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
Poiseuilleův - Hagenův 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, plasma skimming, turbulentní proudění, elasticita cév!
Definice krevního průtoku
Poiseuilleův - Hagenův zákon
r poloměr průsvitu cévy
η viskozita krve
l délka cévy
Q = P / R
R = 8ηl / πr4
Q = P . πr4 / 8ηl
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
Metody měření krevního průtoku
1. princip elektrické indukce
❖ elektromagnetický průtokoměr
❖ umožňuje detekovat změny rychlosti menší než 0,01 s →
měření stabilního krevního toku i jeho rychlých změn (pulzace)
Guyton and Hall.
Textbook of Medical Physiology, 11th edition
❖ generovaná elektromotorická síla je úměrná rychlosti
krevního toku
Metody měření krevního průtoku
2. Dopplerův jev
❖ ultrazvukový Dopplerův průtokoměr; nejčastěji užívané
• ultrazvukové vlny známé vlnové délky (frekvence) vysílány
• 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
f = f0 (1 + )
v0
v
Metody měření krevního průtoku
3. pletysmografie
❖ obvykle jako venózní okluzní pletysmografie
• venózní drenáž
končetiny uzavřena
(např. manžetou)
• narůstající objem
končetiny je pak přímo
úměrný arteriálnímu
přítoku krve
❖ na končetinách
Guyton and Hall. Textbook of Medical Physiology, 11th edition
Metody měření krevního průtoku
3. pletysmografie
❖ obvykle jako venózní okluzní pletysmografie
❖ na končetinách
http://schueler.ws/?page_id=21
• venózní drenáž
končetiny uzavřena
(např. manžetou)
• narůstající objem
končetiny je pak přímo
úměrný arteriálnímu
přítoku krve
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
• krev vystupující z plic do levého srdce – cca 200 ml O2 / 1 l
• celkově z plic do krve
absorbováno 250 ml O2 za 1 min
250 ml O2 / min
= 5 l / min
Q =
AV rozdíl
M / čas
50 ml O2 / l
SV =
- přímá Fickova metoda
Guyton and Hall. Textbook of Medical Physiology, 11th edition
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]
Ganong´s Review of Medical Physiology, 23rd edition.
❖ termodiluční metoda
Regulace
Systémová
Místní
Regulace krevního průtoku
Q = P . πr4 / 8ηl
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 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 endotelem
A. Akutní
B. Chronická
sekundy až minuty, ale nekompletní (zhruba ze 3/4)
hodiny, dny až týdny
A. Akutní
Regulace krevního průtoku - místní
Metabolická autoregulace
V zájmu zachování nutného prokrvení tkání při vznikající
hypoxii má přednost před systémovou regulací.
hromadění metabolitů, ↓ pH, ↑ osmolarity v intersticiu,
↑ teploty tkáně; ↓ pO2 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
reaktivní hyperémie
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
Regulace zprostředkovaná endotelem
endothelial-derived relaxing factor (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
Regulace krevního průtoku - místní
Regulace zprostředkovaná endotelem
endothelial-derived relaxing factor (EDRF) – NO
Guyton and Hall. Textbook of Medical Physiology, 11th edition
Regulace krevního průtoku - místní
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.
ETA – specifický pro ET-1, především v cévách různých tkání,
→ vazokonstrikce
Regulace krevního průtoku - místní
Regulace zprostředkovaná endotelem
endoteliny
❖ polypeptidy syntetizované endotelem (ET-1 až 3)
❖ ET-1 - nejúčinnější doposud izolovaná vazokonstrikční látka
❖ 2 endotelinové receptory:
ETB – ET-1 až ET-3, funkce?
❖ přesná fyziologická role není známa
❖ omezení krvácení, role při uzavírání ductus arteriosus při narození
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
❖ poškozené cévy
❖ teplota, …
❖ specializované tkáně (ledviny, mozek apod.)
Regulace krevního průtoku - místní
1. Metabolická autoregulace
2. Myogenní autoregulace
3. Regulace zprostředkovaná endotelem
A. Akutní
B. Chronická
sekundy až minuty, ale nekompletní (zhruba ze 3/4)
hodiny, dny až týdny
Regulace krevního průtoku - místní
Chronická regulace
Při dlouhodobé změně metabolických nároků tkáně dostatečný
průtok bez nadměrného zatížení.
Guyton and Hall.
Textbook of Medical
Physiology, 11th edition
Regulace krevního průtoku - místní
Chronická regulace
❖ prostřednictvím změny vaskularizace tkáně
❖ probíhá rychle u mladých jedinců a v nově formované tkáni
❖ klíčová role – nedostatek O2, rovněž živin
❖ 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.)
❖ angiotensin II
→ generalizovaná vazokonstrikce (+ ↑ příjmu vody a ↑ tvorba aldosteronu)
❖ vazopresin (antidiuretický hormon)
→ generalizovaná vazokonstrikce (+ ↑ reabsorpce vody v ledvinách)
Ganong´s Review of Medical Physiology, 23rd edition
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 - mechanismy)
cestou NO
• 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
zanícená tkáň
+
kůže, slinné a GIT žlázy (za
běžných podmínek)
(podobné histaminu)
Ganong´s Review of Medical Physiology, 23rd edition
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