Regulace krevního průtoku
Doc. MUDr. Markéta Bébarová, Ph.D.
Fyziologický ústav LF MU
Tato prezentace obsahuje pouze stručný
výtah nejdůležitějších pojmů a faktů. V
žádném případně není sama o sobě
dostatečným zdrojem pro studium ke
zkoušce z Fyziologie.
Definice krevního průtoku
matematické vyjádření - analogie s elektrickým proudem
Ohmův zákon
I = U / R Q = P / R
Q krevní průtok
P rozdíl tlaků na začátku a konci
cévy (cévního řečiště)
R odpor cévy
(cévního řečiště - periferní odpor)
Definice krevního průtoku
Hagen - Poiseuillův zákon
r poloměr průsvitu cévy
η viskozita krve
l délka cévy
Platí pro ustálené laminární proudění v rigidní trubici !
Q = P / R
R = 8ηl / πr4
Q = P . πr4 / 8ηl
Viskozita krve není konstantní (úměrná hematokritu a rychlosti proudění). Krev
neproudí laminárně, erytrocyty ve středu (plasma skimming). Turbulentní proudění.
Elasticita cév.
P
Q rigidní trubice
kritický uzavírací tlak
céva
Metody měření krevního průtoku
A. kanylou zavedenou do cévy
1. princip elektrické indukce
B. bez nutnosti přímého kontaktu s krevním proudem
3. pletysmografie
2. Dopplerův jev
4. Fickův princip
B. bez nutnosti přímého kontaktu s krevním proudem
Metody měření krevního průtoku
1. princip elektrické indukce (Faraday, 1791-1867)
❖ elektromagnetický průtokoměr
❖ v krvi (vodič) je při pohybu v magnetickém
poli indukováno elektrické napětí (měřeno
elektrodou na povrchu cévy) úměrné rychlosti
jejího pohybu
❖ umožňuje detekovat změny rychlosti menší než 0,01 s →
měření stabilního krevního toku i jeho rychlých změn (pulzace)
Metody měření krevního průtoku
2. Dopplerův jev (Christian Doppler, Praha 1842)
❖ ultrazvukový Dopplerův průtokoměr; nejčastěji užívané
• ultrazvukové vlny známé vlnové délky (frekvence) jsou vysílány
ve směru krevního toku šikmo do cévy z drobného
piezoelektrického krystalu
• odrazí se od krvinek → změna (↑) vlnové délky (↓ frekvence)
• odražené vlny jsou opět vychytávány krystalem
❖ změna vlnové délky (frekvence)
ultrazvukových vln po jejich
odrazu od krvinek je úměrná
rychlosti krevního proudu
❖ rovněž umožňuje měřit jak stabilní rychlost krevního toku,
tak i jeho rychlé změny
Metody měření krevního průtoku
3. pletysmografie
❖ obvykle jako venózní okluzní pletysmografie
• venózní drenáž končetiny
uzavřena (např. manžetou)
• narůstající objem končetiny
(vytlačující vodu z uzavřené nádoby,
měřeno jako změna objemu)
je pak přímo úměrný
arteriálnímu přítoku krve
❖ na končetinách
Metody měření krevního průtoku
3. pletysmografie
❖ obvykle jako venózní okluzní pletysmografie
• venózní drenáž končetiny
uzavřena (např. manžetou)
• narůstající objem končetiny
(vytlačující vodu z uzavřené nádoby,
měřeno jako změna objemu)
je pak přímo úměrný
arteriálnímu přítoku krve
❖ na končetinách
http://schueler.ws/?page_id=21
Metody měření krevního průtoku
4. Fickův princip
Každý litr krve zachytí během
průchodu plícemi 50 ml O2.
• krev vstupující z pravého srdce do plic – cca 150 ml O2 / 1 l
(vzorek smíšené venózní krve odebraný z plicní arterie katetrem zavedeným cestou
brachiální žíly)
• krev vystupující z plic do levého srdce – cca 200 ml O2 / 1 l
(vzorek arteriální krve z kterékoliv arterie, obsah O2 v tepnách se neliší)
• celkově z plic do krve
absorbováno 250 ml O2 za 1 min
(úbytek O2 ve vydechovaném vzduchu
oproti vzduchu vdechovanému, oxymetr)
250 ml O2 / min
= 5 l / min
Q =
AV rozdíl
M / čas
50 ml O2 / l
SV =
- přímá Fickova metoda
Metody měření krevního průtoku
Metody měření krevního průtoku
4. Fickův princip – metoda indikátorového plynu
❖ ke stanovení okamžitého průtoku krve konkrétní tkání
N2O extrahovaný mozkem z krve / čas
průměrný arteriovenózní rozdíl N2O
❖ např. stanovení průtoku krve mozkem (či koronární průtok)
pomocí oxidu dusného N2O – Ketyho metoda
průtok krve mozkem =
množství N2O ve venózní krvi
Metody měření krevního průtoku
4. Fickův princip - indikátorová diluční technika
• vstříknutí známého množství indikátoru (barviva či radioaktivního
izotopu) do periferní žíly (A, [mg])
• sledování koncentrace indikátoru v
sérii vzorků tepenné krve
A
C (t2 - t1)
SV =
• stanovení průměrné
koncentrace indikátoru v
tepenné krvi během jednoho
oběhu (C, [mg/ml])
[mg]
[mg.ml-1.s]
Metody měření krevního průtoku
4. Fickův princip - indikátorová diluční technika
• vstříknutí známého množství indikátoru (barviva či radiokativního
izotopu) do periferní žíly
• sledování koncentrace indikátoru v
sérii vzorků tepenné krve
❖ termodiluční metoda
chladný fyziologický roztok (indikátor) dvoucestným katetrem do pravé síně;
termistorem na druhém konci katetru zaznamenávány změny teploty v plícnici
(nepřímo úměrné průtoku)
• stanovení průměrné
koncentrace indikátoru v
tepenné krvi během jednoho
oběhu (C, [mg/ml])
Regulace
Systémová
Místní
Regulace krevního průtoku
Q = P . πr4 / 8ηl
klidový cévní tonus (stav středního napětí cév)
❖ je dán tonickou vzruchovou aktivitou vazokonstrikčních sympatických
vláken
❖ roli by mohla hrát i: myogenní odpověď na napětí v cévách dané
tlakem protékající krve (dále), vysoká tenze O2 v arteriální krvi,
přítomnost Ca2+
bazální cévní tonus
❖ po denervaci; dán spontánními depolarizacemi hladké svaloviny cév
Regulace krevního průtoku - místní
1. Metabolická autoregulace
2. Myogenní autoregulace
3. Regulace zprostředkovaná lokálními působky
A. Akutní
B. Chronická
sekundy až minuty, ale nekompletní (zhruba ze 3/4)
hodiny, dny až týdny
A. Akutní
1. Metabolická autoregulace
Regulace krevního průtoku - místní
Metabolická autoregulace
V zájmu zachování nutného prokrvení tkání při vznikající
hypoxii má přednost před systémovou regulací.
hromadění metabolitů (CO2, kys. mléčná, adenosin,
K+, ionty fosfátu), ↓ pH, ↑ osmolarity v intersticiu, ↑
teploty tkáně (metabolické teplo); ↓ pO2 (druhá teorie
založená na nedostatku O2 a živin)
vazodilatace
Klíčovou roli hraje např. v mozku, srdci a kosterních svalech.
nedostatečný krevní průtok
↑ metabolické nároky tkáně
↓ nebo zastavené zásobení krví
Regulace krevního průtoku - místní
Metabolická autoregulace
aktivní hyperémie
(vzestup krevního průtoku daný
navýšením metabolické aktivity
tkáně)
reaktivní hyperémie
(přechodný vzestup krevního
průtoku nad běžnou úroveň po
obnovení dočasně zastaveného
krevního průtoku tkání)
(okluze a. femoralis psa
po dobu 15, 30 a 60 s)
Regulace krevního průtoku - místní
1. Metabolická autoregulace
2. Myogenní autoregulace
3. Regulace zprostředkovaná lokálními působky
A. Akutní
B. Chronická
sekundy až minuty, ale nekompletní (zhruba ze 3/4)
hodiny, dny až týdny
A. Akutní
2. Myogenní autoregulace
Výrazně se uplatňuje zejména v mozku a ledvinách.
Regulace krevního průtoku - místní
Myogenní autoregulace (Baylissův efekt)
krevního tlaku↑
↑ krevního průtoku i napětí cévní stěny↑
mechanické podráždění, depolarizace a následná
kontrakce buněk hladké svaloviny cévní stěny →
vazokonstrikce
návrat krevního průtoku k původní hodnotě
T = P . r
Laplaceův zákonQ = P / R
Regulace krevního průtoku - místní
Myogenní autoregulace
Regulace krevního průtoku - místní
1. Metabolická autoregulace
2. Myogenní autoregulace
3. Regulace zprostředkovaná lokálními působky
A. Akutní
B. Chronická
sekundy až minuty, ale nekompletní (zhruba ze 3/4)
hodiny, dny až týdny
A. Akutní
3. Regulace zprostředkovaná lokálními působky
Regulace krevního průtoku - místní
Regulace zprostředkovaná působky
❖ uplatní se u větších arterií, kam již přímo nedosáhnou
metabolické změny vyvolané lokálně nedostatečným
krevním průtokem
endothelial-derived relaxing factor (EDRF) – NO
(poločas v krvi pouze 6 s) → vazodilatace
❖ je syntetizován v endoteliálních buňkách arteriol a malých
arterií v závislosti na tzv. smykovém napětí vyvolaném
proudící krví (působí deformaci buněk ve směru toku)
❖ jeho syntéza stimulována produkty shlukování destiček
(udržuje průchodnost cév s neporušeným endotelem) a
také řadou primárně vazokonstrikčních látek
Regulace krevního průtoku - místní
Regulace zprostředkovaná působky
endothelial-derived relaxing factor (EDRF) – NO
Regulace krevního průtoku - místní
Regulace zprostředkovaná působky
prostacyklin
❖ syntetizován v endoteliích z arachidonové kyseliny
❖ inhibice agregace destiček a vyvolání vazodilatace
tromboxan A2
❖ syntetizován z arachidonové kyseliny destičkami
❖ podpora agregace destiček a vyvolání vazokonstrikce
Pro vytvoření lokalizované sraženiny a zachování krevního
průtoku nutná rovnováha mezi těmito dvěma látkami. (aspirin)
ETA – specifický pro ET-1, především v cévách různých tkání,
→ vazokonstrikce
Regulace krevního průtoku - místní
Regulace zprostředkovaná působky
endoteliny
❖ několik podobných polypeptidů syntetizovaných endotelem (ET-1 až 3)
❖ ET-1 - nejúčinnější doposud izolovaná vazokonstrikční látka
❖ 2 endotelinové receptory:
ETB – ET-1 až ET-3, funkce neznámá (možná vazodilatace a v jejich
nepřítomnosti vývojové defekty)
❖ přesná fyziologická role není známa
❖ role při uzavírání ductus arteriosus při narození
❖ uvolňovány z endotelu při poškození tkáně → vazokonstrikce →
omezení krvácení
Regulace krevního průtoku - místní
Serotonin (5-OH tryptamin)
❖vazodilatační efekt
• ve zdravé, nepoškozené tkáni
• přes zvýšenou produkci NO
❖vazokonstrikční efekt
• v poškozené tkáni
• přímý lokální efekt
• uvolněn z trombocytů
Regulace krevního průtoku - místní
Další, specifické mechanismy
❖ lokální vazokonstrikce poškozených arterií a
arteriol
❖ vazokonstrikce (vazodilatace) vyvolaná poklesem
(nárůstem) tkáňové teploty
❖ specializované tkáně (ledviny, mozek apod.)
(díky vyplavení serotoninu a tromboxanu A2 z destiček a
endotelinu-1 z endoteliálních buněk)
Regulace krevního průtoku - místní
1. Metabolická autoregulace
2. Myogenní autoregulace
3. Regulace zprostředkovaná lokálními působky
A. Akutní
B. Chronická
sekundy až minuty, ale nekompletní (zhruba ze 3/4)
hodiny, dny až týdny
Regulace krevního průtoku - místní
Chronická regulace
Důležitá zvláště při dlouhodobé změně metabolických nároků
tkáně - dostatečný průtok bez nadměrného zatížení cirkulace.
Regulace krevního průtoku - místní
Chronická regulace
❖ prostřednictvím změny vaskularizace tkáně
❖ probíhá rychle – v řádu dní – u mladých jedinců a v nově
formované tkáni (čerstvá jizva, nádorová tkáň) vs. až
měsíce u starých lidí a diferencovaných tkání
❖ klíčová role – nedostatek O2 (vyšší nadmořská výška,
retrolentální fibroplazie u nedonošených novorozenců po
léčebném pobytu v kyslíkovém stanu) a rovněž živin
❖ identifikována již celá řada faktorů zvyšujících růst nových
cév – tzv. angiogenní (cévní růstové) faktory, malé peptidy,
nejlépe charakterizované: vaskulární endoteliální růstový
faktor, růstový faktor produkovaný fibroblasty a angiogenin
Regulace krevního průtoku - místní
Chronická regulace
Guyton and Hall - Textbook of Medical Physiology (12th edition)
nestimulovaný sval pravidelně stimulovaný sval
Regulace krevního průtoku
Místní
Systémová
B. Humorální
A. Nervová
B. Humorální
Regulace krevního průtoku - systémová
Vazokonstrikční látky
Humorální regulace
❖ adrenalin (vysoká hladina)
→ vazodilatace v kosterním svalstvu,
játrech a koronárních arteriích (β2-rec.)
→ vazokonstrikce v ostatních tkáních
❖ noradrenalin
→ generalizovaná vazokonstrikce (α1-rec.)
(↑ TK → reflexní bradykardie, ↓ MSV)
❖ angiotensin II
↓ TK → ↑ sekrece reninu z ledvin → tvorba angiotensinu II z angiotensinu I
→ generalizovaná vazokonstrikce (+ ↑ příjmu vody a ↑ tvorba aldosteronu)
❖ vazopresin (antidiuretický hormon)
→ generalizovaná vazokonstrikce (+ ↑ reabsorpce vody v ledvinách)
Regulace krevního průtoku - systémová
Vazodilatační látky
Humorální regulace
• uvolňován tkáněmi (mastocyty) při jejich poškození či zánětu (i
alergickém), případně basofily v krvi;
❖histamin
→vazodilatace arteriol + ↑ permeability kapilární stěny (otoky)
(anafylaktický šok)
❖ VIP (vazoaktivní intestinální peptid)
→ vazodilatace (+ mnoho dalších vlivů v GIT, zejména relaxace hladké
svaloviny střev včetně svěračů)
❖ atriální natriuretický peptid (ANP)
→ ↓ reaktivity hladkého svalstva cév na vazokonstrikční podněty (+ ↑
natriuréza – možná prostřednictvím ↑ glomerulární filtrace díky relaxaci
mesangiálních buněk, + inhibice sekrece vazopresinu, + ↓ sekrece aldosteronu)
cestou NO (sám o sobě – kontrakce hladké svaloviny)
• malé polypeptidy, poločas rozpadu několik minut
Regulace krevního průtoku - systémová
Vazodilatační látky
Humorální regulace
❖kininy - bradykinin a lysylbradykinin (neboli kalidin)
→vazodilatace arteriol + ↑ permeability kapilární stěny
regulace krevního průtoku a
úniku tekutin z kapilár v
zanícené tkáni
+
regulace krevního průtoku kůží,
slinnými a GIT žlázami za
běžných podmínek
(podobné histaminu)
Regulace krevního průtoku - systémová
Další vlivy
Humorální regulace
❖ionty
vazokonstrikce: ↑ Ca2+, mírný ↓ H+
vazodilatace: ↑ K+, ↑ Mg2+; ↑ H+, výrazný ↓ H+
acetát, citrát (anionty) – jen mírný vliv