A kardiovaszkuláris rendszer élettana VI.

Átírás

1 A kardiovaszkuláris rendszer élettana VI. 52. Pulmonáris keringés 34. A légutak biológiája, a tüdő metabolikus és endokrin funkciói 42. A szív munkavégzése, anyagcseréje és a koszorúsérkeringés 53. A vázizom keringése, a munkavégzés során kialakuló kardiovaszkuláris adaptáció Domoki Ferenc, December Szempontok egy-egy szerv keringésének jellemzéséhez Kvantitatív adatok: PTF%, szöveti vérátáramlás (ml/g/min), O 2 -felvétel stb. funkcionális morfológiai jellegzetességek: artériák, mikrocirkulációs rendszer, vénák a kapilláris transzport specifikus tényezői a szöveti véráramlás, vagyis az arteriolák tónusának szabályozási mechanizmusai! 1

2 A pulmonáris keringés A legmagasabb vérellátású szerv! (= PTF) Alacsony nyomású és ellenállású keringés! Pulmonáris keringés Szisztémás keringés PA systolés nyomás 24 Hgmm Aorta systolés nyomás 120 Hgmm PA diasztolés nyomás 9 Hgmm Aorta diasztolés nyomás 80 Hgmm PA középnyomás 14 Hgmm Aorta középnyomás 93 Hgmm Pulmonáris kapilláris átlagnyomás 10 Hgmm Szisztémás kapilláris átlagnyomás 25 Hgmm Bal pitvari nyomás 6-8 Hgmm Jobb pitvari nyomás 0-2 Hgmm PVR 1.5 Hgmm perc/l TPR 16 Hgmm perc/l 2

3 Anatómiai jellegzetességek A tüdőartériák a vénákhoz hasonlóan tágulékonyak, a vértérfogat mintegy 10%-a fele-fele arányban oszlik meg a tüdő artériák és vénák között, a kapillárisokban mintegy 80 ml vér van. Az aa. bronchiales, az aorta ágai biztosítják a légutak szöveteinek NUTRITíV keringését (PTF 1-2%-a), fiziológiás sönt. Az alacsony nyomásértékek és a nagy vaszkuláris compliance folytán passzív változások nagymértékben befolyásolják a tüdőerek ellenállását. Fontos aspektusok: 1. GRAVITÁCIÓ hatása álló emberben, 2. a pulmonáris nyomás / PTF emelkedése, 3. a tüdő légtartalmának változásai. A gravitáció hatása: a transzmurális nyomás vertikális grádiense alakul ki álló helyzetben Intraalveoláris nyomás Artériás nyomás Vénás nyomás stasis Intermittáló áramlás Folyamatos áramlás Távolság a tüdőbázistól véráramlás 3

4 A valóságban egészséges emberben NINCS I. Zóna! Nincs áramlás Intermittáló áramlás A. pulmonalis Szisztolés nyomás A. pulmonalis Diasztolés nyomás Folyamatos áramlás Lefekvéskor az egész tüdő a 3. Zónába kerül! (Tüdőgyulladás, shock kezelése) A gravitáció hatása a tüdő véráramlására Tüdő véráramlás (az átlag %-ában) tüdőbázis 3x grádiens! tüdőcsúcs 4

5 A PVR csökken, ha a pulmonáris nyomás és/vagy a PTF nő, mert A nagy compliance miatt, a transzmurális nyomás KISMÉRTÉKŰ növelése is az extralveoláris erek tágulatához vezet Az alveoláris kapillárishálózat sokszorosan elágazó hálózatában új utak nyílnak meg (kapilláris- toborzás, capillary recruitment) 5

6 A vaszkuláris ellenállás a tüdőtérfogattól is függ Pulmonáris vaszkuláris rezisztencia Normál légzéstérfogat Az alveolusok kitágulása a köztük haladó (extraalveoláris) ereket tágítja, viszont a tágulás a falfeszülés miatt a szeptális kapillárisokat szűkíti Optimum: FRC érték körül! Nem mindegy, hogy a mesterséges lélegeztetés milyen! Tüdőtérfogat Pulmonáris mikrocirkuláció Igen vékony kapillárisok (0,3 µm!), folyadékra permeabilisak Alveolusokba törő tüdőödéma letális lehet! A Starling erők közül főleg az alacsony kapilláris hidrosztatikai nyomás KORLÁTOZZA a folyadéktranszportot Gazdag nyirokérhálózat is véd az ödéma ellen 6

7 Alveolokapilláris barrier A tüdővéráramlás szabályozása a ventillációs-perfúziós hányados V/Q 1 Jórészt passzív, autoreguláció NINCS. A tüdőn BELÜLI véráramlás elosztás különleges jelensége: hipoxia-indukált pulmonáris vazokonstrikció (HPV, Euler- Liljestrand rfx)! A lokális szabályozás célja az oxigenizáció biztosítása. A rosszul ventillált tüdőrész felől a vér a jobban átszellőzött felé terelődik. 7

8 HPV munkában Egy két kompartmentes tüdőmodellben (a bal oldali tüdő a B és C panelekben nem ventillál), az előny nyilvánvaló: HPV-vel (Cpanel) az artériás vér oxigenizációja kevésbé csökken Hypoxic Pulmonary Vasoconstriction J. T. Sylvester, Larissa A. Shimoda, Philip I. Aaronson, Jeremy P. T. Ward Physiological Reviews : A hipoxiás pulmonáris vazokonstrikció a pulmonáris artériás simaizomzat tulajdonsága PVR: Pulmonáris Vaszkuláris Rezisztancia PH: Pulmonáris hipertenzió ROCK: RhoA/Rho kinase (Curr Opin Pharmacol 9: , 2009) Nem ismerjük a pontos mechanizmust. 8

9 A hipoxiás vazokonstrikció pulmonáris hipertenzióhoz vezet A tüdőerekben kialakuló magas nyomás a tüdőereket és a jobb kamrát is károsíthatja. Intenzív terápiában a lélegeztető gázhoz kevert NO (~ 20 ppm) terápiás hatású. A tüdő mikroereinek METABOLIKUS funkciója A nagyvérkörrel sorbakapcsolt mintegy 100 m 2 felszínű terület az artériás vér összetételét nemcsak a vérgáz koncentrációkon át befolyásolja. Az egyes szervekből felszabaduló lokális keringésszabályzó anyagokat a pulmonáris endothelium lebontja, így azok NEM fejtenek ki hormonális hatást (köv. dia) Itt történik az angiotenzin II hormon képződése angiotenzin I-ből (ACE) 9

10 Pulmonáris endothelium metabolikus clearance Szerotonin > 95% TxA 2, PGE 2, LTB 4 >90% Bradykinin >80 % (ACE végzi!) A hatások specifikusak: hisztamin, prosztaciklin pl. NEM inaktiválódik A nagyvérkör szerveinek keringése Ma: koszorúserek és vázizom Renális keringés: vese élettan (55) Splanchnicus keringés: GIS élettana (68) Bőrkeringés: hőszabályozás (86) Magzati és lepényi keringés: reproduktív élettan (91) Agyi keringés: KIR élettana (93) 10

11 Az egyes szervek véráramlása és oxigén-felhasználása A PTF egyszerűsített felosztása agyi + koronária véráramlás = 20% Vese véráramlás = 20% Vázizom véráramlás = 20% Splanchnikus véráramlás = 20% Bőr és a maradék áramlása = 20% 11

12 A koszorúsérkeringés A PTF~5%, az oxigénfogyasztás ~10%-a, az AVDO 2 a test átlagának több mint duplája! Metabolikus kihívások! 12

13 Anatómiai jellegzetességek Bal és jobb koszorúserek (a véráramlás %) a bal kamrában a vérerek szisztoléban összenyomódnak, az áramlás java a diastole idején történik. A hatás a kamrafalon belül nem homogén: a SZUBENDOKARDIUM a leginkább érintett! Transzmurális nyomás! 13

14 A koronáriakeringés szabályozása Az arteriolák nyugalmi tónusát a bazális tónus szabja meg, szimpatikus konstriktor tónus NINCS! Kifejezett áramlási autoreguláció az áramlást főleg az izomrostokból felszabaduló metabolitok (köztük: adenozin), és az endotheliális NO szabályozza a szív több oxigént, tápanyagot CSAK a véráramlás fokozásával kaphat (akár 80% deszaturáció az átlag 25%-hoz képest) A koronáriakeringés alkalmazkodása munkavégzéskor A fokozódó PTF jelentős részben a szív pumpaműködésének szimpatikus IR általi fokozódásával jön létre A szimpatikus tónus növelése a metabolikus aktivitás növeléséhez, és a metabolitok fokozott felszabadulásán keresztül VAZODILATÁCIÓHOZ vezet, a koronária keringés a PTF-fel arányosan NŐ (~5%) Direkt vegetatív vaszkuláris hatás szerepe alárendelt 14

15 Szabad zsírsavak A szív energiametabolizmusának szubsztrátjai Piroszőlősav, ketontestek aminosavak Szabad zsírsavak nyugalom munkavégzés A szív munkavégzése Két részből áll: 1. A nyomás térfogat munka (PxV) a pulzustérfogatnyi alacsony nyomású vérből magas nyomású vér lesz 85% 2. Kinetikus munka (1/2 m x v 2 ) -15% W = Nm (J) minden szisztole során Teljesítmény: P ~ 1.4 W (J/s) Hatékonyság: % 15

16 A vázizom keringése Nyugalomban a szövetsúlyra vetített oxigénfogyasztás töredéke a szívizomnak, a véráramlás is arányosan kisebb! 16

17 A vázizom keringése: kvantitatív adatok A vázizomzat a testtömeg fele A PTF 15-20%-a nyugalomban <1 l/perc, A PTF 80% munkavégzéskor: l/perc a nyugalmi oxigénfogyasztás 20%-ért a maximális oxigénfogyasztás 80%-ért felelős, a vázizom oxigénfogyasztása szeresére nőhet munkavégzéskor! perctérfogat bőr szív, agy zsigerek és vese vázizomzat oxigénfelhasználás (l/min) 17

18 Áramlásfokozódás működő vázizomban Megfigyelhető a kezdeti anticipátoros áramlásnövekedés, az izomkontrakciók érkompressziós hatása, valamint a közti időszakokban kifejlődő aktív hiperémia, amely megszűnik a metabolizmus helyreállásával A vázizom keringés szabályozása Szimpatikus vazokonstriktor tónus: szisztémás keringésszabályozó hatás szimpatikus kolinerg vazodilatáció: anticipáció?! (készenlét) aktív munkahiperémia: metabolikus szabályozás (K+, sav, adenozin, stb.) Jelentős kapilláris értoborzás (recruitment) 18

19 Artériás középnyomás Centrális vénás nyomás szívfrekvencia pulzustérfogat perctérfogat TP rezisztencia Hasi átáramlás Vénatónus (symp) Munkavégzés hatása Szimpatikus tónus nő és vazodilatáció jön létre a működő izmokban. nettó hatás: TPR csökken perctérfogat nő systolés és középnyomás nő, diastolés nem változik. Redisztribúció: a hasi zsigerek (és a bőr) átáramlása csökken, mérsékelve a TPR csökkenését A baroreceptor érzékenység szabályozása Izommunka Vészreakció Agyi iszkémia Intrakraniális nyomásfokozódás (Cushing reflex) Hipoxia/hiperkapnia Felszínes (bőr) fájdalom Set-point emelése szimpatikus aktivitás aktivitás Set-point csökkentése Vazovagális syncope Mély (zsigeri) fájdalom Kardiopulmonáris baroreceptorok fokozott aktivitása 19

20 Guyton diagram használata: PTF változás okai fizikai munkavégzéskor PTF és vénásvisszaáramlás (L/min) A szív fokozott szimpatikus ingerlése Csökkent TPR (vazodilatáció az izomban) Szimpatikus venokonstrikció Jobb pitvari nyomás 20