meer dan een eeuw geleden ontdekten twee fysiologen, Otto Frank en Ernest Spreeuw, dat als het hart gevuld wordt met meer bloed tijdens de diastole, het harder samentrekt en meer bloed pompt tijdens de systole. Dus kwamen ze met de Frank Starling wet om deze relatie uit te leggen.
om deze relatie te begrijpen, laten we inzoomen op de wand van de ventrikels. Het grootste deel van deze wanden bestaat uit korte, vertakte hartspiercellen opeengepakt naast elkaar., Als we verder inzoomen, als we in de spiercellen kijken, zien we bundels myofibrillen, of lange ketens van sarcomeren. Het sarcomeer is de kleinste structuur in de spier die kan samentrekken zodat het”s beschouwd als de basis contractiele eenheid van de spier. De sarcomere heeft twee z-schijven die de grens vormen en een M-Lijn in het midden. In bijlage aan de Z-schijf zijn dunne die filamenten van actinproteã ne worden gemaakt. Deze actin filamenten hebben structurele polariteit die beide uiteinden van de gloeidraad verschillend betekent kijken., We kunnen het zien als een pijl met het puntige uiteinde dat het “min-einde” is, wijzend naar de M-lijn, en het staarteinde dat het “plus-einde” is, bevestigd aan de Z-schijf. Net als een pijl kan het actine filament maar in één richting bewegen: de richting waar het naar wijst. In bijlage aan de M-lijn zijn de myosin gloeidraden die dikke bundels van myosinproteã nen met twee bolvormige hoofden zijn. Tijdens een spiercontractie, grijpen de myosin hoofden op de actin filamenten, en trekken hen naar de lijn M die de twee z-schijven dichter bij elkaar brengt.,
in het algemeen hangt de mate van spanning of de kracht van spiercontractie tijdens systole af van het aantal myosine hoofden dat zich bindt aan actine. En dit aantal hangt direct van de lengte van de overlappende sectie tussen actin en myosin filamenten af. De lengte van het overlappende gedeelte hangt af van de totale lengte van het sarcomeer. En de lengte van het sarcomeer hangt af van hoeveel bloed de ventrikel vult tijdens diastole – want dat beïnvloedt hoe uitgerekt de totale spierwand en elk sarcomeer daarin uiteindelijk., Deze relatie staat bekend als de cardiale lengte-spanning relatie en het kan worden aangetoond door deze grafiek, met de sarcomere lengte of het ventriculaire end – diastolic volume op de x-as en de spanning of druk ontwikkeld binnen de ventrikel, tijdens hun samentrekking, of systole, op de Y-as.
dus laten we ons voorstellen dat de ventrikels meestal leeg zijn, met bijna geen bloed erin. Dit zou betekenen dat er niets is dat de spieren in de ventriculaire wand rekt, dus de lengte van sarcomeren is echt kort., Op deze lengte worden de twee z-schijven dicht bij elkaar getrokken en is er niet veel ruimte voor verdere samentrekking. Voorts kruist de actin gloeidraden van elke kant van sarcomere de lijn van M en overlapping. Aangezien actin slechts in één richting kan worden getrokken-naar de middellijn toe, moet myosine het actin-filament met de juiste structurele polariteit bevestigen en trekken: het filament dat in dezelfde richting wijst als dat het myosine trekt. Zo, wanneer de actin gloeidraden overlappen, wordt myosin verhinderd aan zijn eigen actin gloeidraad door de actin gloeidraad van de andere kant met de verkeerde polariteit te binden., Dientengevolge, worden zeer weinig myosin – actin gehechtheden gemaakt en de cellen kunnen slechts zeer zwak tijdens systole contracteren. Op de grafiek zien we bij het punt van oorsprong dat de korte lengte van myocardiale vezels overeenkomt met een lage contractiele kracht.
naarmate de ventrikels zich vullen met meer bloed dat door de aderen terugkeert, worden hun wanden meer en meer uitgerekt en dat strekt zich ook uit elk sarcomeer in de spiercellen., Dit betekent dat er meer ruimte, en geen actin overlappende die meer myosin hoofden toestaat om behoorlijk met actin in wisselwerking te staan en dientengevolge, meer kracht, of spanning, tijdens contractie tot stand te brengen. Kijkend naar de grafiek, Dit zou onze curve gestaag omhoog bewegen met toenemende kracht als er toenemende volume. Dit uitrekken kan doorgaan tot het een maximaal punt overschrijdt, waarna dingen te uitgerekt beginnen te worden. Dit betekent dat de Z-schijven zo ver van elkaar zijn dat er slechts weinig overlapping tussen actin en myosin-filamenten is en actin uit het bereik van myosin komt., Dientengevolge, is er een verminderd aantal myosin hoofden die erin slagen om aan actin vast te maken en het naar de M-lijn te trekken. Dit leidt tot een verminderde kracht van samentrekking, zodat de curve weer begint af te vallen.