2011-12-03
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
1
2011-12-03
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
DLACZEGO RKO JEST WAŻNE
Neurony są pozbawione zapasów
energetycznych. Do przemian
beztlenowych są zdolne w bardzo
małym zakresie, dlatego też ich
aktywność całkowicie zależy od
nieprzerwanej dostawy tlenu.
Paweł Grabiec
2
2011-12-03
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
3
2011-12-03
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 odpowiedz
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
4
2011-12-03
Autoregulacja:
mechanizm metaboliczny
" Zależy od miejscowych zmian prężności CO2 i O2 oraz adenozyny
(czyli końcowego produktu rozpadu ATP).
" Aktywacja kanału potasowego KATP przez receptor A1 zaktywowany
przez adenozynę potasowy prąd odkomórkowy
hiperpolaryzacja miocytów naczyń. Niedostateczny przepływ krwi
powoduje gromadzenie się w mózgu CO2, zmniejszenie prężności
O2 i zwiększenie stężenia adenozyny rozszerzenie naczyń
mózgowych.
" Największą rolę odgrywa CO2  najsilniej rozszerza naczynia
mózgowe.
" Spadek prężności CO2 powoduje zwężenie naczyń mózgu. Wysokie
ciśnienie tętnicze wypłukiwanie CO2 skurcz naczyń
mózgowych ochrona przed nadmierną perfuzją.
Paweł Grabiec
Upośledzenie autoregulacji:
" Angiopatia nadciśnieniowa,
" Encefalopatia nadciśnieniowa,
" Udar i porażenie mózgowe,
" Obrzęk mózgu.
Paweł Grabiec
5
2011-12-03
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
6
2011-12-03
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
CO2.
" Otwarcie kanału potasowego KATP przez CO2
hiperpolaryzacja miocytów ściany naczyniowej
rozszerzenie naczyń mózgowych. Przyczynia się do tego
również uwalnianie NO z komórek śródbłonka i
prostacykliny.
" Zmniejszenie prężności CO2 w tkance mózgowej
zamknięcie kanałów KATP depolaryzacja miocytów
zwężenie naczyń mózgowych zmniejszenie
przepływu krwi.
Paweł Grabiec
7
2011-12-03
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
8
2011-12-03
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
9
2011-12-03
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
10
2011-12-03
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
11
2011-12-03
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
Paweł Grabiec
mięśniowej
12
2011-12-03
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
Paweł Grabiec
znajdującymi się poza obrębem serca.
13
2011-12-03
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
P0- ciśnienie u ujścia tętnic wieńcowych z aorty
P1- ciśnienie w prawym przedsionku
R- opór przepływu
V= P0-P1: R
Paweł Grabiec
14
2011-12-03
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
15
2011-12-03
Komponenta naczyniowa-
autoregulacja przepływu wieńcowego
Zjawisko to występuje głównie w tętniczkach o średnicy poniżej 100  150 �m
(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
16
2011-12-03
Autoregulacja przepływu krwi w
naczyniach wieńcowych
Paweł Grabiec
Regulacja metaboliczna przepływu
wieńcowego
Na regulację przepływu składa się:
" rozszerzenie najbardziej obwodowych tętniczek (do 100 �m) przez lokalne czynniki
metaboliczne, co powoduje spadek oporu obwodowego (prekapilarnego);
" odpowiedz
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:
" O2 - 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 Ca2+
" CO2- powodujący rozszerzenie naczyń
Paweł Grabiec
" K+- czynnik naczyniorozszerzający nie związany bezpośrednio z metabolizmem
17
2011-12-03
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
18
2011-12-03
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 (ą1, ą2) 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
19
2011-12-03
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
20