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Kreislaufphysiologie
V.
48. Lokale Kreislaufkontrolle
prof. Gyula Sáry
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Kreislaufkontrolle
systemische Kontrollelokale Kontrolle
Hauptziel: einen konstanten Drukgradient zu erhalten (ΔP), vor allem durch Kontrolle des mittleren arteriellen Druckes (MAD)
Hauptziel: adäquaten
Blutstrom zu versichern, der
die metabolische und
funktionale Ausforderungen
entspricht. Hämostase und
immunologische Reaktionen
können den Blutstrom
(auch) beeinflussen.
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P = HZV x TPRLokaler Blutstrom(Perfusion) = P / LR
P: Blutdruck, LR: lokaler Widerstand,
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Grundmechanismen der lokalen Blutstromkontrolle
•Autoregulation
•aktive Hyperämie
•reaktive Hyperämie
•Blutstromabnahme nach Gefäβverletzungen (und
Blutgerinnung)
•Entzündung - Hyperämie
3
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LOKALE KONTROLLE DES BLUTSTROMS
1. Autoregulation
60 180 mmHg
Stro
m
Nieren
14020 mmHg
Stro
m
Muskel
der Blutstrom bleibt relativkonstant in einem bestimmten Druckbereich(Critical closing pressure).
2. aktive Hyperämie
erhöhter Gewebe-Stoffwechsel verursacht erhöhten Blutstrom
Stro
m
3. reaktive Hyperämie
Vasodilatation nach Hypoxie
ZeitBlock
Hyperämie
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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) Wirkung2. 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)
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6
aktive Hyperämie reaktive Hyperämie
Gewebe Metabolismus
Freisetzung von VasodilatatorMetaboliten
Arteriolen - Dilatation
Gewebe Wiederstand niedrig:Blutstrom erhöht
Sauerstoff Zufuhr bleibt erhöhtbis der Metabolismus es verlängt
Obstruktion
Akkumulation von VasodilatatorMetaboliten
Arteriolen - Dilatation
Obstruktion aufgelöst:Gewebe Wiederstand niedrig
Blutstrom wäscht Metaboliten aus,bis der Blutstrom sich mormalisiert
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Lokale Kreislaufkontrolle
• Lokaler Kreislauf wird durch den regionellen vaskulären Wiederstand kontrolliert.
• Es wird durch den Tonus der prekapillären Wiederstandgefäße ermöglicht.
• Deshalb: alle Kontrollmechanismen ruhen an der Kontraktion / Relaxation
der Vaskulären Muskulatur.
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Komponenten des Ruhetonus
Ruhetonus = basaler Tonus + neurogener Tonus
sympathischer vasokonstriktorischer Tonusmyogener Tonus
systemische Hormone
lokale vaskuläre(Endothel) Faktoren
lokale humorale (Gewebe) Faktoren
Die autonome vasodilatorischeFasern haben nie tonische Aktivität !!
Phasische (nicht tonische) vasodilatatorische Innervation kann den Blutstrom lokal erhöhen
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präkapilläre Arteriolen
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Der myogene Tonus in Arterien-Glattmuskeln
• Glattmuskelfasern reagieren mit spontaner Kontraktion auf Dehnung
(myogener Tonus)
• der Bayliss Effekt:
Glattmuskeln in der Gefäβwand reagieren mit Kontraktion auf Dehnung:
Vasokonstriktion → TPW steigt → der Blutdruck steigt
• der Bayliss Effekt sorgt für stabilen Strom bei Druckschwankungen
(zB. beim Aufstehen, Reflexe!!!)
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Mechanismus der myogenen Antwort(Spiegelbild der Stressrelaxation in Venen)
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.
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Nobel Preis in 1998: für die Entdeckung von NO (Stickstoffmonoxid), ein Signal-Molekül im Kreislaufsystem
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Endotheliumintakt
Endotheliumentfernt
Die Entdeckung von NO
Wiederstand
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Myosin leichte Ketten-Phosphatase
Dephosphoryliert Myosin
Vasodilatation
Wirkung von NO• ACH• Schubspannung• Histamin• Bradykinin• Prostaglandin
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NO Synthase Isoformen
NOS-1 in Nerven, in vasodilatatorische 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)
• Erytrozyten � Hypoxie � Vasodilatation?
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EIKOSANOIDE
ARACHIDONSÄURE
Eikosanoide im Kreislauf
Eikosanoide werden in alle Zellen produziert: die sind intra- und interzelluläreSignalmolekulen
1. PGI2 aus dem Endothelium: kontinuirlicher vasodilatatorischer Tonus inArterien. Hemmt die Aggregation von Thrombozyten (cAMP)
2. PGE2: wahrscheinlich ein Mediator der metabolisch induzierten Vasodilation(cAMP)
3. TXA2: Vasokonstriktor aus den Thrombozyten (IP3/Ca)
ASPIRIN kann Blutgerinnung und Thrombose hemmen! :
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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 direkt and die Glattmuskelzellen in den Gefäße, oder indirekt, durch die Freisetzung von vasokonstriktorische und vasodilatatorische Substanzen aus dem Endothelium. Einige Mechanismen haben beide Wirkungen.
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Lokal bedeutende Komponente des Ruhetonus
RUHETONUS = BASALER TONUS + NEUROGENER TONUS
myogener Tonus*
Hormone
lokale Gewebe Faktoren
lokale Faktoren aus dem Endothel*
systemischer vasokonstriktorischer
Tonus(sympatische Fasern)
* intrinsische Faktoren
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Lokale Gewebe Faktoren (Metaboliten) die Vasodilatation Verursachen
Freisetzung:
aktive Zellen,
metabolische Störungen
• lokale Hypoxie (nicht in der Lunge!!), CO2, Milchsäure, K+-Ionen
• NO
• PGE2
• Adenosin
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Vasodilatationdurch cAMP
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InosineS-adenozyl-
homocisteine
koffein
A
Na+
A
ATP
A A
cAMP↑
A2
Adenosine
Vasodilatation
Glattmuskelzelle
Gewebe-Zelle
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Lokal bedeutende Komponentedes Ruhetonus
RUHETONUS = BASALER TONUS + NEUROGENER TONUS
myogener Tonus*
Hormone
lokale Gewebe Faktoren
lokale Faktoren aus dem Endothel*
systemischer vasokonstriktorischer
Tonus(sympatische Fasern)
* intrinsische Faktoren
Phasische (nicht tonische) vasodilatatorische Innervation kann den Blutstrom lokal erhöhen
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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)
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)
• Mechanismus: folgende Abbildung
• Kapillarendichte ist durch die MAXIMALE Bedürfnisse bestimmt, und
nicht durch durchschnittliche (Muskeln)
• Das Gegenteil: arteriolar/ capillary rarefaction
Degeneration der Arterien/Kapillaren
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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
Endotheliumunberührt
Endotheliumentfernt
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Vasodilatation bei Entzündung
• Histamin
• Bradykinin und Kallidin
• PGE2
• neurogene Enzündung: SP, Neurokinin A, CGRP
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Gewebeschaden,Immunreaktion
ENZÜNDUNGVasodilatation,erhöchte PermeabilitätJucken, Weh, Ödem,
Histamin istam wichtigstenEnzündungsmediator
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Der Axonreflex
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Kininbildung
XII → XIIa
Pre-Kallikrein
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Kininwirkung