Johan Dahlin
9d186a13b2
27 KiB
Cirkulationsfysiologi I LPG002 ME Johansson HT2025.pdf
OCR Transcript
- Pages: 115
- OCR Engine: pymupdf
- Quality Score: 1.00
Page 1
UNIVERSITY OF GOTHENBURG | SAHLGRENSKA ACADEMY Cirkulationsfysiologi LPG002 Block 5 maria.e.johansson@neuro.gu.se | INST. OF NEUROSCIENCE AND PHYSIOLOGY | DEPT OF PHYSIOLOGY
Page 2
UNIVERSITY OF GOTHENBURG | SAHLGRENSKA ACADEMY | INST. OF NEUROSCIENCE AND PHYSIOLOGY | DEPT OF PHYSIOLOGY Homeostas - to remain the same Claude Bernard (1813-1878) "constancy of the internal milieu was the essential condition to a free life." Walter Cannon (1871-1945) HOMEOSTASIS: stable internal environment
Page 3
Cirkulationens uppgift: Transport
Page 4
Cirkulationens uppgift: transport • Syrgas till organ • CO2 och H+ från organ • Andra näringsämnen till organ Glukos, aminosyror, fettsyror etc. • Annat från organ Laktat etc. • Transport av avfallsämnen till njurarna • Transport av hormoner till organ • Värmereglering • Emotionell kommunikation rodnad
Page 5
Sjukdomar i vilka cirkulationen har en central roll • Blodproppar Trombos, emboli • Hypertoni • Angina pectoris • Diabetes • Hjärtinsufficiens • Raynauds syndrom • Allergiska sjukdomar • Cancer • Demens
Page 6
Blodflödets fördelning Anpassat till organens behov både i vila och under arbete !
Page 7
Skiss av kretsloppet Reservoar Reservoar Pump Pump Ledningsrör Ledningsrör Motstånd Motstånd Ledningsrör
Page 8
Blodkretsloppet
Page 9
Poiseuilles lag Flöde (Q) = ΔP · π · r 4 8 · L · η (eta) = viskositet L = längd r = radie
Page 10
Ohms lag U = R · I spänning = motstånd · ström energi (tryck) = motstånd · flöde P = R · Q blodtryck = totalt perifert motstånd · hjärtminutvolym mean arterial pressure = total peripheral resistance · cardiac output MAP = TPR · CO
Page 11
Flöde Rinner fort –> stor flödeshastighet Inte så mycket vatten –> måttligt flöde Porlar sakta –> låg flödeshastighet Mycket vatten –> stort flöde Q = P R
Page 12
Tryckskillnaden driver flödet… 100 mmHg 60 mmHg 40 mmHg Flödet =20 ml/min Flödet = 0 Δ P = 0 Perfusionstryck!
Page 13
Blood Pressure = Cardiac Output X Peripheral Resistance MAP = CO x TPR Preloa d Contractilit y Vascular tone EC V Venous capacitance Renal sodium/volume handling Endothelium/SM C derived factors Renin Angiotensin Aldosteron System Sympathetic activity Sodium/volume intake Parasympatheti c activity Stroke volume Heart Rate Local control mechanisms (metabolic control) Myogenic tone
Page 14
Kretsloppsstyrningens tre nivåer Central styrning Adekvata svar på yttre stimuli Reflexkontroll (hjärnstam) Reglera perfusionstrycket Reglera kretsloppets fyllning Lokal kontroll Ombesörja adekvat organperfusion
Page 15
UNIVERSITY OF GOTHENBURG | SAHLGRENSKA ACADEMY Kärlsystemets uppbyggnad
Page 16
(No content)
Page 17
Uppbyggnaden av de olika kärlsegmenten Endotel Fibrous (collagenous) tissues SMC Elastic tissues
Page 18
Figure 9.26 Glatt muskel Glatt = ej tvärstrimmmig Oregelbunden organisation av sarkomerer Sarkomerer med varierande längd Ej Z-skivor, utan ”dense bodies” och ”dense patches”
Page 19
Glatta muskelceller är kopplade Glatta muskelceller förbinds med gap junctions (”nexus”) Antalet gap junctions är olika i olika vävnader Bozlers indelning av glatt muskel: Finns det många gap junctions är cellerna elektriskt kopplade i ett funktionellt syncytium: ”single-unit-muskel” ”visceral muskel” Finns det få gap junctions arbetar cellerna individuellt: ”multi-unit-muskel”
Page 20
Aktivering av glatt muskel MLC-phosphatase Defosforylering av myosinets lätta kedjor avslutar kontraktionen Ca2+ Kalciumstigning
- CaM Bindning av kalcium till calmodulin MLCK inactive MLCK active Aktivering av myosin- kinas (”Myosin Light Chain Kinase”, MLCK) MLC20 MLC20-P Fosforylering av myosinets lätta kedjor Actin-myosin interaction Contraction Kontraktion
Page 21
UNIVERSITY OF GOTHENBURG | SAHLGRENSKA ACADEMY | INST. OF NEUROSCIENCE AND PHYSIOLOGY | DEPT OF PHYSIOLOGY I glatt muskel behövs ATP
- dels för aktivering av kontraktionen (fosforylering av myosinets lätta kedjor)
- dels för själva kontraktionen (spjälkas vid myosinhuvudenas rörelse) Aktivering av glatt muskel
Page 22
UNIVERSITY OF GOTHENBURG | SAHLGRENSKA ACADEMY
Page 23
Artär vs ven
Page 24
Elastiska artärer Ledningsrör Konduktansfunktion Eftergivliga Kapacitansfunktion (till viss del)
Page 25
Muskulära artärer •Ledningsrör Konduktansfunktion •Resistansfunktion (i små artärer)
Page 26
Arterioler •Resistansfunktion (i större arterioler) •Reglering av flödet till kapillärer
Page 27
Prekapillära sfinktrar •Reglerar antal öppna kapillärer •Ringa effekt på TPR (många parallella)
Page 28
Kapillärer •Utbyte av gaser och näringämnen mellan blod och vävnad •Reglering av vätskevolymen i blodomloppet
Page 29
Venoler •Utbytesfunktion (i omedelbart postkapillära venoler) •Resistansfunktion (i små venoler) •Kapacitansfunktion (i större venoler)
Page 30
Större vener •Kapacitansfunktion •Ledningsrör Konduktansfunktion
Page 31
De seriekopplade kärlsektionernas funktion -Stora artärer -Konduktanskärl -Windkesselfunktion -Prekapillära resistenskärl -Resistensfunktion -Blodflödesfördelning -Kapillärtrycksreglering -Blodtrycksreglering -Prekapillära sfinktrar -Reglerar tillgänglig kapilläryta, antal öppna kapillärer -Kapillärer -Utbytesfunktion (filtration, diffusion) -Postkapillära resistenskärl -Resistensfunktion (20% av totala motståndet) -Kapillärtrycksreglering -Postkapillära kapacitanskärl -Kapacitansfunktion -70% av blodvolymen
Page 32
http://www.nostalgiefeuerwehr.ch
Page 33
Windkesselprincipen The Windkessel principle visualised https://www.youtube.com/watch?v=Bx9Nu2PkPsE
Page 34
Kretsloppets seriekopplade sektioner Circulation, Folkow and Neil, 1971.
Page 35
Flödeshastighet Tvärsnittsyta Transmuraltryck Tryck, flödeshastighet och yta i kärlsektionerna
Page 36
Artärfunktion
Page 37
Eftergivlighet: compliance
Page 38
Konsekvensen av aortas eftergivlighet
Page 39
Aortas elasticitet påverkar hjärtarbetet
Page 40
Medelartärtryck Medelartärtryck ≈ diastoliskt tryck + 1/3 · pulstrycket Pulstryck (PP) = SBP-DBP
Page 41
Pulsvågen reflekteras i distala förgreningar Protogerou, Medicographia 104:254-261, 2001
Page 42
Tryckvågens förändring i de stora artärerna
Page 43
Styrningen av resistanskärlen
Page 44
Kontrollen av blodkärlens tonus Muskeltonus = bestående kontraktion Blodkärlens diameter regleras av kärlmuskeln Vaskulär glatt muskel
Page 45
Lever (a.hepatica) Fettvävnad Skelettmuskel Blodflöde ( ml / min · 100 g ) 0 100 200 300 400 500 Hjärta CNS Mag-tarm-kanal Hud Spottkörtlar Njure viloflöde (l/min) 0.21 0.75 0.75 0.7 0.5 0.2 1.2 0.02 0.8 ≈ 5.1 max flöde (l/min) 1.2 2.1 18.0 5.5 3.0 3.5 1.4 0.25 3.0 ≈ 38 organvikt (kg) 0.3 1.5 30 2.0 1.7 2.1 0.3 0.05 10 ≈ 48 Blodflöde i olika organ
Page 46
Kontroll av prekapillära resistanskärl • Myogen kontroll • Metabol (lokal-kemisk) kontroll • Nervös kontroll • Hormonell kontroll • Endotelial kontroll
Page 47
UNIVERSITY OF GOTHENBURG | SAHLGRENSKA ACADEMY Blodkärlens myogena svar Efter en tryckstigning blir kärlet mindre !
Page 48
UNIVERSITY OF GOTHENBURG | SAHLGRENSKA ACADEMY Tryckstigning Ökad väggspänning Spänningsstyrda kalciumkanaler (VOC) ↑Ca2+ IC MLCK-aktivering MLC-fosforylering kontraktion
Membrandepolarisering VOC = voltage operated Ca2+-channel MLCK = myosin light chain kinase Det myogena svaret
Page 49
UNIVERSITY OF GOTHENBURG | SAHLGRENSKA ACADEMY Blodflödets autoreglering
Page 50
Autoreglering: Ett organs tendens att hålla blodflödet konstant oavsett ändringar i artärtryck
Page 51
Autoreglering av blodflöde
Page 52
Ämnesomsättningen i ett organ leder till bildning av substanser som påverkar kärlmuskelns tonus Ökad ämnesomsättning medför Ökat PCO2 Osmolaritet Adenosin Adeninnukleotider K+ Histamin Kininer Fosfater ↑metabolism vasodilatation ↓metabolism vasokonstriktion Metabolisk reglering av blodflöde Minska t PO2 pH
Page 53
Erytrocyter känner PO2 och påverkar blodkärlen G i A C PK A NO 2 deoxyH b metH b NO O H- + + + AT P PO2 endotel glatt muskel 1. Nitritoxidasaktiviteten moduleras av deoxyhem, och är maximal när Hb är halvmättat. Detta leder till bildning av NO. 2. Reduktion av syremättnaden stimulerar frisättning av ATP. cGMP P2Y-receptor Y
Page 54
EDHF PGI2 NO ET O2
TxA2 PGH2 Kontraktion Proliferation
Endotel Gl.musk. Mekanisk påverkan Endotelets påverkan på kärlfunktion NO – nitric oxide ET - endothelin EDHF – endothelial derived hyperpolarising factor O2
-
- free radicals PGI2 – Prostaglandin I2 PGH2 – prostaglandin H2 TxA2 – thromboxane Media Intima Blod
Page 55
NO produceras från arginin och påverkar cGMP i glatt muskel Endotel Gl.musk. arginin citrullin NO eNOS guanylatcyklas GTP cGMP kaliumkanaler kalciumpumpar MLCP
Page 56
NO, PGI2 and/or EDRF (EDHF) dilates vessels and has anti- trophic and anti-platelet aggregating properties Endotelet utsöndrar vasodilatatorer med anti-arteriosklerotisk verkan NO, PGI2 and/or EDRF (EDHF) dilates vessels and has anti-trophic and anti-platelet aggregating properties
Page 57
Perivascular nerves Anterior cerebral artery of a rabbit. Staining for cathecolamines makes sympathetic nerves flouresce (Falck et al 1982). Nerves are mainly found in the area between the media and adventitia. Longitudinal section Cross section Sympatiska nerver finns mellan adventitia och media
Page 58
•Gles innervation av konduktanskärl •Mycket tät innervation av resistanskärl •Föga innervation av prekapillära sfinktrar •Tät innervation av vener (i särskilt de mindre venerna) Nerv-stimulering (fältstimulering med liten ström) Glatt-muskel-stimulering (fältstimulering med större ström) Konduktanskärl Resistansartär (Ø 150-300 mm) Sympatikus påverkar främst de mindre artärerna
Page 59
Samma antal impulser ger större svar i artärerna om det grupperas än om det fördelas jämnt. Sympatikus fyrningsmönster spelar roll för effektorsvaret Det spelar mindre roll för venen, som har en långsammare kontraktion och reagerar mer på låga frekvenser. Jämn frekvens av fyrningsmönstret: Pulsativt fyrningsmönstret:
Page 60
Noradrenalin är sympatikus viktigaste transmittor ATP är en snabb första transmittor 1. Det opåverkade neurogena svaret 2. Efter ATP-blockad (αβ-metylATP) Frekvens-respons-kurvor före och efter antingen: ATP-blockad (αβ-mATP) eller α1-adrenoceptorblockad (prazosin) Blockerar ATP Blockerar NA
Page 61
UNIVERSITY OF GOTHENBURG | SAHLGRENSKA ACADEMY NPY -> vasokonstriktion α1R-blockad Clarke J Circulation 1991
Page 62
Adrenalin Angiotensin II Vasopressin (ADH) b 2 a 1 AT 1 V 1 Adventiti a Media Intima Humoral styrning av kärltonus
Page 63
Angiotensinogen Angiotensin I Angiotensin II Renin Angiotensin Converting Enzyme (ACE) Levern Njurens afferenta arterioler Endotelceller (lungan) Binjurebarken Aldosteron CNS Ökad sympatikus- aktivitet Törst Sympatiska nervändar Ökad NA-frisättning Njurtubuli Ökad Na-resorption Renin-Angiotensin-systemet Njuren efferenta arterioler GFR Tillväxt Hjärta Blodkärl
Page 64
b2 a1 Agonist-potens (in-vitro-data) a1 Adrenalin ≈Noradrenalin b1 Adrenalin = Noradrenalin b2 Adrenalin >> Noradrenalin Sympatiska nerver Adventitia Media Intima Vaskulära adrenerga receptorer är ojämnt fördelade i kärlväggen a1 a1
Page 65
UNIVERSITY OF GOTHENBURG | SAHLGRENSKA ACADEMY | INST. OF NEUROSCIENCE AND PHYSIOLOGY | DEPT OF PHYSIOLOGY Svaret på en agonist bestäms i hög grad av det relativa antalet receptorer av de olika typerna
Page 66
Kontrollen av blodkärlens tonus vila basal myogen tonus dilatation konstriktion = hämning av myogen tonus = facilitering av myogen tonus •lokalt •reducerat tryck •ökat flöde •metaboliter (O2,CO2,pH, adenosin, laktat) •lokala vasodilatatorer (t.ex. PG, NO) •centralt •hormoner (t.ex. adrenalin) •vasodilaterande nerver (t.ex parasympatiska: acetylkolin, VIP) •lokalt •ökat tryck •reducerat flöde •färre metaboliter •lokala vasokonstriktorer (t.ex. endotelin, tromboxan) •centralt •hormoner (t.ex. noradrenalin, angiotensin, vasopressin) •vasokonstriktoriska nerver (sympatiska: NA, ATP,NPY)
Page 67
Kontroll av de olika kärlsektionerna • Stora artärer
- viss sympatikuskontroll (1-20 mm)
- humoral kontroll (> 20 mm) ? • Prekapillära resistanskärl
- sympatikuskontroll
- myogen kontroll
- metabolisk kontroll • Prekapillära sfinktrar - myogen kontroll
- metabolisk kontroll • Kapillärer
- ingen (lokala hormoner ?) • Postkapillära resistanskärl
- sympatikuskontroll
- metabolisk kontroll ? • Postkapilllära kapacitanskärl -sympatikuskontroll
- passiv konsekvens av tryckändringar (följer prekapillär resistans!)
Page 68
Kapillärfunktion
Page 69
Prekapillära sfinktrar bestämmer tillgänglig kapilläryta Styrs främst av metaboliska faktorer, t.ex. pH, CO2, O2, K+, adenosin, fosfat, laktat, osmolaritet Bestämmer antalet öppna kapillärer. Stort antal parallellkopplade, därför ringa betydelse för perifert motstånd! Ej anatomisk sfinktermuskel!
Page 70
Flödeshastighet Tvärsnittsyta Transmuraltryck Tryck, flödeshastighet och yta i kärlsektionerna
Page 71
Kontinuerlig kapillär Noga kontrollerat utbyte mellan blod och vävnad t.ex. skelettmuskel, hud CNS ! Fenestrerad kapillär När behovet för transport mellan blod och vävnad är större. t.ex. tunntarm, endokrina körtlar, njure Diskontinuerlig kapillär (sinusoid) När behover av transport mellan blod och vävnad är mycket stort t.ex. lever, benmärg, mjälte, lymfvävnad Olika kapillärer för olika behov
Page 72
Kapillärt utbyte • Transport av vätska mellan kapillär och interstitium • Transport av upplösta ämnen mellan kapillär och interstitium – fettlösliga substanser (gaser: O2, CO2) – små vattenlösliga substanser – stora vattenlösliga substanser
Page 73
Starling jämnvikten i kapillärerna (Ernest Henry Starling, England, 1866-1927) Pc Pif pc pif Hydrostatic pressures (P) Colloid osmotic pressures (p) Lymph flow, 2-4 liters/day Pc 10-25 mmHg Pif -5 - +5 mmHg pc < 25 mmHg pif 1-5 mmHg Net filtration pressure = (Pc-Pif) – (pc-pif) Total filtration: 20 liters/day (excl. kidney 180 l/day) (total capillary blood flow: 9.000 l/day)
Page 74
Ett i vatten upplöst ämne som inte kan passera en membran som kan släppa igenom vatten utövar ett “sug” och drar till sig vatten. Den kraft som vattnet sugs in med kan motverkas av ett hydrostatiskt tryck. Detta kalls det osmotiska trycket. Osmos
Page 75
Osmotiskt tryck • Kristalloidosmotiskt tryck Utövas av små molekyler (över en membran med mycket små hål) t.ex. av joner (Na+, K+, Cl-) eller andra små molekyler (glukos) I plasma är osmolariteten ca 290 mOsm/l, osmotiskt tryck > 5000 mmHg • Kolloidosmotiskt tryck Utövas av kolloider: partiklar med en storlek mellan 1 nm och 1 µm (>30 kDa) Viktigt där membraner har stora hål som kortsluter effekten av kristalloider (t.ex. kapillärer) I plasma är kolloidosmolariteten ca 1 mOsm/l, osmotiskt tryck ca 25 mmHg kolloiʹd (nylatin colloiʹdes, av grekiska koʹlla ’lim’ och eidos [eiʹ-] ’utseende’, ’beskaffenhet’), ämne som är mycket finfördelat (dispergerat) i ett annat medium. … De kolloidala partiklarna, dvs. den finfördelade fasen, har storleken 1 nm till 1 μm. … Utmärkande för en kolloid där dispersionsmediet är en vätska eller gas är att partiklarna på grund av den brownska rörelsen inte sedimenterar alls eller sedimenterar mycket långsamt. Ur Nationalencyklopedin (http://www.ne.se/uppslagsverk/encyklopedi/lång/kolloid)
Page 76
Starling-jämvikten i kapillärerna Osmotiska trycket Hydrostatiska trycket – vätsketrycket i kapillärerna Osmotiska trycket – utgörs av koncentrationsskillnader av alla molekyler som inte kan passera över kapillären
Page 77
P = hydrostatiskt tryck π = (colloid) osmotiskt tryck
Page 78
Kapillärt utbyte Transport av vätska mellan kapillär och interstitium beror på • vattenpermeabilitet • tillgänglig kapilläryta • hydrostatisk tryckskillnad • osmotisk tryckskillnad • de osmotiskt aktiva ämnenas inverkan / reflektionskoefficient
Page 79
Storleksförhållandet mellan det upplösta ämnet och porerna bestämmer lättheten med vilket ämnet filtreras genom porerna och ämnets osmotiska aktivitet. Uttrycks med reflektionskoefficienten σ Reflektionskoefficient Effektivt osmotiskt tryck:
Page 80
Kapillärt utbyte Transport av vätska mellan kapillär och interstitium beror på vattenpermeabilitet (Kh) tillgänglig kapilläryta (A) hydrostatisk tryckskillnad (ΔP ) osmotisk tryckskillnad (Δπ) de osmotiskt aktiva ämnenas reflektionskoefficient (σD) Filtrerad volym/sek, Jv = Kh · A · (ΔP - σD· Δπ)
Page 81
UNIVERSITY OF GOTHENBURG | SAHLGRENSKA ACADEMY | INST. OF NEUROSCIENCE AND PHYSIOLOGY | DEPT OF PHYSIOLOGY mått på vattentransportkapacitet i en vävnad Muskel 0.005 ml/(min · mmHg · 100g) Tarm 0.5 Njure 1.0 CFC= Kh x A Kapillära filtrationskoefficienten ( CFC )
Page 82
Kapillärt utbyte • Transport av vätska mellan kapillär och interstitium • Transport av upplösta ämnen mellan kapillär och interstitium – fettlösliga substanser (gaser: O2, CO2) – små vattenlösliga substanser – stora vattenlösliga substanser
Page 83
Transport av upplösta ämnen över kapillärväggen • diffusion – diffusionskoefficient – tillgänglig kapilläryta – koncentrationsskillnad • filtration – reflektionskoefficient – medelkoncentration i vätskan (plasma) – vattenflödet genom porerna JS = P · A · Δc + Jv · ( 1 – σ ) · cP diffusion filtration små molekyler diffunderar stora molekyler filtreras
Page 84
Transport av fettlösliga substanser över kapillärväggen • diffusion – diffusionskoefficient – tillgänglig kapilläryta – koncentrationsskillnad Den tillgängliga diffusionsytan för fettlösliga substanser är väldigt mycket större än den för vattenlösliga (som endast kan passera via porerna)
Page 85
Gaser passerar membraner delvis via transportmolekyler • Gaser kan passera biologiska membraner. Hittills har man ansett att detta är en passage som sker direkt genom att gaserna löses i membranen. • Nyare försök visar dock att genomsläppligheten är olika i olika membraner, och i hög grad kan förklaras med att gaser kan passera genom öppningar i vissa transportmolekyler, t.ex. aquaporiner eller urea-transportören. Aquaporiners genomsläpplighet för gaserna CO2 och NH3: AQP0 CO2 >> NH3 AQP1 CO2 > NH3 AQP2 impermeabel AQP3 CO2 << NH3 AQP4 impermeabel eller CO2 >> NH3 AQP5 CO2 >> NH3 AQP6 CO2 >> NH3 AQP7 CO2 << NH3 AQP8 CO2 << NH3 AQP9 CO2 < NH3
Page 86
Kapillärtrycket bestäms av förhållandet mellan pre- och post-kapillär resistans Artärtryck (PA) Prekapillärt motstånd (RPre) Kapillärtryck (PC) Postkapillärt motstånd (RPost) Ventryck (PV) PC = (PA - PV) · + PV RPost RPre + RPost
Page 87
100 50 0 Large artery Resistance artery Capillary Vasoconstriction Large artery Resistance artery Capillary Pressure (mmHg) Kärltonus påverkar tryckprofilen Vasokonstriktion
Page 88
Vila Vasokonstriktion Vasodilatation Kärltonus påverkar tryckprofilen
Page 89
A. Normal B. Prekapillär vasodilatation t.ex. fysiskt arbete C. Prekapillär vasokonstriktion t.ex. sympatikusaktivering D. Minskad plasmaosmolaritet t.ex. leversvikt, njursvikt (någon form av proteinbrist) Ödem 1. Ökat kapillärtryck (Pc ) 2. Minskat osmotiskt tryck (pc ) 3. Ökad permeabilitet (inflammation) 4. Lymfobstruktion 5. Vätskeretention A B D C Starling-jämvikten i kapillärerna
Page 90
A. Normal B. Prekapillär vasodilatation t.ex. fysiskt arbete C. Prekapillär vasokonstriktion t.ex. sympatikusaktivering D. Minskad plasmaosmolaritet t.ex. leversvikt, njursvikt (någon form av proteinbrist) Ödem 1. Ökat kapillärtryck (Pc ) 2. Minskat osmotiskt tryck (pc ) 3. Ökad permeabilitet (inflammation) 4. Lymfobstruktion 5. Vätskeretention A B D C Starling-jämvikten i kapillärerna Autotransfusion
Page 91
Venfunktion
Page 92
Venklaffar fins i armar, ben Enkelriktar blodflödet Leder blod från ytliga till djupare vener via klafförsedda perforanter Venklaffar
Page 93
68 cm = 50 mmHg (1,36 cm H2O = 1 mmHg) 100+50 100+50 Muskelpumpen – ett perifert hjärta
Page 94
Muskelpumpen: Ventrycket i foten faller vid fotrörelser
Page 95
Muskelpumpen: Blodflödet i benen under arbete är högre i stående än i liggande
Page 96
Kontroll av de olika kärlsektionerna • Stora artärer – viss sympatikuskontroll (1-20 mm) – humoral kontroll (> 20 mm) ? • Prekapillära resistanskärl – sympatikuskontroll – myogen kontroll – metabolisk kontroll • Prekapillära sfinktrar – myogen kontroll – metabolisk kontroll • Kapillärer – ingen (lokala hormoner ?) • Postkapillära resistanskärl – sympatikuskontroll – metabolisk kontroll ? • Postkapilllära kapacitanskärl – sympatikuskontroll – passiv konsekvens av tryckändringar (följer prekapillär resistans!)
Page 97
UNIVERSITY OF GOTHENBURG | SAHLGRENSKA ACADEMY Speciella kärlbäddar • Hud • Skelettmuskel • Hjärta • Hjärna
Page 98
UNIVERSITY OF GOTHENBURG | SAHLGRENSKA ACADEMY Arteriovenösa anastomoser
- i händer fötter, ansikte
- saknar basal tonus stark sympatikuskontroll
- regleras från termoregulatoriskt centrum i hypotalamus Hudens blodkärl
Page 99
Termoregulatoriskt centrum I hypotalamus känner temperaturen styr sympatikus till hudkärl I allmänhet AV-anastomoser Temperaturreglering Feber ändrar termostatens inställning (”setpoint”) (leukotriener, PGE2 ?)
Page 100
Triple response En lokal inflammatorisk reaktion i huden (ursprungligen reaktionen på histamin) Red reaction lokal rodnad ökad blodfyllnad pga vasodilatation Flare diffus omgivande rodnad ”axonreflex” – frisättning av SP mm – vasodilatation Wheal lokal svullnad (bula) ödem pga vasodilatation
Page 101
Axonreflex ej äkta reflex – ingen omkoppling kollateral gren afferent bana till spinal- ganglion och ryggmärg substans P etc. Hudblodkärl Hudreceptorer (fria nervändar)
Page 102
UNIVERSITY OF GOTHENBURG | SAHLGRENSKA ACADEMY Kärlbädden i CNS Låg resistans Inga prekapillära sfinktrar Utmärkt autoreglering Föga svar på sympatikusstimulering Stark metabolisk kontroll PCO2, pH Mycket täta kapillärer ”blod-hjärn-barriär”
Page 103
UNIVERSITY OF GOTHENBURG | SAHLGRENSKA ACADEMY Autoreglering av cerebralt blodflöde
Page 104
UNIVERSITY OF GOTHENBURG | SAHLGRENSKA ACADEMY Blod-hjärn-barriären har hål Kapillärerna har högre permeabilitet i ”de cirkumventrikulära organen”:
- subforniska organet (SFO)
- organum vasculosum laminæ terminalis (OVLT)
- eminentia mediana
- area postrema
Page 105
UNIVERSITY OF GOTHENBURG | SAHLGRENSKA ACADEMY
Utgör 40-50 % av kroppsvikten
I vila:
5,5 l/min
20 % av minutvolymen
20 % av syreförbrukningen
Skelettmuskelns kärlbädd
I arbete:
15-20 l/min
75 % av minutvolymen
75 % av
syreförbrukningen
Page 106
UNIVERSITY OF GOTHENBURG | SAHLGRENSKA ACADEMY Två muskeltyper med olika vaskularisering Fasisk muskel (”fast twitch fibres”, typ -2-fibrer, vit muskulatur) 80% av muskelmassan Kapilläryta: 0.7 m2/100 g Viloblodflöde: 3-5 ml/min/100 g Maximalt blodflöde: 60-70 ml/min/100 g Tonisk muskel (”slow twitch fibres”, typ -1-fibrer, röd muskulatur) 20% av muskelmassan Kapilläryta: 1.4 - 2.1 m2/100 g Viloblodflöde: 30 ml/min/100 g Maximalt blodflöde: 100- 150 ml/min/100 g
Page 107
Funktionell hyperemi Stimulering av N.tibialis post. ökar blodflödet i tassen mätt med laser-doppler-teknik Seiyama et al., Dynamic Med. 2:6, 2003
Page 108
UNIVERSITY OF GOTHENBURG | SAHLGRENSKA ACADEMY
Funktionell hyperemi
1.
Lokal frisättning av
vasodilaterande ämnen (lokala
metaboliter såsom K+, fosfat,
hyperosmolalitet, lokal hypoxi,
sänkt pH och ökat CO2.
2.
Ytterligare vasodilatation orsakas
av så kallad ”funktionell
sympatikolys”, eventuellt en
inhibitorisk effekt av höga
kaliumnivåer på frisättning av NA i
synapsen.
3.
Adrenalin stimulerar b2-
receptorer.
4.
Troligen ett centralt differentierat
sympatikusutflöde.
Mekanismer bakom ökningen av muskelblodflöde
under arbete
Hög
sympatikus-
aktivitet
Lokala metaboliter
Hypoxi
Hyperkapni
Lågt pH
K
+
Adrenalin
b2
Remensnyder JP, Mitchell JH, and
Sarnoff SJ. Functional sympatholysis
during muscular activity. Circ Res 11:
370–380, 1962
Page 109
UNIVERSITY OF GOTHENBURG | SAHLGRENSKA ACADEMY Vila Arbete l/min ml/min/100g l/min ml/min/100g 0.75 55 0.9 60 0.25 80 1.1 375 2.3 60 1 25 1.2 400 0.75 250 1.0 3 21 55 0.2 10 0.8 3 0.4 1.5 Ökad sympatikusaktivitet och funktionell sympatikolys påverkar fördelningen av blodflödet under fysiskt arbete
Page 110
Reaktiv hyperemi När en ischemiperiod avslutas får man en period med ökat flöde Medan metaboliter tvättas ut- http://www.cvphysiology.com/Blood Flow/BF006.htm
Page 111
UNIVERSITY OF GOTHENBURG | SAHLGRENSKA ACADEMY Capillary surface area Skeletal 0.7 m2/100 g Heart 5-7 m2/100 g Fiberdiamter 50 m 20 m Capillary/fiber 1 1 Capillaries/mm2 400 2500 Hjärtmuskelflöde Skelettmuskelflöde (ml/min/100 g) (ml/min/100 g) Vila 70 3-5 Maximal vasodilatation 300 – 400 60-70 Flödesreserv (max/vila) 4-6 ggr 15-20 ggr Hjärtats kärlbädd Högt ”viloblodflöde” Begränsad möjlighet att öka flödet Hög kapillärtäthet
Page 112
UNIVERSITY OF GOTHENBURG | SAHLGRENSKA ACADEMY Perfunderas i diastole ! (70-80 %) Koronarkretsloppet
Page 113
UNIVERSITY OF GOTHENBURG | SAHLGRENSKA ACADEMY Koronarkretsloppet Proximalt flödeshinder utgör ett allvarligt problem för perfusionen
Page 114
UNIVERSITY OF GOTHENBURG | SAHLGRENSKA ACADEMY Kranskärlens reglering Flödet bestäms fr.a. av: Metaboliter adenosin NO prostaglandiner KATP-kanaler Mekaniska faktorer särskilt på insidan hjärtat Autoreglering måttlig Endotel Nerver föga α–adrenerg effekt på kärl
Page 115
UNIVERSITY OF GOTHENBURG | SAHLGRENSKA ACADEMY | INST. OF NEUROSCIENCE AND PHYSIOLOGY | DEPT OF PHYSIOLOGY