Kreislaufphysiologie

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1 Kreislaufphysiologie V. 46. Lokale Kreislaufkontrolle prof. Gyula Sáry 1 Integrierte Kontrolle des Blutdruckes 10 Druckveränderung ZNS ischem. Reaktion Barorezeptor R. Nieren: Druck-Volumen Kontrolle Vasopressin: Flüssigkeitkontrolle Korrektionstärke sec Autoregulation Chemorezeptor R Min 1-16 Stunden 1-16 Tage Zeit Angiotensin- transkapilläre Vasopressin: Flüssigkeitverschiebung Vasokonstriktion Angiotensin- Aldosterone: Na-Flüssigkeitkontrolle langfristige Kontrolle durch Volumenregulation. 2 1

2 Kreislaufkontrolle systemische Kontrolle Hauptziel: einen konstanten Drukgradient zu erhalten (ΔP), vor allem durch Kontrolle des mittleren arteriellen Druckes (MAD) lokale Kontrolle Hauptziel: adäquaten Blutstrom zu versichern, der die metabolische und funktionale Ausforderungen entspricht. Hämostase und immunologische Reaktionen können den Blutstrom (auch) beeinflussen. 3 Grundmechanismen der lokalen Blutstromkontrolle Autoregulation aktive Hyperämie reaktive Hyperämie Blutstromabnahme nach Gefäβverletzungen (und Blutgerinnung) Entzündung- Hyperämie 4 2

3 LOKALE KONTROLLE DES BLUTSTROMS 1. Autoregulation 2. aktive Hyperämie 3. reaktive Hyperämie Nieren Strom Strom mmhg Muskel erhöhtergewebe-stoffwechsel verursacht erhöhten Blutstrom Vasodilatation nach Hypoxie mmhg der Blutstrom bleibt relativ konstantin einem bestimmten Druckbereich (Critical closing pressure). Strom Block Hyperämie Zeit 5 1. Autoregulation Anwesend in alle Organe (nicht in der Lunge! ) am besten ist es im Gehirn, Koronarien und Nieren. Ruht an den erhöhten / erniedrigten lokalen Wiederstand, welcher mit dem arteriellen Blutdruck variiert. Mechanismen der akuten Autoregulation: 1. myogene (Bayliss) Wirkung 2. metabolisch (Akkumulation/Auswaschen der vasodilatatorischen Metaboliten) 3. funktionell (in den Nieren Autoregulation der glomeruläre Filtration produziert die Autoregulation des Stromes) Langfristige Autoregulation (Wochen-Monaten): (Angiogenesis Gefäßdegeneration (arteriolar and capillary rarefaction) 6 3

4 2. aktive Hyperämie 3. reaktive Hyperämie Gewebe Metabolismus Obstruktion Freisetzung von Vasodilatator Metaboliten Akkumulation von Vasodilatator Metaboliten Arteriolen - Dilatation Arteriolen - Dilatation Gewebe Wiederstand niedrig: Blutstrom erhöht Obstruktion aufgelöst: Gewebe Wiederstand niedrig Sauerstoff Zufuhr bleibt erhöht bis der Metabolismus es verlängt Blutstrom wäscht Metaboliten aus, bis der Blutstrom sich mormalisiert 7 Lokale Kreislaufkontrolle Lokaler Kreislauf wird durch den regionellen vaskulären Wiederstand kontrolliert. Es wird durch den Tonus der prekapillären Wiederstandgefäße ermöglicht. Deshalb: alle Kontrollmechanismenruhen an der Kontraktion / Relaxation der Vaskulären Muskulatur. 8 4

5 Komponenten des Ruhetonus Ruhetonus = basaler Tonus + neurogener Tonus systemische Hormone myogener Tonus lokale vaskuläre (Endothel) Faktoren sympathischer vasokonstriktorischer Tonus Die autonome vasodilatorische Fasern haben nie tonische Aktivität!! lokale humorale(gewebe) Faktoren Phasische (nicht tonische) vasodilatorische Innervation kann den Blutstrom lokal erhöhen 9!!!! präkapilläre Arteriolen 10 5

6 Der myogene Tonus in Arterien-Glattmuskeln Glattmuskelfasern reagieren mit spontaner Kontraktion auf Dehnung (myogener Tonus) der Bayliss Effekt: Glattmuskeln in der Gefäβwandreagieren mit Kontraktion auf Dehnung: Vasokonstriktion TPW steigt der Blutdruck steigt der Bayliss Effekt sorgt für stabilen Strom bei Druckschwankungen (zb. beim Aufstehen, Reflexe!!!) 11 Mechanismus der myogenen Antwort (Spiegelbild der Stressrelaxation in Venen) 12 6

7 Endothelfaktoren die auf den Tonus der Glattmuskulatur wirken Dilatation: NO Prostazyklin EDHF (endothelium-derived hyperpolarizing factor) Konstriktion: Endothelin Die Anwesenheit und Kontribution von diese Faktoren hängt von Spezies, von Entwicklung und Organ/Organsystem ab. 13 Nobel Preis in 1998: für die Entdeckung von NO (Stickstoffmonoxid), ein Signal-Molekül im Kreislaufsystem 14 7

8 Die Entdeckung von NO Endothelium entfernt Endothelium intakt Wiederstand Wiederstand 15 (in Glattmuskelzellen) 16 8

9 Biosynthese und Wirkung von NO Rezeptor Endothelium Glattmuskel PKG= Protien Kinase G Ca ++ reuptake 17 NO Synthase Isoformen NOS-1 in Nerven, in vasodilatorische Fasern NOS-2 in Phagozyten (hier hat NO eine bakterizide Wirkung) NOS-3 in Endothelzellen (ist als enos gekannt) enos kann durch verschiedene Faktoren stimuliert werden: ACh Histamin (H1 Rezeptoren) Bradykinin VIP (vasoaktive intestinale Peptide) SP (Substanze P) NA (NO vermindert NA induzierte Vasokonstriktion) 18 9

10 EIKOSANOIDE ARACHIDONSÄURE 19 Eikosanoide im Kreislauf Eikosanoide werden in alle Zellen produziert: die sind intra- und interzelluläre Signalmolekulen 1. PGI2ausdemEndothelium: kontinuierlicher vasodilatorischer Tonusin Arterien. Hemmt die Aggregation von Thrombozyten(cAMP) 2. PGE2: wahrscheinlich ein Mediator der metabolisch induzierten Vasodilation (camp) 3. TXA2: Vasokonstriktor ausden Thrombozyten(IP3/Ca ++ ) ASPIRIN kann Blutgerinnung und Thrombose hemmen!: 20 10

11 EDHF EDHF: Endothelium Derived Hyperpolarizing Faktor noch nicht identifiziert in vielen Gefäβe, auch wenn NO oder Prostazyklin total gehemmt wird die chemische Struktur ist unbekannt: Eikosanoide? reaktive Sauerstoffradikale? aktiviert K-Kanäle in Glattmuskel, wirkt hyperpolarisierend und vasodilatorisch in kleinen Arterien und Arteriolen: Organ Durchblutung, perif. Wiederstand, Blutdruck 21 Endothelin ein parakrines vasokonstriktorisches Peptid, in Endothelzellen produziert. im Kreislauf: ET1. ET1 ist der wirkungsvollster Vasokonstriktor. Rezeptor: ET-A (IP3/Ca). Reiz: Angiotensin, NA/A, Hypoxie, Thrombin, Scherkraft noch dazu: Proliferation und Wachstum von Muskelzellen Kontrollmöglichkeiten : entweder direktand die Glattmuskelzellen in den Gefäße, oder indirekt, durch die Freisetzung von vasokonstriktorische und vasodilatorische Substanzen aus dem Endothelium. Einige Mechanismen haben beide Wirkungen

12 Lokal bedeutende Komponente des Ruhetonus RUHETONUS = BASALER TONUS + NEUROGENER TONUS myogener Tonus* Hormone lokale Gewebe Faktoren systemischer vasokonstriktorischer Tonus (sympatische Fasern) lokale Faktoren aus dem Endothel* * intrinsische Faktoren 23 Lokale Gewebe Faktoren (Metaboliten) die Vasodilatation Verursachen Freisetzung: aktive Zellen, metabolische Störungen lokale Hypoxie (nicht in der Lunge!!), CO 2, Milchsäure, K + -Ionen NO PGE 2 Adenosin 24 12

13 Adenosine Gewebe-Zelle ATP Na + A A A A koffein Inosine S-adenozylhomocisteine A2 camp Glattmuskelzelle Vasodilatation 25 Vasodilatation durch camp 26 13

14 Lokal bedeutende Komponente des Ruhetonus RUHETONUS = BASALER TONUS + NEUROGENER TONUS myogener Tonus* Hormone lokale Gewebe Faktoren systemischer vasokonstriktorischer Tonus (sympatische Fasern) lokale Faktoren aus dem Endothel* * intrinsische Faktoren Phasische (nicht tonische) vasodilatorische Innervation kann den Blutstrom lokal erhöhen 27 LOKAL BEDEUTENDE VEGETATIVE INNERVATION parasympatische Innervation (ACh, VIP, NO) in: Speicheldrüsen, GI Drüsen, ext. Genitalien, Pia Mater Gefäβe sympatische Innervation von Muskelarteriolen (ACh) enterale Innervation von GI System Arteriolen (ACh, VIP, NO) 28 14

15 Langfristige Veränderung des lokalen Blutstroms: Angiogenese kronischer Anstieg der metabolischen Aktivität oder Hypoxie induziert Angiogenese Hypoxie induziert humorale Faktoren (vascular endothelial growth factor, fibroblast growth factor, Angiopoietin) Kapillarendichte ist durch die MAXIMALE Bedürfnisse bestimmt, und nicht durch durchschnittliche (Muskeln) Das Gegenteil: arteriolar/ capillary rarefaction Degeneration der Arterien/Kapillaren Mechanismus: folgende Abbildung

16 Blutgerinnung induzierte Vasokonstriktion Endothelium beschädigt: geringe Produktion von NO, Prostazyklin und EDHF vasodilatatorische Faktoren (via Endothelium) sind Wirkungslos, oder die wirken umgekährt (zb. ACh) Thrombin stimuliert Endothelin Freisetzung Thrombozyten setzen vasokontriktorische Substanzen: Serotonin, Katekolamine und Thromboxane frei Endothelium entfernt Endothelium unberührt Vasodilatation bei Entzündung Histamin Bradykinin und Kallidin PGE 2 neurogene Enzündung: SP, Neurokinin A, CGRP

17 Der Axonreflex 33 Gewebeschaden, Immunreaktion Histamin ist am wichtigsten Enzündungsmediator ENZÜNDUNG Vasodilatation, erhöchte Permeabilität Jucken, Weh, Ödem,

18 Kininbildung Pre-Kallikrein XII XIIa 35 Kininwirkung 36 18