MUNI MED Mikrocirkulace 1 Lékařská fakulta Masarykovy univerzity Mikrocirkulace Správná funkce mikrocirkulace je hlavním předpokladem pro adekvátní oxygenaci tkání a tedy funkci orgánů Mikrocirkulace je tvořena nejmenšími cévami (<100 um průměr), a skládá se z arteriol, kapilár a venul Účel 1) přivádí okysličenou krev do tkání a zajišťuje přiměřený žilní návrat 2) udržuje průtok tekutin tkáněmi i při změně systémových tlakových poměrů 3) zajišťuje imunologické funkce a 4) spřažení místního průtoku krve s místními metabolickými potřebami Hlavní typy buněk endoteliální buňky hladké svalové buňky reabloodoal ■ i i ■ r r , . , , carrylng oxygen cirkulující krvinky X Írom body s Mikrocirkulace Struktura a funkce mikrocirkulace je rozdílná v různých orgánových systémech Hlavní faktory kapilárního průtoku krevní tlak tonus arteriol reologické vlastnosti krve průchodnost kapilár Starling Equation where: Jv = Kf [(Pc - Pj ) - a(TTc - TTj)] Jv Net fluid flux Filtration coefficient Pc Capillary hydrostatic pressure Pi Interstitial hydrostatic pressure o" Reflection coefficient ttc Capillary oncotic pressure TTj Interstitial oncotic pressure and [(Pc - Pi) - c(ttc - TTj)] is the Net driving pressure Transport látek přes kapilární membránu Outwardly directed force: Hydrostatic pressure Inwardly d i recti force: osmosis 10% volume to lymphatics, and eventually returned to venous blood volume returns to capillary nwardly directed force: osmosis (Outwardly directed force: Hydrostatic pressure Venous end V IS Figure 19-21 Starling's law of the capillaries. At the arterial end of a capillary the outward driving forte of blood pressure is larger than the inwardly directed force of osmosis—thus fluid moves out of the vessel. At the venous end of a capillary the inward driving force of osmosis is greater than the outwardly directed force of hydrostatic pressure—thus fluid enters the vessel. About 90% ot the lluid leaving the capillary at the arterial end is recovered by the blood before it leaves the venous end. The remaining Kl'* is recovered by the venous blood eventually, by way of the lymphatic vessels (see Chapter 20). Na arteriálním konci kapiláry je rozdíl hydrostatických tlaků mezi kapilárou a intersticiem vyšší než rozdíl onkotických tlaků způsobuje filtraci Na venózním konci kapiláry je rozdíl hydrostatických tlaků mezi kapilárou a intersticiem nižší než rozdíl onkotických tlaků způsobuje reabsorbci 3/15/2022 5 Filtration = resorption + lymph flow A. Capillary fluid exchange Regulace dodávky krve a) Krátkodobá regulace Vazodilatace NO - tvořen v endotelu konstitutivní (eNOS) a inducibilní (iNOS syntézou) prostacyklin adenosin katecholaminy histamin bradykinin p02, pC02, pH cGMP, cAMP Vazokonstrikce Endotelin ATM AD H katecholaminy Ca2+ i i i Bradykinin Zvláštní mechanismy Ledvina Tubuloglomerulární zpětná vazba Mozek Vazodilatace při zvýšeném pC02 v likvoru Kůže Řízení průtoku je spřaženo s regulací tělesné teploty. Plíce hypoxie - vasokonstrikce Virfťt-K+ NB+-/H+ AupoltriMiif : atp-^aop/amf nos - im (PGE2) K3K+ ati—adp/amp í— a&ip/.\.\ib VawjciHistriclíun (Lim)'"—'* ' —1 \ I ila i:.'......I! :-J g-o— n * Velké cévy Především NO 8 Prekapilární svěrače - splanchnická oblast • za normálních okolností je průchodná jen část krevního řečiště • při otevření sfinkterů dochází k prokrvení větší oblasti krevního Arteriole Sphincters open Sphincters closed Katecholaminy a redistribuce krve ve splanchnické oblasti Objemy a průtoky krve ve slanchnické oblasti (normovolemický dospělý muž) Objem krve cca 70 ml/kg Orgány ve splanchnické oblasti -10% tělesné váhy, ale 25% celkového objemu krve Necelé 2/3 krve ve splanchniku (cca 800 ml) mohou být přemístěny do systémové cirkulace, z toho: játra 300 - 400 ml střeva 300 - 400 ml slezina 100 ml Splanchnické cirkulace funguje jako zásobárna krve Pre-portal organs Anesthesiology The Journal of the American Society of Anesthesiologists, Inc. From: Catecholamine-induced Changes in the Splanchnic Circulation Affecting Systemic Hemodynamics Anesthes. 2004;100(2):434-439. Distribution of Adrenoceptor Subtypes in the Splanchnic Vasculature I Vascular bed Pre-portal Hepatic Pre-portal Hepatic arterial arterial venous venous +++ +++ +++ ++ + + + + + i.....1 --- + depicts vasoconstriction; - depicts vasodilation; the number of +'s or -'s depicts the relative density of adrenoceptor subtypes: based on references 3 and 4. Vasoconstriction decreases arterial flow, decreases venous capacitance, impedes venous outflow. Vasodilation increases arterial flow, facilitates venous outflow (see text for details). * refers only to peripheral (Xi-adrenoceptors; activation of central O(i-adrenoceptors decreases sympathoadrenal tone. Date of download: 3/21/2018 Copyright ©2018 American Society of Anesthesiologists. All rights reserved. Anesthesiology The Journal of the American Society of Anesthesiologists, Inc. From: Catecholamine-induced Changes in the Splanchnic Circulation Affecting Systemic Hemodynamics Anesthes. 2004;100(2):434-439. Date of download: 3/21/2018 Copyright ©2018 American Society of Anesthesiologists. All rights reserved. Regulace dodávky krve b) Dlouhodobá regulace Dny, měsíce až roky Mechanismus Cévy zásobující tkáně zvětšují svou a. fyzickou velikost b. počet Angiogeneze (pupeny z existujících cév) vs. vaskulogeneze (de novo) 13 Neovaskularizace Důležitost pro tkáně s vysokými metabolickými nároky Mechanismy 1. Zmnožení cév ve tkáni Příklady: jizva nádorový růst v dobře diferencovaných tkáních pomalý proces 2. Vývoj kolaterální cirkulace přestavbou existujících cév Při zablokování krevního průtoku se otevírají náhradní spojky Akutně dilatace (neurogenní a metabolické faktory) Dlouhodobě přestavba, zvětšování Comorbidity Genetics T Time Therapy Circulatory shock + inflammation HcsuE-dtaLion based on corrKtion c.-r -:ypli- lii. In n:j: lyiizi r : -ill:, iiyyij;: - v:::: Vil! l.iLi: n.". Endothelium ^lynal if jnaducLiurl Coagulation Regulation M icrocirculatory dysfunction RBCs h-imI..iI.1-; Aggregation Oj transport Leukocytes Adhesion Cytokines ROS SMCS Adrenergic signaling "no Coagulation Microvascular ii ■ =i ■ ■ I ■■■ I M icrocirculatory 5 hunting 0,supply demand mismatch Hypoxia i Cellular distress Mitfir.rNinrlrta Hiberridlion Apopiosis f Organ ) 4 failure J 5? •ntcrstitia: fluid - Lymfatický systém Venous system Arterial system Arteriole (from heart) Tissue cells Interstitial fluid To venous system Lymphatic capillary 01 Figure 20-1 Role of the lymphatic system in fluid balance. Fluid from plasma flowing through the capillaries moves into interstitial spaces. Although much of this interstitial fluid is either absorbed by tissue cells or reabsorbed by capillaries, some ol the fluid tends to accumulate in the interstitial spaces. As this fluid builds up, it tends to drain into lymphatic vessels that eventually return the fluid to the venous blood. Lymfatický systém Intersticiální tekutina se dostává do lymfatických kapilár skrze propustné spoje mezi endoteliálními bunkami Tok lymfy je zajištěn stahem hladkého svalstva lymfatických cév a okolních kosterních svalů (lymfatická pumpa Lymfa přenáší proteiny, které nemohou být absorbovány přes kapilární stěnu -důležité pro udržování koncentrace proteinů (při selhání smrt do 24 hodin) Navíc hlavní cesta pro absorpci lipidů GIT Patogeny jsou likvidovány v mízních uzlinách Tok lymfy Zvýšen při zvýšeném průniku tekutin z kapilár do intersticia a) Zvýšený hydrostatický tlak v kapilárách b) Snížený onkotický tlak v kapilárách c) Zvýšený onkotický tlak v intersticiu d) Zvýšená permeabilita kapilár -Lymfatická pumpa generuje negativní hydrostatický tlak v intersticiu -Při trvalém zvýšení tlaku v intersticiu na +1 - +2 mmHg dochází ke kompresi větších lymfatických cév 20 Lymfatická pumpa A. vnitřní Kontrakce stěny při jejím roztažení Generuje tlak až 50 -100 mmHg . vnejsi Intermitentní komprese zvnějšku Při cvičení dochází až k třicetinásobnému průtoku lymfy 21 Edém Buněčný (cytotoxický) edém - zvýšené nahromadění tekutiny v buňkách Většinou při ischémii —► zhroucení iontových pump —► f osmolarita v buňce Klinicky důležité zejm. u nitrolebních struktur Intersticiální edém - tekutina v intersticiu Lokální vs. systémové příčiny - viz dále Výpotek - tekutina v tělesných dutinách Starlingovy síly Fyzikálně se jedná o tlaky F = A.K.[(Pv-Pt)-o(TTv-TTt)]I kde: F... filtrace A...filtrační plocha K...permeabilita membrány pro vodu o...permeabilita membrány pro proteiny Na arteriálním konci kapiláry míří gradient z cévy ven, na venózním dovnitř Výjimka: kapiláry glomerulu (vysoký hydrostatický tlak - cave šok) Plicní kapiláry - po celé délce mírně převažuje filtrace (nízký gradient hydrostatického i onkotického tlaku) • Ale přebytečná voda je drénována lymfou nebo vydýchána, plíce zůstávají „suché" Tok tekutiny z kapilár do tkání mírně převažuje nad návratem - lymfatická drenáž Příčiny intersticiálních edémů a výpotků Zvýšený hydrostatický tlak kapilár hypervolémie hyperperfúze l žilní návrat Snížený onkotický tlak plazmy Zvýšená permeabilita kapilár Uzávěr lymfatických cév Hypervolemic - etiologie (Polydipsia) INSUFFICIENT RENAL 11,0 EXCRETION 4 g SIADH INSUFFICIENT RENAL Hp EXCRETION S[ADH c Hypoproiemtiinia failing heart BiO RETENTION r INSi \ i'K [ENT RENAL Na EXCRETION d .Vlassivc Na intake Failing kidney (h fFk) TMineralwortiwids —I NSAlDsf Hyponatremicka hypervolemia Normonatremicka/hypernatremicka hypervolemic Hyperperfúze kapilár a vznik edémů Edémy při hypertenzní krizi - význam zejm. v mozku Edémy jako nežádoucí účinek vazodilatační léčby fOOOiOOOOooo! Autoregulation Impaired dilation _Ar1ery collapse Ischemia Force-mediated dilator ncreased flow Vasogenic edema 3A 30 i40 constricted \\ \\ \\ \\ \\ \ \ 3B 80 40 0 50 100 150 Blood Pressure (mmHg) 200 Artery Arteriole Capilary Venule Vein Artety Arteriole Capilary Venule Vein Edémy při onemocnění žil t hydrostatický tlak na venózním konci kapiláry Nejčastěji insuficience žilních chlopní Hluboká žilní trombóza -asymetrický otok Bércové vředy - nejčastěji žilního původu Zvýšená filtrace —► zvýšení kapilární permeability —► únik bílkovin —► „fibrinová manžeta"—► tkáňová ischemie —► vřed Klasifikace CVI Widmer: 1. stadium: otok 2. stadium: tuhý otok s hyperpigmentací (hemosiderin) 3. stadium: bércový vřed CEAP (klinicko-etiologicko-anatomicko-patofyziologická) klasifikace - detailní Srdeční selhání a edémy • Levostranné selhání • dozadu (backward) • hydrostatický tlak v plicních kapilárách -> edém plic • respirační selhání, pleurální výpotek (transsudát) • plieni hypertenze -> sekundární pravostranné selhání • dopředu (forward) • systémová hypotenze -> šok • orgánové selhávání (játra, ledviny, GIT, mozek) • Svalová slabost, únava, kachexie • Pravostranné selhání • dozadu (backward) • ^hydrostatický tlak na venózním konci kapilár • edémy a výpotky v systémovém řečišti (vč. pleurálního výpotku) • anasarka (systémový edém) • hepatomegalie, ascites • dopředu (forward) • Izolovaně raritní • Vede k 4/preloadu levé komory -> levostranné selhání dopředu Plieni edém a pleurální výpotek Plieni edém: akumulace tekutiny v plieni tkáni („bažina") intersticiální alveolárni filtrace i resorpce tekutiny z/do plieni cirkulace léčba medikamentózni Pleurální výpotek: tekutina mezi parietálním a viscerálním listem ple („jezero") filtrace tekutiny prevážne ze systémové cirkulace, resorpce spíše do plieni cirkulace léčba medikamentózni či chirurgická u transsudátů často kombinace plieního edému a fluidothoraxu RTG obraz Exsudat vs. Transsudat Exsudát 'h proteiny 4/ glukóza buňky Etiologie: 1) zánět 2) nádor 3) plieni embólie (důsledek místních nekróz) 4) TBC Transsudat 4/proteiny vRD 1^ glukóza Bez buněk Etiologie: srdeční selhání hyperhydratace hypoproteinémie (jaterní selhání, nefrotický syndrom Hypoproteinémie Norma cca 62 - 82 g/l Pokles: malnutrice (kwashiorkor) malabsorbce jaterní selhání nefrotický syndrom Nevzniká plieni edém (v plicních kapilárách malý gradient hydrostatického i onkotického tlaku!) Zánět a otok Mechanismy endoteliální permeability Transcelulární transport vezikulo-vakuolární organely (WO) fenestrace (GIT, ledviny, endokrinní žlázy) - s membránou nebo bez ní (glomerulus) Paracelulární transport adherentní spoje - tvořené zejm. cadheriny rozpouští se po stimulaci: histaminem bradykininem VEGF NO těsné spoje (zejm. mozek) - vytváří bariéru Vaskulární mechanismy zánětu Stah arteriol následovaný vasodilatací a zvýšením vask. permeability kapilár Vasokonstrikce: endotelin, TXA2, PAF Vasodilatace: iNOS, PGI2, bradykinin Tvorba cytokinů Normal Lymfedém Důsledek zhoršeného odtoku lymfy • Primárni lymfedém Idiopatický, porucha vývoje lymfatických cest Výskyt obvykle v dospívání či časné dospělosti Sporadický i familiárni výskyt • Sekundárni lymfedém Druhotně vzniklá obstrukce lymfatických cest (nádor, zánět, úraz, iatrogenní - operace, rádioterapie, exstirpace uzlin) V tropech nejčastěji filarióza V Evropě nejčastěji následek nádorových onemocnění či jejich léčby Vznik lymfedému u nádoru Mechanické stlačení lymfatických cest nádorem Intersticiální edém kolem nádoru (zánět, VEGF) —> komprese lymfatických cest Metastázy do lymfatických uzlin „pitting a „non-pitting" edémy U edémů chudých na bílkoviny (srdeční selhání, jaterní selhání, nefrotický syndrom) zůstává po tlaku prstem důlek („vytlačitelný otok") U edémů bohatých na bílkoviny (lymfedém, zánět, chronický otok) ne Vazo neurózy Onemocnění malých arteriol •spazmy vazodilatace •| aktivity sympatiku •Raynaudův fenomén: • Bílá: vazokonstrikce, nedokrvení, chlad • Modrá: | deoxyHb při dilataci kapilár a hypoxii • Červená: obnovení krevního průtoku, bolest • provokace stresem nebo chladem Sekundární vazoneurózy Důsledky jiných onemocnění •Ateroskleróza •Onemocnění pojiva •Vaskulitidy •Omrzliny •Vibrace •Léčba: redukce chladu a stresu, vazodilatátory Vaskulitidy • Zánětlivá onemocnění na imunopatologickém podkladě • Často imunokomplexy - III. typ dle Gella a Coombse • Postihují mikrocirkulaci i větší cévy • Mnoho cévních segmentů (x ateroskleróza) • Primární x sekundární (revmatoidní artritída, SLE, Sjogrenův syndrom) • Komplikace: Vazoneurózy Vznik aneurysmat Mikrotromby Pokus Myší mesenterium Adrenalin —> arteriální vazokonstrikce (hl. a1 receptory) Histamin —> arteriální vazodilatace (hl. H1 receptory)