Regionální oběh II doc. MUDr. Markéta Bébarová, Ph.D. Fyziologický ústav, Lékařská fakulta, Masarykova univerzita (renální, fetální) •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. Renální cirkulace Renální cirkulace •hlavní funkce ledvin – kontrola složení a objemu extracelulární tekutiny, detoxifikace •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) -kůra: 5,3 ml/g/min -dřeň - zevní zóna: 1,4 ml/g/min -dřeň - vnitřní zóna: 0,4 ml/g/min - Vysoký průtok krve kůrou ledviny díky umístění glomerulů, v nichž dochází k filtraci plazmy. Nízký průtok krve vnitřní částí dřeně ledviny napomáhá udržení hyperosmolarity intersticia v této oblasti. http://classes.midlandstech.edu/carterp/Courses/bio211/chap25/chap25.htm Renální cirkulace Dvě kapilární sítě v sérii: 1.Glomerulární kapiláry – vysokotlaká (60 mmHg – tlak zhruba dvojnásobný oproti arteriálnímu konci běžné tkáňové kapiláry) kapilární síť zajišťující vysokou intenzitu filtrace v ledvině; tlak v průběhu glomerulární kapiláry neklesá (jako je tomu u běžné tkáňové kapiláry, protože následuje eferentní arteriola (ne žíla) 2.Peritubulární kapiláry – nízkotlaká (12-15 mmHg) kapilární síť umožňující vysokou intenzitu resorpce tubulární tekutiny http://classes.midlandstech.edu/carterp/Courses/bio211/chap25/chap25.htm Vasa recta jen podél dlouhých Henleových kliček juxtamedulárních nefronů. Renální cirkulace •v. aff., v. eff. •vstup a výstup vysokotlaké glomerulární kapilární sítě •řídí glomerulární filtrační tlak: •průtok krve glomerulem = Pv.a. – Pv.e. Rv.a. + Rv.e. + Rg.k. •vzestup odporu ve vas aff. či vas eff. sníží průtok ledvinou (pokud je stabilní arteriální tlak) konstrikce vas aff. ® ¯ tlaku v glomerulu ® ¯ filtrace konstrikce vas eff. ® tlaku v glomerulu ® filtrace Guyton & Hall. Textbook of Medical Physiology Odpor glomerulárních kapilár je zanedbatelný. Průtok krve glomerulem je regulován zejména změnami odporu (průměru) vas afferens a vas efferens, které se vyznačují, stejně jako jiné arterioly, silnou vrstvou hladké svaloviny. Účinek změny průměru vas afferens a vas efferens na průtok ledvinou je shodný, ale na filtraci opačný!!! Pokud se zúží obě arterioly najednou, dojde ke snížení průtoku, ale (pokud není zúžení extrémní) beze změny filtračního tlaku – možné regulovat průtok v součinnosti se systémovým krevním oběhem beze změny filtrace! Za zúžením ve vas efferens nastává pokles tlaku v peritubulárních kapilárách – resorpce látek v peritubulární kapilární síti se zvyšuje. Renální cirkulace •Řízení průtoku krve ledvinami: 1)Myogenní autoregulace 2)Nervová regulace 3)Humorální regulace Ganong´s Review of Medical Physiology, 23rd edition Renální cirkulace •Řízení průtoku krve ledvinami: 1)Myogenní autoregulace -dominuje -udržováním stabilního průtoku při různých systémových tlacích zajišťuje stabilní činnost ledvin (stabilní tlak v glomerulech a tedy i glomerulární filtrace) Myogenní autoregulace (založena na Baylissově efektu): Mechanické podráždění hladkých svalových buněk při vzestupu tlaku v cévě vede k aktivaci mechanicky vrátkovaných vápníkových kanálů, což vyústí v depolarizaci a kontrakci hladkých svalových buněk, a tedy v konstrikci cévy, což stabilizuje krevní průtok, který by se jinak při zvýšeném tlaku zvýšil. Tento typ regulace je významný zejména ve tkáních s nutností stabilního krevního průtoku (mozek, ledviny). Renální cirkulace •Řízení průtoku krve ledvinami: 2)Nervová regulace -podřízena potřebám systémového oběhu -průtok ledvinami tvoří 25 % srdečního výdeje – ovlivňuje TK -sympatikus - noradrenalin lehká zátěž (emoční i fyzická) + vzpřímená polohy těla ® sympatického tonu ® tonu v. aff. i eff. ® ¯ průtoku ledvinami, ale bez snížení GFR ( FF) sympatický tonus významně během anestezie a vlivem bolesti (GFR už pak může ¯) Ledviny přispívají k regulaci systémového krevního tlaku, za fyziologického stavu bez narušení funkce ledvin (filtraci). Klinický komentář: Snížený GFR (v důsledku podstatně zvýšeného sympatického tonu, například při extrémní hypotenzi způsobené krvácením nebo během chirurgického stresu) může vést k urémii. 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 ® ¯ průtok krve ledvinami a GFR v souladu se 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 -endotelin ® konstrikce aff. a eff. arterioly ® ¯ průtok krve ledvinami a GFR ® konstrikce aff. a eff. arterioly ® ¯ průtok krve ledvinami a GFR uvolňován lokálně z poškozeného endotelu (fyziologicky význam při hemostáze; patologicky je jeho hladina zvýšena např. při preeklampsii, akutním selhání ledvin, chronické urémii) Za fyziologického stavu se endotelin (produkovaný lokálně endotelem cév) na regulaci průtoku krve ledvinami významně nepodílí. Renální cirkulace •Řízení průtoku krve ledvinami: 3)Humorální regulace -podílí se na řízení systémového tlaku a řízení tělesných tekutin -NO -prostanglandiny (PGE2, PGI2), bradykinin kontinuální bazální produkce ® vazodilatace v ledvině ® stabilní úroveň průtoku krve ledvinami a GFR ® vazodilatace omezují vliv vazokonstrikčních působků, což zabraňuje velkému ¯ průtoku krve ledvinou a GFR nesteroidní antiflogistika během stresu (chirurgický výkon, ¯ objemu tekutin) může ® významný ¯ GFR Lokálně působící vazodilatační působky vyvažují kontinuálně působící vazokonstrikční podněty s cílem stabilizovat krevní průtok ledvinou. Klinický komentář: pacienti léčení inhibitory syntézy NO nebo pacienti s narušenou endoteliální funkcí (hypertenze, ateroskleróza) - vazokonstrikce v ledvinách, snížení GFR a tedy snížení natriurézy - expanze tělesné tekutiny - zvýšení krevního tlaku Renální cirkulace •Řízení průtoku krve ledvinami: 3)Humorální regulace -podílí se na řízení systémového tlaku a řízení tělesných tekutin -Renin-angiotensinový systém Ganong´s Review of Medical Physiology, 23rd edition Juxtaglomerulární aparát – renin-angiotensin-aldosteronový systém (RAAS) – viz i jiné přednášky (ledviny, hormony) Renální cirkulace Renin-angiotensinový systém Ganong´s Review of Medical Physiology, 23rd edition vazokonstrikce žízeň, ADH ¯Na+ v plazmě ¯TK aktivita sympatiku (b rec.) Aktivace RAAS vede prostřednictvím angiotenzinu II, který působí v ledvině vazokonstrikci především ve vas efferens, k normalizaci GFR (který poklesl v důsledku hypotenze, která aktivovala RAAS) a k poklesu průtoku krve peritubulárními kapilárami, v nichž se díky tomu sníží hydrostatický tlak, což vede k navýšení resorpce tubulární tekutiny. Resorpce v tubulech je dále podpořena přímým hormonálním vlivem angiotenzinu II a aldosteronu na ledvinné tubuly (stimulační vliv na resorpci Na+ a tím i vody). Clearance látky, která je v glomerulotubulárním aparátu nefronu plně očištěna z plazmy. Stanovení rychlosti průtoku plazmy ledvinami (RPF) PAH (paraaminohippurová kyselina) očištěna z 90% Guyton & Hall. Textbook of Medical Physiology RPF = 5,85 x 1 mg/min 0,01 mg/ml = 585 ml/min Renální cirkulace (v juxtamedulárních nefronech z v. efferens navíc odstupují vasa recta, které nejsou v kontaktu s proximálním a distálním tubulem ® nedochází tu k exkreci látek Clearance byla podrobně přednášena v rámci přednášek zaměřených na funkci ledvin. Clearance látky, která je v glomerulotubulárním aparátu nefronu plně očištěna z plazmy. Stanovení rychlosti průtoku plazmy ledvinami (RPF) PAH (paraaminohippurová kyselina) očištěna z 90% Guyton & Hall. Textbook of Medical Physiology RPF = 5,85 x 1 mg/min 0,01 mg/ml = 585 ml/min Korekce na extrakční poměr PAH (EPAH): RPF = 585 ml/min 0,9 = 650 ml/min EPAH = PPAH - VPAH PPAH = 0,9 Renální cirkulace Celkový tok krve ledvinami: RPF / (1-hematokrit) = cca 1200 ml/min Fetální cirkulace Fetální cirkulace •placenta, pupeční žíla Ganong´s Review of Medical Physiology, 23rd edition. •játra, ductus venosus •crista dividens, foramen ovale •krevní zásobení hlavy a horních končetin •dolní a horní dutá žíla •pravá komora •ductus arteriosus •aorta – zásobení dolní poloviny těla + 60 % srdečního výdeje do placenty 80% 67% 58% 62% 52% 62% Krev z pupeční žíly (saturace 80%) jde převážně do jater, ale část játra obchází přes ductus venosus. Krev z jater a ductus venosus teče cestou dolní duté žíly do pravé síně (odděleny crista dividens). Krev z pupeční žíly je díky crista dividens směřována k foramen ovale v síňovém septu (pravolevý zkrat) a je hnána levou komorou (spolu s krví z plic) do aorty a do arterií hlavy a horních končetin (stále poměrně vysoký obsah O2). Jen asi 1/3 výdeje pravé komory jde do plic (plíce nedýchají, velký odpor v plicním řečišti, tlak v plicnici lehce převyšuje tlak v aortě), zbytek druhým pravolevým zkratem přes ductus arteriosus do aorty, ale až za odstupem hlavových arterií a arterií horních končetin. Krev dále proudí do dolní poloviny těla a do placenty (60% srdečního výdeje plodu jde do placenty). LK čerpá cca o 1/5 více krve než PK. Kyslíkem jsou nejlépe zásobena játra, srdce, hlava a horní končetiny. Fetální cirkulace •fetální hemoglobin (vyšší afinita ke kyslíku) Ganong´s Review of Medical Physiology, 23rd edition. •krátkodobá hypoxie •delší hypoxie •silná svalová stěna pupečních cév (citlivě reaguje na řadu podnětů kontrakcí – poranění, hypoxie, sympatomimetika, apod.) Saturace krve plodu kyslíkem je možná díky fetálnímu hemoglobinu, který má vyšší afinitu ke kyslíku než hemoglobin dospělých (souvisí s méně efektivní vazbou 2,3-DPG) a může tedy při průtoku placentou vyvazovat kyslík z hemoglobinu matky. Navíc má plod podstatně vyšší počet červených krvinek. Po porodu se velká kvanta červených krvinek s fetálním hemoglobinem rozpadají a postupně se mění za červené krvinky s adultním typem hemoglobinu. Tento stav v kombinaci s nezralostí jaterních enzymů vede k různě závažné formě novorozenecké žloutenky. Krátkodobá hypoxie – tachykardie a zvýšený průtok pupečními cévami; delší hypoxie – bradykardie. Svalovina pupečních cév citlivě reaguje na řadu podnětů kontrakcí (např. poranění, napětí, pokles kyslíku, sympatomimetika, …). U zvířat napomáhá zastavení krvácení z pupečního pahýlu po narození. Fetální cirkulace •Změny po porodu •Uzavření pupeční žíly •První nádech (vlivem asfyxie a ochlazení těla) Ganong´s Review of Medical Physiology, 23rd edition. -náhlé zvýšení periferního odporu a krevního tlaku -stah svaloviny ductus venosus a jeho uzavření -pokles odporu plicního řečiště -do plic mnohem více krve První změna po porodu – uzavření pupečníku - vede k asfyxii plodu + k nárůstu celkového periferního odporu systémového řečiště a tím pádem i k navýšení systémového krevního tlaku. Následuje reflexní stah svaloviny ductus arteriosus a jeho uzavření. Asfyxie spolu s ochlazením těla novorozence vlivem změny teploty okolí – první nádech – klesá odpor plicního řečiště (až na 1/10 fetálního) a rovněž jeho tlak (zhruba na 1/2 fetálního). Placentární transfúze – vlivem prudkého poklesu nitrohrudního tlaku při prvním nádechu dochází k nasátí cca 100 ml krve z placenty. Fetální cirkulace •Změny po porodu •Pokles tlaku v pravé síni a jeho navýšení v síni levé díky: -↑ plnění levé síně krví z plic •Uzávěr formanen ovale Ganong´s Review of Medical Physiology, 23rd edition. -↓ žilní návrat do pravé síně díky uzávěru pupeční žíly -levá komora čerpá proti zvýšenému odporu v aortě •Uzávěr ductus arteriosus Zvýšení tlaku v levé síni (více krve přicházející z plic, vyšší tlak v levé komoře v důsledku zvýšeného afterloadu) a jeho pokles v pravé síni (nižší žilní návrat v důsledku uzavření pupečníku) vede k uzavření foramen ovale. Obrácený tlakový gradient mezi aortou a plicnicí obrací tok v ductus arteriosus. Ten se během několika minut začne stahovat (asi vyvolávo zvýšeným pO2 v krvi a uvolněním bradykininu z plic při prvním rozepětí, možná se podílí i vazokonstrikční vliv poklesu tvorby prostaglandinů po porodu – u předčasně narozených se často neuzavírá, což ale lze vyvolat aplikací léků inhibujících cyklooxygenázu), funkční uzávěr během několika hodin, anatomický uzávěr do 2 dnů. Porucha uzávěru formanen ovale a ductus arteriosus – dvě nejčastější vrozené srdeční vady, léčba chirurgická. Fetální cirkulace Ganong´s Review of Medical Physiology, 23rd edition. levé a pravé srdce pracují paralelně vše zapojeno v sérii Levé a pravé srdce fétu pracují paralelně díky dvěma pravolevým zkratům – ductus arteriosus a foramen ovale.