Regionální oběhy
(plieni, kožní, svalový, mozkový, splanchnický, renální, fetální)
doc. MUDr. Markéta Bébarová, Ph.D.
Fyziologický ústav, Lékařská fakulta, Masarykova univerzita
Specifika oběhu orgány
Jeden orgán může mít i dvojí přítok krve, jeden orgán vyživuje a druhý tvoří funkční oběh.
různé formy anatomické a funkční adaptace řečiště zajišťující optimální funkci orgánu
různý význam jednotlivých forem regulace cévního tonu a tedy krevního průtoku v jednotlivých orgánech
U
Plieni oběh
Plieni oběh
Průtok plícemi je prakticky téměř stejný jako průtok všemi ostatními orgány.
Funkce:
- zprostředkování výměny dýchacích plynů
- rezervoár krve
- filtr
Plieni oběh
• Tepny (rozdíly oproti tepnám velkého oběhu)
- větší celkový průřez
- menší tloušťka stěn, tenká svalová vrstva
- velká poddajnost (compliance)
• Kapiláry
- široké, bohaté anastomózy, síť obklopující alveoly
- čas průtoku, plocha perfundovaných kapilár v klidu a při
zatezi
• Žíly
- velká poddajnost (rezervoár krve; ortopnoe)
Krevní tlak v plicním řečišti
Plieni oběh
Výživový oběh
fyziologický A-V zkrat
Lymfatické cévy
- rychlý transport bílkovin a různých částic z
peribronchiálního a perivaskulárního prostoru -» i tvorba tkáňového moku ~ předcházení vzniku otoku plic
Fyziologicky v plicních kapilárách k filtraci nedochází!
1. tlakové poměry v intersticiu a plicních kapilárách
2. permeabilita plicních kapilár /ľ/
Plieni oběh
Regulace plicního oběhu
A. Systémové mechanismy
1) Nervová regulace (sympatikus a parasympatikus)
2) Humorální regulace (cirkulující působky)
B. Lokální mechanismy
- chemická (metabolická) autoregulace
reakce opačná než ve velkém oběhu (vazokonstrikce)
C. Pasivní faktory
- srdeční výdej
- gravitace (distribuce krve v plicích)
Plieni oběh
Poměr ventilace a perfúze
- snaha zachovat konstantní (lokální metabolická autoregulace)
neventilovaný alveolus - vazokonstrikce
Ganong's Review of Medical
neperfundovaný alveolus - bronchokonstrikce     Physiology, 23* edition
pokles poměru - v klinice nejčastější příčinou hypoxické hypoxie (pravo-levý zkrat) -> i saturace arteriální krve (X
E 50|-E
A
- Iq v ^—
Decreasing VA/Q Norma|
Increasing VA/Q
0
50 100 Po2 (mm Hg)
150
- obsah C02 obvykle není změněn
(kompenzační hyperventilace v ostatních alveolech)
VIN
kil
Kožní oběh
Kožní oběh
Průtok krve kůží velmi kolísá (0,02 až 5 l/min).
unkce:
Metabolické potřeby kůže - malé (decubitus) Udržování teploty tělesného jádra
poikilotermní tkáň Arteriovenosní anastomosy
Ochrana proti prostředí
Udržení středního arteriálního tlaku
Kožní oběh
Arteriovenosní anastomosy
- jde o svinuté svalové cévy přímo spojující arterioly a venuly (nízkoodpórový zkrat)
Honzíkova N - Poznámky k přednáškám z fysiologie (1992)
- průtok řízen sympatickými vazokonstrikčními nervy
Skin Circulation
Regulace průtoku krve kůží:
- Sympatická nervová vlákna
- Humorální - lokální faktory
(histamin, serotonin)
Kožní oběh
• Odpověď na změny teploty:
1) přímé ovlivnění cévního tonu okolní teplotou
2) dráždění kožních teplotních receptoru
3) dráždění teplotních receptoru v mozku
reflexní modulace
sympatické vazokonstrikční aktivity
Kožní oběh
Axonový reflex
Spinal cord
®
Sensory neuron
i
Endings in skin
■*   Orthodromic conduction
->   Antidromic conduction
■*•   Direction taken by impulses
Endings near arteriole
Ganong's Review of Medical Physiology, 23rd edition.
Svalový oběh
Svalový oběh
Funkce:
1) Krevní zásobení svalu
klidový průtok - 18 % srdečního výdeje vs. až 90 % při maximální práci (lokální průtok se t až 20x)
2) Regulace krevního tlaku
kosterní svaly - 40 % hmotnosti těla ->• cévní odpor svalového řečiště má velký vliv na celkový periferní odpor
Průtok během svalové práce je intermitentní, během tetanického stahu až nulový (kyslíkový dluh).
Ni
Svalový obeh
Regulace krevního průtoku ve svalech:
1) Nervová regulace
převládá v klidu (vazokonstrikce přes sympatikus -velká dilatační rezerva)
2) Lokální chemická regulace
převládá během cvičení (metabolická vazodilatace)
téměř lineární vzestup průtoku se vzrůstající metabolickou aktivitou
zvýšený průtok + zvýšená extrakce 02
současně | kapilárního tlaku + | osmolarita -» f filtrace -» otok v pracujících svalech
Mozková cirkulace
TABLE 34-1 Resting blood flow and 02 consumption of various organs in a 63-kg adult man with a mean arterial blood pressure of 90 mm Hg and an 02 consumption of 250 mL/min.
		Blood Flow		Arteriovenous	Oxygen Consumption		Resistance (R units}"		Percentage of Total	
Region	Mass (kg)	mL/min	mL/100 g/min	uxygen Difference (mL/L)	mL/min	mL/100 g/min	Absolute	per kg	Cardiac Output	Oxygen Consumption
Liver	2.6	1500	57.7	34	51	2,0	3.6	9.4	27.8	204
Kidneys	0.3	1260	420.0	14	18	6.0	4,3	1.3	23.3	7.2
Brain	1.4	750	54.0	62	46	3.3	7,2	10.1	13.9	184
Skin	3.6	462	12.8	25	12	03	11.7	42.1	8.6	4.8
Skeletal muscle	31.0	340	2,7	60	50	0,2	6,4	198.4	15.6	20.0
Heart muscle	0.3	250	84.0	114	29	9.7	21.4	6.4	4.7	11.6
Rest of body	23.8	336	1.4	129	44	0,2	16.1	383.2	6,2	17.6
Whole body	63.0	5400	8.6	46	250	0,4	1,0	63.0	100.0	100.0
aR units are pressure (mm Hg) divided by blood flow (mLVs).
Re prod Lice d with permission from Bard P (editor): Medical Physiology, 1 Ith ed. Mos by, 1961,
Ganong's Review of Medical Physiology, 23rd edition.
Mozková cirkulace
• musí zajistit:
1) konstantní dostatečný přísun krve
(ztráta vědomí během několika sekund mozkové ischemie, ireverzibilní poškození během několika minut)
2) dynamickou redistribuci krve
(metabolická hyperémie)
Mozková cirkulace
• Anatomické zvláštnosti mozkové cirkulace:
1) circulus arteriosus cerebri
(propojení hlavních mozkových tepen anastomózami)
2) velmi vysoká kapilarizace
(3000 - 4000 kapilár / mm2 šedé hmoty)
~ minimalizace difúzni dráhy pro plyny i jiné látky
3) velmi krátké arterioly
(téměř 1/2 cévního odporu připadá na artérie, které jsou bohatě inervovány)
Mozková cirkulace
Funkční adaptace mozkové cirkulace
1
vysoký a stabilní průtok krve vysoká extrakce kyslíku
dobře Vyvinutá autoregulace (myogenní i metabolická)
vysoká reaktivita na změny koncentrace C02
lokální vs. celková hypoxie
inervace
Mozková cirkulace
• Zvláštní fyzikální podmínky mozkové cirkulace:
1) pevný obal mozku lebkou
Monro-Kelliova teorie
-> zvýšení průtoku se může uskutečnit pouze zrychlením krevního toku, nikoliv zvětšením kapacity reciste
-» Cushingův reflex (nádor, krvácení)
2) gravitace
ortostáza (posturální synkopa)
Mozková cirkulace
Hematoencefalická bariéra
mozkové kapiláry - těsné interendotelové spoje
Nucleus_ Mitochondrion
Glucose,
Tight junction
Ganong's Review of Medical Physiology, 23rd edition
Z
Mozková cirkulace
• Hematoencefalická bariéra Volně difundují:
-> látky rozpustné v tucích (02, C02, xenon; nevázané formy steroidních hormonů)
-> voda (aquaporiny; osmolalita krve a mozkomíšního moku je stejná!)
-» glukóza - hlavní zdroj energie pro nervové buňky (volná difúze pomalá - urychleno díky GLUT)
Transcelulárním transportem (regulovaně):
-> ionty (např. H+, HCO3" vs. C02 !)
-» dále transportéry pro hormony štítné žlázy, některé organické kys., cholin, prekurzory nukleových kys., aminokyseliny, ...
Mozková cirkulace
• Hematoencefalická bariéra
• Funkce:
- udržení konstantního složení prostředí obklopujícího neurony
- ochrana mozku před endogenními i exogenními toxiny
- prevence úniku neurotransmiterů do cirkulace
Mozková cirkulace
Mozkomíšní mok
- lokalizace
- složení
- objem-150 ml, rychlost tvorby -550 ml/d (výměna 3,7x/den)
Substance		CSF	Plasma	Ratio CSF/Plasma
Na+	(meq/kg H20)	147.0	150.0	0.98
K+	(meq/kg H20)	2.9	4.6	0.62
Mg2+	(meq/kg H20)	2.2	1.6	1.39
Ca2+	(meq/kg H20)	2.3	4.7	0.49
cr	(meq/kg H20)	113.0	99.0	1.14
HCO3-	(meq/L)	25.1	24.8	1.01
Pco2	(mm Hg)	50.2	39.5	1.28
pH		7.33	7.40	
Osmolality	(mosm/kg H20)	289.0	289.0	1.00
Protein	(mg/dL)	20.0	6000.0	0.003
Glucose	(mg/dL)	64.0	100.0	0.64
Inorganic P	(mg/dL)	3.4	4.7	0.73
Urea	(mg/dL)	12.0	15.0	0.80
Creatinine	(mg/dL)	1.5	1.2	1.25
Uric acid	(mg/dL)	1.5	5.0	0.30
Cholesterol	(mg/dL)	0.2	175.0	0.001
Ganong's Review of Medical Physiology, 23rd edition
Mozková cirkulace
Mozkomíšní mok Funkce:
- ochrana mozku
(spolu s mozkovými plenami)
Ganong's Review of Medical Physiology, 23rd edition
Outer table of skull
Trabecular bone
Inner table of skull
Dura mater
Subdural
(potential)
space
Arachnoid
Subarachnoid space
Arachnoid trabeculae
Artery
Pia mater
Perivascular spaces
Brain
Mozková cirkulace
Mozkomlsnl mok
68   100 112 200 Outflow pressure (mm CSF)
Ganong's Review of Medical Physiology, 23rd edition
z
Mozková cirkulace
Paraventrikulární orgány
~ oblasti mozku, kde chybí hematoencefalická bariéra (fenestrované kapiláry)
- sekrece polypeptidů do oběhu (oxytocin, vazopresin, ...),
- chemorecepční zóny (AP)
- osmorecepční zóny (OVLT)
Ganong's Review of Medical Physiology, 23rd edition.
Cirkulace splanchnikem
Cirkulace splanchnikem
průtok GIT včetně jater a slinivky průtok slezinou
Hlavní funkční role:
- metabolické funkce trávicího ústrojí
- rezervoár krve
- speciální (např. slezina - odstraňování a degradace starých/poškozených erytrocytu)
Cirkulace splanchnikem
Rezervoár krve
v klidu zhruba 20 % celkového objemu krve
bohatá inervace sympatickými vazokonstrikčními vlákny - a rec. (přesun až 350 ml krve do systémového oběhu během několika minut!)
Cirkulace splanchnikem
Střevní oběh
(a. coeliaca, a. mesenterica superior a inferior)
submukózní pleteň, větve do svaloviny i do klků
protiproudová výměna látek
Simple columnar epithelium
Lacteal
Capillary network Goblet cells
Intestinal crypt
Lymph vessel
Arteriole Venule
Ganong's Review of Medical Physiology, 23rd edition
Cirkulace splanchnikem
Střevní oběh
(a. coeliaca, a. mesenterica superior a inferior) regulace krevního průtoku:
- metabolická vazodilatace (mediatory: adenosin, I [K+]e a t osmolarity)
- nervová regulace - téměř výlučně sympatikus, více a než (3 rec.    převažuje vazokonstrikce
Cirkulace splanchnikem
Jaterní oběh (v. portae, a. hepatica)
25 % srdečního výdeje
- 3A^portae^Aa. hepatica
přísun 02 portální oběh:
dvě kapilární řečiště v sérii (střevní klky, jaterní sinusy) snížený obsah 02 -» nutriční jaterní oběh - a. hepatica
Cirkulace splanchnikem
Jaterni obeh (v. portae, a. hepatica)
Sinusoids
Branch of the portal vein
Ganong's Review of Medical Physiology, 23rd edition
Cirkulace splanchnikem
• Jaterní oběh (v. portae, a. hepatica)
Sinusoids
• tlaky:
- a. hepatica:   90 mmHg
- v. hepatica: 5 mmHg
- v. portae:    10 mmHg
- sínusy:      2.25 mmHg
Cirkulace splanchnikem
• Jaterní oběh (v. portae, a. hepatica)
• inverzní regulace toku ve v. portae a a. hepatica:
- mezi jídly: průtok v. portae malý, adenosin tvořen konstantně, méně odplavován ->• dilatace terminálních jaterních arteriol
- po jídle: průtok v. portae roste, adenosin rychleji odplavován ->• konstrikce jaterních arteriol, větší průtok ve v. portae otvírá doposud kolabované sinusoidy
• vzrůst jaterního tlaku (cirhóza) ascites
Cirkulace splanchnikem
Jaterní oběh (v. portae, a. hepatica) Regulace průtoku:
- nervová: symp. vazokonstrikční vlákna - a rec.
- metabolická: adenosin -»vazodilatace
- pasivní: | TK    pasivní dilatace větví v. portae -»t objem krve v játrech
městnavé srdeční selhání difúzni aktivace sympatiku při l TK
Pro funkci jater je nezbytný dostatečný přísun 02! -při l průtoku    t extrakce 02
Cirkulace splanchnikem
• Jaterní oběh (v. portae, a. hepatica)
• jaterní lymfatický oběh
- tvorba téměř 3A tělesné lymfy
- lymfa bohatá na bílkoviny (plazmatické bílkoviny tvořené v hepatocytech + bílkoviny z plazmy -vysoká propustnost stěny sinusů)
Fetální cirkulace
Fetální cirkulace
Left atriu
placenta, pupeční žíla
játra, ductus ve nosu s
crista dividens, foramen ovale
krevní zásobení hlavy a horních končetin
dolní a horní dutá žíla pravá komora ductus arteriosus
Superior vena cava
Foramen ovale
62°/c
0 Ductus arteriosus
To placenta
aorta - zásobení dolní poloviny těla + 60 % srdečního výdeje do placenty
Ganong's Review of Medical Physiology, 23rd edition.
Pulmonary artery
Left
ventricle
Portal vein
Umbilical
From í placenta^
Fetální cirkulace
fetální hemoglobin
krátkodobá hypoxie delší hypoxie
silná svalová stěna pupečních cév
Fetus
10 20 30 40 50 60 70  80 90 100 Po2 (mm Hg)
Ganong's Review of Medical Physiology, 23rd edition.
Fetální cirkulace
Loft atrium
Změny po porodu
Uzavření pupeční žíly
- náhlé zvýšení periferního odporu a krevního tlaku
- stah svaloviny ductus venosus a jeho uzavření
První nádech (vlivem asfyxie a ochlazení těla)
- pokles odporu plicního řečiště
- do plic mnohem více krve
Superior vena cava
Foramen ovale
Ductus arteriosus
Portal vein
Umbilical vein a
From
placenta^
Pulmonary artery
Left
ventricle
Ganong's Review of Medical Physiology, 23rd edition.
Fetální cirkulace
Loft atrium
Změny po porodu
Pokles tlaku v pravé síni a jeho navýšení v síni levé
díky:
- t plnění levé síně krví z plic
- I žilní návrat do pravé síně díky uzávěru pupeční žíly
- levá komora čerpá proti zvýšenému odporu v aortě
Uzávěr formanen ovale Uzávěr ductus arteriosus
Superior vena cava
Foramen ovale
Ductus arteriosus
Portal vein
Umbilical vein a
From
placenta^
Pulmonary artery
Left
ventricle
Ganong's Review of Medical Physiology, 23rd edition.
Renální cirkulace
Renální cirkulace
hlavní funkce ledvin
Vysoký filtrační výkon vyžaduje adekvátní prokrvení!
- ledviny tvoří cca 0,4 % hmotnosti těla
- průtok 1,2 l/min, -25 % srdečního výdeje
rozložení průtoku nerovnoměrné, většina protéká kůrou (glomeruly - filtrace)
Renal
ní cirkulace
Cortical radiate vein
Cortical radiate artery
Arcuate vein
Arcuate artery Interlobar vein Interlobar artery Segmental arteries Renal vein
Renal artery Renal pelvis
Ureter
Renal medulla
Renal cortex
(a) Frontal section illustrating major blood vessels
D 2013 Pearson Education, Ire
Aorta
I
Renal artery
Segmental artery
Interlobar artery
I
Arcuate artery
Cortical radiate artery
i"
Afferent arteriole
Inferior vena cava
Renal vein
Interlobar vein
í
->- Arcuate vein
Glomerulus (capillaries}
t
Cortical radiate vein
t -
c
i i
I
a
J
ries}-1
Peritubular capillaries -or vasa recta
Efferent arteriole
Nephron-associated blood vessels (see Figure 25 J)
(b) Path of blood flow through renal blood vessels
http://classes.midlandstech.edu/carterp/Courses/bio211/chap25/ch
z
Cortical nephron Juxtamedullary nephron
• Short nephron ioop - Long nephron loop
• GI ome ru I us f u rt rier f ro m the e o rtex-med u 11 a i un c lion - Glomerul us closer to the eorlex-medull a ] unetlon
• Efferent arteriole supplies peritubular capillaries * Efferent arteriole supplies vasa recta
J_, ,_L
f renal cortical tissue (180>)
a 2013 Pearson Education. Inc.
http://classes.midlandstech.edu/carterp/Courses/bio211/chap25/chap25.htm
v. aff., v. eff.
t
Bowman's capsule pressure (18 mm Hg)
průtok krve glomerulem =
P   - P
1 v.a.    1 v.e.
Guy ton & Hall.
Textbook of Medical Physiology
1 vzestup odporu ve vas aff. či vas eff. sníží průtok ledvinou (pokud je stabilní arteriální tlak)
> řídí glomerulární filtrační tlak:_
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
konstrikce vas aff. -» -l tlaku v glomerulu -» i filtrace konstrikce vas eff. -> t tlaku v glomerulu -» t filtrace
Renální cirkulace
• Řízení průtoku krve ledvinami:
1) Myogenní autoregulace
2) Nervová regulace
3) Humorální regulace
Renální cirkulace
Řízení průtoku krve ledvinami:
1) Myogenní autoregulace
- dominuje
- zajišťuje stabilní filtrační činnost ledvin udržováním stabilního krevního průtoku ledvinami při kolísajícím systémovém krevním tlaku
Renální cirkulace
• Řízení průtoku krve ledvinami:
2) Nervová regulace
- podřízena potřebám systémového oběhu
- sympatikus - noradrenalin
lehká zátěž/vzpřímená polohy těla ->• t sympatického tonu -»• t tonu v. aff. i eff. -»• -i průtoku ledvinami, ale bez snížení GFR (t FF)
sympatický tonus významně t během anestézie a vlivem bolesti - GFR pak může 4-
Renální cirkulace
• Řízení průtoku krve ledvinami:
3) Humorální regulace
- podílí se na řízení systémového tlaku a řízení tělesných tekutin
- noradrenalin, adrenalin
->• konstrikce aff. a eff. arterioly -»• -i průtok krve ledvinami a GFR
v souladu se t aktivitou sympatiku (význam tedy malý s výjimkou vážných stavů, např. závažného krvácení)
Renální cirkulace
• Řízení průtoku krve ledvinami:
3) Humorální regulace
- podílí se na řízení systémového tlaku a řízení tělesných tekutin
- noradrenalin, adrenalin
-> konstrikce aff. a eff. arterioly -> i průtok krve ledvinami a GFR
- endotelin
-> konstrikce aff. a eff. arterioly -> i průtok krve ledvinami a GFR
uvolňován lokálně z poškozeného endotelu (fyziologicky význam při hemostáze; patologicky je jeho hladina zvýšena např. při ŕVfV 1
preeklampsii, akutním selhání ledvin, chronické urémii) *x«>'f
Renální cirkulace
Řízení průtoku krve ledvinami:
3) Humorální regulace
- podílí se na řízení systémového tlaku a řízení tělesných tekutin
- NO
kontinuální bazálni produkce -> vazodilatace v ledvině -> stabilní úroveň průtoku krve ledvinami a GFR
- prostanglandiny (PGE2, PGI2), bradykinin
—> vazodilatace
omezují vliv vazokonstrikčních působků, což zabraňuje velkému i průtoku krve ledvinou a GFR
nesteroidní antiflogistika během stresu (chirurgický výkon, i objemu tekutin) může -> významný i GFR
Renální cirkulace
Řízení průtoku krve ledvinami:
3) Humorální regulace
- podílí se na řízení systémového tlaku a řízení tělesných tekutin
- Renin-angiotensinový systém
Glomerulus
Ganong's Review of Medical Physiology, 23rd edition
Macula densa
Renal nerves
Efferent arteriole
Juxtaglomerular cells
Afferent arteriole