ของเซลลก์ ลา้ มเน้ือหวั ใจ (ไมโอไฟบริล) การ เปล่ียนแปลงความเคน้ รวมดงั กล่าว จึงบอกสภาพการทางานของหวั ใจไดว้ า่ มากหรือนอ้ ยเพยี งใด ความเคน้ ของผนงั ห้องหวั ใจไม่สามารถวดั ไดโ้ ดยตรง แตส่ ามารถประมาณไดจ้ ากสมการ (7) จากสมการดงั กล่าว พบวา่ (รูปท่ี 8-2) ถา้ ความดนั และปริมาตรของหอ้ งหวั ใจเท่ากนั หวั ใจท่ีมีผนงั ห้องหนากวา่ จะมีความเคน้ ของผนงั หอ้ งหวั ใจนอ้ ยกวา่ หวั ใจท่ีมีผนงั หอ้ งบางกวา่ ในภาวะที่ร่างกายปรับตวั ใหผ้ นงั หอ้ งหวั ใจหนาข้ึน เม่ือตอ้ งทางานมากอยเู่ ป็นเวลานาน จึงช่วยลดความเคน้ ของผนงั หอ้ งหวั ใจและงานที่ตอ้ งทา โดยท่ีมีความ ดนั ในขณะบีบตวั หรือมีปริมาตรห้องหวั ใจเทา่ เดิม เม่ือเปรียบเทียบกบั หอ้ งหวั ใจที่มีปริมาตรก่อนบีบตวั มากหรือถูกขยาย (dilated heart) กบั ห้องหวั ใจขนาดปกติ สมมติใหห้ ้องหวั ใจท้งั สองมีความหนาเทา่ กนั และขณะบีบตวั ภายในหอ้ งหวั ใจมีความดนั เทา่ กนั จะพบวา่ หวั ใจที่มีปริมาตรมากจะมีความตึงหรือความ เคน้ ของผนงั หอ้ งหวั ใจมากกวา่ หวั ใจปกติ นนั่ คือ กลา้ มเน้ือหวั ใจตอ้ งทางานและใชพ้ ลงั งานมากกวา่ ปกติ ขอ้ มลู น้ีไดร้ ับการสนบั สนุนจากการศึกษาในหวั ใจที่ถูกขยายในผปู้ ่ วยโรคหวั ใจโตระยะสุดทา้ ย ซ่ึงพบวา่ ถา้ ตอ้ งบีบตวั ใหไ้ ดค้ วามดนั ในหอ้ งหวั ใจเท่ากนั หวั ใจท่ีถูกขยายจะใชอ้ อกซิเจนมากกวา่ หวั ใจปกติ การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมุติ

262 รูปท่ี 8-2 ผลการเพ่มิ ความหนาของผนงั หอ้ งหวั ใจเนื่องจากความดนั เลือดสูง (กลาง) และการเพ่ิมปริมาตร หอ้ งหวั ใจโดยความหนาของผนงั หอ้ งหวั ใจคงที่ เนื่องจากภาวะร่างกายมีปริมาตรมาก (ขวาสุด) ต่อความ เคน้ ของผนงั ห้องหวั ใจ เม่ือเทียบกบั หวั ใจปกติ (ซา้ ยสุด) โดยแบบกลางมีความเคน้ คงท่ี ส่วนแบบซา้ ยสุดมี ความเคน้ เพม่ิ ข้ึน โดยคานวณจาก Tw PT r 2h เม่ือพิจารณาความสมั พนั ธ์ระหวา่ งรัศมีกบั ปริมาตรของหอ้ งหวั ใจพบวา่ เมื่อตอ้ งการเปล่ียนปริมาตร หอ้ งหวั ใจหรือปริมาตรสโตรกใหเ้ ท่ากนั หวั ใจที่ถูกขยาย (dilated heart) จะเปล่ียนรัศมีไดน้ อ้ ยกวา่ หวั ใจ ปกติ เพราะรัศมีหรือปริมาตรหวั ใจก่อนบีบตวั มากกวา่ หวั ใจปกติอยกู่ ่อนแลว้ (ปริมาตรทรงกลม 4 ������������3 ถา้ r1 > r2 เม่ือปริมาตรเปลี่ยนไปเท่ากนั r1 ตอ้ งนอ้ ยกวา่ r2) ดงั น้นั ถา้ ความดนั ในหอ้ งหวั ใจและ 3 ปริมาตรสโตรกเทา่ กนั หวั ใจท่ีถูกขยายจะเปลี่ยนแปลงความเคน้ ของผนงั ห้องหวั ใจนอ้ ยกวา่ หวั ใจปกติ (ลองพจิ ารณา PT x r/2h = Tw) แต่เน่ืองจากรัศมีเบ้ืองตน้ มากกวา่ จึงทางานในภาวะท่ีมีความเคน้ สูงกวา่ หวั ใจปกติ นนั่ คือ กลา้ มเน้ือหวั ใจในหวั ใจท่ีถูกขยายตอ้ งทางานมากกวา่ ปกติ จึงจะไดง้ านออกมาเทา่ กบั หวั ใจปกติ ความสัมพนั ธ์ระหวา่ งความเคน้ ของผนงั หอ้ งหวั ใจ รัศมี และความดนั เลือดในหอ้ งหวั ใจสามารถ นาไปศึกษาความสัมพนั ธ์กบั ตวั แปรอื่นไดเ้ ช่น พรีโหลด แอฟเตอร์โหลด และคอนแทรคทิลิตี เป็นตน้ โดย อาศยั กราฟความสัมพนั ธ์ระหวา่ งความดนั และปริมาตรห้องหวั ใจ เป็ นเกณฑใ์ นการพิจารณา แตเ่ ปล่ียนแกน ความดนั เลือดเป็ นความเคน้ ของผนงั ห้องหวั ใจที่ตอ้ งการศึกษาแทน ส่วนใหญห่ วั ใจหอ้ งล่างซา้ ยไดร้ ับ การศึกษามากท่ีสุด (รูปท่ี 8-3) ในขณะหวั ใจหอ้ งล่างคลายตวั ปริมาตรหอ้ งหวั ใจจะเพิม่ ข้ึน ทาใหค้ วามดนั ในหอ้ งหวั ใจและความเคน้ ของผนงั หอ้ งหวั ใจเพมิ่ ข้ึน เน่ืองจากคุณสมบตั ิในการยดื หยนุ่ ของผนงั หอ้ งหวั ใจ ในสภาวะน้ีเมื่อหวั ใจห้องล่างบีบตวั ในช่วงแรกปริมาตรไมเ่ ปลี่ยนแปลงเพราะลิ้นเอออร์ติกยงั ไมเ่ ปิ ด ทาให้ ความเคน้ ของผนงั หอ้ งหวั ใจเพิ่มข้ึนอยา่ งรวดเร็วพร้อมกบั ความดนั เลือดในห้องหวั ใจ เมื่อสิ้นเอออร์ติกเปิ ด และเลือดไหลออกจากหวั ใจ ทาใหป้ ริมาตรหอ้ งหวั ใจและรัศมีของห้องหวั ใจลดลง เป็ นเหตุใหค้ วามเคน้ ของ ผนงั หอ้ งหวั ใจในช่วงท่ีบีบเลือดออกจากหวั ใจน้ีลดลงเรื่อยๆ ท้งั ๆท่ีความดนั เลือดในหอ้ งหวั ใจอาจสูงข้ึน ในช่วงกลางของระยะน้ี (ดูรอบทางานของหอ้ งหวั ใจในบทที่ 6) เมื่อความดนั เลือดในหอ้ งหวั ใจลดลงต่ากวา่ ความดนั เลือดในเอออร์ตา ลิ้นเอออร์ติกจะปิ ด และหวั ใจคลายตวั แบบปริมาตรคงท่ี ทาใหค้ วามดนั ในห้อง การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมตุ ิ

263 หวั ใจและความเคน้ ของผนงั หอ้ งหวั ใจ ลดลงเขา้ สู่ค่าปกติในขณะคลายตวั อยา่ งรวดเร็ว หลงั จากน้นั จึงมีการ เปล่ียนแปลงตวั แปรตา่ งๆในรอบทางานของหวั ใจรอบต่อไป รูปท่ี 8-3 กราฟความสัมพนั ธ์ระหวา่ งปริมาตรห้องหวั ใจ กบั ความเคน้ ของผนงั ห้องหวั ใจ ในหวั ใจปกติ (1) และในหวั ใจโตแบบขยาย (eccentric hypertrophy) (2) ใหส้ ังเกตวา่ หวั ใจโตแบบขยายลดความเคน้ ของผนงั หอ้ งหวั ใจขณะหดตวั บีบเลือดออกไปเอออร์ตา ไดน้ อ้ ยกวา่ หวั ใจปกติ (ESV = end-systolic volume, EDV = end-diastolic volume) เม่ือเปรียบเทียบความสมั พนั ธ์ของความเคน้ และปริมาตรของหวั ใจปกติกบั หวั ใจท่ีถูกขยาย พบวา่ หวั ใจท่ีถูกขยายไม่สามารถลดความเคน้ ของผนงั หอ้ งหวั ใจไดใ้ นขณะบีบตวั เพราะปริมาตรลดลงเทา่ กนั รัศมีของหอ้ งหวั ใจที่ถูกขยายจะลดลงไดน้ อ้ ยกวา่ หวั ใจขนาดปกติ นอกจากน้ียงั พบอีกวา่ การเปล่ียนแปลง ความเคน้ ของผนงั ห้องหวั ใจตามปริมาตรห้องหวั ใจ มีลกั ษณะคลา้ ยกบั การเปล่ียนแปลงความดนั เลือดใน หอ้ งหวั ใจกบั ปริมาตรหอ้ งหวั ใจมาก ท้งั น้ีเนื่องจากความดนั เลือดเป็ นผลของการเกิดความตึงข้ึนใน กลา้ มเน้ือที่บุผนงั ห้องหวั ใจ อนั เนื่องจากคุณสมบตั ิในการยดื หยนุ่ และการทางานของส่วนประกอบท่ีหดส้นั ไดข้ องกลา้ มเน้ือหวั ใจ ดว้ ยเหตุน้ีจึงนิยมใชค้ วามดนั เลือดและความเคน้ ของผนงั ห้องหวั ใจแทนกนั ไดใ้ น หลายกรณี แตข่ อใหผ้ อู้ า่ นทราบวา่ แนวโนม้ การเปล่ียนแปลงน้นั มีทิศทางไปในทานองเดียวกนั แต่ไม่ เหมือนกนั ในทุกกรณี มีขอ้ สงั เกตคือ การเปล่ียนแปลงความเคน้ ของผนงั หอ้ งหวั ใจในขณะบีบตวั ข้ึนกบั ท้งั การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมตุ ิ

264 ความดนั ในห้องหวั ใจ รัศมีของหอ้ งหวั ใจ และความหนาของผนงั ห้องหวั ใจ ในขณะหวั ใจบีบตวั ความดนั ในหอ้ งหวั ใจเพมิ่ ข้ึน รัศมีของหอ้ งหวั ใจลดลง และความหนาของผนงั หอ้ งหวั ใจเพมิ่ ข้ึน โดยเฉพาะในช่วง ไหลชา้ ของระยะบีบเลือดออกจากหวั ใจ ตวั แปรเหล่าน้ีมีการเปล่ียนแปลงไปไดต้ ามสภาพของหวั ใจ เช่นใน ภาวะท่ีลิ้นไมทรัลหรือลิ้นเอออร์ติกร่ัว หวั ใจตอ้ งทางานมากข้ึนติดต่อกนั เป็นเวลานาน จนเกิดการปรับตวั ให้ มีผนงั หอ้ งหวั ใจหนาข้ึน และมีปริมาตรก่อนบีบตวั มากกวา่ ปกติ (รัศมีภายในสูงข้ึน) ส่วนลิ้นเอออร์ติกตีบ ทาใหม้ ีแรงตา้ นมากเมื่อหวั ใจบีบตวั ส่งผลใหผ้ นงั ห้องหวั ใจหนาข้ึนไดโ้ ดยรัศมีภายในอาจใกลเ้ คียงปกติ การปรับตวั เหล่าน้ี มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงความเคน้ ของผนงั หอ้ งหวั ใจหอ้ งล่างซา้ ยในขณะบีบตวั แตกต่าง กนั ไป และทาใหก้ ราฟความสมั พนั ธ์ระหวา่ งความเคน้ ของปริมตรหวั ใจกบั ปริมาตรหอ้ งหวั ใจคล่ือนไป ทางขวาดว้ ย (รูปท่ี 8-3) พลงั งานความร้อนของหวั ใจ (cardiac heat) พลงั งานท่ีหวั ใจตอ้ งใชห้ รืองานที่หวั ใจตอ้ งทาท้งั หมดในหน่ึงรอบทางานของหวั ใจ เป็ นผลรวมของ พลงั งานที่เก่ียวขอ้ งกบั กระบวนการเปลี่ยนแปลงศกั ยไ์ ฟฟ้ า การนาไฟฟ้ า และแรงบีบตวั ของกลา้ มเน้ือหวั ใจ อยา่ งไรกต็ าม พลงั งานท่ีหวั ใจตอ้ งใชส้ ่วนใหญ่เกิดจากการทางานของหวั ใจห้องล่างโดยเฉพาะหวั ใจหอ้ ง ล่างซา้ ย ซ่ึงมีมวลและความดนั ที่เกี่ยวขอ้ งสูงกวา่ หวั ใจหอ้ งอ่ืน แมว้ า่ การศึกษาการทางานของหวั ใจส่วน ใหญ่กระทาในหวั ใจหอ้ งล่างซา้ ย แต่ขอ้ มูลท่ีไดก้ ส็ ามารถอธิบายการทางานของหวั ใจหอ้ งล่างขวาไดใ้ น ทานองเดียวกนั การทางานของหวั ใจตอ้ งอาศยั พลงั งานจากการสลายเอทีพแี ละสารอาหารตา่ งๆ ซ่ึงเป็น ปฏิกิริยาเคมี พลงั งานท่ีหวั ใจตอ้ งใชท้ ้งั หมดหรืองานท่ีหวั ใจตอ้ งทาท้งั หมด แบง่ ไดเ้ ป็ นสองส่วน ส่วนหน่ึง ไดง้ านออกสู่สิ่งแวดลอ้ มหรืองานภายนอก (งานที่หวั ใจกระทาต่อส่ิงแวดลอ้ ม) และอีกส่วนหน่ึง เป็ นงานที่ เกิดข้ึนภายในหวั ใจเอง มิไดอ้ อกมาเป็ นงานภายนอก แต่พลงั งานส่วนน้ีจะออกสู่ส่ิงแวดลอ้ มในรูปของการ ไดร้ ับหรือสูญเสียความร้อน (heat) ในที่น้ีจะขอกล่าวถึงพลงั งานภายในหวั ใจเฉพาะส่วนท่ีเก่ียวขอ้ งกบั ส่วนท่ีเป็นความร้อนเทา่ น้นั สาหรับงานท่ีหวั ใจกระทากบั ส่ิงแวดลอ้ มจะไดก้ ล่าวถึงในลาดบั ตอ่ ไป พลงั งานความร้อนที่เกิดข้ึนในหวั ใจ เกิดจากกระบวนการเมแทบอลิซึมของเซลลห์ วั ใจ ความร้อนน้ี เกี่ยวขอ้ งกบั กระบวนการของหวั ใจหลายอยา่ ง ดงั น้ี 1. เมแทบอลซิ ึมพนื้ ฐาน (basal metabolism) ในขณะพกั เซลลท์ ุกชนิดรวมท้งั เซลลห์ วั ใจตอ้ งใช้ พลงั งานอยคู่ ่าหน่ึง เซลลห์ วั ใจในขณะพกั ซ่ึงไม่มีการหดตวั ใดๆ ตอ้ งมีการขนส่งสารผา่ นเยอ่ื หุม้ เซลล์ การ เกิดปฏิกิริยาพ้ืนฐานภายในเซลล์ และการสร้างและทาลายสารตามปกติ การศึกษาในเซลลห์ วั ใจของสตั ว์ หลายชนิดพบวา่ พลงั งานพ้นื ฐานของหวั ใจเกี่ยวขอ้ งกบั กระบวนการควบคุมปริมาตรเซลล์ ส่วนใหญค่ ือ การขนส่งโซเดียมไอออนออกจากเซลล์ ปกติภายนอกเซลลม์ ีความเขม้ ขน้ ของโซเดียมสูงกวา่ ภายในเซลล์ และความเขม้ ขน้ ของโปแตสเซียมภายนอกเซลลน์ อ้ ยกวา่ ภายในเซลล์ จึงเกิดการแพร่ของโซเดียมเขา้ เซลล์ และโปแตสเซียมออกจากเซลล์ ตามความแตกตา่ งของพลงั งานไฟฟ้ าเคมี เซลลพ์ ยายามควบคุมความเขม้ ขน้ การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมุติ

265 ของไอออนท้งั สองภายในเซลลใ์ หค้ งท่ีอยคู่ า่ หน่ึง เพอื่ ป้ องกนั การเพิม่ จานวนตวั ถูกละลายภายในเซลลแ์ ละ ปริมาตรเซลล์ ตามลาดบั เซลลจ์ ึงตอ้ งขนส่งโซเดียมออกจากเซลลแ์ ละนาโปแตสเซียมเขา้ เซลล์ ดว้ ย กระบวนการขนส่งแบบกามนั ต์ และมีการสลายพลงั งานดว้ ยเอนไซมโ์ ซเดียม-โปแตสเซียมเอทีพเี อส นอกจากน้ีเซลลต์ อ้ งใชพ้ ลงั งานเพือ่ ควบคุมระดบั แคลเซียมไอออนภายในเซลล์ ใหม้ ีคา่ นอ้ ยกวา่ ภายนอก เซลล์ แตพ่ ลงั งงานส่วนน้ีมีคา่ นอ้ ยกวา่ ส่วนท่ีใชค้ วบคุมโซเดียมและโปแตสเซียมมาก พลงั งานพ้นื ฐานของ หวั ใจมีความมากนอ้ ยเพียงใดไมส่ ามารถระบุไดแ้ น่นอน แต่คิดเป็นอตั ราการใชอ้ อกซิเจนแลว้ มีค่าประมาณ ร้อยละ 25-30 ของอตั ราการใชอ้ อกซิเจนของหวั ใจท้งั หมด 2. พลงั งานเพอื่ คงสภาพการบีบตวั (activation or contractile state) เซลลก์ ลา้ มเน้ือหวั ใจจะอยใู่ น สภาพท่ีพร้อมจะหดตวั ได้ ตอ้ งถูกทาใหม้ ีศกั ยภาพดว้ ยกระบวนการที่อาศยั พลงั งานอยคู่ ่าหน่ึง เป็ นส่วนที่ ไม่ข้ึนกบั การหดตวั หรือความเคน้ ของกลา้ มเน้ือหวั ใจ แต่อาจเป็นพลงั งานที่ใชใ้ นการขนส่งแคลเซียม ไอออนในออร์แกเนลลต์ า่ งๆภายในเซลลห์ วั ใจ โดยเฉพาะซาร์โคพลาสมิกเรติคิวลมั ซ่ึงอาจใชข้ นส่ง แคลเซียมไอออน จากตาแหน่งทว่ั ไปไปยงั ตาแหน่งที่จะมีการคดั หลงั่ เมื่อถูกกระตุน้ ในภาวะปกติพลงั งาน ส่วนน้ีอาจมีคา่ เพียงร้อยละ 10-15 ของพลงั งานหรืออตั ราการใชอ้ อกซิเจนของหวั ใจท้งั หมด 3. พลงั งานสาหรับการเร้า (excitation metabolism) พลงั งานส่วนน้ีเก่ียวขอ้ งกบั การเกิดศกั ยะเพอื่ งาน การรีโพลาไรเซชนั และการแผข่ องสัญญาณไฟฟ้ าภายในหวั ใจ เป็ นพลงั งานท่ีใชส้ าหรับการขนส่ง ไอออนตา่ งๆ ที่มีการแพร่ขณะเกิดศกั ยะเพอ่ื งานใหเ้ ขา้ สู่ภาวะปกติ ไดแ้ ก่ โซเดียม โปแตสเซียม และ แคลเซียม เป็นตน้ พลงั งานส่วนน้ีมีคา่ นอ้ ยมาก คือมีค่าประมาณร้อยละ 1 ของพลงั งานหรืออตั ราการใช้ ออกซิเจนของหวั ใจท้งั หมด ท้งั น้ีเพราะความเขม้ ขน้ ของไอออนท่ีเปลี่ยนแปลงขณะเกิดศกั ยะเพ่ืองานน้นั มี ค่านอ้ ยมาก 4. ความเค้นสูงสุดของผนังห้องหัวใจ (peak wall stress) ความเคน้ ของผนงั หอ้ งหวั ใจเป็นผลการ ทางานของกลา้ มเน้ือหวั ใจ ถา้ หวั ใจทางานมากหรือบีบตวั แรง ความเคน้ ของผนงั หอ้ งหวั ใจจะเพ่มิ ข้ึน เป็ น พลงั งานท่ีสมั พนั ธ์กบั ความเคน้ สูงสุดของการบีบตวั ของหวั ใจ ท้งั จากภาวะที่หวั ใจบีบตวั แบบปริมาตรคงที่ และแบบออกโซทอนิกชนิดมีแรงตา้ น พลงั งานส่วนน้ีข้ึนกบั ความดนั สูงสุดในหวั ใจหอ้ งล่าง ปริมาตรหวั ใจ ก่อนบีบตวั และความหนาของผนงั ห้องหวั ใจ พลงั งานส่วนน้ีมีคา่ ประมาณร้อยละ 30 ของพลงั งานหรือ อตั ราการใชอ้ อกซิเจนของหวั ใจท้งั หมด 5. พลงั งานเน่ืองจากการหดส้ันของกล้ามเนือ้ (shortening metabolism) เม่ือหวั ใจบีบตวั ส่วนประกอบท่ีหดส้นั ไดเ้ ป็ นส่วนที่ทาใหเ้ กิดการทางานเบ้ืองตน้ ส่วนผลจะออกมาวา่ หวั ใจท้งั หอ้ งจะบีบ ตวั ใหป้ ริมาตรหอ้ งหวั ใจเล็กลงมากนอ้ ยเพยี งใด ข้ึนกบั ความดนั เลือดหรือแรงที่ตา้ น ถา้ ความดนั เลือดท่ีตา้ น สูงกวา่ ความดนั ที่ส่วนประกอบท่ีหดส้ันไดท้ างาน หวั ใจจะบีบตวั แบบปริมาตรคงที่ แตถ่ า้ ความดนั เลือดท่ี ตา้ นนอ้ ยกวา่ หวั ใจจะบีบตวั แบบออกโซทอนิกชนิดมีแรงตา้ น ปริมาตรหอ้ งหวั ใจลดลง และมีเลือดออก จากหวั ใจ ตามลาดบั จากการศึกษาพบวา่ ถา้ กลา้ มเน้ือหวั ใจบีบตวั เล็กลงหรือหดส้นั ได้ ตอ้ งใชพ้ ลงั งาน เพิม่ ข้ึนอีกส่วนหน่ึง เมื่อเปรียบเทียบกบั การบีบตวั แบบปริมาตรคงที่ พลงั งานส่วนน้ีเกิดข้ึนไดอ้ ยา่ งไร ใน การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมตุ ิ

266 รายละเอียดยงั ไมแ่ น่ชดั และปริมาณมีมากนอ้ ยเพียงใดก็ยงั ไม่สามารถวดั ไดโ้ ดยตรง คา่ ที่ใชก้ นั อยไู่ ดจ้ าก การศึกษาสมดุลของพลงั งานจากเมแทบอลิซึมของปัจจยั อื่นๆ คือ ไดจ้ ากผลตา่ งของพลงั งานท่ีหวั ใจใช้ ท้งั หมดลบดว้ ยพลงั งานที่ตวั แปรอ่ืนใช้ 6. ระดบั ของภาวะอโิ นโทรปิ กของกล้ามเนื้อหวั ใจ (level of inotropic state) ในภาวะท่ีอตั ราการ เตน้ ของหวั ใจ ความดนั เลือด ความเคน้ ของผนงั ห้องหวั ใจ และปริมาตรสโตรก ถูกควบคุมใหค้ งท่ีไว้ ถา้ หวั ใจมีคอนแทรคทิลิตีเพ่ิมข้ึนจะมีการใชพ้ ลงั งานเพ่ิมข้ึนอีกส่วนหน่ึง และถา้ หวั ใจมีคอนแทรคทิลิตีลดลง พลงั งานส่วนน้ีกจ็ ะลดลงดว้ ย ในภาวะปกติพลงั งานส่วนน้ีมีค่ามากนอ้ ยเพียงใดยงั ไม่ทราบแน่ชดั พลงั งาน เนื่องจากการเปล่ียนแปลงคอนแทรคทิลิตีน้ี อาจเป็นส่วนหน่ึงของพลงั งานท่ีเก่ียวขอ้ งกบั ความเคน้ ของผนงั หอ้ งหวั ใจ งานภายนอกของหวั ใจ การนาไฟฟ้ า และอตั ราการเตน้ ของหวั ใจ 7. อตั ราการเต้นของหวั ใจ อตั ราการเตน้ ของหวั ใจเป็นตวั กาหนดพลงั งานท่ีหวั ใจตอ้ งใชใ้ นการบีบ ตวั ในหน่ึงหน่วยเวลา ปัจจยั ท่ีกล่าวแลว้ ขา้ งตน้ เป็นพลงั งานท่ีหวั ใจใช้ ในการบีบตวั แตล่ ะรอบทางานของ หวั ใจ ถา้ หวั ใจเตน้ เร็วข้ึน พลงั งานท่ีหวั ใจตอ้ งใชใ้ นหน่ึงหน่วยเวลาก็จะมากข้ึนดว้ ย จากการศึกษาพบวา่ ถา้ ความเคน้ ของหวั ใจคงที่ เมื่ออตั ราการเตน้ ของหวั ใจเพิ่มข้ึน อตั ราการใชอ้ อกซิเจนของหวั ใจก็จะเพิ่มข้ึน อยา่ งเป็นสัดส่วนตรง อยา่ งไรก็ตามในภาวะปกติ ถา้ อตั ราการเตน้ ของหวั ใจเพมิ่ ข้ึน การบีบตวั แต่ละคร้ังก็จะ เพม่ิ ข้ึนดว้ ย เนื่องจากคอนแทรคทิลิตีของหวั ใจเพม่ิ ข้ึน ซ่ึงมีผลตอ่ ความดนั ระยะหวั ใจบีบตวั ดว้ ยการ เปลี่ยนแปลงเหล่าน้ีจึงทาใหอ้ ตั ราการใชอ้ อกซิเจนในการบีบตวั แต่ละคร้ังเพ่มิ ข้ึน ในกรณีท่ีอตั ราการเตน้ ของหวั ใจเพิม่ ข้ึน ดว้ ยเหตุน้ี ผลคูณของอตั ราการเตน้ ของหวั ใจและความดนั ระยะหวั ใจบีบตวั จึงใช้ ประมาณอตั ราเมแทบอลิซึมของหวั ใจไดด้ ีกวา่ อตั ราการเตน้ ของหวั ใจอยา่ งเดียว มวลของหวั ใจห้องล่าง ซา้ ยมีประมาณ 200 กรัม ในขณะที่หวั ใจหอ้ งล่างขวารวมกบั หวั ใจหอ้ งบนมีมวลประมาณ 140 กรัม (อตั ราส่วนของมวลของหวั ใจดา้ นซา้ ยตอ่ ดา้ นขวามีคา่ ประมาณ 1.4) จากขอ้ มูลน้ีพอประมาณไดว้ า่ พลงั งาน ท่ีหวั ใจตอ้ งใชส้ ่วนใหญ่เน่ืองจากการทางานของหวั ใจห้องล่างซา้ ย หวั ใจหอ้ งล่างท้งั สองมีปริมาตรสโตรก และอตั ราการเตน้ ของหวั ใจเท่ากนั ในหน่ึงรอบการหายใจ แต่ความดนั เลือดในเอออร์ตาสูงกวา่ ความดนั เลือดในหลอดเลือดแดงพลั โมนารีประมาณ 6 เท่า ดว้ ยเหตุน้ีถา้ พจิ ารณางานที่หวั ใจตอ้ งทาต่อมวลของหอ้ ง หวั ใจในขณะบีบตวั หวั ใจหอ้ งล่างซา้ ยจึงทางานและใชพ้ ลงั งานมากกวา่ หวั ใจหอ้ งล่างขวาประมาณ 6 เท่า ในภาวะที่หวั ใจหยดุ เตน้ ชว่ั ครู่ อตั ราการใชพ้ ลงั งานของหวั ใจหอ้ งล่างซา้ ยและขวาต่อมวลมีค่าใกลเ้ คียงกนั มาก ส่วนหวั ใจหอ้ งบนมีมวลนอ้ ยกวา่ หวั ใจห้องล่างมาก ปริมาตรและความดนั ที่เก่ียวขอ้ งนอ้ ยกวา่ หวั ใจ หอ้ งล่างขวาดว้ ยซ้าไป ทาใหอ้ ตั ราการใชพ้ ลงั งานของหวั ใจหอ้ งบนในภาวะปกตินอ้ ยกวา่ หวั ใจหอ้ งล่างมาก การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมุติ

267 งานภายนอกของหัวใจ (external work) งานท่ีหวั ใจทาไดใ้ นการบีบตวั แต่ละคร้ังประกอบดว้ ย พลงั งานศกั ย์ (ท่ีเก่ียวขอ้ งกบั ความดนั และ ปริมาตร) และพลงั งานจลน์ ดว้ ยความสมั พนั ธ์ดงั น้ี w= PV 1 mv2 2 ถา้ พิจารณาเฉพาะหวั ใจหอ้ งล่างซา้ ยจะไดว้ า่ w = งานภายนอกของหวั ใจห้องล่างซา้ ยในการบีบตวั แต่ละคร้ัง P = ความดนั เลือดเฉล่ียในหวั ใจหอ้ งล่างซา้ ยในขณะบีบตวั V = ปริมาตรเลือดท่ีออกจากหวั ใจ v = ความเร็วเฉลี่ยของเลือดท่ีไหลออกจากหวั ใจในขณะบีบตวั m = มวลของเลือดที่ออกจากหวั ใจ ในทางปฏิบตั ิจะไดว้ า่ w PA SV 1 ρ SV v2 2 เม่ือ PA = ความดนั เลือดเฉล่ียในเอออร์ตา SV = = ปริมาตรสโตรก v= ความหนาแน่นของเลือด (ρ m ) SV ความเร็วเฉลี่ยของเลือดที่ไหลออกจากหวั ใจในการบีบตวั แตล่ ะคร้ัง ในภาวะปกติ พลงั งานจลนข์ องหวั ใจมีคา่ ประมาณร้อยละ 5 ของงานท่ีหวั ใจทาไดใ้ นการบีบตวั แต่ ละคร้ัง ดงั น้นั งานที่หวั ใจทาไดใ้ นขณะบีบตวั แตล่ ะคร้ัง ส่วนใหญ่จึงข้ึนกบั ความดนั เลือดเฉลี่ยในเอออร์ตา และปริมาตรสโตรก ถา้ พิจารณาการทางานของหวั ใจในหน่ึงหน่วยเวลา (W) งานท่ีหวั ใจทาไดม้ ีค่าประมาณ เทา่ กบั ผลคูณของความดนั เลือดเฉลี่ยในเอออร์ตา (PA) กบั ผลงานของหวั ใจ (CO) นนั่ คือ W = PA x CO ถา้ พิจารณากราฟความสัมพนั ธ์ระหวา่ งความดนั เลือดในหวั ใจหอ้ งล่างซา้ ย และปริมาตรของหวั ใจ หอ้ งล่างซา้ ยในหน่ึงรอบทางานของหวั ใจ (รูปที่ 8-4) จะไดว้ า่ งานที่หวั ใจทาไดใ้ นการบีบตวั แต่ละคร้ังคือ พ้นื ที่ใตก้ ราฟของความสมั พนั ธ์ดงั กล่าว ( ������ PdV) นน่ั เอง นอกจากน้ีความสมั พนั ธ์ระหวา่ งความดนั เลือด 0 และผลงานของหวั ใจทาใหเ้ ราทราบวา่ งานภายนอกท่ีหวั ใจหอ้ งล่างซา้ ยทาไดม้ ีค่ามากกวา่ หวั ใจหอ้ งล่างขวา มาก เน่ืองจากความแตกต่างของความดนั เลือดในหลอดเลือดท่ีเก่ียวขอ้ งดงั กล่าวแลว้ ก่อนหนา้ น้ี การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมุติ

268 รูปท่ี 8-4 ความสัมพนั ธ์ระหวา่ งความดนั ในหวั ใจหอ้ งล่างซา้ ยกบั ปริมาตร ในหน่ึงรอบการทางานของหวั ใจ พ้ืนท่ีแลเงาคืองานท่ีหวั ใจทาได้ (pressure-volume work) วถิ เี มแทบอลซิ ึมท่ัวไป หวั ใจเป็นอวยั วะที่ทางานอยตู่ ลอดเวลา มีกระบวนการสลายและสร้างสารตา่ งๆ อยตู่ ลอดเวลา เพื่อใหไ้ ดพ้ ลงั งานและสะสมสารอาหารตา่ งๆ หวั ใจมีกระบวนการเมแทบอลิซึมท่ีสามารถใชส้ ารอาหาร ตา่ งๆ ใหเ้ ป็นพลงั งานไดเ้ กือบทุกชนิด เพ่อื ประโยชน์ในการทาความเขา้ ใจกระบวนการเมแทบอลิซึมเฉพาะ ในหวั ใจ จึงขอสรุปปฏิกิริยาของกระบวนการเมแทบอลิซึมของสารอาหารที่สาคญั ซ่ึงพบในเซลลต์ า่ งๆ ของ ร่างกายมนุษยร์ วมท้งั เซลลห์ วั ใจก่อน ส่วนกระบวนการเมแทบอลิซึมท่ีเฉพาะในหวั ใจจะไดก้ ล่าวสรุปใน ลาดบั ตอ่ ไป 1. กลยั โคไลซีส (glycolysis) กลยั โคไลซีสเป็นกระบวนการสลายน้าตาลโมเลกุลเดี่ยวท่ีสาคญั ท่ีสุด น้าตาลโมเลกุลเดี่ยวท่ีสาคญั ที่สุดคือ กลูโคส (glucose) ซ่ึงไดจ้ ากสารอาหารตา่ งๆ ไดแ้ ก่ กลยั โคเจน และแป้ ง กลูโคสถูกเปลี่ยนเป็นรูป ที่มีฤทธ์ิ (active forms) โดยการเติมหมฟู่ อสเฟตเขา้ ไปแลว้ ไดเ้ ป็นกลูโคส-6-ฟอสเฟต (glucose-6-phosphate) หลงั จากน้นั ปฏิกิริยากจ็ ะเกิดต่อเนื่องกนั ไปดงั แผนภูมิในรูปท่ี 8-5 สารสุดทา้ ยของปฏิกิริยาคือ ไพรูเวต (pyruvate) ในภาวะที่ขาดออกซิเจน ไพรูเวตจะถูกเปล่ียนเป็นแลคเตต (lactate) ดว้ ยเอนไซมแ์ ลคเตตดี ไฮโดรจิเนส (lactate dehydrogenase) โดยมีเอ็นเอดีเอช (NADH) เป็นโคเอนไซม์ (coenzyme) เรียกวา่ กลัย โคไลซีสแบบไม่ใช้ออกซิเจน (anaerobic glycolysis) แตถ่ า้ ร่างกายมีออกซิเจนเพียงพอ ไพรูเวตและแลค เตตจะถูกเปลี่ยนเป็นอะเซทิลโคเอนไซมเ์ อ (acetyl-CoA) ดว้ ยเอนไซมไ์ พรูเวตดีไฮโดรจิเนสคอมเพล็กซ์ การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมตุ ิ

269 (pyruvate dehydrogenase complex) โดยมีโคเอนไซมห์ ลายตวั ร่วมในปฏิกิริยา โดยเฉพาะวติ ามินบีหน่ึง อะเซทิลโคเอนไซมเ์ อจะถูกสลายโดยสมบูรณ์ผา่ นวฏั จกั รเครบส์ (Krebs cycle) และกระบวนการส่งตอ่ อิเล็กตรอน (electron transport chain) ต่อไป สาหรับเอนไซมท์ ่ีสาคญั ของกระบวนการกลยั โคไลซีสคือ เฮก โซไคเนส (hexokinase; Km ต่า) และกลูโคไคเนส (glucokinase; Km สูง) ซ่ึงเร่งปฏิกิริยาท่ีเปลี่ยนกลูโคส เป็นกลูโคส-6-ฟอสเฟต ตวั ท่ีสองคือ ฟอสโฟฟรุกโทไคเนส (phosphofructokinase) ซ่ึงเร่งปฏิกิริยาท่ี เปล่ียนฟรุกโทส-1-ฟอสเฟต (fructose-1-phosphate) ไปเป็นฟรุกโทส-1,6-บิสฟอสเฟต (fructose-1,6- bisphosphate) และเอนไซมไ์ พรูเวตไคเนส (pyruvate kinase) ซ่ึงเปลี่ยนฟอสโฟอินอลไพรูเวต (phosphoenolpyruvate) ไปเป็นไพรูเวต เอนไซมเ์ หล่าน้ีเป็นตวั กาหนดความเร็วของปฏิกิริยา (rate-limiting enzymes) ซ่ึงถูกกระตุน้ ดว้ ยสารตา่ งๆ ที่เกี่ยวขอ้ งกบั ภาวะเซลลข์ าดพลงั งานหรือมีพลงั งานนอ้ ยคือ เอดีพี เอเอม็ พี เอน็ เอดี และเอฟเอดี และถูกยบั ย้งั ดว้ ยภาวะท่ีมี เอทีพี ซิเตรต เอฟเอดีเอชสอง และเอน็ เอดีเอช มาก ส่วนภาวะที่มีกลูโคสหรือน้าตาลโมเลกุลเดี่ยวอื่นๆ มากจะกระตุน้ กระบวนการน้ี รูปท่ี 8-5 วถิ ีกลยั โคไลซีส (Emden-Meyerhof pathway of glycolysis) การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมุติ

270 ดว้ ยกระบวนการกลยั โคไลซีสดงั กล่าวน้ี น้าตาลโมเลกุลเด่ียวอ่ืนๆ นอกเหนือจากกลูโคส เช่น แกแลคโทส (galactose) สามารถถูกสลายไดด้ ว้ ยกระบวนการกลยั โคไลซีสเช่นกนั โดยการเปลี่ยนรูปไปเป็ น กลูโคสก่อน นอกจากน้ีน้าตาลโมเลกุลเลก็ เช่น กลีเซอรอล สามารถเปลี่ยนเป็นไดไฮดร็อกซีอะเซโตน ฟอสเฟต (dihydroxyacetone phosphate) และถูกสลายต่อไปตามปฏิกิริยาของกลยั โคไลซีส อน่ึง กระบวนการกลยั โคไลซีสน้ี เกิดข้ึนไดใ้ นทุกเซลลข์ องร่างกาย รวมท้งั เซลลห์ วั ใจ แตส่ ่วนใหญ่ในหวั ใจเป็ น กระบวนการท่ีใชอ้ อกซิเจน และใชส้ ารต้งั ตน้ ไดท้ ้งั กลูโคสและกลีเซอรอล รูปท่ี 8-6 วถิ ีเฮกโซสโมโนฟอสเฟตชนั ต์ (hexose monophosphate shunt) และความเก่ียวพนั กบั วถิ ีกลยั โคไล ซีส (glycolytic pathway) 2. เฮกโซสโมโนฟอสเฟตชันต์ (hexose monophosphate shunt) กระบวนการสลายน้าตาลโมเลกุลเด่ียวที่สาคญั อีกกระบวนการหน่ึงคือ เฮกโซสโมโนฟอสเฟตชนั หรือวถิ ีเพนโทสฟอสเฟต (hexose monophosphate shunt or pentose phosphate pathway) ซ่ึงมีกลูโคสเป็น สารต้งั ตน้ ท่ีสาคญั เริ่มจากกลูโคส-6-ฟอสเฟตถูกออกซิไดซ์ ดว้ ยเอนไซมด์ ีไฮโดรจิเนส (dehydrogenase) สองตวั ตามลาดบั (รูปที่ 8-6) เป้ าหมายของกระบวนการน้ีคือ ตอ้ งการผลิตเอน็ เอดีพีเอช (NADPH) และ การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมตุ ิ

271 น้าตาลไตรโอส (triose) ต่างๆ เพ่ือใชใ้ นการสร้างไขมนั นอกจากน้ีน้าตาลเพนโทส (pentose) ก็เป็ น ผลิตผลท่ีสาคญั ซ่ึงใชใ้ นการสร้างกรดนิวคลิอิกของเซลลต์ า่ งๆ อีกดว้ ย ดงั น้นั กระบวนการน้ีจึงพบไดเ้ พยี ง บางเซลลเ์ ท่าน้นั โดยเฉพาะอยา่ งยงิ่ เซลลท์ ่ีมีการสร้างกรดไขมนั และสะสมไขมนั ไวม้ าก เช่น ตอ่ มน้านม เน้ือเยอ่ื ไขมนั และตบั เป็นตน้ กระบวนการน้ีจะถูกเร่งในภาวะท่ีมีน้าตาลกลูโคสมากและมีเอน็ เอดีพสี ูง โดยการกระตุน้ เอนไซมด์ ีไฮโดรจิเนส กระบวนการน้ีมีบทบาทนอ้ ยในเซลลห์ วั ใจ เนื่องจากหวั ใจเป็นแหล่ง ใชพ้ ลงั งานมากกวา่ แหล่งสะสมพลงั งาน รูปท่ี 8-7 กระบวนการบีตาออกซิเดชนั ของกรดไขมนั (beta-oxidation of fatty acids) 3. การสลายไขมนั และบตี าออกซิเดชันกรดไขมนั (lipolysis & beta-oxidation of fatty acid) ในร่างกายมนุษยม์ ีไขมนั สะสมอยหู่ ลายรูป แตท่ ี่ร่างกายสะสมไวใ้ ชเ้ ป็นแหล่งพลงั งานมากที่สุดคือ ไตรกลีเซอไรด์ (triglycerides) ซ่ึงเม่ือยอ่ ยดว้ ยเอนไซมล์ ิเพส (lipase) จะได้ กรดไขมนั 3 โมเลกลุ และกลี เซอรอล 1 โมเลกุล กลีเซอรอลจะถูกสลายผา่ นวถิ ีกลยั โคไลซีส ส่วนกรดไขมนั จะถูกสลายดว้ ย การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมตุ ิ

272 กระบวนการท่ีเรียกวา่ บีตาออกซิเดชัน (beta-oxidation) ไดเ้ ป็นอะเซทิลโคเอนไซมเ์ อ (Acetyl-CoA) และ/ หรือโปรพริโอนิลโคเอนไซมเ์ อ (proprionyl-CoA) ข้ึนกบั จานวนอะตอมของคาร์บอนในโมเลกุลของกรด ไขมนั สารท้งั สองจะถูกสลายตอ่ ไปโดยวฏั จกั รเครบส์ การสลายกรดไขมนั ไปเป็นอะเซทิลโคเอนไซมเ์ อ น้นั จะไดเ้ อฟเอดีเอชสองและเอน็ เอดีเอช อยา่ งละหน่ึงโมลในหน่ึงรอบของการตดั อะตอมคาร์บอนหน่ึง คู่ เมื่อผา่ นกระบวนการส่งต่ออิเลก็ ตรอน เอฟเอดีเอชสองและเอน็ เอดีเอชจะใหเ้ อทีพีออกมา และเซลล์ นาไปใชต้ อ่ ไป ปกติการสลายไขมนั จะใหพ้ ลงั งานไดม้ ากกวา่ การสลายน้าตาลกลูโคส เม่ือเทียบตอ่ น้าหนกั ท่ี เทา่ กนั สาหรับการควบคุมกระบวนการบีตาออกซิเดชนั ของกรดไขมนั น้นั ข้ึนกบั ปริมาณของอะเซทิลโค เอนไซมเ์ อและกรดไขมนั ถา้ มีกรดไขมนั มากและอะเซทิลโคเอนไซมเ์ อนอ้ ย กระบวนการบีตาออกซิเดชนั จะเกิดไดด้ ี นอกจากน้ีในภาวะที่มีเอทีพีต่า กระบวนการน้ีกจ็ ะถูกเร่งมากข้ึนดว้ ย (รูปที่ 8-7) อน่ึง กระบวนการสลายไขมนั น้ีเกิดข้ึนภายในไมโตคอนเดรีย ซ่ึงต่างจากกลยั โคไลซีสและเฮกโซสโมโน ฟอสเฟตชนั ซ่ึงเกิดในไซโตพลาซึมของเซลล์ ในขณะพกั การสลายไขมนั เป็นกระบวนการท่ีเซลลห์ วั ใจ ใชส้ ร้างพลงั งานมากท่ีสุด 4. วฏั จกั รเครบส์ (Krebs cycle) วฏั จกั รเครบส์เป็นกระบวนการสร้างพลงั งานที่สาคญั ท่ีสุดของร่างกายมนุษย์ กระบวนการน้ีเกิดข้ึน ภายในไมโตคอนเดรีย เริ่มจากอะเซทิลโคเอนไซมเ์ อจากกลยั โคไลซีสและการบีตาออกซิเดชนั ของกรด ไขมนั รวมตวั กบั ออกซะโลอะเซเตต (oxaloacetate) กลายเป็นซิเตรต (citrate) ดว้ ยเอนไซมซ์ ิเตรตซินเทส (citrate synthase) แลว้ ปฏิกิริยากจ็ ะดาเนินต่อไป เม่ือครบรอบ หมคู่ าร์บอนอะตอมในอะเซทิลโคเอนไซมเ์ อ จะสลายไปอยใู่ นรูปของคาร์บอนไดออกไซด์ และไดอ้ อกซะโลอะเซเตตกลบั คืนมาทาปฏิกิริยาตอ่ ไปอีก อยา่ งตอ่ เน่ือง เอฟเอดีเอชสองและเอน็ เอดีเอชที่ไดจ้ ากกระบวนการน้ีจะถูกเปล่ียนเป็นเอทีพภี ายในไมโต คอนเดรีย ดว้ ยกระบวนการส่งตอ่ อิเล็กตรอน ซ่ึงจะไดก้ ล่าวถึงในลาดบั ต่อไป จากแผนภมู ิในรูปที่ 8-8 จะ เห็นวา่ วฏั จกั รเครบส์สามารถผลิตพลงั งานไดม้ ากกวา่ กลไกใดๆ โดยตอ้ งทางานร่วมกบั กระบวนการส่งต่อ อิเลก็ ตรอน ซ่ึงตอ้ งมีออกซิเจนเป็นตวั ร่วมในปฏิกิริยา วฏั จกั รเครบส์จึงจดั เป็นกระบวนการเมแทบอลิซึม แบบใชอ้ อกซิเจน ดว้ ยเหตุน้ี ในภาวะขาดออกซิเจน วฏั จกั รเครบส์จะเกิดไมไ่ ด้ เอนไซมท์ ่ีเป็นตวั กาหนด ความเร็วของปฏิกิริยา (rate-limiting step) ที่สาคญั คือ ไอโซซิเตรตดีไฮโดรจิเนส (isocitrate dehydrogenase) ซ่ึงเร่งการทาลายไอโซซิเตรต (isocitrate) ให้เป็นแอลฟาคีโตกลูทาเรต (-ketoglutarate) เอนไซมน์ ้ีถูก กระตุน้ ดว้ ยภาวะท่ีเซลลม์ ีพลงั งานนอ้ ย คือ ภาวะที่ระดบั เอดีพี เอน็ เอดี เอฟเอดี และหรือเอเอม็ พีมาก และ ถูกยบั ย้งั ดว้ ยภาวะที่เซลลม์ ีเอทีพี เอน็ เอดีเอช และเอฟเอดีเอชสองมาก นอกจากอะเซทิลโคเอนไซมเ์ อแลว้ สารตวั อ่ืนสามารถถูกสลายดว้ ยวฏั จกั รเครบส์ โดยผา่ นสารมธั ยนั ตร์ (intermediate) อื่นๆ เช่น จากไพรูเวตเปล่ียนเป็ นออกซะโลอะเซเตต ดว้ ยเอนไซมไ์ พรูเวตคาร์บอก ซิเลส (pyruvate carboxylase) โปรพริโอเนต (proprionate) จากการสลายกรดไขมนั ภายในไมโตคอนเครีย สามารถเปล่ียนเป็นซคั ซินิลโคเอนไซมเ์ อ (succinyl-CoA) ได้ จากปฏิกิริยาของวฏั จกั รเครบส์จะเห็นวา่ สารมธั ยนั ตร์ของปฏิกิริยาต่างๆไม่ถูกสลายโดยตรง แตโ่ มเลกุลของสารที่เพม่ิ เติมเขา้ ไปในวฏั จกั รจะถูก การทางานของหวั ใจ สญั ญา ร้อยสมมุติ