2016.12.08.
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 9 2016.
Szempontok egy-egy szerv keringésének jellemzéséhez Kvantitatív adatok: PTF%, szöveti vérátáramlás (ml/g/min), O2-felvétel stb. funkcionális morfológiai jellegzetességek: artériák, mikrocirkulációs rendszer, vénák a kapilláris transzport specifikus tényezői a szöveti véráramlás, vagyis az arteriolák tónusának szabályozási mechanizmusai!
1
2016.12.08.
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
TPR
16
Hgmm×perc/l
Hgmm×perc/l
2
2016.12.08.
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
stasis
Intermittáló áramlás
Folyamatos áramlás
Vénás nyomás
Távolság a tüdőbázistól
Artériás nyomás
véráramlás
3
2016.12.08.
A valóságban egészséges emberben NINCS I. Zóna! Nincs áramlás
A. pulmonalis Szisztolés nyomás
Intermittáló áramlás
A. pulmonalis Diasztolés nyomás
Folyamatos áramlás Lefekvéskor az egész tüdő a 3. Zónába kerül! (Tüdőgyulladás, shock kezelése)
Tüdő véráramlás (az átlag %-ában)
A gravitáció hatása a tüdő véráramlására
3x grádiens!
tüdőbázis
tüdőcsúcs
4
2016.12.08.
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
2016.12.08.
Pulmonáris vaszkuláris rezisztencia
A vaszkuláris ellenállás a tüdőtérfogattól is függ
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
2016.12.08.
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, EulerLiljestrand rfx)! A lokális szabályozás célja az oxigenizáció biztosítása. A rosszul ventillált tüdőrész felől a vér a jobban átszellőzött felé terelődik.
7
2016.12.08.
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 2012 92:367-520
A hipoxiás pulmonáris vazokonstrikció a pulmonáris artériás simaizomzat tulajdonsága
PVR: Pulmonáris Vaszkuláris Rezisztancia PH: Pulmonáris hipertenzió ROCK: RhoA/Rho kinase
(Curr Opin Pharmacol 9:287-296, 2009) Nem ismerjük a pontos mechanizmust.
8
2016.12.08.
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 m2 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
2016.12.08.
Pulmonáris endothelium metabolikus clearance Szerotonin > 95% TxA2, PGE2, LTB4 >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
2016.12.08.
Az egyes szervek véráramlása és oxigén-felhasználása
A PTF egyszerűsített felosztása agyi + koronária véráramlás Vese véráramlás Vázizom véráramlás Splanchnikus véráramlás Bőr és a maradék áramlása
= = = = =
20% 20% 20% 20% 20%
11
2016.12.08.
A koszorúsérkeringés
A PTF~5%, az oxigénfogyasztás ~10%-a, az AVDO2 a test átlagának több mint duplája! Metabolikus kihívások!
12
2016.12.08.
Anatómiai jellegzetességek Bal és jobb koszorúserek (a véráramlás 85-15 %) 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
2016.12.08.
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
2016.12.08.
A szív energiametabolizmusának szubsztrátjai
Piroszőlősav, ketontestek aminosavak Szabad zsírsavak 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 v2) -15% W = 1.182 Nm (J) minden szisztole során Teljesítmény: P ~ 1.4 W (J/s) Hatékonyság: 15-40 %
15
2016.12.08.
A vázizom keringése
Nyugalomban a szövetsúlyra vetített oxigénfogyasztás töredéke a szívizomnak, a véráramlás is arányosan kisebb!
16
2016.12.08.
A vázizom keringése: kvantitatív adatok A vázizomzat a testtömeg fele A PTF 15-20%-a nyugalomban <1 l/perc, A PTF 80% munkavégzéskor: 20-22 l/perc a nyugalmi oxigénfogyasztás 20%-ért a maximális oxigénfogyasztás 80%-ért felelős, a vázizom oxigénfogyasztása 50-75 szeresére nőhet munkavégzéskor!
perctérfogat
bőr szív, agy zsigerek és vese
vázizomzat
oxigénfelhasználás (l/min)
17
2016.12.08.
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
2016.12.08.
Munkavégzés hatása Artériás középnyomás
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
Centrális vénás nyomás
szívfrekvencia
pulzustérfogat
perctérfogat TP rezisztencia Hasi átáramlás
Vénatónus (symp)
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
2016.12.08.
PTF és vénásvisszaáramlás (L/min)
Guyton diagram használata: PTF változás okai fizikai munkavégzéskor A szív fokozott szimpatikus ingerlése
Csökkent TPR (vazodilatáció az izomban)
Szimpatikus venokonstrikció
Jobb pitvari nyomás
20
