Wykład 1 25.02.2011

Wprowadzenie

Fizjologia człowieka – nauka o czynności, funkcjach, i wzajemnej regulacji komórek, tkanek, narządów i układów narządów organizmu człowieka

Homeostaza

• utrzymanie fizykochemicznych parametrów środowiska wewnątrz- i zewnątrzkomórkowego na względnie stałym poziomie

• utrzymanie stałości środowiska wewnętrznego komórki – organizmu pomimo zachodzących zmian środowiska zewnętrznego

• utrzymanie nienaruszalności biologicznej i integralności organizmu

Zdrowie – utrzymanie homeostazy

Choroba – zaburzenie homeostazy, której zachwianie może doprowadzić do śmierci

Powierzchnie kontaktu pomiędzy środowiskiem zewnętrznym i wewnętrznym:

• skóra

• płuca

• przewód pokarmowy

• nerki

Wymiana materii i energii ze środowiskiem zewnętrznym jest możliwa dzięki stałemu przepływowi krwi przez naczynia włosowate i jej kontakt z płynem okołokomórkowym i komórkami.

Dynamiczna równowaga czynnościowa:

• izohydria

• izojonia

• izodremia

• izotermia

• izotonia

• utrzymanie optymalnych ciśnień parcjalnych O₂ i CO₂

Izohydria – stałość jonów H⁺ (pH)

Równowaga stężenia jonów (H⁺) wodorowych w przestrzeniach wodnych głównie w przestrzeni pozakomórkowej:

35-45 nmol/l, śr. 40 nmol/l

pH 7,35-7,45, śr. 7,40

Bufory krwi:

• wodorowęglanowy

• fosforanowy

• hemoglobinowy

• białczanowy

Bufor wodorowęglanowy - 70% pojemności buforowej krwi

CO₂ + H₂O ↔ H₂CO₃

H₂CO₃ ↔ H⁺ + HCO₃^-

pCO₂ 35 - 34 mmHg (4,7 - 6,0 kPa)

HCO₃ 24 - 28 mmol/l

tBE 44 - 48 mmol/l

BE -/+ 2,5

Bufor fosforanowy – 6% pojemności buforowej

Na₂HPO₄ / NaH₂PO₄

Bufor hemoglobinowy – 21% pojemności buforowej

Hb^- / HHbO₂

Bufor białczanowy – 3% pojemności buforowej

Na–białczany / H–białczany

Izojonia – stałość składu jonowego

Środowisko wewnątrzkomórkowe	Środowisko zewnątrzkomórkowe
Na^+	12 mEq/l
K^+	155 mEq/l
Cl^-	3,8 mEq/l

Między tymi środowiskami istnieje ciągła wymiana

Pompa sodowo- potasowa, ATP-azowa - układ enzymatyczny transportujący w przeciwnym kierunku jony Na⁺ ↔ K⁺ przez błonę komórkową, działa wbrew siłom dyfuzji (gradientowi stężeń)

Izohydremia – stałość nawodnienia

• TBW – całkowita woda organizmu (ok. 42l)

• ICF – przestrzeń wewnątrzkomórkowa (ok. 28l)

• ECF – przestrzeń pozakomórkowa (ok. 14l)

  • TCF – płyn transcelularny, poza tkankami wypełnia jamę otrzewnej czy jamę opłucnej

  • Osocze

  • Płyn międzykomórkowy

Mężczyzna 60-65%

Kobieta 55%

Dziecko 77%

Seniorzy 50%

Zawartość wody bez uwzględnienia tkanki tłuszczowej u dorosłego to ok. 72%.

Osoba dorosła – 600 ml H₂O / kg

Noworodek – 750 ml H₂O / kg

Wcześniak – 825 ml H₂O / kg

Zawartość wody w różnych tkankach

• OUN – substancja szara 85%, substancja biała 70%

• Nerka 80%

• Mięśnie 75%

• Skóra, tkanka łączna właściwa 60%

• Tkanka kostna 25%

• Tkanka tłuszczowa 20%

Izotermia – stałość ciepłoty

Ciepłota wewnętrzna ciała 36,0-

Ciepłota skórna 36,0-

Temperatura neutralna – temperatura otoczenia, przy której organizm wykazuje najmniejszy wydatek energetyczny niezbędny do utrzymania ciepłoty wewnętrznej na stałym poziomie 36,0-37,5°C.

21-24 °C- temperatura neutralna otoczenia

Izotonia – stałość ciśnienia osmotycznego

Zachowanie równowagi wodno elektrolitowej ustroju pozwala na prawidłowe jego funkcjonowanie.

Osmolalność (stężenie różnych substancji) płynów ustrojowych ok. 290 mmol/l

Osmoza – dyfuzja cząsteczek rozpuszczalnika (wody) przez błonę półprzepuszczalną z roztworu o mniejszym stężeniu do roztworu o większym stężeniu związku chemicznego.

Rozpuszczalnik – substancja ciekła tworząca z substancjami w niej rozpuszczonymi układ jednorodny

Mol – ilość substancji, która zawiera tyle samo atomów (jonów, cząsteczek) ile atomów węgla jest zawartych w izotopu węgla C₁₂

Stężenie molowe C_M (mol/l) – ilość moli substancji rozpuszczonej w objętości roztworu wyrażonej w dm³

Ciśnienie osmotyczne - siła z jaką cząsteczki (atomy, jony) rozpuszczone w rozpuszczalniku działają przyciągająco na cząsteczki tego rozpuszczalnika.

Ciśnienie osmotyczne zależy od stężenia związku/związków chemicznych w rozpuszczalniku.

Roztwory związków chemicznych o małej masie cząsteczkowej i różnych stężeniach, rozdzielone błoną półprzepuszczalną (błoną komórkową) dążą do wyrównania stężeń.

1,0 osmol (Osm) - jednostka ciśnienia osmotycznego, która określa ciśnienie osmotyczne 1 mola związku chemicznego rozpuszczonego w objętości 1 dm³ wody.

Roztwór izotoniczny (fizjologiczny) – taki, w którym ciśnienie osmotyczne (stężenie jonów) tego roztworu jest takie samo jak krwi, np. 0,9% roztwór chlorku sodu (NaCl)

Roztwór hipertoniczny – większe ciśnienie osmotyczne komórki pozbywają się wody (odwadnianie wewnątrzkomórkowe)

Roztwór hipotoniczny – mniejsze ciśnienie osmotyczne woda ucieka z roztworu do komórki (nawodnienie)

W utrzymaniu osmolalności krwi ważną rolę odgrywają jony:

• Kationy sodu i potasu

• Aniony chloru

• Wapń, fosfor, magnez

Utrzymanie optymalnych ciśnień parcjalnych O₂ i CO₂

Powietrze atmosferyczne – 20,9% O2 pO2 = 158 mmHg	Powietrze atmosferyczne – 0,04% CO2 pCO2 = 0,3 mmHg
Powietrze wydychane – 15,3% O2 pO2 = 116 mmHg	Powietrze wydychane – 5,0% CO2 pCO2 = 32 mmHg

REAKCJE METABOLICZNE

Anabolizm – asymilacja, przyswajanie czyli gromadzenie energii i składników niezbędnych do funkcjonowania i budowy komórek, tkanek i narządów.

Katabolizm – dysymilacja, rozpad czyli zużywanie zapasu energii i składników niezbędnych do funkcjonowania i budowy komórek, tkanek i narządów.

Mechanizmy fizjologiczne

• Wewnątrzkomórkowe (homeostaza wewnątrzkomórkowa)

• Zewnątrzkomórkowe (zachodzą pomiędzy tkankami, narządami i układami – homeostaza organizmu)

Regulacja fizjologiczna – mechanizmy przeciwdziałające zakłóceniom i utrzymaniu homeostazy (np. po spożyciu posiłku)

Mechanizmy regulacyjne:

• Sprzężenie proste

• Neurotransmitery

• Hormony

• Sprzężenie zwrotne dodatnie

• Sprzężenie zwrotne ujemne

Regulacja zewnętrzna – zintegrowane, w przebiegu ewolucji, działanie trzech podstawowych układów: nerwowego, hormonalnego i immunologicznego.

Zasady regulacji:

Bodziec -> percepcja -> przetworzenie informacji -> przeniesienie informacji -> uruchomienie mechanizmów regulujących

Rytmy biologiczne

• rytm okołodobowy (dobowy)

• temperatura ciała

• wydzielanie hormonalne

• napięcie autonomicznego układu nerwowego

  • część współczulna – ergotropowa, aktywująca organizm w ciągu dnia

  • część przywspółczulna – trofotropowa, działa hamująco i anabolicznie aktywna w czasie snu

• rytm okołomiesięczny

• rytm sezonowy

Rolą rytmów jest przystosowanie organizmu do zmieniających się okresowo warunków środowiska, różnych w kolejnych częściach doby lub roku, zdeterminowanych nasilenie światła słonecznego. (regulowane są przez hormon metioninę – szyszynka).

Wewnętrzny zegar biologiczny : neurony jądra nadskrzyżowaniowego

Zewnętrzny zegar biologiczny : zegar astronomiczny

Metabolizm – wszystkie reakcje biologiczne zachodzące w komórkach organizmu zachodzą z przepływem materii i energii. Procesy te umożliwiają organizmowi wzrost, ruch, rozmnażanie oraz wrażliwość – pobudliwość.

KOMÓRKA STRKTURA I CZYNNOŚCI

Komórka – podstawowa jednostka strukturalna.

Komórki -> tkanki -> narządy (wyspecjalizowane w określonych czynnościach)

Budowa komórki:

• Błona komórkowa

• Jądro

• Organelle komórkowe

• Cytoplazma

Błona komórkowa

Zbudowana z: warstwy lipidowej (fosfolipidy, glikolipidy, cholesterol) oraz białek (powierzchniowe, peryferyjne, integralne – łańcuchy polipeptydowe – receptory, białka transportowe i kanały jonowe).

Rola:

• rozdziela i zachowuje integralność komórki od otoczenia

• nadaje jej kształt.

• Transport substancji, związków organicznych i nieorganicznych (tr. aktywny, tr. selektywny)

• Decyduje o tempie, kierunku i rodzaju transportowanych cząsteczek.

Płynność składowych błony komórkowej (upłynnienie) wpływa na jej funkcje:

• Wzrost dyfuzji wody i drobnocząsteczkowych związków polarnych

• Wzrost dyfuzji białek

• Dzieje się tak na skutek wiązania hormonów z receptorami błonowymi

Białka peryferyjne, np. przeciwciała, po połączeniu się z receptorami (białka integralne) mogą ograniczyć ich ruchliwość.

Składniki ściślej upakowane w bonach, np. sfingomieliny, cholesterol, zmniejszają płynność błony komórkowej.

Cytoplazma – wypełniający wnętrze komórki „roztwór” wody, jonów (Na, K, Mg, Ca), białek, substancji zapasowych, stabilizowany przez cytoszkielet.

Cytoplazma razem z zawieszonymi w niej organellami tworzy protoplast.

Białka cytoplazmatyczne (cytoszkielet)

• Mikrotubule (udział w podziałach mitotycnych, ruchu rzęsek, białek, pęcherzyków oraz ruchu samych komórek)

• Włókna aktynowe (kurczenie i rozciąganie – zmiana kształtu i ruch komórki)

• Włókna pośrednie (kreatyna, wimentyna)

Cytoplazma to układ wielofazowy, zmieniający swój stan skupienia:

• Substancja półpłynna (sol)

• Półstała (żel)

Koagulacja – proces przejścia z solu w żel (zbyt długa koagulacja może doprowadzić do denaturacji białek)

Peptyzacja – proces przejścia z żelu w sol (upłynnienie)

Jądro komórkowe

Budowa:

• Błona jądrowa -odgranicza wnętrze jądra komórkowego od cytoplazmy, zawiera pory o średnicy 10nm – transport cząsteczek

• Chromatyna jądrowa interfazowa postać chromosomów, nici DNA( kwasy nukleinowe) połączone z białkami zasadowymi histonowymi i niehistonowymi oraz niewielk ilością RNA

• Jąderko miejsce gromadzenia kwasów rybonukleinowych RNA

• Proteasomy organelle zbudowane z podjednostek białkowych o charakterze enzymów proteolitycznych rozkładających białka do aminokwasów; kontrola podziału komórek, jakości wytwarzanych białek, regulacja pojawiania się receptorów, usuwanie białek regulacyjnych

Organelle komórkowe:

• Mitochondria

• Siateczka endoplazmatyczna

• Aparat Golgiego

• Lizosomy

• Peroksysomy

Mitochondria:

Funkcja – wytwarzanie energii w wyniku reakcji oksydoredukcyjnej (przemiana ATP w ADP)

Siateczka endoplazmatyczna:

• Ziarnista – zawiera rybosomy (miejsca syntezy białek)

• Gładka – synteza lipidów błonowych, zamiana związków chemicznych słabo rozpuszczalnych w wodzie na hydrofilowe – detoksykacja środowiska wewnątrzkomórkowego

Aparat Golgiego

Są to kanały, w których powstałe w rybosomach białka ulegają procesom modyfikacyjnym (proteoliza, glikolizacja, fosforylacja) oraz upakowania w formy zamknięte (lizosomy, ziarna wydzieliny)

Lizosomy - struktury komórkowe

• Są otoczony błoną lipidową

• Jest to miejsce trawienia (rozkładu) substancji pod wpływem enzymów hydrolitycznych

• Autosomy – trawienie struktur własnych

• Heterolizosomy – trawienie substancji pochodzących z endocytozy

• Do tych procesów potrzebna jest energia pochodząca z układu H+-ATP-azy

Peroksysomy- struktury komórkowe, uczestniczą w oddychaniu komórkowym i przemianach lipidów:

• Redukcja H2O2

• Udział w biosyntezie plazminogenu

• Katalizują BETA-oksydację kwasów tłuszczowych

Cykl komórkowy

Zmiany biochemiczne i biofizyczne zachodzące cyklicznie w komórkach:

Faza G1 – pomiędzy podziałowa

Faza S – synteza DNA

Faza G2 – przygotowanie do mitozy

Faza M – mitoza

Faza G0 – ciągłe wypełnianie swoich wyspecjalizowanych czynności

Apoptoza – fizjologiczna śmierć komórki, pod wpływem czynników endogennych i egzogennych, uaktywniających genetycznie kontrolowany proces niszczenia DNA jądra komórkowego przez endonukleazę, z wytworzeniem ciałka apoptotycznego, zawierającego otoczone błoną komórkową nieuszkodzone organelle, które rozpoznane przez monocyty i mikrocyty są przez nie fagocytowane.

Apoptoza bierze udział w następujących procesach:

• Morfogeneza – przekształcanie i tworzenie

• Atrofia – zanik tkanki np. hormonozależnych (np. atrofia mięśni, skóry)

• Eliminacja komórek z uszkodzonym DNA (zmutowanych)

Apoptoza eliminuje uszkodzone lub zbyteczne komórki nie uszkadzając komórek sąsiednich.

Nekroza – śmierć komórki na skutek jej zniszczenia przez różne czynniki fizyczne lub chemiczne, doprowadzające w wyniku uszkodzenia błony komórkowej do utraty równowagi osmotycznej i napływu jonów wapnia oraz wody do jej wnętrza. Prowadzi to do rozerwania błony komórkowej i wylania się zawartości komórki do przestrzeni międzykomórkowej.

Niebezpieczeństwo – np. enzymy uszkadzajże sąsiednie komórki

Wzajemne oddziaływanie komórek:

• Droga nerwowa (sieć włókien nerwowych)

• Droga humoralna (hormony, gruczoły dokrewne)

• Czynniki wydzielanych miejscowo (parakrynowe, autokrynowe, inakrynowe)

• Połączenia jonowo metaboliczne (koneksyny, kanały wymiany)

Przenoszenie – transdukcja sygnałów w komórce:

• Receptory błonowe

  • Zewnętrzne błony komórkowej

    • jednoskładnikowe

    • trójskładnikowe

  • Wewnętrzne

    • jądrowe

    • cytoplazmatyczne

• Ligandy - cząsteczki wiążące się z receptorem błonowym aktywujące zmiany czynnościowe systemu eżektorowego komórki

  • Ligandy agonistyczne – pobudzają komórkę do odpowiedzi fizjologicznej

  • Ligandy antagonistyczne – hamują fizjologiczną odpowiedź komórki na pobudzające działanie ligand agonistycznych

    • Hormony

    • Neuroprzekaźniki

    • Substancje chemiczne

Przenoszenie – transdukcja sygnałów w komórce:

• Podwrażliwość – zmniejszenie wydajności (efektywności) w przekazaniu sygnału

• Nadwrażliwość

• Kooperatywność: wzajemne oddziaływanie na siebie receptorów

Różnorodność komórek

• Spowodowana jest przystosowaniem do pełnionych przez nie funkcji

• Wewnętrzna budowa komórki jest praktycznie jednakowa we wszystkich rodzajach komórek organizmów żywych, różnią się sposobem uporządkowania budowy wewnętrznej i ilością DNA

UKŁAD KRĄŻENIA

Układ sercowo-naczyniowy

• Serce (pompa sercowa)

• Tętnice (kanały zaopatrujące)

• Żyły (rezerwuar krwi)

• Układy naczyń włosowatych (miejsce wymiany)

Funkcje

• Utrzymanie przepływu krwi

• Transport tlenu i dwutlenku węgla

• Transport substratów przemiany materii

• Transport produktów przemiany materii

• Regulacja ciepłoty ciała

• Transport (płytek krwi, krwinek białych, fibrynogenu, hormonów, przeciwciał)

• Udział w homeostazie

Serce

• Układ szeregowy czterech pomp: 2 objętościowych (przedsionki) i 2 ciśnieniowych (komory)

• Podstawowym zadaniem jest:

- utrzymanie odpowiedniego ciśnienia krwi w tętnicach

-zapewnienie stałego przepływu krwi przez układ naczyń włosowatych zgodnie z gradientem ciśnien

Objętość minutowa serca – Q

Jest to ilość krwi przepływająca przez serce w czasie 1 min, (ok. 5,4 l/min)

Q= SV x HR

Objętość wyrzutowa serca x częstość skurczów serca

• Objętość krwi oraz średnie ciśnienie w każdym ze zbiorników układu krążenia są inne i zależą od postawy oraz napięcia ścian naczyń krwionośnych

• Ilość krwi przepływająca w spoczynku przez zbiorniki tętnicze i żylne układów dużego oraz płucnego, w określonej jednostce czasu, jest praktycznie równa.

Przepływ krwi przez poszczególne elementy w układzie połączonym szeregowo musi być jednakowy

• Lewa komora

• Aorta

Regulacja przepływu odbywa się poprzez:

• Zmianę napięcia ściany naczyń (obwodowy opór naczyń)

• Pracy mięśnia sercowego (częstość skurczów, objętość wyrzutowa)

Wpływ na szybkość przepływu ma również lepkość krwi - ”opór wewnętrzny przepływu”.

W stanach „zwiększonego zapotrzebowania na krew” serce przyspiesza częstość skurczów, zwiększa objętość krwi tłoczonej do zbiorników tętniczych obydwóch układów.

Krew zawarta w układzie tętniczym, część ciśnieniowa układu krążenia, stanowi ok. 10-15% całkowitej objętości krwi krążącej.

Zbiornik żylny układu krążenia, rezerwuar krwi, zawiera ok. 50% krwi krążącej, stanowi jego część pojemnościową.

SERCE

Miocyty – element czynny mięśnia sercowego stanowiącego 40% populacji komórek, ale 75% objętości mięśnia.

Przestrzeń pozamiocytarna –przestrzeń pozakomórkowa wodna- interstinum (fibroblasty, włókna kolagenu, fibronektyny, elementy ściany naczyń wieńcowych) – tworzą optymalne warunki, w jakich pracują miocyty.

Wsierdzie odżywiane jest przez krew przepływająca przez serce

Sieć naczyń włosowatych odżywia serce zewnątrz

Elektrofizjologia miocytów to wynik zmian czynnościowych ich błony komórkowej, wynikający z różnicy ładunku elektrycznego powstałego na skutek zmiany gradientu stężeń jonów sodowych i potasowych utrzymywanego przez Na+, K+, MG2+-ATPazę (pompę sodowo-potasową)…

Metabolizm mięśnia sercowego w warunkach fizjologicznych hjest wyłącznie tlenowy i oparty o spalanie glukozy do co2 i wody, substratami energetycznymi mięśnia sercowego są: glukoza, wolne kwasy tłuszczowe, kwas mlekowy i ciała ketonowe.

Zjawiska fizyczne związane z czynnością serca:

Elektryczne – czynność bioelektryczna komórek (depolaryzacja i repolaryzacja)

Mechaniczne (skurcze mięśnia przedsionków i komór oraz ruchy serca)

Sprzężenie elektromechaniczne (dźwiękowe) – tony serca i patologiczne szmery.

Czynność bioelektryczna serca wyraża się w zdolności do samoistnej rytmicznej depolaryzacji błony komórkowej komórek układu przewodzącego serca oraz mięśnia przedsionków i komór, Potencjał czynnościowy wyzwalający skurcz serca pojawia się i rozprzestrzenia począwszy od węzła zatokowo-przedsionkowy poprzez:

• Pęczki międzywęzłowe

• Węzeł przedsionkowo-komorowy

• Pęczek przedsionkowo-komorowy (Hisa)

• Włókna Purkiniego

Układ bodźcotwórczo-przewodzący

Pobudzenie mięśnia sercowego rozpoczyna się depolaryzacją błony komórkowej komórek „rozrusznika” – węzła zatokowo-przedsionkowego z częstością 90-120/min

Węzeł przedsionkowo-komorowy to jedyne elektryczne połączenie pomiędzy mięśniem przedsionków i komór przewodzący potencjał czynnościowy do mięśnia komór.

Syncytium fizjologiczne: ścisłe przyleganie błony komórkowej sąsiadujących komórek poprzez tzw. wstawki, złącze niskooporowe, umożliwiające rozprzestrzenianie się……….

Obecność zastawek, budowa jam serca warunkuje kierunek przepływu krwi oraz odpowiednie ciśnienie skurczowe.

Kolejność skurczu poszczególnych części serca oraz obecność zastawek powoduje że krew przepływa do układu tętniczego krążenia płucnego i dużego.

Fazy cyklu pracy serca:

Rozkurcz komór trwa ok. 530 ms

Skurcz komór trwa ok. 270 ms

Hemodynamika Serca

Prawo starlinga – siła skurczu mięśnia jest propporocjonalna do stopnia jego rozciągnięcia czyli długości komórek mięśnia sercowego, na który bezpośredni wpływ ma wypełnianie się krwią komór w fazie końcowo-rozkurczowej

Objętość wyrzutowa serca – objętość krwi u dorosłego człowieka wypływająca z prawej komory i lewej (80 mil w czasie jednego cyklu pracy)

Frakcja wyrzutowa – ilość krwi która opuszcza komorę serca w czasie jednego skurczu . fizjologicznie wynosi 50-70%

Pojemność minutowa – jest to ilość krwi tłoczonej przez jedną z komór serca w czasie jednej minuty i wynosi w spoczynku około 90 ml/s(5,4 l/min) Objętość minutową oblicza się mnożąc objętość wyrzutową przez liczbę skurczów serca w czasie jednej minuty ok.

Właściwości mięśnia sercowego:

• Inotropizm – zmiana siły skurczów

• Chronotropizm – zmiana częstości skurczów

• Dromotropizm – zdolność do przewodzenia stanu pobudzenia - depolaryzacji

• Batmotropizm – zmiana pobudliwości mięśnia sercowego

Krążenie wieńcowe

Tętnice wieńcowe – to jedyne naczynia poprze które mięsień sercowy jest zaopatrywany w niezbędne składniki metaboliczne

Przepływ krwi przez lewą tętnicę wieńcową zależy od fazy cyklu pracy mięśnia sercowego oraz ciśnienia panującego w aorcie, w okresie skurczu izowolumetrycznego, w początkowej fazie skurczu izotonicznego stopniowo ustaje a. krew cofa się do aorty.

W prawej tętnicy wieńcowej przepływ krwi przebiega podobnie, z tą tylko różnicą, że krew nie cofa się do aorty.

Wykład 2 25.02.2011

Krążenie krwi zapewnie utrzymanie homeostazy środowiska wewnętrznego organizmu człowieka

Elementy odpowiedzialne za homeostazę komórki to:

-Macierz

-osocze

Zatrzymanie krążenia krwi prowadzi do zaburzenia odnawiania składu chemicznego przestrzeni zewnątrzkomórkowej i śmierci komórek w wyniku zużycia tlenu, produktów odżywczych.

Układ krążenia zapewnia wymianę gazową oraz dostawę tlenu, substratów energetycznych i budulcowych, jest też odpowiedzialny za usuwanie końcowych produktów metabolizmu tkankowego. Jest też pośrednio odpowiedzialny za regulację hormonalną i termoregulację,

Naczynia tętnicze

Naczynia tętnicze zawierają 10-15% całkowitej objętości krwi krążącej (ok. 800 ml)

Część sprężysta układu tętniczego: aorta, tętnice szyjne, biodrowe i pachowe

(naczynia sprężyste o dużej rozciągliwości, przewaga włókien sprężystych nad mięśniowymi)

Część mięśniowa układu tętniczego: tętnice obwodowe

(naczynia o przewadze mięśni gładkich o dużej średnicy, odpowiedzialne za rozdział przepływu do poszczególnych narządów)

Naczynia oporowe: tętniczki, gruba warstwa mięśniowa i stosunkowo mała średnica wewnętrzna naczynia. Rola – dystrybucja przepływu krwi w układzie tętniczym, regulacja – impulsacja nerwowa z ośrodków naczynioruchowych, stężenie metabolitów, neurohormonalna, mediatory tkankowe.

Po przepłynięciu przez naczynia oporowe układu tętniczego, średnie ciśnienie krwi obniża się: 12 kPa (90 mmHg) do ok. 4,6 kPa (35 mmHg)

Przepływ krwi w układzie naczyń tętniczych jest zgodny z gradientem ciśnienia i odbywa się od serca w kierunku naczyń włosowatych.

Współczynnik sprężystości / elastyczności naczyń tętniczych maleje wraz z wiekiem, w efekcie doprowadza to do wzrostu ciśnienia tętniczego w przypadku każdego wzrostu objętości.

Fala tętna jest wynikiem rozchodzenia się fali ciśnieniowej odkształcającej ściany tętnic aż do naczyń przedwłosowatych. Prędkość rozchodzenia się fali tętna zależy od elastyczności ścian tętnic i fizjologicznie wynosi od 5 do 9 m/s

Przepływ krwi w tętnicach wynosi ok. 0,6 m/s, ma charakter pulsujący, wzrasta w chwili skurczu i zwalnia, prawie do 0, w czasie rozkurczu. Zależy od średnicy tętnicy oraz lepkości krwi.

W czasie wyrzutu komorowego wzrost ciśnienia krwi w aorcie określamy mianem

Ciśnienia skurczowego – ok. 16 kPa (120 mmHg)

W fazie poprzedzającej wyrzut komorowy, wartość ciśnienia krwi w aorcie jest najniższa

Ciśnienie rozkurczowe ok. 9,3 kPa (70 mmHg)

Średnie ciśnienie tętnicze – suma ciśnienia rozkurczowego i 1/3 ciśnienia tętna, wynosi ok. 12 kPa (90 mmHg)

Wartość ta zmienia się najmniej, wraz z przemieszczaniem się fali ciśnienia w kierunku naczyń obwodowych

Ciśnienie tętna

Amplituda skurczowo/rozkurczowa fali tętna, jest różnicą pomiędzy ciśnieniem skurczowym i rozkurczowym. Fizjologicznie wynosi ok. 40 mmHg. Wzrasta wraz z wiekiem i wzrostem objętości

Mikrokrążenie – układ naczyń włosowatych

Zawierają ok. 7% objętości krwi krążącej

Prędkość przepływu krwi w układzie naczyń włosowatych wynosi ok. 0,5 mm/s i zmieniać się może w krótkim czasie

Naczynia wysokooporowe: tętniczki, metaarteriole – tętnicze naczynia przedwłosowate, „zwieracze przedwłosowate”

Naczynia włosowate – włośniczki , małe żyłki – najbardziej przepuszczalna część mikrokrążenia

Anastomozy tętniczo-żylne: niskooporowe połączenia umożliwiające przepływ krwi z ominięciem mikrokrążenia, np. skóra

Rola – wymiana substratów pomiędzy krwią a płynem tkankowym, pośrednio tkankami organizmu, na powierzchni ok. 700m², odbywa się na zasadach:

• Filtracji

• Resorpcji

• Dyfuzji

• Aktywnego transportu pęcherzykowego

Filtracja – woda i małocząsteczkowe składniki rozpuszczone w krwi, przechodzą przez pory ściany naczyń włosowatych – przytętniczych, zgodnie z gradientem ciśnień,

Ciśnienie hydrostatyczne ok. 4,6 kPa (35 mmHg)

Ciśnienie onkotyczne białek ok. 3,3 kPa (25 mmHg)

Ciśnienie płynu tkankowego ok. 0,2 kPa (2 mmHg)

Ciśnienie filtracyjne krwi w naczyniach włosowatych powstaje w wyniku różnicy pomiędzy ciśnieniem hydrostatycznym a sumą ciśnień onk białek osocza i ciśnienia płynu tkankowego

4,6 kPa – 3,3 kPa – 0,2 kPa = 1,1 kPa (8 mmHg)

Resorpcja - wody i składników w niej rozpuszczonych, zachodzi w włośniczkach przyżylnych i jest procesem odwrotnym do filtracji

Ciśnienie hydrostatyczne ok. 2,0 kPa (15 mmHg)

Ciśnienie onkotyczne osocza ok. 3,3 kPa (25 mmHg)

Ciśnienie płynu tkankowego ok. 0,2 kPa (2 mmHg)

Ciśnienie resorpcyjne krwi w naczyniach włosowatych powstaje w wyniku różnicy pomiędzy ciśnieniem hydrostatycznym, a sumą ciśnień: onkotycznego osocza i ciśnienia płynu tkankowego

2,0 kPa – 3,3 kPa – 0,2 kPa = -1,5 kPa (12 mmHg)

Dyfuzja – przechodzenie związków chemicznych przez ścianę naczyń włosowatych zgodnie z gradientem ich stężeń.

Aktywny transport pęcherzykowy – dotyczy dużych cząsteczek nierozpuszczalnych w tłuszczach, odbywa się na drodze endo- i egzocytozy.

Regulacja przepływu krwi przez włośniczki odbywa się poprzez zmianę napięcia błony mięśniowej tętniczek i naczyń tętniczych przedwłosowatych, w spoczynku czynnych jst tylko 10% tych naczyń.

Relaksacja mięśniówki tych naczyń ”otwiera” je zwiększając wypełnienie włośniczek krwią, wzrost ciśnienia hydrostatycznego powoduje przewagę filtracji nad resorpcją, skurcz błony mięśniowej „zamyka” je, w otwartych naczyniach włośniczkowych przeważają resorpcja nad filtracją, w skutek zmniejszonego przepływu dochodzi do niedokrwienia tkanki.

Komórki śródbłonka

Endotelium – aktywna metabolicznie tkanka naczyń regulująca przepływ narządowy oraz uczestnicząca w procesach homeostazy

Endotelium jest miejscem uwalniania tlenku azotu który w sposób ciągły rozszerza naczynia z nieuszkodzonym śródbłonkiem reaguje na swoiste mediatory humoralne m.in. kininy.

OBWODOWY UKŁAD ŻYLNY

Zawiera 50% objętości krwi krążącej (ok. 2,5l)

Jest niskooporowym, podatnym na rozciąganie układem naczyń o cienkich ścianach i niewielkiej ilości elementów sprężystych, wyposażonym w zastawki uniemożliwiające cofanie się krwi.

Obwodowe ciśnienie żylne zależy od ułożenia ciała , zmienia się o 0,1 kPa na cm różnicy poziomów.

W pozycji stojącej w obrębie naczyń stopy wynosi 13,5 kPa, w zatokach opony twardej jest ujemne i wynosi -1,3 kPa. (wpływ na ciśnienie żylne mają też inne czynniki: faza oddychania, praca serca)

Ośrodkowe ciśnienie żylne waha się od 0,2-0,8 kPa. Wartość średnia to ok. 0,5 kPa (4mmHg).

Pomiaru dokonujemy na poziomie prawego przedsionka. Wpływ na nie mają zmiany ciśnienia wewnątrz klatki piersiowej zależnie od fazy cyklu oddechowego oraz rozciągania ściany przedsionków podczas fazy izotonicznej skurczu komór.

Przepływ krwi w obwodowym układzie żylnym zależy od:

• Ssącego działania ruchów klatki piersiowej oraz serca

• Resztkowego gradientu ciśnień wytworzonego przez lewą komorę

• Pompy mięśniowej uciskającej żyły i wyciskającej z nich krew

• Układu zastawek żylnych nie pozwalających cofać się krwi w kierunku obwodu.

Modulatory regulacji napięcia naczyń

Regulacja przepływu krwi z układy tętniczego do żylnego oraz ciśnienia w układzie tętniczym odbywa się dzięki skurczom i rozkurczom mięśni gładkich w ścianie małych tętniczek i naczyń tętniczych przedwłosowatych.

Regulacja ta odbywa się na drodze:

• Nerwowej – ośrodek naczynioruchowy

• Humoralnej – wydzielanie hormonów

• Miejscowo – odruchy miejscowe i aksonowe oraz czynniki naczyniorozszerzające lub naczyniozwężające.

Ośrodek naczynioruchowy umiejscowiony jest w tworze siatkowatym, w rdzeniu przedłużonym.

• Część presyjna – zwężająca naczynia

• Część depresyjna – rozszerzająca naczynia

Regulują napięcie ściany naczyń poprzez stymulację lub hamowanie aktywności neuronów rogów bocznych rdzenia kręgowego, które przekazują lub hamują impulsację przekazywaną poprzez neurony zwojów współczulnych do włókien nerwowych naczyniozwężających biegnących do mięśni gładkich ściany naczyń oporowych.

Ośrodki aktywujące część depresyjną ośrodka naczynioruchowego:

• Baroreceptory ze ścian łuku aorty i zatoki tętnicy szyjnej wewnętrznej

• Receptory reagujące na obniżoną prężność dwutlenku węgla we krwi tętniczej

Ośrodki aktywujące część presyjną ośrodka naczynioruchowego:

• Ośrodek oddechowy w rdzeniu przedłużonym:

  • Obniżenie prężności O₂ krwi tętniczej

  • Podwyższenie prężności CO₂ krwi tętniczej

• Impulsy z chemoreceptorów i baroreceptorów kłębków szyjnych i aortalnych

• Receptory objętościowe dużych żył

Regulacja ciśnienia krwi

Aktywacja baroreceptorów zatok tętnic szyjnych wewnętrznych, łuku aorty , ściany przedsionków lewej komory, naczyń krążenia płucnego pobudza

• Ośrodek sercowy

• Ośrodek naczynioruchowy

regulujące dopływ krwi (serce) oraz jej odpływ (napięcie ścian naczyń) do i ze zbiornika tętniczego.

Regulacja neurohormonalna

Emocje, wysiłek fizyczny, utrata krwi, oziębienie, obniżenie ciśnienia poprzez impulsy z kory mózgowej oraz układu limbicznego powodują uwolnienie przez rdzeń nadnerczy adrenalinę i noradrenalinę, a przez przysadkę – wazopresynę.

Powodują one silne obkurczenie mięsni gładkich naczyń zwiększając obwodowy opór naczyniowy i jednocześnie zmniejsza pojemność układu tętniczego i żylnego.

Regulacja miejscowa

Odruchy aksonowe i miejscowe rozszerzenie naczyń skórnych po: podrażnieniu skóry, podwyższeniu temp, obniżeniu pO₂, podwyższeniu pCO₂.

• Tkankowe czynniki naczyniorozszerzające (vasodilatatory):

bradykinina, histamina, adenozyna, cholina, kwas mlekowy, substancja P, prostaglandyny PGE, prostacykliny PGI

• Tkankowe czynniki naczyniozwężające (vasoconstrictors):

noradrenalina, serotonina, prostaglandyny PGF, tromboksan

Wartości ciśnienia tętniczego (mmHg):

Noworodek	50-70/30-40
< 2 lat	70-80/50-65	(110/65)
3-6 lat	80+(2x wiek)	(120/70)
7-10 lat	110/65	(130/75)
11-15 lat	120/70	(140/80)

KRĄŻENIE PŁUCNE

W układzie tętniczym oraz włośniczkowym płuc mieści się ok. 12% całkowitej objętości krwi krążącej.

Ciśnienie skurczowe – ok. 3,3 kPa (25 mmHg)

Ciśnienie rozkurczowe – ok. 0,9 kPa (7 mmHg)

Średnie ciśnienie tętnicze – ok. 2,0 kPa (15 mmHg)

Przepływ krwi jest zgodny z gradientem ciśnienia, odbywa się w kierunku lewego przedsionka. W żylnym zbiorniku płucnym ciśnienie wynosi ok. 0,9 kPa (7 mmHg) i jest zbliżone do ciśnienia panującego w lewym przedsionku.

Tętnice krążenia płucnego mają słabo rozwiniętą błonę mięśniową przez co nie spełniają roli naczyń oporowych.

Przepływ krwi przez włośniczki płucne zależy od pozycji ciała oraz fazy cyklu oddechowego.

Niskie, w krążeniu płucnym, ciśnienie hydrostatyczne krwi ok. 0,9 kPa ((7 mmHg) w porównaniu do ciśnienia onkotycznego osocza ok. 3,3 kPa (25 mmHg), warunkuje, że w układzie włośniczkowym płuc zachodzi jedynie zjawisko resorpcji.

KRĄŻENIE MÓZGOWE

Przepływ mózgowy krwi wynosi 750 ml/min i stanowi ok. 15% rzutu serca.

Przepływ mózgowy jest względnie stały i nie zmienia się istotnie podczas pracy umysłowej, fizycznej, snu czy czuwania.

Czynniki wpływające na przepływ mózgowy krwi:

• Ciśnienie śródczaszkowe

• Ciśnienie tętnicze w tętnicach mózgowych

• Ciśnienie żylne w naczyniach mózgowych

• Lepkość krwi

• Prężność dwutlenku węgla

• Prężność tlenu

• Kwasica

Głównymi czynnikami regulującymi przepływ mózgowy krwi są wahania prężności tlenu i dwutlenku węgla.(przepływ mózgowy krwi jest równy iloczynowi ciśnienia perfuzyjnego mózgu i jego oporu naczyniowego)

Ciśnienie perfuzyjne mózgu: ok. 60-90 mmHg, zapewnia wystarczający przepływ mózgowy.

Jest to różnica między średnim ciśnieniem tętniczym (MAP) a ciśnieniem wewnątrzczaszkowym (ICP). Fizjologicznie ICP wynosi <10 mmHg. Tolerowane są zwyżki ciśnienia do 20-30 mmHg.

Odruch Cushinga

Obronny mechanizm autoregulacji przepływu mózgowego, polega na odruchowym skurczu naczyń obwodowych, a tym samym wzroście ciśnienia tętniczego w odpowiedzi na narastające ciśnienie śródczaszkowe generujące zmniejszenie się przepływu krwi w OUN i narastającą hipoksję.

Bariera mózgowa

Wypustki astrocytów otaczając naczynia włosowate mózgu tworzą dodatkową barierę dla związków chemicznych krążących we krwi, zabezpieczając mózg przed wahaniami stężenia poszczególnych składników osocza. Woda, glukoza, tlen, dwutlenek węgla łatwo przenikają przez barierę krew-mózg.

UKŁAD NACZYŃ LIMFATYCZNYCH

Chłonne naczynia włosowate mikro krążenia posiadają średnicę 10-40 um i nieciągłą łatwo przepuszczalną dla białek ścianę. Łączą się w pnie odprowadzające chłonkę do prawej i lewej żyły podobojczykowej

Naczynia limfatyczne umożliwiają powrót do krwi białek z przestrzeni zewnątrzkomórkowej i zewnątrznaczyniowej, oraz migracji limfocytów T z węzłów chłonnych i śledziony

Istotna rola w procesie wchłaniania tłuszczów obojętnych, które w postaci chylomikronów przechodzą z przewodu pokarmowego do krwioobiegu, omijając wątrobę.

Przepływ chłonki: 2-4 l/dobę

Czynniki wpomagające:

• Ruchy oddechowe

• Ujemne ciśnienie w klatce piersiowej

• Pompa mięśniowa

• Ucisk : mięśni gładkich p. pokarmowego, pulsujące tętnice i Skórcze kosmyków jelitowych

Czynność elektryczna serca

Polaryzacja błony komórkowej jest wynikiem różnicy przez błonowego gradientu ładunków elektrycznych, określana jako potencjał spoczynkowego – 90Vm. Jest utrzymywana dzięki aktywnemu transportowi jonów sodu i potasu wbrew gradientowi ich stężeń

Syncytium fizjologiczne – ścisłe przyleganie błony komórkowej sąsiadujących komórek poprzez tzw. „wstawki” – złącza niskooporowe, umożliwia rozprzestrzenianie się potencjału czynnościowego wywołującego skurcz mięśnia sercowego w określonej kolejności od przedsionków do komór

Potencjał czynnościowy generowany jest automatycznie w komórkach węzła zatokowo-przedsionkowego i rozprzestrzeniając się na komórki serca przepuszczalność błony dla jonów Na+, które wnikają do wnętrza komórki, zmniejszają ujemny potencjał do wartości około 65 mV/ potencjał progowy

Przekroczenie potencjału progowego „otwiera” kanały sodowe i powoduje gwałtowny napływ jonów sodudo wnętrza komórki, w wyniku czego następuje całkowita depolaryzacja błony komórkowej, następuje Depolaryzacja

Przy wartości około 40mV, otwierają się kanały wapniowe

Pobudzenie komórek mięśnia sercowego rozpoczyna depolaryzacja błony komórek „rozrusznika”, komórek węzła zatokowo –przedsionkowego z częstotliwością 90-120/min.

Depolaryzacji- rozładowanie elektryczne

Repolaryzacji – ponowne naładowanie

Węzeł przedsionkowo-komorowy to jedyna elektryczne połączenie pomiędzy mięśniem przedsionków i komór przewodzący potencjał czynnościowy do mięśnia komór.

Modulatory pracy serca

Układ wegetatywny

[Rysunek]

Nerw błędny – X, część przywspółczulna, - wyzwala tzw. „napięcie wagalne” (zmniejsza częstotliwość pobudzeń węzła zatokowo – przedsionkowego do około 72/minute

Silna stymulacja nerwu błędnego może całkowicie zablokować pracę rozrusznika wywołując asystolię

Acetylocholina – transmiter działa hamująco na węzeł……………

Ośrodek rdzeniowy współczulny

-pień współczulny

-zwoje współczulne szyjne : górny środkowy dolny rogów bocznych rdzenia kręgowego od th1 do th5

Przewodzą impulsy do serca poprzez zazwojowe neurony adrenergiczne uwalniające noradrenalinę

Noradrenalina – transmiter działający pobudzająco na mięsień serca

Pobudza receptory:

α . – naczyń wieńcowych

β1- mięśnia sercowego

przyspieszenie akcji serca, rozszerzenie naczyń wieńcowych i obkurczenie obwodowych.

Autonomiczna/ wegetatywna część układu nerwowego moduluje czynności narządów wewnętrznych w tym funkcje układu sercowo naczyniowego

Układ współczulny i przywspółczulny i przywspółczulny to końcowa wspólna droga stymulująca mięsień sercowy która podlega kontroli :

-receptorów układu sercowo naczyniowego

-kory mózgu i podwzgórza

Receptory układu sercowo-naczyniowego:

• Baroreceptory

• Mechanoreceptory

• Chemoreceptory

Baroreceptory

Wykrywają zmiany/wzrost ciśnienia tętniczego – aktywne w przedziale 50-160 mmHg (informacja przekazywana do OUN przez nerw X i IX)

Pobudzenie podwzgórza (CUN)

-wydzielanie ADH

-zatrzymanie, utrata H₂O

-odczucie pragnienia

Mechanoreceptory

Wykrywają zmiany objętości – receptory niskociśnieniowe

zmiana pozycji ciała pozioma -> pionowa wywołuje przemieszczanie krwi z klatki piersiowej do kończyn dolnych, które może być odbierane jako zmniejszenie objętości krwi krążeniowej

Regulacja objętości krwi + regulacja ciśnienia tętniczego

Pozwala utrzymać odpowiedni przepływ krwi i utlenowanie w tkankach i narządach

Ośrodek krążeniowy

Umiejscowiony w tworze siatkowatym rdzenia przedłużonego i podwzgórza

-reguluje rytm serca działanie tropowe +/-

poprzez zmianę aktywności włókien dosercowych współczulnych, nerwu X- błędnego

poprzez zmianę aktywności włókien dosercowych przywspółczulnych, ośrodki rdzeniowe