2011-12-03
1
Fizjologia krążenia mózgowego
Paweł Grabiec
Słownik
Ciśnienie perfuzyjne – w czaszce: różnica
między średnim ciśnieniem tętniczym a
ciśnieniem śródczaszkowym.
Hiperwentylacja
– zwiększona wentylacja płuc:
zwiększona ilość powietrza trafia do
pęcherzyków płucnych, powodując
zmniejszenie prężności dwutlenku węgla.
Hipokapnia
– obniżenie prężności dwutlenku
węgla we krwi poniżej normy (norma to 40
mm Hg).
Hipoksja
– niedobór tlenu w tkankach.
Miocyty
– podstawowe komórki tkanki
mięśniowej.
Opór naczyniowy – opór, na jaki trafia krew
wyrzucana do tętnic przez serce.
Prostacyklina-
hormon tkankowy hamujący
agregację płytek krwi, rozszerzający naczynia
krwionośne.
Paweł Grabiec
2011-12-03
2
Wstęp ...
•
Masa mózgu ludzkiego stanowi
2% masy ciała, ale otrzymuje
aż do 15% całkowitej
pojemności minutowej serca i
zużywa 20% tlenu pobieranego
przez organizm.
•
Każda tętnica szyjna dostarcza
mózgowi 350-400 mL krwi, a
tętnica podstawna 200 mL.
•
Przez istotę szarą przepływa
80-90 mL/100 g/min krwi
–
ponad 3x więcej niż przez istotę
białą. Zużycie tlenu przez istotę
szarą jest 5x wyższe, niż przez
białą.
Paweł Grabiec
Neurony są pozbawione zapasów
energetycznych. Do przemian
beztlenowych są zdolne w bardzo
małym zakresie, dlatego też ich
aktywność całkowicie zależy od
nieprzerwanej dostawy tlenu.
DLACZEGO RKO JEST WAŻNE
Paweł Grabiec
2011-12-03
3
Dopływ krwi tętniczej do mózgu
•
Tętnice szyjne wewnętrzne
dają po każdej stronie początek
tętnicom mózgowym (przedniej
i środkowej).
•
Tętnica podstawna dzieli się na
dwie tętnice mózgowe tylne.
•
Tętnica łącząca przednia łączy
dwie tętnice mózgowe
przednie.
•
Tętnica łącząca tylna przebiega
od od tętnicy mózgowej tylnej
do szyjnej wewnętrznej – koło
Willisa.
Paweł Grabiec
Paweł Grabiec
2011-12-03
4
Autoregulacja
•
Krążenie mózgowe
przystosowuje opór naczyniowy
do zmian ciśnienia
perfuzyjnego. Utrzymuje to
przepływ krwi na stałym
poziomie mimo wahań ciśnienia
tętniczego.
•
Dolny zakres autoregulacji:
50-60 mm Hg.
•
Górny zakres autoregulacji:
150-170 mm Hg.
Paweł Grabiec
Autoregulacja:
mechanizm miogenny
•
Rozciąganie naczyń odpowiedź skurczowa mięśni gładkich -
zwiększenie ciśnienia transmuralnego zwężenie naczyń i
zwiększenie oporu naczyniowego przeciwstawienie się
nadmiernej perfuzji.
•
Zmniejszenie ogólnego ciśnienia tętniczego zmniejszenie
rozciągania naczyń mózgowych rozkurcz miocytów
rozszerzenie naczyń i obniżenie oporu naczyniowego
ułatwiona perfuzja.
•
Zachodzi za pośrednictwem substancji (hydroksylowego metabolitu
kwasu arachidonowego 20-
HETE) powstającej w miocytach ściany
naczyniowej.
Paweł Grabiec
2011-12-03
5
Autoregulacja:
mechanizm metaboliczny
•
Zależy od miejscowych zmian prężności CO
2
i O
2
oraz adenozyny
(czyli końcowego produktu rozpadu ATP).
•
Aktywacja kanału potasowego K
ATP
przez receptor A
1
zaktywowany
przez adenozynę potasowy prąd odkomórkowy
hiperpolaryzacja miocytów naczyń. Niedostateczny przepływ krwi
powoduje gromadzenie się w mózgu CO
2
, zmniejszenie prężności
O
2
i zwiększenie stężenia adenozyny rozszerzenie naczyń
mózgowych.
•
Największą rolę odgrywa CO
2
– najsilniej rozszerza naczynia
mózgowe.
•
Spadek prężności CO
2
powoduje zwężenie naczyń mózgu. Wysokie
ciśnienie tętnicze wypłukiwanie CO
2
skurcz naczyń
mózgowych ochrona przed nadmierną perfuzją.
Paweł Grabiec
Upośledzenie autoregulacji:
•
Angiopatia nadciśnieniowa,
•
Encefalopatia nadciśnieniowa,
•
Udar i porażenie mózgowe,
•
Obrzęk mózgu.
Paweł Grabiec
2011-12-03
6
Bariera krew-
mózg:
•
Substancje obecne we krwi, z wyjątkiem dyfundujących
łatwo przez błony komórkowe (np. gazy oddechowe)
oraz środki rozpuszczalne w lipidach (np. środki
znieczulające), nie docierają do wewnętrznego
środowiska mózgu na zasadzie prostej dyfuzji czy
pinocytozy.
•
Doprowadzanie substancji potrzebnych neuronom jest
selektywnie kontrolowane aktywnością bariery krew-
mózg.
•
Barierę tę tworzy szczelna struktura komórek
śródbłonka, zespolonych białkowymi złączami
(z koneksyny 43).
Paweł Grabiec
Bariera krew-
mózg:
Cechy charakterystyczne:
•
Komórki śródbłonka zawierają liczne mitochondria i
wykazują dużą aktywność metaboliczną dostarcza to
energii do czynnego transportu białek z krwi, a także
innych substancji odżywczych i budulcowych.
•
Transportery białkowe glukozowe (GLUT-1) są
niezbędne dla neuronów – glukoza jest ich jedynym
substratem energetycznym.
Paweł Grabiec
2011-12-03
7
Bariera krew-
mózg:
•
Inny transporter (GLUT-
3) dostarcza glukozę
przetransportowaną przez barierę do wnętrza
neuronów; kolejne transportery doprowadzają
do nich aminkowasy budulcowe i substancje
potrzebne do syntezy ośrodkowych
transmitterów pobudzających (glutaminiany,
asparaginiany) i hamujących (GABA, glicyna).
Paweł Grabiec
Regulacja humoralna:
•
Czynnikiem chemicznym najsilniej rozszerzającym
naczynia mózgowe i zwiększającym przepływ krwi jest
CO
2
.
•
Otwarcie kanału potasowego K
ATP
przez CO
2
hiperpolaryzacja miocytów ściany naczyniowej
rozszerzenie naczyń mózgowych. Przyczynia się do tego
również uwalnianie NO z komórek śródbłonka i
prostacykliny.
•
Zmniejszenie prężności CO
2
w tkance mózgowej
zamknięcie kanałów K
ATP
depolaryzacja miocytów
zwężenie naczyń mózgowych zmniejszenie
przepływu krwi.
Paweł Grabiec
2011-12-03
8
Regulacja humoralna:
•
Drugim czynnikiem rozszerzającym
naczynia jest hipoksja: jej mechanizm
polega na gromadzeniu się adenozyny
(która rozszerza naczynia), jak też jonów
K+ i uwalnianiu NO z komórek śródbłonka.
Paweł Grabiec
Regulacja humoralna:
•
Hormony i czynniki humoralne kontaktują się
tylko ze śródbłonkiem naczyniowym, gdyż
bariera krew-
mózg oddziela je od mięśni
gładkich naczyń mózgowych.
•
Noradrenalina nieznacznie tylko zwęża naczynia
mózgowe – działa na receptor komórek
śródbłonka i uwalnia NO, rozszerzający
naczynia. NO jest tez uwalniany przez
oksytocynę , histaminę i wazopresynę.
Paweł Grabiec
2011-12-03
9
Regulacja humoralna:
•
Unerwienie naczyń mózgowych przez
pozamózgowe włókna układu autonomicznego
odgrywa niewielką rolę w regulacji przepływu
mózgowego. Układ przywspółczulny rozszerza
naczynia powierzchni mózgu i opon miękkich
przez włókna nerwu twarzowego (VII – co odkrył
polski neurochirurg Jerzy Choróbski).
•
Inne przywspółczulne włókna rozszerzające
naczynia mózgowe pobudzane ą odruchowo z
chemoreceptorów tętniczych, wspomagając na
drodze nerwowej działanie hipoksji
rozszerzającej naczynia.
Paweł Grabiec
Regulacja nerwowa:
•
Odbywa się przez endogenne,
wewnątrzmózgowe włókna naczyniowe
neuronów.
Paweł Grabiec
2011-12-03
10
Regulacja nerwowa:
Odbywa się przez endogenne, wewnątrzmózgowe włókna naczyniowe
neuronów.
Okolice zawierające neurony regulujące miejscowy przepływ krwi:
1.
Jądro podstawne brzuszne przodomózgowia (jądro Meynerta):
jego pobudzenie powoduje rozszerzenie naczyń krwionośnych
całej kory mózgu. Dzieje się to przy udziale acetylocholiny i
receptora nikotynowego, wraz z uwalnianiem NO.
Uszkodzenie jądra przez złogi patologicznego białka (beta-
amyloid) ma miejsce w chorobie Alzheimera.
2.
Jądro miejsca sinawego: także powoduje zwiększenie przepływu
w korze mózgu. Jego uszkodzenie redukuje rozszerzenie naczyń
przez hiperkapnię i hipoksję.
Paweł Grabiec
Regulacja nerwowa:
3. Jądro wierzchu móżdżku: rozszerza naczynia w korze, obu półkulach
i pniu mózgu jako element reakcji ortostatycznej, przeciwdziałający
niedokrwieniu mózgu po przyjęciu postawy pionowej.
4. Dogłowowy brzuszno-boczny obszar rdzenia przedłużonego:
zwiększenie przepływu krwi odgrywa tu rolę w reakcjach
alarmowych i stresowych, mobilizujących układ współczulny i
aktywność neuronalną kory.
Transmiterami zwiększającymi przepływ mózgowy wydają się być
głównie tlenek azotu i prostacyklina.
Paweł Grabiec
2011-12-03
11
Bibliografia:
• Traczyk, W.Z; Trzebski, A. (2003).
Fizjologia człowieka z elementami fizjologii
stosowanej i klinicznej. Wydawnictwo
PZWL.
• Moss, E. (2001). The cerebral circulation.
Paweł Grabiec
Fizjologia krążenia wieńcowego
Fot.: lewa tętnica wieńcowa
Paweł Grabiec
2011-12-03
12
Podstawowe pojęcia związane z
krążeniem wieńcowym
•
Krążenie wieńcowe (circulatio
coronalis)-
naczynia krwionośne,
które mają za zadanie doprowadzenie
krwi bogatej w tlen i substancje
odżywcze do komórek serca, i
odprowadzenie dwutlenku węgla i
ubocznych produktów metabolizmu z
tych komórek.
•
Komponenta naczyniowa oporu
przepływu- sprężystość ściany
naczynia, przeciwstawiająca się
rozciągającej sile ciśnienia
śródnaczyniowego.
•
Komponenta pozanaczyniowa-
siły
zaciskające naczynia z zewnątrz;
wynik napięcia miocytów mięśnia
sercowego.
Paweł Grabiec
Podstawowe pojęcia związane z
krążeniem wieńcowym
•
Ciśnienie perfuzji naczyń
wieńcowych (CPP)- różnica pomiędzy
ciśnieniem rozkurczowym w aorcie
oraz ciśnieniem rozkurczowym w
prawym przedsionku. W warunkach
fizjologicznych ciśnienie to zapewnia
przepływ w naczyniach wieńcowych i
perfuzję mięśnia sercowego.
•
Ciśnienie transmuralne- różnica
pomiędzy ciśnieniem krwi w naczyniu,
a siłami zaciskającymi naczynie z
zewnątrz.
•
Opór naczyniowy- opór, na jaki trafia
krew wyrzucana do tętnic przez serce.
•
Miocyty-
podstawowe komórki tkanki
mięśniowej
Paweł Grabiec
2011-12-03
13
Schemat krążenia wieńcowego
Tętnice inne niż wieńcowe Tętnice wieńcowe
Tętniczki Tętniczki
Naczynia tętniczo- Naczynia Naczynia tętniczo-
jamowe włosowate jamowe
Żyły
Żyły najmniejsze serca
Thebesiana
Zatoka wieńcowa lub żyły przednie serca
Jamy serca
Paweł Grabiec
Podstawy anatomiczne
Dwie tętnice wieńcowe, które zaopatrują
miesień sercowy w krew, odchodzą od
pnia aorty na wysokości zatok aorty
położonych za zastawkami
półksiężycowatymi aorty. Tętnice te są
otwarte przez cały cykl pracy serca. U
50% ludzi przepływ krwi jest większy w
prawej tętnicy wieńcowej, u 20% w lewej, a
u 30% pozostaje taki sam w obydwu
tętnicach. Krew żylną z serca
odprowadzają dwa układy naczyń żylnych:
układ powierzchniowych naczyń żylnych i
układ żył głębokich. Do układu żył
głębokich zaliczane są naczynia tętniczo-
zatokowe serca oraz bezpośrednie
połączenia przedsionków i komór z
tętniczkami wieńcowymi i żyłami
mniejszymi serca (żyły Thebesiana). Są
również nieliczne połączenia pomiędzy
tętniczkami wieńcowymi i tętniczkami
znajdującymi się poza obrębem serca.
Paweł Grabiec
2011-12-03
14
Gradient ciśnień i przepływ krwi
przez naczynia wieńcowe
Serce jest mięśniem który, uciska w czasie
skurczu występujące w nim naczynia
krwionośne. W czasie skurczu komór serca
ciśnienie w lewej komorze jest nieco
wyższe niż w aorcie, dlatego przepływ krwi
w tętnicach, które zaopatrują
podwsierdziową część lewej komory
odbywa się tylko w czasie rozkurczu.
Podczas skurczu, w porównaniu z
rozkurczem serca, występuje tylko
niewielka różnica ciśnień pomiędzy aortą i
przedsionkami oraz aortą i prawą komorą
serca. Wskutek czego przepływ krwi przez
naczynia wieńcowe w tych częściach serca
jest tylko nieznacznie zmniejszony w czasie
skurczu komór. W czasie skurczu serca
krew nie dopływa do podwsierdziowego
obszaru lewej komory, dlatego ta część
serca jest najbardziej narażona na
uszkodzenie ze względu na jej
niedotlenienie i w tej okolicy najczęściej
występuje zawał mięśnia sercowego.
Paweł Grabiec
Podstawowe zdania krążenia
wieńcowego
Najważniejszym zadaniem krążenia wieńcowego jest zaopatrywanie serca w krew
proporcjonalnie do jego zapotrzebowania w tlen. W warunkach spoczynku ekstrakcja
tlenu w mięśniu sercowym wynosi ok. 70%. Dostawa tlenu zależy od: ilości krwi, jaka
dostarczana jest do narządu w jednostce czasu i stopnia ekstrakcji tlenu we krwi.
Przepływ przez naczynia wieńcowe zależy od stosunku oporu wieńcowego do różnicy
ciśnień.
V-
przepływ
P
0
-
ciśnienie u ujścia tętnic wieńcowych z aorty
P
1
-
ciśnienie w prawym przedsionku
R-
opór przepływu
V= P
0
-P
1
: R
Paweł Grabiec
2011-12-03
15
Podstawowe zadania krążenia
wieńcowego
Opór przepływu wieńcowego jest wynikiem przenikania się poniższych
czynników i ulega częstym zmianom, na skutek nieustannych wahań
wartości składowych.
Sprężystość ściany naczynia wieńcowego:
•
sprężystość czynna- zależna od napięcia miocytów mięśni gładkich (opór
miogenny)
•
sprężystość bierna- zależna od właściwości fizycznych jej składników
Promień światła naczynia zależy od:
•
ciśnienia transmuralnego
•
komponenty naczyniowej oporu przepływu
Paweł Grabiec
Schemat krążenia wieńcowego z
zaznaczonym odpływem żylnym
Paweł Grabiec
2011-12-03
16
Komponenta naczyniowa-
autoregulacja przepływu wieńcowego
Zjawisko to
występuje głównie w tętniczkach o średnicy poniżej 100 – 150 µm
(reagują one na nie najżywiej), ale obserwowalne jest także w większych naczyniach.
obniżenie ciśnienia perfuzji rozszerzenie tętniczek spadek oporu przepływu
przepływ
nie ulega
zmianie
zwiększenie ciśnienia perfuzji skurcz tętniczek wzrost oporu przepływu
Paweł Grabiec
Komponenta naczyniowa-
autoregulacja przepływu wieńcowego
Założenie I
Mechanizm autoregulacji- rozkurcz
komórki powstaje w procesie
odwrotnym jak pokazany
poniżej.
zwiększenie ciśnienia transmuralnego odkształcenie błony komórkowej
miocytu depolaryzacja
miocytów skurcz miocytu
Założenie II
Mechanizm autoregulacji
– ograniczenie reakcji naczyń wieńcowych na
spadek ciśnienia przepływu poprzez bloker ATP-zależnych kanałów K
+
(glibenklamidu) aktywacja tych kanałów powoduje hiperpolaryzację
miocytów naczynia, co prowadzi do ich rozkurczu (nie wiadomo jak w miarę
spadku ciśnienia są one aktywowane)
Paweł Grabiec
2011-12-03
17
Autoregulacja przepływu krwi w
naczyniach wieńcowych
Paweł Grabiec
Regulacja metaboliczna przepływu
wieńcowego
Na regulację przepływu składa się:
•
rozszerzenie najbardziej obwodowych tętniczek (do 100 µm) przez lokalne czynniki
metaboliczne, co powoduje spadek oporu obwodowego (prekapilarnego);
•
odpowiedź większych naczyń na zmianę warunków spowodowanych spadkiem oporu
obwodowego.
Pracujący mięsień sercowy zużywa tlen, produkując różne metabolity. Tlen jest
wychwytywany z interstitium, zaś metabolity są do niego wydzielane. Podejrzewa się,
że metaboliczna reakcja przepływu jest wynikiem wspólnego działania wielu
czynników.
Czynniki o przypuszczalnie największej roli:
•
O
2
- jego wychwytywanie z przestrzeni pozamiocytarnej jest proporcjonalne do
zapotrzebowania -
jego zwiększenie wiąże się ze spadkiem ciśnienia parcjalnego O2,
co może spowodować rozszerzenie tętniczek
•
aktywacja ATP-
zależnych kanałów K
+
-
co pociąga za sobą rozkurcz naczynia
•
pH-
jego spadek powoduje rozkurcz miocytów ściany naczyniowej na skutek
zmniejszenia wrażliwości układów kurczliwych na Ca
2+
•
CO
2
-
powodujący rozszerzenie naczyń
•
K
+
-
czynnik naczyniorozszerzający nie związany bezpośrednio z metabolizmem
Paweł Grabiec
2011-12-03
18
Regulacja metaboliczna przepływu
wieńcowego
Spadek oporu obwodowych tętniczek powoduje szybki odpływ krwi z układu
tętniczego do żylnego, co pociąga za sobą spadek perfuzji w owych tętniczkach na
co tętnice proksymalne reagują następująco:
spadek ciśnienia rozszerzanie spadek zwiększenie
w świetle tętnic tętnic oporu przepływu
proksymalnych obwodowego w całym
obwodzie
zwiększenie zwiększenie sił nasilenie dalsze
przepływu statycznych syntezy naczynia
rozszerzanie oddziałujących na i wydzielania NO
śródbłonek
Paweł Grabiec
Rezerwa wieńcowa i przekrwienie
reaktywne
Rezerwa wieńcowa- to różnica pomiędzy aktualnym, ustalonym przez czynniki
regulacyjne przepływem wieńcowym a przepływem przy maksymalnie rozszerzonych
naczyniach. Nasilenie pracy serca, czyli zwiększenie przepływu, zmniejsza ową
rezerwę (jeżeli zapotrzebowanie na krew przekracza przepływ maksymalny,
występuje jego niedokrwienie).
Trwałe zmniejszanie rezerwy wieńcowej- może następować nie tylko poprzez
wzrost aktualnego
przepływu, ale również poprzez zmiany patologiczne (np.
miażdżyca).
Przekrwienie reaktywne-
jest przejściowym, ogromnym wzrostem przepływu, jaki
powstaje po krótkim okresie niedokrwienia. Spłacany jest w ten sposób tzw. dług
tlenowy.
Inne czynniki przekrwienia reaktywnego-
to Adenozyna (Ado) i NO. Działają one
silnie naczyniorozszerzająco (Ado, poprzez aktywacje ATP-zależnych kanałów K
+
miocytów ściany naczyniowej).
Paweł Grabiec
2011-12-03
19
Komponenta pozanaczyniowa
oporu
Komponenta pozanaczyniowa- jest wynikiem
napięcia miocytów
mięśnia sercowego. Ciśnienie śródścienne i zaciskanie naczyń
przez miocyty
rośnie w czasie skurczu serca, doprowadzając do
ograniczenia (w warstwach nasierdziowych) lub
całkowitego
przerwania (w warstwach podwsierdziowych i
środkowych)
przepływu przez naczynia wieńcowe; przerwanie przepływu
obejmuje
mniejszą część fazy skurczowej.
kurczenie
się generacja ciśnienia
miocytów w jamach serca
bezpośredni powstanie ciśnienia
zacisk śródściennego
naczyń
Paweł Grabiec
Wpływ unerwienia wegetatywnego
na krążenie wieńcowe
• Noradrenalina- wydzielana na zakończeniu pozazwojowych
włókien współczulnych, zwiększa częstość rytmu i kurczliwość
mięśnia sercowego. Wpływa także na stan naczyń wieńcowych
poprzez wiązanie się z receptorami (α1, α2) miocytów ściany
naczyniowej, powodując wzrost ich napięcia (a tym samym wzrost
oporu przepływu). W działaniu noradrenaliny przeważa efekt
naczyniozwężający .
• Acetyloholina- wydzielana na zakończeniach włókien
przywspółczulnych, poprzez swoje bezpośrednie działanie na
miocyty naczyń powoduje ich silny skurcz. Pobudza także
wydzielanie NO ze śródbłonka co prowadzi do rozszerzających
naczyń – efekt ten przeważa nad bezpośrednim działaniem
związku. Podanie acetylocholiny do światła naczyń powoduje ich
silne rozszerzenie
Paweł Grabiec
2011-12-03
20
Choroby naczyń wieńcowych
• Dusznica bolesna- rozwija się wtedy, gdy przepływ krwi przez
tętnicę wieńcową jest zmniejszony i następuje niedostateczne
zaopatrzenie w tlen mięśnia sercowego oraz gromadzenie się „
czynnika P”
• Zawał serca- występuje gdy niedokrwienie mięśnia sercowego jest
ostre, trwa długo i dochodzi w nim do nieodwracalnych zmian.
Zwykle co najmniej 75% światła tętnicy wieńcowej ulega
zaczopowaniu przez zakrzep, który powstaje w miejscu zwężania
się tętnicy z powodu występujących w nim zmian miażdzycowych.
Paweł Grabiec
Paweł Grabiec
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
więcej podobnych podstron