Metabolismus myokardu. Fyziologie cirkulace. Krevní tlak. doc. MUDr. Miloslav Franěk, Ph.D. Ústav normální, patologické a klinické fyziologie

Transkript

1 Metabolismus myokardu. Fyziologie cirkulace. Krevní tlak doc. MUDr. Miloslav Franěk, Ph.D. Ústav normální, patologické a klinické fyziologie

2 Energetické substráty

3 Silná ischemie ATP-ADP-AMP-adenosin ten uniká z myocytů a působí koronární vazodilataci do 30 min 50 % adenosinu pryč, ale tvoří se maximálně 2%/h rychlost obnovení průtoku je pro přežití kardiomyocytů klíčová

4 Fyziologie cirkulace arterie: vysoký tlak a rychlost, silné stěny arterioly: silné stěny, schopnost několikanásobné změny průměru kapiláry venuly, vény: nízkotlaké, tenké stěny, transportní a rezervoárová funkce

5 Typy cév

6 Distribuce krve 7% 9% veny 7% 13% 64% arterie kapilary srdce plicni obeh

7 Průřez a rychlost aorta 2.5cm 2, arterioly 40cm 2, kapiláry 2500cm 2, venuly 250cm 2, duté žíly 8cm 2 rychlost nepřímo úměrná průřezu: aorta 33cm/s, v kapiláře 1000x pomaleji při její délce mm je v ní krev 1-3 s

8 Rychlost cm/s Plocha [cm 2 ] Tlak [mmhg] Tlak, plocha a rychlost toku krve v různých segmentech oběhové soustavy Diastolický Aorta Arterie velké Systolický Arterie malé Arterioly Kapiláry Venuly Veny Vena cava Kapiláry Arterioly Venuly Veny Vena cava Aorta Arterie aorta mmhg Kapiláry DŽ 0 mmhg kapiláry (17) mmhg Arterioly Venuly Veny Vena cava pulmonární a mmhg pulmonální kapiláry střední 7 Aorta Arterie

9 Průtok krve cévou tlakový gradient, odpor cév Q P R nezávisí na absolutním tlaku

10 Odpor kladený toku krve jednotka periferní rezistence (PRU): 1 PRU je při dp 1mmHg a průtoku 1ml/s stejně tak i celková periferní resistence (A-V diference / srdeční výdej, tedy přibližně 100mmmHg/100ml/s = 1 PRU) extrémní vazokonstrikce 4 PRU, silná dilatace 0.2 PRU plicní oběh: 14 (16-2)mmHg/100ml/s = 0.14 PRU konduktance

11 Geometrie cévy Hagen-Poiseuillův zákon Q = Ppr 4 /8hl protože R=8l/pr 4 r poloměr průsvitu cévy l délka cévy h viskozita krve Průtok je úměrný čtvrté mocnině poloměru cévy

12 Funkční důsledky zásadní význam arteriol, které nejvíc dokáží měnit průměr (stonásobné změny průtoku) viskozita: plazma 1.5, krev 3, polycytémie 10 průtok nezávisí na tlaku lineárně, protože vzestup tlaku zároveň dilatuje cévy (z 50 na 100 mm Hg stopne Q 6x)

13 Distenzibilita cév D V PV. vény 8x roztažnější než arterie (síla stěny) plicní arterie 6x distenzibilnější než systémové

14 Vaskulární compliance množství krve, které přibude v určitém oddílu po zvýšení o jednotku tlaku V C P C D. V žíly 8x vyšší D a 3x větší V, a proto mají 24x vetší compliance než systémové arterie

15 Žilní systém centrální žilní tlak: PS, kolem 0 mm Hg, je regulován stejně jako srdeční výdej selhání srdce, infuze: až 30 mm Hg krevní ztráty: -5 mm Hg velké žíly 4-6 mm Hg (útlak okolí) těhotenství, ascites, tumor: na dolních končetinách až 30 mm Hg hydrostatický tlak (podtlak na krku)

16 Tlak v žilním systému Sinus sagittalis

17 Tok krve v žilách Hrudní a břišní pumpa výdech Gravitace (podle lokality) Žilní chlopně Sací síla srdce Svalová pumpa Uspořádání cévního svazku Svalová pumpa nádech

18 Žilní chlopně

19 Rezervoárová funkce žilní systém vyrovná ztráty do 1 l krve velké abdominální vény, síť podkožních žil, slezina, játra 50 ml slezinné krve zvýší hematokrit o 2 %

20 Žilní tep a: regurgitace ze síní c: vyklenutí tricuspidalis v: vzestup tlaku v síních před otevřením tricuspidalis dikrotický zářez: vibrace při uzavření aortálních chlopní

21 Arterielní tlak kdyby nebyly cévy roztažné, krev by skrz periferní tkáně tekla jen v systole u zdravého člověka je však průtok kapilárami téměř konstantní systola, diastola, tlaková amplituda

22 Střední tlak systolický tlak P s střední tlak P a diastolický tlak P d tlaková amplituda t t P dt P t t a a t 1 t s d d s d a P P P P P P

23 Tlak závisí na 1. srdeční výdej: frekvence * tepový objem ejekční frakce: TO/EDO (65 %) 2. periferní odpor

24 Řízení arteriálního tlaku TK (mmhg) = srdeční výdej (SV ml/min) x celkový periferní odpor (TPR mmhg/ml/min) SV = tepový objem (TO) x tepová frekvence (TF) Srdeční výdej a periferní odpor nejsou nezávislé proměnné Když se zvýší TRP, srdeční výdej se kompenzačně snižuje Regulace TK Krátkodobá regulace řízená nervově - baroreflex Dlouhodobá regulace řízená hormonálně

25 Funkce pružníku Systola = přeměna kinetické energie krve na elastickou energii stěny aorty Diastola = přeměna elastické energie stěny aorty na kinetickou energii krve

26 Šíření tlakové vlny

27 Normální krevní tlak

28 Laminární proudění Průtok je úměrný tlakovému gradientu Výhoda minimalizuje ztráty energie Turbulentní proudění Průtok je úměrný druhé odmocnině tlakového gradientu Drsný povrch cévy (aterosklerotické pláty) zvyšuje pravděpodobnost turbulencí

29 Průtok krve orgány % ml/min ml/min/100g mozek 14% 700 ml 50 srdce 4% 200 ml 70 bronchy 2% 100 ml 25 ledviny 22% 1100 ml 360 játra 27% 1350 ml 95 svaly 15% 750 ml 4 kůže 6% 300 ml 3 nadledviny 0.5% 25 ml 300

30 Regulace krevního oběhu humorální x nervová lokální x generalizovaná rychlá x pomalá srdeční výdej (frekvence, síla stahu) x periferní odpor

31 Humorální regulace hormony a ionty látky vznikající ve speciálních žlázách a působící celkově látky vznikající a působící lokálně

32 Vazokonstrikce I noradrenalin a adrenalin: synaptická zakončení sympatiku, dřeň nadledvin adrenalin působí i vazodilatačně angiotenzin: nejsilnější vazokonstriktor (10-6 g o 50 mm Hg), konstrikce všech arteriol těla vazopresin: velmi silný, ale nízká hladina, proto se uplatňuje málo (krvácení, o 60 mm Hg)

33 Systém renin - angiotensin II - aldosteron Reguluje krevní tlak řízením objemu krve Pokles TK pokles renálního perfuzního tlaku Mechanoreceptory v aferentních arteriolách Juxtaglomerulární buňky uvolňují renin (proteolytický enzym) V plazmě renin katalyzuje přeměnu angiotensinogenu na angiotensin I (dekapeptid) V plicích je angiotensin I konvertován na angiotensin II (oktapeptid) katalyzovaný angiotenzin konvertujícím enzymem (ACE) Použití inhibitorů ACE při léčbě hypertenze

34 Úloha angiotensinu II V buňkách zona glomerulosa kůry nadledvin stimuluje tvorbu aldosteronu Aldosteron: v distálních tubulech ledvin a ve sběracích kanálcích zvyšuje reabsorpci Na + zvýšení objemu ECT a objemu krve V arteriolách vyvolává vazokonstrikci zvýšení periferního odporu V proximálních tubulech ledvin stimuluje Na + - H + výměnu zvýšení objemu ECT V CNS vyvolává pocit žízně (dipsogenní účinek) a ovlivňuje příjem tekutin

35 Vazokonstrikce II endotelin: velmi silný, 21 AK, několik typů, uvolňován poškozeným endotelem, významný při zástavě krvácení

36 Vazodilatace I bradykinin: polypeptid z 2-globulinu, který je štěpen aktivovaným kalikreinem (zánět) velmi krátký poločas (karboxypeptidáza, ACE) silná dilatace arteriol (nanogramy vyvolají lokální edém), zvýšená permeabilita kapilár edém při zánětu, prokrvení kůže

37 Vazodilatace II histamin mastocyty a bazofily poškození, zánět, alergie účinky podobné bradykininu oxid dusnatý ANP

38 Syntéza oxidu dusnatého Střižné napětí (shear stress) a řada agonistů vážících se na receptory zvyšuje koncentraci [Ca ++ ] ve cévním endotelu, Ca ++ se váže na kalmodulin - tvorbou Ca ++ -kalmodulinového komplexu je aktivována endotheliální nitricoxid syntáza (enos). NO se tvoří z aminokyseliny L- argininu NO je plyn, který difunduje do buněk hladké svaloviny, kde aktivuje solubilní guanylátcyklázu, tvoří se cgmp a vyvolává vazodilataci Nitric Oxide Synthesis Ligands R + phospholipase C L-arginine Shear Stress [Ca ++ ] i + enos + NO cgmp endothelium smooth muscle

39 Atriální natriuretický peptid ANP se uvolňuje z buněk myokardu síní v odpověd na mechanické roztažení síní při zvýšení objemu ECT a nárůstu atriálního tlaku Mechanizmus účinku: Relaxace cévní hladké svaloviny vazodilatace, pokles periferního odporu V ledvinách zvýšená exkrece Na + a vody = snížení objemu ECT a krevního tlaku

40 Účinky iontů vazokonstrikce: zvýšená hladina vápníku, pokles ph, vzestup parciálního tlaku kyslíku vazodilatace: zvýšená hladina draslíku, hořčíku (inhibice kontrakcí hladkého svalstva), oxidu uhličitého teplota

41 Nervová regulace reguluje především globální funkce (redistribuce do různých orgánů, činnost srdce) autonomní nervový systém hrudní a bederní sympatikus parasympatikus v regulaci cirkulace méně významný

42 Sympatikus a cévy inervuje celou část řečiště mimo kapiláry konstrikce arteriol: zvýšený odpor, pokles průtoku konstrikce žil: zvýšený žilní návrat

43 Sympatikus a srdce nervi cardiaci vedou přímo k srdci zvýšení srdeční frekvence a síly stahu

44 Parasympatikus jediný významný mechanismus ovlivnění cirkulace je vagová inervace srdce pokles frekvence i síly srdeční kontrakce

45 Vazomotorické centrum v retikulární formaci prodloužené míchy převádí parasympatické impulsy k srdci a sympatické k srdci i k cévám 1. v horní části vazokonstrikční segment (excitace míšních vazokonstrikčních neuronů sympatiku) 2. v dolní části vazodilatační segment: inhibuje [1]

46 Stavba vazomotorického centra klidový vazomotorický tonus

47 Význam klidového vazokonstrikčního tonu

48 Vazomotorické centrum a srdce laterální část spojena se sympatikem, který vede k srdci mediální část (přímé spojení s dorzálním motorickým jádrem vagu) parasympatikus může tedy působit pozitivně i negativně chronotropně i ionotropně

49 Řízení vazomotorického centra spoje s RF vyšších oddílů (pons, mesencefalon, diencefalon) mediálně inhibice, laterálně stimulace hypothalamus: posterolaterální inhibice, přední oboje kortex: také obojí: motorická kůra, přední část temporálního laloku, přední část g. cinguli, amygdala, septum, hippokampus

50 Nervová regulace oběhu Vyšší centra Hypothalamus Míšní Symp (-) centra Paras (+) (-) (+) Různé aferentní informace Cévy Srdce

51 Sympatikus a nadledviny impulsy nejen k cévám, ale i do dřeně nadledvin uvolnění adrenalinu a noradrenalinu generalizovaná vazokonstrikce (ale adrenalin může přes -receptory působit i dilataci srdce, kosterní svaly, játra)

52 Rychlost nervové regulace velmi rychlá lokálně zdvojnásobí tlak za 5-10 s inhibice vazomotorického centra sníží za s arterielní tlak na polovinu suverénně nejrychlejší mechanismus regulace tlaku

53 Baroreflex I nejstudovanější mechanismus zvýšení tlaku je registrováno baroreceptory ve stěnách velkých cév (aorta, bifurkace karotidy)

54 Baroreflex II přes n.glossopharyngeus do tractus solitarius inhibice neuronů vazokonstrikčního centra, excitace vagu vazodilatace, zpomalení srdeční frekvence pokles tlaku vyvolá opačný efekt

55 Regulace krevního průtoku: přehled Myogenní autoregulace Metabolická shear dependentní nervová humorální Napětí cévní stěny aktivuje kationtové kanály - depolarizace - vazokonstrikce Produkty metabolizmu vyvolávají vazodilataci Vazodilatace zprostředkovaná působením NO, který se tvoří v cévním endotelu Sympatické vazokonstrikční nervy ve většině tkání Parasympatické vazodilatační nervy v sekrečních a spongiformních tkáních Vazokonstrikční účinek angiotensinu II, noradrenalinu, vazopresinu, serotoninu Vazodilatační účinek ANP, histaminu, mediátorů zánětu