der Lungenkreislauf Aufgabe: Gas-Austausch und nutritive Aufgabe

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1 Organdurchblutung und Übersicht Lernzieleu. A.: 50, 51 Prof. Gyula Sáry 1 2 1

2 der Lungenkreislauf Aufgabe: Gas-Austausch und nutritive Aufgabe das Blutvolumen ist ~ 5 l/min = Herzzeitvolumen der Wiederstand ist niedrig (Druck auch ) Filtration - Reabsorption Ödem ist Tödlich Kapillarendruck muss niedrig und Lymphkreislauf effektiv sein Kontrolle muss Gas Austausch optimalisieren Hypoxie verursacht Vasokontriktion (Endothelin) totale Ventilation / totale Perfusion Verhältnis ~

3 Ventilation / Perfusion Verhältnis < 1 Luftdruck Blutdruck Ventilation / Perfusion Verhältnis > 1 Ventilation / Perfusion Verhältnis ~ 1 5 drei Zonen der Lunge mittlerer Druck~ 14 mmhg (bei Arbeit etwas höher!) 6 3

4 Kontroll im Lungenkreislauf körperliche Arbeit (transmuraler Druck steigt) sympathische Wirkungen (linke Kammer) Hypoxie als Vasokontriktor (Re-Distributio) (Euler-Liljestrand Mechanismus re-distributio) 7 Sport, Kontaktzeit, O 2 Aufnahme 8 4

5 Kapillaren Reservezeit: ~ 0,5 s Gasdruckgleichgewicht wird in 0,25 s erreicht, es gibt reserve für Sport usw. Normalweise wird Gastransport durch Perfusion limitiert (Herz und Kreislauf)

6 die Gehirndurchblutung Aufgaben: Gehirnmetabolismus zu unterstützen ZSF zu produzieren das Gehirn zu kühlen (Masse/Oberfläche Verhältnis ungünstig) chemische Signale zu transportieren und aufzunehmen 11 Arterien im Gehirn: Circulus Arteriosus Willisi End-Arterien Venen im Gehirn: Sinus Venosus mit starrer Wand keine Venenklappen Mikrozirkulation: Innervation in Pia Gefäβe keine Lymphgefäβe BBB in den Kapillaren Paul Ehrlich und Goldman (1913) 12 6

7 die Blut-Gehirn Schranke einfache Diffusion: Gase, lipidlösliche Substanzen usw. erleichterte Diffusion:Glukose, AS, Milchsäure usw. aktiver Transport:K + Sekretion! Endozytose und Transzytose: Eisen, Peptide keine Schranke bei: zirkumventrikulare Organe Area Postrema Eminentia Mediana Corpus Pineale Plexus Choroideus 13 Endothel Blut Na Kanal Interstitium Na Pumpe Na-Cl Ko- Transporter Glukose AS AS Transporter 14 7

8 Transzytose als Transport durch die Blut-Gehirn Schranke 15 Durchblutungkontrolle im Gehirn starke Autoregulation: Perfusionsdruck ist relative konstant, die Durchblutung bleibt konstant in einem breiten Bereich zerebrale Durchblutung steigt bei Hyperkapnie, Hypoxie, Hypoglykämie metabolische Aktivität erhöht den Blutstrom extrinsische Innervation moduliertden Blutstrom 16 8

9 17 Atemgase und Vasomotorik im Gehirn Durchblutung im Gehirn pco

10 metabolische Regulation im Gehirn lokal erhöhte Aktivität führt zu erhöhte Stoffwechsel und Durchblutung (aktive Hyperämie ( flow-metabolism coupling )) aktive Hyperämie ist am wichtigsten Mechanismus der Durchblutung Kontrolle im Gehirn

11 Blutstrom-Metabolismus Koppelung Mechanismus unbekannt Hypoxie, Hyperkapnie, Hypoglikämie spielen keine Rolle metabolische Produkte: K +, Adenosin und Milchsäure neuronaler Mechanismus: Botenstoffe? Koppelungs-Neurone? VIP? NO? Neuro-Vaskuläre Einheit 21 der Liquor Cerebrospinalis Aufgaben: schützt, reduziert das Gewicht, versichert konstante Umgebung grösstes transcelluläres Volumen: bis zum 150 ml Zusammensetzung: Protein-freies Plasma, Na + >, K + < als im Plasma Produktion: 500 ml/tag, aktiver Transport das Schädel-Volumen ist mitdrei Bestandteilenaufgefüllt: Gehirn zu ca.88%, Liquor zu ca. 9% undblut 3-5% "Monroe-Kellie-Doktrin Jede Zunahme eines dieser Kompartimente kann nur durch Abnahme eines oder beider anderen Kompartimente kompensiert werden, ohne dass es dadurch zum Druckanstieg im Schädelinneren kommt

12 Koronariendurchblutung

13 phasische Durchblutung: in der linken Kammer variert der Blutstrom mit dem Herzzyklus Autoregulation ist sehr stark kein sympatischer Konstriktor-Tonus Durchblutung ist durch Metabolismus und NO kontrolliert O 2 Extraktion ist maximal: Durchblutung musssteigen wenn es nötig ist

14 Vasodilatation durch camp Gastorintestinaler Kreislauf 28 14

15 Aufgaben: den Magen-Darm Trakt Metabolismus zu unterstützen Blutstrom konstant zu halten, um gastrointestinale Sekretion und Reabsorption zu versichern post-prandiale Hyperämie: der Blustrom kann 6x - 8X steigen gastrointestinale Venen dienen als Blut-Reserve Kontrolle: niedriger basaler, aber hocher konstriktor (sympatischer) Tonus parasympathische und enteraleneurone: Vasodilatation in den aktiven Drüsen Transmitter: ACH, VIP, NO metabolische Autoregulation während post-prandiale Hyperämie 29 Durchblutung der Skelettmuskulatur 30 15

16 Aufgaben: Durchblutung für Ruhe, Arbeit und Sport versichern (bis zu 80 % des Herzzeitvolumens) Muskelpumpe für den venösen Kreislauf Kontrolle sympatischer vasokonstriktorischer Tonus: für systemische Kontrolle des Blutdruckes sympatische Vasodilatation (ACh, antizipatorische Vasodilatation?) aktive Hyperämie: Metaboliten (hoche Kapillarendichte (400/mm 2 )) Adrenalin: Vasodilatation durch Beta 2 Rezeptoren 31 Sport / Arbeit und Kreislauf Ursachen höcheres Herzzeitvolumen bessere Pumpenaktivität + chronotopische Wirkung + inotropische Wirkung beta 2 Wirkung symp. Vasodilatation in Muskel symp. Vasokonstriktion symp. Vasokonstriktion 32 16

17 Kreislauf in der haut

18 die Haut: mäβige metabolische Aktivität Ischemie reaktive Hyperemie Lesionen Axon Reflex Durchblutung variert zwischen 5-50 % des HZVs, ist von Thermoregulation abhängig Hautvenen dienen als Blutreserve 35 Akren: sympatische Fasern, NA, alfa 1 Rez. an die Arteriolen und AV Anastomosen Vasokontriktion / Hemmung der Vasokonstriktion Proximale Hautregionen: sympatische Fasern (NA), alfa 1 Rezeptoren an die Arteriolen parasympatische Fasern (ACh) an die Schweisdrüsen (Bradykinin Freisetzung) 36 18

19 die Nierendurchblutung 37 Robert Tigerstedt Robert Tigerstedt and Per Bergman: Niere und Kreislauf. Arch. Physiol. 8: , Experiment 1B, November 8, A kidney was pulverized with 21 ml of cold water. Injection into the jugular vein. Within ~ 80 s, there is a rise in mean blood pressure from mmhg to 100 mmhg, i.e., an increase by ~50 %.. RENIN wardas erste entdeckte Hormon. Diese Entdeckung wurde für 40 Jahrenvergessen.Nach vier Jahren, in 1902, Bayliss und Starling haben über die Entdeckung von Sekretingeschrieben.Das ist der Geburtstag der Endokrinologie

20 renale und hormonale Kontrolle des mittleren arteriellen Drucks (mad) Harnausscheidung X Normal arterieller Druck (mad) Harnausscheidung steigt bei erhöhtem mad (Druckdiurese) Druckdiurese führt zu vermindertes Blutvolumen und Blutdruckabfall Druckdiurese kann durch Hormone beeinflusst werden (Osmo- und Volumenkontrolle) 39 Blutdruck Kontrolle durch Druckdiurese Blutdruck Druckdiurese Wasserausscheidung Herzzeitvolumen Extrazelluläre- und Blutvolumen venöser Rückstrom mittlerer Füllungsdruck 40 20

21 Blutdruck Kontrolle durch Hormone Blutdruck atriale natriuretische Peptide + - Renin-Angiotensin-Aldosteron Axe Vasopressin Harnausscheidung 41 Angiotensinconvertase (ACE) (Endothelzellen) Salzhunger Trinken DAS RENIN-ANGIOTENSIN SYSTEM Blut: Angiotensinogen (von der Leber) Vasopressin Sekretion Angiotensin I Angiotensin II AT-R1 (IP3 Ca) erhöhtes HZV x erhöhtes TPW Renin JGA Vasokonstriktion in Arteriolen verminderter Blutstrom in der Niere β1 Stimulation Hyponaträmie Stimulation von Aldosterone Na-Reabsorbtion = Blutdruck steigt 42 21

22 HZV X TPW = Blutdruck 43 ATRIOPEPTIN(ANH) EinHormon, welches Hypervolemie verminderte Kontraktilität den Blutdruck vermindert ANH Hemmung von Vasopressin Sekretion vermindertes HZV NIERE Dilatation von Nieren arteriolen erhöhte GFR Hemmung von Na Reabsorbtion Wasserverlust Blutdruck nimmt ab Hemmung von Reninsekretion weniger Angiotensin weniger Aldosterone Arteriolen: Vasodilatation verminderter TPW

23 renale und hormonale Kontrolle des mittleren arteriellen Drucks (mad) Harnausscheidung X Normal anp Renin- Angiotensin- Aldosteron Vasopressin anp fördert die Druckdiurese: mad sinkt RAA vermindert die Druckdiurese: mad steigt Vasopressin vermindert die Druckdiurese: mad steigt arterieller Druck (mad)

24 Korrektionseffektivität Sec Autoregulation INTEGRIERTE KREISLAUFKONTROLLE Blutdruckveränderung Cushing Reaktion Barorezeptor Refl. Chemorezeptor Refl Min 1-16 Stunden 1-16 Tage Nieren: Druckdiurese Vasopresszin: Wasserauschüttung Zeit Angiotenzin- Transkapillare Vasopressin: Flüssigkeitbewegung Vasokonstriktion Angiotenzin- Aldosteron: Salz-Wasserauschüttung langfrist. Kontrolle wird durch Volumenregulation erreicht Lernziel 32. Biologie der Atemwege, metabolische und endokrine Funktionen der Lunge 24

25 Biologie der Atemwege 1. Reinigung, Erwärmung, Befeuchtung in den Nasenmuscheln (> 10 µm) Schutzreflexe: Husten: laryngeale, tracheale mech., chemische Reize; aff. N. X. Niesen: nasale, mech., chemische Reize; aff. N. V. und I. Hering-Breuer reflex: Inflationsreflex; aff. N. X. mukozilliäre Clearance (2-10 µm, ~20 mm/min) Clara Zellen (Keulenzellen): SP-A, SP-D Mastzellen: bei der Wache alveoläre Makrophagen (< 2 µm) Biologie der Atemwege 2. Kontrolle der Bronchialweite sympatische (camp ) und parasympatische (camp ) Effekte Mediatoren: Histamin, Leukotrien, Substanz P Bronchomotorrischer Tonus Was passiert mit den vasoaktiven Substanzen in der Lunge? ACE und Lungen-Endothel 25