This compulsory elective course comprises lectures and practical work. It is intended for master's and doctoral students, particularly those interested in the physiology of animals and humans. The lectures provide a systematic overview of the physiology of the cardiovascular system and skeletal muscles at whole-body, organ, cellular and molecular levels. It addresses functional, metabolic and structural issues. The course also focuses on the effects of physical stress, hormonal imbalance, hypoxia and cold exposure on the heart as well as the skeletal muscle. The course provides basic information on selected pathological conditions. The course includes a practical course which allows students to become familiar with techniques for studying the heart and skeletal muscle. Students are also introduced to physiological methods of measuring cardiac function on various experimental models. Students perform stress measurements of cardiopulmonary function using an ergometer Cardioline. Practical training includes a visit to the Intitute of Clinical and Expreimental Cardiology. The results of the practical training are presented in the form of a project within the groups.
Last update: Žurmanová Jitka, doc. RNDr., Ph.D. (22.09.2025)
Jedná se o povinně volitelný předmět zahrnující přednášky a praktickou část. Předmět je určen pro magisterský i doktorský stupeň studia, zejména pro zájemce o studium fyziologie živočichů a člověka. Přednáška systematicky pokrývá fyziologii kardiovaskulátního systému a kosterního svalstva, na úrovni celotělové, orgánové, buněčné i molekulární. Zabývá se otázkou funkční, metabolickou i strukturální. Též se zaměřuje na vliv fyzické zátěže, hormonální nerovnováhy, hypoxie a chladu na srdce i kosterní sval. Přináší základní informace o vybraných patologických stavech. Součástí předmětu je praktikum, které umožní studentům hlubší seznámení s technikami pro studium srdečního a kosterního svalu. Dále seznámí studenty s fyziologickými metodami měření srdečních funkcí na různých experimentálních modelech. Studenti provedou zátěžová měření kardiopulmonárních funkcí na Ergometru. Součást praktického cvičení je návštěva kardiologického pracoviště IKEM. Výsledky z praktického cvičení jsou zpracovány formou projektu ve skupinách.
Last update: Žurmanová Jitka, doc. RNDr., Ph.D. (22.09.2025)
Literature - Czech
Medical Physiology: W.F Boron a E.L.Boulpaep (Section II - chapter 6, 7, 8 9; Section IV - Cardiovascular system, section, chapter 17,21,22,25; Section X- chapter 60)
Přehled lékařské fyziologie: William.F.
Energetics of muscle contaction M.J.Kushmerick , Handbook of Physiology, chapter 7
Cardiovascular Physiology D.E.Mohram a L.J.Heller
Skeletal muscle from molecules to moovement: David Jones et al.
Skeletal muscle repair and regeneration: Stefano Schiaffino and Terence Partridge
Last update: Žurmanová Jitka, doc. RNDr., Ph.D. (22.09.2025)
Requirements to the exam -
Credit is awarded for 100% participation in practical exercises and presentation of a paper prepared in groups.
The exam consists of an oral examination.
Last update: Žurmanová Jitka, doc. RNDr., Ph.D. (20.03.2019)
Zápočet se uděluje za 100% účast na praktickém cvičení a přednesení referátu připraveného ve skupinách.
Zkouška je založena na ústním zkoušení.
Last update: Žurmanová Jitka, doc. RNDr., Ph.D. (22.09.2025)
Syllabus -
1. Structure and function of the heart muscle compared to skeletal muscle and energy metabolism of cardiomyocytes 2. Cardioprotective effects of physical exercise, adaptation to hypoxia, mild cold, caloric restriction, and oxidative stress 3. Cardiac cycle and hemodynamics of the heart and cardiac conduction system at rest and under extreme conditions of exercise and hypoxia 4. Autonomic regulation of cardiac activity, baroreflexes, and blood pressure regulation 5. Experimental models of cardiovascular diseases 6. Musculoskeletal system, coordination, reflex and conscious control of contraction, muscle imbalances 7. Development of skeletal muscles and molecular mechanisms of contraction 8. Types of skeletal muscles. Structure and function of muscle fibers and energy metabolism of muscle cells 9. Hormonal influences, physical stress, muscle fatigue, myopathy 10. Methods (determination of muscle fiber type, energy metabolism, oxidative stress, and others) 11. Comparison of the right and left heart. Skeletal, cardiac, and smooth muscle (development, morphology, metabolism, activation, function, control of activity) -
Last update: Žurmanová Jitka, doc. RNDr., Ph.D. (21.01.2026)
Organizace kurzu. Úvod do historie studia kosterního svalu a rozvoje kardiologie ve světě i u nás - 2.10.
Struktúra a funkce srdečního svalu v porovnaní s kostrovým svalem a energetický metabolismus kardiomoycytů – 9.10.
Kardioprotektivní účinky fyzické zátěže, adaptace na hypoxii, mírného chladu, kalorická restrikce a oxidativní stres - 16.10
Srdeční cyklus a hemodynamika srdce a převodní systém srdeční v klidu a extrémních podmínkách zátěže a hypoxie – 23.10.
Autonómní reguláce činnosti srdce, baroreflexy a regulace krevního tlaku – 30.10.
Experimentální modely kardiovaskulárnych onemocnění – 6.11.
Návštěva IKEM - 13.11.
Pohybový aparát, koordinace, reflexní a vědomé řízení kontrakce, svalové disbalance
Vývoj kosterních svalů a molekulární mechanismy kontrakce - 20.11.
Typy kosterních svalů. Struktura a funkce svalového vlákna a energetický metabolismus svalové buňky 27.11.
Metody (stanovení typu svalových vláken, energetického metabolismu, oxidativního stresu a dalších) - 11.12.
Srovnání pravého a levého srdce. Kosterního, srdečního a hladkého svalu (vývoj, morfologie, metabolismus, aktivace, funkce, řízení činnosti) - 18.12.
Praktikum umožní studentům si vyzkoušet imunohistochemické metody pro stanovení typu svalových vláken, seznámit se s fyziologickými metodami měření srdečních funkcí na různých experimentálních modelech a provést zátěžová měření kardiopulmonárních funkcí na Ergometru.
Last update: Žurmanová Jitka, doc. RNDr., Ph.D. (22.09.2025)
Learning outcomes -
By the end of this course, students will be able to:
Differentiate skeletal, cardiac, and smooth muscle by development, morphology, activation, metabolism, and control of activity, and accurately compare right vs. left heart structure-function relationships using discipline-specific terminology and annotated schematics.
Analyze energy metabolism in cardiomyocytes and skeletal muscle fibers (e.g., oxidative phosphorylation, glycolysis, substrate flexibility) and predict metabolic shifts under exercise, hypoxia, mild cold, caloric restriction, and oxidative stress, supported by literature-based justification.
Explain and quantitatively interpret the cardiac cycle, conduction system, and hemodynamics at rest and under extreme exercise or hypoxia, including effects on preload, afterload, stroke volume, cardiac output, and pressure-volume loops, with correct parameter estimation.
Evaluate autonomic regulation of cardiac activity and blood pressure by integrating sympathetic/parasympathetic pathways, baroreflex mechanisms, and vascular responses; simulate or analyze scenarios to predict and justify reflex outcomes.
Design and critique experimental approaches and models used in cardiovascular and muscle research (in vitro, in vivo, ex vivo, and computational), articulating validity, limitations, ethical considerations, and translational relevance to human disease.
Describe and experimentally relate the development of skeletal muscle and the molecular mechanisms of contraction (excitation–contraction coupling, cross-bridge cycling, Ca2+ handling), and connect these mechanisms to functional performance and pathology.
Assess the roles of muscle fiber type, neuromuscular coordination, reflex and voluntary control, and muscle imbalances in determining performance; propose intervention strategies (training, rehabilitation) grounded in physiological principles and evidence.
Appraise the impacts of hormones and physical stress on muscle fatigue, hypertrophy and atrophy
Last update: Žurmanová Jitka, doc. RNDr., Ph.D. (21.01.2026)
Na konci tohoto kurzu budou studenti schopni: 1. Rozlišovat kosterní, srdeční a hladké svaly podle vývoje, morfologie, aktivace, metabolismu a kontroly činnosti a přesně porovnávat vztahy mezi strukturou a funkcí pravé a levé srdeční komory pomocí odborné terminologie a anotovaných schémat. 2. Analyzovat energetický metabolismus v kardiomyocytech a kosterních svalových vláknech (např. oxidativní fosforylace, glykolýza, flexibilita substrátu) a předpovídat metabolické změny při cvičení, hypoxii, mírném ochlazení, omezení kalorického příjmu a oxidačním stresu, podložené odůvodněním založeným na literatuře. 3. Vysvětlit a kvantitativně interpretovat srdeční cyklus, vodivý systém a hemodynamiku v klidu a při extrémní zátěži nebo hypoxii, včetně účinků na předtížení, dotížení, objem srdečního výdeje, srdeční výdej a tlakově-objemové smyčky, se správným odhadem parametrů. 4. Vyhodnotit autonomní regulaci srdeční činnosti a krevního tlaku integrací sympatických/parasympatických drah, baroreflexních mechanismů a vaskulárních reakcí 5. Navrhnout a kriticky zhodnotit experimentální přístupy a modely používané ve výzkumu kardiovaskulárního systému a svalů (in vitro, in vivo, ex vivo a výpočetní), s uvedením platnosti, omezení, etických úvah a translační relevance pro lidské onemocnění.
6. Popsat a experimentálně propojit vývoj kosterního svalu a molekulární mechanismy kontrakce (spojení excitace a kontrakce, cyklus A-M můstků s Ca2+ toky a propojit tyto mechanismy s funkční výkonností a patologií. 7. Posuďit funkci rozdílných typů svalových vláken, neuromuskulární koordinace, reflexní a volní kontroly a svalové nerovnováhy při určování výkonnosti; navrhněte intervenční strategie (trénink, rehabilitace) založené na fyziologických principech a důkazech. 8. Posoudit vliv hormonů a fyzického stresu na svalovou únavu, hypertrofii a atrofii a integrovat biomarkery, histologické a funkční údaje spojených s těmito změnami
Last update: Žurmanová Jitka, doc. RNDr., Ph.D. (21.01.2026)
