Regulace krevního průtoku Doc. MUDr. Markéta Bébarová, Ph.D Fyziologický ústav LF MU u etinice Krevního pruto matematické vyjádření - analogie s elektrickým proudem Ohmův zákon I = U/R Q = AP / R Q AP krevní průtok rozdíl tlaků na začátku a konci cévy (cévního řečiště) odpor cévy (cévního řečiště - periferní odpor) u etinice Krevního pruto Q = AP / R R = 8ľ|l / TTľ4 Poiseuilleův - Hagenův zákon Q = AP . nr4 / 8r|l poloměr průsvitu cévy viskozita krve délka cévy Platí pro ustálené laminární proudění v rigidní trubici! Viskozita krve není konstantní, plasma skimming, turbulentní proudění, elasticita cév! ennice Krevní no pruto Q = AP / R Poiseuilleův - Hagenův zákon _ n ^ i /__A Q = AP . nr4 / 8r|l r poloměr průsvitu cévy q viskozita krve I délka cévy kritický uzavírací tlak A. kanylou zavedenou do cévy B. bez nutnosti přímého kontaktu s 1. princip elektrické indukce 2. Dopplerůvjev 3. pletysmografie 4. Fickův princip krevním proudem 1. princip elektrické indukce ❖ elektromagnetický průtokoměr Guyton and Hall. Textbook of Medical Physiology, 11th edition ❖ generovaná elektromotorická sílaje úměrná rychlosti krevního toku ❖ umožňuje detekovat změny rychlosti menší než 0,01 s -» měření stabilního krevního toku i jeho rychlých změn (puizace) 2. Dopplerův jev ❖ ultrazvukový Dopplerův průtokoměr; nejčastěji užívané ultrazvukové vlny známé vlnové délky (frekvence) vysílány odrazí se od krvinek změna (ť) vlnové délky (1 frekvence1 odražené vlny jsou opět vychytávány krystalem změna vlnové délky (frekvence) ultrazvukových vln po jejich odrazu od krvinek je úměrná rychlosti krevního proudu f = f0(1 + ❖ rovněž umožňuje měřit jak stabilní rychlost krevního toku, tak i jeho rychlé změny 3. pletysmografie ❖ obvykle jako venózní okluzní pletysmografie ❖ na končetinách venózní drenáž končetiny uzavřena (např. manžetou) narůstající objem končetiny je pak přímo úměrný arteriálnímu přítoku krve um H Guyton and Hall. Textbook of Medical Physiology, 11th edition 3. pletysmografie ❖ obvykle jako venózní okluzní pletysmografie ❖ na končetinách • venózní drenáž končetiny uzavřena (např. manžetou) • narůstající objem končetiny je pak přímo úměrný arteriálnímu přítoku krve http://schueler.ws/?page_id=21 4. Fickův princip - přímá Fickova metoda Q = M/čas krev vstupující z pravého srdce do plic - cca 150 ml 02 /1 I krev vystupující z plic do levého srdce Každý litr krve zachytí během průchodu plícemi 50 ml 02. celkově z plic do krve |H absorbováno 250 ml 02 za 1 min IH cca 200 ml 02 /1 sv = 250 ml 02/min 50 ml 02 /1 = 51/ min Guyton and Hall. Textbook of Medical Physiology, 11th edition 4. Fickův princip - metoda indikátorového plynu ❖ ke stanovení okamžitého průtoku krve konkrétní tkání ❖ např. stanovení průtoku krve mozkem (či koronárni průtok) pomocí oxidu dusného N20 - Ketyho metoda množství N20 ve venózní krvi / N20 extrahovaný mozkem z krve / čas průtok krve mozkem = -;- průměrný arteriovenózní rozdíl N20 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 • stanovení průměrné koncentrace indikátoru v tepenné krvi během jednoho oběhu (C, [mg/ml]) A [mg] SV = —-— C (t2-t) [mg.mM.s] Ganong's Review of Medical Physiology, 23rd edition. • termodiluční metoda q = AP . ttí4 / 8r|l klidový cévní tonus (stav středního napětí cév) ❖ tonická vzruchová aktivita vazokonstrikčních sympatických vláken ❖ roli by mohla hrát i: myogenní odpověď na napětí v cévách dané tlakem protékající krve (dále), vysoká tenze 02 v arteriální krvi, přítomnost Ca2+ bazálni cévní tonus ❖ po denervaci; dán spontánními depolarizacemi hladké svaloviny cév Regulace Místní Systémová i— B. Vasoconstriction and vasodilatation Pressor areo la Neuronal Sympathetic 1b Neuronal tonus t Sympathetic \ tonus Vessel stretch Myogenic reaction y Parasympathetic system (salivary glands, genitalia) M Adenosine, Pco2'+ H\ K+etc. _ NOf A PCEj.PCbf 2b local Bradykinin, a kallidin ADH(V0, epinephrine, angiotensin II Epinephrine (p2) 3a Hormonal 3b Hormonal Acetylcholine (M), ATP, histamine (Hi), endothelin-1 (ETE) Despopoulos, Color Atlas of Physiology © 2003 Thieme A. Akutní sekundy až minuty, ale nekompletní (zhruba ze 3/4) 1. Metabolická autoregulace 2. Myogenní autoregulace 3. Regulace zprostředkovaná endotelem B. Chronická hodiny dny až týdny Metabolická autoregulace nedostatečný krevní průtok f metabolické nároky tkáně i nebo zastavené zásobení krví hromadění metabolitů, j, pH, | osmolarity v intersticiu, f teploty tkáně; l p02 a živin vazodilatace V zájmu zachování nutného prokrvení tkání při vznikající hypoxii má přednost před systémovou regulací. Klíčovou roli hraje napr. v mozku, srdci a kosterních svalech. Metabolická autoregulace aktivní hyperémie reaktivní hyperémie Myogenní autoregulace (Baylissův efekt) T krevního tlaku -> í krevního průtoku i í napětí cévní stěny Q = AP / R Laplaceův zákon T = P . r mechanické podráždění, depolarizace a následná kontrakce buněk hladké svaloviny cévní stěny ->• vazokonstrikce -> návrat krevního průtoku k původní hodnotě Výrazně se uplatňuje zejména v mozku a ledvinách. Regulace zprostředkovaná endotelem endothelial-derived relaxing facto r (EDRF) - NO -> vazodilatace ❖ je syntetizován v endoteliálních buňkách arteriol a malých arterií v závislosti na tzv. smykovém napětí vyvolaném proudící krví ❖ jeho syntéza stimulována produkty shlukování destiček (udržuje průchodnost cév s neporušeným endotelem) a také řadou primárně vazokonstrikčních látek B. Vasoconstriction and vasodilatation Pressor areo la Neuronal Sympathetic 1b Neuronal Sympathetic \ tonus y Parasympathetic system (salivary glands, genitalia) M Adenosine, Pco2'+ H\ K+etc. _ NOf A PCEj.PCbf 2b local Brady kinin, a kallidin ADH(V0, epinephrine, angiotensin II 3a Hormonal i ■ /o \ Acetylcholine (M), Epinephrine (p2) y ^ 3b histamine (Ht), Hormonal endothelin-1 (ETB) Despopoulos, Color Atlas of Physiology © 2003 Thieme Regulace zprostredkovanä endotelem endothelial-derived relaxing factor (EDRF) - NO Bradykinin L-Arginine + G2 + NAD PH > Ca2+-*NOS Shear-> stress Thiol Tetra hydro bio pterin FAD FMN Citruline + NO + NADP s>~- GTP Soluble f guanylyl I cyclase V^cGMP Smooth muscle relaxation Guyton and Hall. Textbook of Medical Physiology, 11th edition Regulace zprostředkovaná endotelem 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. Regulace zprostředkovaná endotelem endoteliny ❖ polypeptidy syntetizované endotelem (ET-1 až 3) ❖ 2 endotelinové receptory: ETA - specifický pro ET-1, především v cévách různých tkání, vazokonstrikce ETB - ET-1 až ET-3, funkce? ❖ ET-1 - nejúčinnější doposud izolovaná vazokonstrikční látka ❖ přesná fyziologická role není známa ❖ omezení krvácení, role při uzavírání ductus arteriosus při narození Serotonin (5-OH tryptamin) ❖vazokonstrikční efekt • v poškozené tkáni • přímý lokální efekt • uvolněn z trombocytů ❖vazodilatační efekt • ve zdravé, nepoškozené tkáni • přes zvýšenou produkci NO Další, specifické mechanismy ❖ teplota, ... ❖ poškozené cévy ❖ specializované tkáně (ledviny, mozek apod.) A. Akutní sekundy až minuty, ale nekompletní (zhruba ze 3/4) 1. Metabolická autoregulace 2. Myogenní autoregulace 3. Regulace zprostředkovaná endotelem B. Chronická hodiny dny až týdny Chronická regulace Guyton and Hall. Textbook of Medical Physiology, 11th edition Při dlouhodobé změně metabolických nároků tkáně -dostatečný průtok bez nadměrného zatížení. Chronická regulace ❖ prostřednictvím změny vaskularizace tkáně ❖ klíčová role - nedostatek 02, rovněž živin ❖ angiogenní (cévní růstové) faktory, malé peptidy, nejlépe charakterizované: vaskulární endoteliální růstový faktor, růstový faktor produkovaný fibroblasty a angiogenin ❖ probíhá rychle u mladých jedinců a v nově formované tkáni Chronická regulace nestimulovaný sval pravidelné stimulovaný sval • * • • * f l • * * • * ... -1 A * \ * ipm -*-- * * * • *■ ...... v% Guyton and Hall - Textbook of Medical Physiology (12th edition)