Regulacja mózgowego
przepływu krwi
Regulacja mózgowego
przepływu krwi
Czynniki wpływające na przepływ
krwi
• Przepływ krwi rośnie wprost proporcjonalnie do
ciśnienia napędowego (różnicy ciśnień pomiędzy
początkiem a końcem krążenia), a odwrotnie
proporcjonalnie do oporu naczyniowego
• Dla krążenia dużego:
•
CO=
MAP-M
ATR
P
TPR
• CO- pojemność minutowa serca (równa całkowitej objętości krwi
przepływającej przez układ krążenia w ciągu minuty)
• MAP- średnie ciśnienie tętnicze w aorcie
• M
ATR
P- średnie ciśnienie w prawym przedsionku serca
• TPR- całkowity obwodowy opór naczyniowy
• Powyższa zależność prawdziwa w każdym
obszarze naczyniowym
Opór naczyniowy
Zależy od:
1)długości naczynia (wprost proporcjonalnie)
2)promienia naczynia (opór jest odwrotnie
proporcjonalny do 4-tej potęgi promienia,
tzn. gdy promień zmniejsza się 2-
krotnie=>opór w danym naczyniu rośnie
16-krotnie)
Największy opór przepływu w naczyniach o małym
promieniu- tzw.naczyniach oporowych
Naczynia oporowe
• Przepływ krwi: tętnice dużego i średniego kalibru->tętniczki
(arteriole)->naczynia przedwłosowate (przedwłośniczkowe)-
>naczynia włosowate tętnicze->naczynia włosowate żylne-
>naczynia zawłosowate->żyłki->żyły
• Naczynia oporowe to:
– tętniczki (arteriole),
– naczynia przedwłośniczkowe,
– naczynia zawłośniczkowe
• Tętniczki i naczynia przedwłośniczkowe-b. silna
kontrola nerwowa (toniczne unerwienie
współczulne)
• Tętniczki (arteriole):
• Dzięki grubej warstwie mięśniówki-niewielki
skurcz powoduje duże zmiany promienia
naczynia=>zmiany oporu
Mechanizmy oporowe
krążenia mózgowego
• Za opór przepływu w mózgu odpowiedzialne są:
• 1)Małe tętnice i tętniczki
• 2)Duże tętnice (odp. za zj. podkradania,
tzn.spadek przepływu krwi w obszarach
niedokrwionych, która jest kierowana do obszarów
nieuszkodzonych mózgu)
• 3) Wartość ciśnienia wewnątrzczaszkowego:
• wzrost ciśn. wewnątrzczaszkowego-guz,obrzęk
mózgu- może spowodować upośledzenie
przepływu krwi przez mózg
Charakterystyka krążenia
mózgowego
• Przepływ krwi przez mózg wynosi ok. 15%
pojemności minutowej serca,
• mózg zużywa ok.20% ilości tlenu pochłanianej
przez organizm
• Podstawowe mechanizmy regulacji: miejscowe
• Istnienie bariery krew-mózg i krew-płyn mózgowo-
rdzeniowy
• Brak krążenia limfatycznego
Płyn mózgowo-rdzeniowy
• Produkcja:
• 1)przez splot naczyniówkowy komór mózgu (głównie
bocznych) -90%
• 2)jako przesącz naczyń włosowatych mózgu
• 3)woda metaboliczna
• Mechanizmy produkcji:filtracja w naczyniach
włosowatych splotu naczyniówkowego oraz procesy
ułatwionego i aktywnego transportu jonów Na
+,
CL
-
HCO
3
-
w komórkach nabłonka splotu
naczyniówkowego
• , Cl, HCO
Krążenie płynu mózgowo-
rdzeniowego
• Komory boczne mózgu->otwór Monro-
>komora III->wodociąg mózgu-
>komora IV
• -> przestrzenie podpajęczynówkowe
mózgu i kanału kręgowego
• Odpływ płynu mózgowo-
rdzeniowego: przez ziarnistości
pajęczynówki do zatok żylnych
• Warunek resorpcji płynu m-r:
ciśnienie płynu m-r musi
przewyższać ciśnienie w zatoce
strzałkowej o 3-6 cm H
2
O
Bariera krew-mózg
• Bariera k-m polega na małej
przepuszczalności naczyń włosowatych
mózgu (uwarunkowane budową śródbłonka)
• Przenikanie substancji przez barierę k-m:
•gazy oddechowe i woda przechodzą
zgodnie z gradientem stężeń(dyfuzja
prosta)
•związki rozpuszczalne w tłuszczach (np
gazy anestetyczne)- podobnie (dyfuzja
prosta)
•glukoza i aminokwasy-dyfuzja
ułatwiona (zgodna z gradientem
stężeń, wymagająca nośnika
białkowego)
•Dla jonów -nieprzepuszczalna
•
Transport jonów przez
barierę krew- mózg
• Jony K
+
:
• Transportowane czynnie za pomocą ATP-azy
NA
+
/K
+
z płynu śródtkankowego do krwi
• (warunek utrzymania potencjału
spoczynkowego komórek nerwowych)
• Jony H
+
:
• Nie przechodzą przez barierę k-m=>zmiany
pH krwi obwodowej nie wpływają na pH płynu
tkankowego mózgu
Obszary pozbawione bariery
krew-mózg
Narządy okołokomorowe:
1) narząd naczyniówkowy
2)narząd podsklepieniowy blaszki
krańcowej
Zawierają receptory dla angiotensyny
II=>Ang II zwiększa wydzielanie
wazopresyny z podwzgórza przez tylny
płat przysadki mózgowej oraz pobudza
neurony wazopresynergiczne=>Ang II i
wazopresyna pobudzją aktywność
współczulną i zwiększają ciśnienie
tętnicze (dział .ośrodkowe)
Wazopresyna wydzielana do krwi działa na
kanalik zbiorczy nerki i stymuluje
resorpcję zwrotną wody
Rodzaje regulacji przepływu
mózgowego
1) miejscowa:
– Metaboliczna- najważniejsza rola
– Zależna od komórek śródbłonka naczyń
– Autoregulacja
2)chemiczna
3)nerwowa
4)hormonalna
Podstawowe mechanizmy regulujące
przepływ mózgowy-to mechanizmy
lokalne dostosowujące przepływ krwi
do zapotrzebowania metabolicznego
Regulacja metaboliczna
• Wzrost metabolizmu tkanki nerwowej: Praca
umysłowa, mowa, czynności ruchowe,padaczka
• Istotny dopływ świeżej,utlenowanej krwi do
obszarów o zwiększonym metabolizmie
• Czynniki rozszerzające naczynia krwionośne w
warunkach zwiększonego zapotrzebowania na
substraty energetyczne:
– Wzrost zewnatrzkomórkowego stężenia jonów K
+
– Wzrost zewnątrzkomórkowego stężenia jonów H
+
– Wzrost stężenia adenozyny
– Wzrost prężności CO
2
-niewielki wpływ
– Poziom tlenu w czasie aktywacji neuronów w korze
mózgu nie obniża się , a nawet wzrasta
Rola komórek śródbłonka
naczyń w regulacji przepływu
mózgowego
• Kom śródbłonka pełnią istotną rolę w regulacji
przepływu mózgowego
• Tarcie krwi o ściany naczyń (tzw. napięcie
ścinające) pobudza śródbłonek do wydzielania:
– Subst. naczyniorozszerzających: NO i prostacykliny (PGI
2
)
– Subst. naczyniozwężającej: endoteliny 1 (ET-1)
• Rozkurczowe działanie wielu substancji
humoralnych, jak: acetylocholina, bradykinina,
histamina, substancja P, wazopresyna jest
uwarunkowane wydzielaniem tlenku azotu przez
komórki śródbłonka
• ET-1 w war fizjologicznych pobudza wydzielanie NO
i PGI
2
z kom. śródbłonka=>nie uwidacznia się
naczyniozwężający ET-1 na naczynia
Autoregulacja przepływu
mózgowego
• Utrzymuje przepływ krwi na względnie stałym
poziomie mimo zmian ciśnienia perfuzyjnego krwi
• Autoregulacja działa w zakresie wahań średniego
ciśnienia tętniczego w zakresie:
– Od 50-60 mm. Hg (dolny zakres autoregulacji)
– Do 150-170 mm. Hg (górny zakres autoregulacji)
• Poza zakresem autoregulacji przepływ krwi przez
mózg zmienia się liniowo wraz ze zmianami
ciśnienia:
– wysokie wzrosty ciśnienia tętniczego powyżej
240/140 mm.Hg (przełom nadciśnieniowy) mogą
prowadzić do uszkodzenia śródbłonka naczyń,
zwiększenia perfuzji obrzęku mózgu
Autoregulacja przepływu
mózgowego-cd
• Niebezpieczne niedokrwienie mózgu
pojawia się przy spadku średniego
ciśnienia perfuzyjnego do 40 mm. Hg
(25% poniżej dolnego poziomu
regulacji) w war zmniejszonego
przepływu krwi zachodzi zwiększona
ekstrakcja tlenu z krwi
Autoregulacja -cd
• Mechanizmy autoregulacji:
1)miogenny:
– rozciągnięcie ściany naczynia zwiększonym ciśnieniem
transmuralnym wywołuje odpowiedź w postaci skurczu mięśni
gładkich mięśniówki naczyń czyli skurczu naczynia). Zwężenie
naczyń przeciwstawia się nadmiernej perfuzji (obrzękowi
mózgu w sytuacji zwiększonego ciśnienia tętniczego)
– Zmniejszenie ogólnego ciśnienia tętniczego krwi zmniejsza
rozciąganie naczyń mózgowych => dochodzi do rozkurczu
miocytów , rozszerzenia naczyń i obniżenia oporu
naczyniowego=> perfuzja jest możliwa mimo niskiego
ciśnienia napędowego
– Odpowiedzialny metabolit kwasu arachidonowego
• 2) metaboliczny
– Niedostateczny przepływ krwi przez mózg powoduje
gromadzenie się CO
2,
zmniejszenie prężności O
2
oraz
adenozyny (końcowego produktu rozpadu ATP)
=> metabolity te powodują rozkurcz naczyń krwionośnych
Podwyższenie ciśnienia tętniczego prowadzi do chwilowego
wzrostu przepływu krwi przez mózg i zwiększonego
wypłukiwania metabolitów o działaniu naczyniorozszerzającym
Zaburzenia autoregulacji:
• 1)nadciśnienie tętnicze: powoduje przerost
mięśniówki naczyń i przesunięcie w górę wartości
ciśnienia, które są dolnym i górnym zakresem
autoregulacji
• 2)hipoksja =niedobór tlenu w tkankach np. w war.
wysokogórskich). Ch. Wysokogórska:
W war hipoksji=>nadmierna wentylacja płuc
(hiperwentylacja)=>hipokapnia => zmniejszenie
reaktywności
naczyń na CO
2
=>zwężenie naczyń i
niedokrwienie mózgu
uszkodzenie bariery krew-mózg=>obrzęk mózgu
Chemiczna regulacja przepływu
mózgowego
– Dotyczy wpływu stężenia gazów
oddechowych we krwi i tkankach na
przepływ mózgowy
• Hipoksja-niedobór tlenu w tkankach
• Hipoksemia-niedobór tlenu we krwi
tętniczej
• Hipokapnia- niedobór CO
2
we krwi tętniczej
• Hiperkapnia -nadmiar CO
2
we krwi
tętniczej
Wpływ ciśnienia parcjalnego
CO
2
na przepływ mózgowy
• CO
2
–czynnik najsilniej rozszerzający
naczynia krwionośne
• Wzrost ciśnienia parcjalnego CO
2
we krwi
tętniczej=> rozszerzenie naczyń
oporowych mózgu i spadek oporu
naczyniowego=> wzrost przepływu krwi
przez mózg
• spadek ciśnienia parcjalnego CO
2
(Pa CO
2
<
35-40 mm.Hg) we krwi tętniczej=>
zwężenie naczyń oporowych mózgu i
wzrost oporu naczyniowego=> spadek
przepływu krwi przez mózg
Wzrost ciśnienia parcjalnego CO2
Wpływ ciśnienia parcjalnego O
2
na przepływ mózgowy
• obniżenie
ciśnienia parcjalnego O
2
we krwi
tętniczej=> wzrost przepływu krwi przez mózg
• wzrost ciśnienia parcjalnego O
2
(Pa CO
2
< 35-40
mm.Hg) we krwi tętniczej=> spadek przepływu
krwi przez mózg
• Hipoksja słabiej rozszerza naczynia niż hipekapnia
Nerwowa regulacja
przepływu mózgowego
Unerwienie naczyń
mózgowych
• I.
unerwienie zewnątrzmózgowe (autonomiczne
)
• 1)współczulne
• 2)przywspółczulne
• 3)czuciowe
• II.
unerwienie wewnątrzmózgowe= włókna naczyniowe
neuronów mózgu,znajdujące się w:
– jądrze podstawnym brzusznym przodomózgowia
– Jądrze miejsca sinawego
– Jądrze wierzchu móżdżku
– dogłowowym brzuszno-bocznym obszarze rdzenia
przedłużonego
– Neuronach nitrergicznych
Unerwienie zewnątrzmózgowe
(autonomiczne)
• Niewielka rola w warunkach spoczynkowych
• Ad1) Unerwienie współczulne:
– Zazwojowe włókna ze zwoju szyjnego górnego
– Niewielka aktywność
– Kotransmitter: NPY zwęża naczynia, gdy
wydzielany z dużą ilością NA
– Transmitter NA=>zwężenie naczyń
– Noradrenalina uwalniana w małych ilościach
działa gł na rec. β w kom. mięśni=> niewielki
rozkurcz
Unerwienie autonomiczne
Ad2) Unerwienie przywspółczulne:
– Zazwojowe włókna n. twarzowego i językowo-
gardłowego
– Transmitter-Acetylocholina (uwalnia NO z kom.
śródbłonka=>rozkurcz naczyń)
– Kotransmitter: wazoaktywny peptyd jelitowy (VIP):
w niewielkim stopniu rozszerza naczynia
– Pobudzane odruchowo z chemoreceptorów
tętniczych
Odruch z chemoreceptorów
tętniczych
• Chemoreceptory tętnicze:
– znajdują się w kłębkach szyjnych i aortalnych
– Są czujnikami składu gazowego krwi: prężności tlenu we krwi
tęt. Prężności CO
2
oraz stężenia jonów H
+
– Pobudzane przez hipoksję i hiperkapnię
• Pobudzenie chemoreceptorów powoduje:
– 1)silne pobudzenie układu współczulnego i zwężenie naczyń
krwionośnych doprowadzających krew do większości narządów
– 2)w mózgu i w sercu dochodzi do rozszerzenia naczyń i
wzrostu przepływu krwi
– 3)pobudzenie włókien współczulnych skierowanych do serca i
zahamowanie gałązek sercowych nerwu błędnego
– 4)odruchowe zwiększenie wentylacji
Hormonalna regulacja
krążenia mózgowego
• Na-nieznacznie zwęża naczynia
krwionośne (działa gł na rec α
2
w
śródbłonku i uwalnia NO)
• Wazopresyna, oksytocyna i histamina-
przez receptory śródbłonkowe
uwalniają NO