Fizjologia krążenia wieńcowego

2011-12-03

Fizjologia krążenia mózgowego

Paweł Grabiec

Słownik

Ciśnienie perfuzyjne – w czaszce: różnica

między średnim ciśnieniem tętniczym a

ciśnieniem śródczaszkowym.

Hiperwentylacja

– zwiększona wentylacja płuc:

zwiększona ilość powietrza trafia do

pęcherzyków płucnych, powodując

zmniejszenie prężności dwutlenku węgla.

Hipokapnia

– obniżenie prężności dwutlenku

węgla we krwi poniżej normy (norma to 40
mm Hg).

Hipoksja

– niedobór tlenu w tkankach.

Miocyty

– podstawowe komórki tkanki

mięśniowej.

Opór naczyniowy – opór, na jaki trafia krew

wyrzucana do tętnic przez serce.

Prostacyklina-

hormon tkankowy hamujący

agregację płytek krwi, rozszerzający naczynia

krwionośne.

Paweł Grabiec

2011-12-03

Wstęp ...

•

Masa mózgu ludzkiego stanowi

2% masy ciała, ale otrzymuje

aż do 15% całkowitej

pojemności minutowej serca i

zużywa 20% tlenu pobieranego
przez organizm.

•

Każda tętnica szyjna dostarcza

mózgowi 350-400 mL krwi, a

tętnica podstawna 200 mL.

•

Przez istotę szarą przepływa
80-90 mL/100 g/min krwi

–

ponad 3x więcej niż przez istotę

białą. Zużycie tlenu przez istotę

szarą jest 5x wyższe, niż przez

białą.

Paweł Grabiec

Neurony są pozbawione zapasów

energetycznych. Do przemian

beztlenowych są zdolne w bardzo

małym zakresie, dlatego też ich

aktywność całkowicie zależy od

nieprzerwanej dostawy tlenu.

DLACZEGO RKO JEST WAŻNE

Paweł Grabiec

2011-12-03

Dopływ krwi tętniczej do mózgu

•

Tętnice szyjne wewnętrzne

dają po każdej stronie początek

tętnicom mózgowym (przedniej

i środkowej).

•

Tętnica podstawna dzieli się na

dwie tętnice mózgowe tylne.

•

Tętnica łącząca przednia łączy

dwie tętnice mózgowe
przednie.

•

Tętnica łącząca tylna przebiega

od od tętnicy mózgowej tylnej

do szyjnej wewnętrznej – koło
Willisa.

Paweł Grabiec

2011-12-03

Autoregulacja

•

Krążenie mózgowe

przystosowuje opór naczyniowy

do zmian ciśnienia
perfuzyjnego. Utrzymuje to

przepływ krwi na stałym

poziomie mimo wahań ciśnienia

tętniczego.

•

Dolny zakres autoregulacji:
50-60 mm Hg.

•

Górny zakres autoregulacji:
150-170 mm Hg.

Paweł Grabiec

Autoregulacja:

mechanizm miogenny

•

Rozciąganie naczyń odpowiedź skurczowa mięśni gładkich -

zwiększenie ciśnienia transmuralnego zwężenie naczyń i

zwiększenie oporu naczyniowego przeciwstawienie się
nadmiernej perfuzji.

•

Zmniejszenie ogólnego ciśnienia tętniczego zmniejszenie

rozciągania naczyń mózgowych rozkurcz miocytów

rozszerzenie naczyń i obniżenie oporu naczyniowego

ułatwiona perfuzja.

•

Zachodzi za pośrednictwem substancji (hydroksylowego metabolitu
kwasu arachidonowego 20-

HETE) powstającej w miocytach ściany

naczyniowej.

Paweł Grabiec

2011-12-03

Autoregulacja:

mechanizm metaboliczny

•

Zależy od miejscowych zmian prężności CO

i O

oraz adenozyny

(czyli końcowego produktu rozpadu ATP).

•

Aktywacja kanału potasowego K

ATP

przez receptor A

zaktywowany

przez adenozynę potasowy prąd odkomórkowy

hiperpolaryzacja miocytów naczyń. Niedostateczny przepływ krwi

powoduje gromadzenie się w mózgu CO

, zmniejszenie prężności

i zwiększenie stężenia adenozyny rozszerzenie naczyń

mózgowych.

•

Największą rolę odgrywa CO

– najsilniej rozszerza naczynia

mózgowe.

•

Spadek prężności CO

powoduje zwężenie naczyń mózgu. Wysokie

ciśnienie tętnicze wypłukiwanie CO

skurcz naczyń

mózgowych ochrona przed nadmierną perfuzją.

Paweł Grabiec

Upośledzenie autoregulacji:

•

Angiopatia nadciśnieniowa,

•

Encefalopatia nadciśnieniowa,

•

Udar i porażenie mózgowe,

•

Obrzęk mózgu.

Paweł Grabiec

2011-12-03

Bariera krew-

mózg:

•

Substancje obecne we krwi, z wyjątkiem dyfundujących

łatwo przez błony komórkowe (np. gazy oddechowe)

oraz środki rozpuszczalne w lipidach (np. środki

znieczulające), nie docierają do wewnętrznego

środowiska mózgu na zasadzie prostej dyfuzji czy
pinocytozy.

•

Doprowadzanie substancji potrzebnych neuronom jest

selektywnie kontrolowane aktywnością bariery krew-

mózg.

•

Barierę tę tworzy szczelna struktura komórek

śródbłonka, zespolonych białkowymi złączami
(z koneksyny 43).

Paweł Grabiec

Bariera krew-

mózg:

Cechy charakterystyczne:

•

Komórki śródbłonka zawierają liczne mitochondria i
wykazują dużą aktywność metaboliczną dostarcza to
energii do czynnego transportu białek z krwi, a także
innych substancji odżywczych i budulcowych.

•

Transportery białkowe glukozowe (GLUT-1) są
niezbędne dla neuronów – glukoza jest ich jedynym
substratem energetycznym.

Paweł Grabiec

2011-12-03

Bariera krew-

mózg:

•

Inny transporter (GLUT-

3) dostarcza glukozę

przetransportowaną przez barierę do wnętrza

neuronów; kolejne transportery doprowadzają
do nich aminkowasy budulcowe i substancje

potrzebne do syntezy ośrodkowych

transmitterów pobudzających (glutaminiany,

asparaginiany) i hamujących (GABA, glicyna).

Paweł Grabiec

Regulacja humoralna:

•

Czynnikiem chemicznym najsilniej rozszerzającym

naczynia mózgowe i zwiększającym przepływ krwi jest
CO

•

Otwarcie kanału potasowego K

ATP

przez CO

hiperpolaryzacja miocytów ściany naczyniowej

rozszerzenie naczyń mózgowych. Przyczynia się do tego

również uwalnianie NO z komórek śródbłonka i
prostacykliny.

•

Zmniejszenie prężności CO

w tkance mózgowej

zamknięcie kanałów K

ATP

depolaryzacja miocytów

zwężenie naczyń mózgowych zmniejszenie

przepływu krwi.

Paweł Grabiec

2011-12-03

Regulacja humoralna:

•

Drugim czynnikiem rozszerzającym
naczynia jest hipoksja: jej mechanizm
polega na gromadzeniu się adenozyny
(która rozszerza naczynia), jak też jonów
K+ i uwalnianiu NO z komórek śródbłonka.

Paweł Grabiec

Regulacja humoralna:

•

Hormony i czynniki humoralne kontaktują się
tylko ze śródbłonkiem naczyniowym, gdyż
bariera krew-

mózg oddziela je od mięśni

gładkich naczyń mózgowych.

•

Noradrenalina nieznacznie tylko zwęża naczynia
mózgowe – działa na receptor komórek
śródbłonka i uwalnia NO, rozszerzający
naczynia. NO jest tez uwalniany przez
oksytocynę , histaminę i wazopresynę.

Paweł Grabiec

2011-12-03

Regulacja humoralna:

•

Unerwienie naczyń mózgowych przez

pozamózgowe włókna układu autonomicznego

odgrywa niewielką rolę w regulacji przepływu

mózgowego. Układ przywspółczulny rozszerza

naczynia powierzchni mózgu i opon miękkich

przez włókna nerwu twarzowego (VII – co odkrył

polski neurochirurg Jerzy Choróbski).

•

Inne przywspółczulne włókna rozszerzające

naczynia mózgowe pobudzane ą odruchowo z

chemoreceptorów tętniczych, wspomagając na

drodze nerwowej działanie hipoksji

rozszerzającej naczynia.

Paweł Grabiec

Regulacja nerwowa:

•

Odbywa się przez endogenne,
wewnątrzmózgowe włókna naczyniowe
neuronów.

Paweł Grabiec

2011-12-03

Regulacja nerwowa:

Odbywa się przez endogenne, wewnątrzmózgowe włókna naczyniowe

neuronów.

Okolice zawierające neurony regulujące miejscowy przepływ krwi:

Jądro podstawne brzuszne przodomózgowia (jądro Meynerta):

jego pobudzenie powoduje rozszerzenie naczyń krwionośnych

całej kory mózgu. Dzieje się to przy udziale acetylocholiny i
receptora nikotynowego, wraz z uwalnianiem NO.

Uszkodzenie jądra przez złogi patologicznego białka (beta-
amyloid) ma miejsce w chorobie Alzheimera.

Jądro miejsca sinawego: także powoduje zwiększenie przepływu

w korze mózgu. Jego uszkodzenie redukuje rozszerzenie naczyń

przez hiperkapnię i hipoksję.

Paweł Grabiec

Regulacja nerwowa:

3. Jądro wierzchu móżdżku: rozszerza naczynia w korze, obu półkulach

i pniu mózgu jako element reakcji ortostatycznej, przeciwdziałający

niedokrwieniu mózgu po przyjęciu postawy pionowej.

4. Dogłowowy brzuszno-boczny obszar rdzenia przedłużonego:

zwiększenie przepływu krwi odgrywa tu rolę w reakcjach

alarmowych i stresowych, mobilizujących układ współczulny i

aktywność neuronalną kory.

Transmiterami zwiększającymi przepływ mózgowy wydają się być

głównie tlenek azotu i prostacyklina.

Paweł Grabiec

2011-12-03

Podstawowe pojęcia związane z

krążeniem wieńcowym

•

Krążenie wieńcowe (circulatio
coronalis)-

naczynia krwionośne,

które mają za zadanie doprowadzenie
krwi bogatej w tlen i substancje

odżywcze do komórek serca, i

odprowadzenie dwutlenku węgla i

ubocznych produktów metabolizmu z

tych komórek.

•

Komponenta naczyniowa oporu

przepływu- sprężystość ściany

naczynia, przeciwstawiająca się

rozciągającej sile ciśnienia

śródnaczyniowego.

•

Komponenta pozanaczyniowa-

siły

zaciskające naczynia z zewnątrz;

wynik napięcia miocytów mięśnia
sercowego.

Paweł Grabiec

Podstawowe pojęcia związane z

krążeniem wieńcowym

•

Ciśnienie perfuzji naczyń
wieńcowych (CPP)- różnica pomiędzy
ciśnieniem rozkurczowym w aorcie
oraz ciśnieniem rozkurczowym w
prawym przedsionku. W warunkach
fizjologicznych ciśnienie to zapewnia
przepływ w naczyniach wieńcowych i
perfuzję mięśnia sercowego.

•

Ciśnienie transmuralne- różnica
pomiędzy ciśnieniem krwi w naczyniu,
a siłami zaciskającymi naczynie z
zewnątrz.

•

Opór naczyniowy- opór, na jaki trafia
krew wyrzucana do tętnic przez serce.

•

Miocyty-

podstawowe komórki tkanki

mięśniowej

Paweł Grabiec

2011-12-03

Schemat krążenia wieńcowego

Tętnice inne niż wieńcowe Tętnice wieńcowe

Tętniczki Tętniczki

Naczynia tętniczo- Naczynia Naczynia tętniczo-

jamowe włosowate jamowe

Żyły

Żyły najmniejsze serca

Thebesiana

Zatoka wieńcowa lub żyły przednie serca

Jamy serca

Paweł Grabiec

Podstawy anatomiczne

Dwie tętnice wieńcowe, które zaopatrują
miesień sercowy w krew, odchodzą od
pnia aorty na wysokości zatok aorty
położonych za zastawkami
półksiężycowatymi aorty. Tętnice te są
otwarte przez cały cykl pracy serca. U
50% ludzi przepływ krwi jest większy w
prawej tętnicy wieńcowej, u 20% w lewej, a
u 30% pozostaje taki sam w obydwu
tętnicach. Krew żylną z serca
odprowadzają dwa układy naczyń żylnych:
układ powierzchniowych naczyń żylnych i
układ żył głębokich. Do układu żył
głębokich zaliczane są naczynia tętniczo-
zatokowe serca oraz bezpośrednie
połączenia przedsionków i komór z
tętniczkami wieńcowymi i żyłami
mniejszymi serca (żyły Thebesiana). Są
również nieliczne połączenia pomiędzy
tętniczkami wieńcowymi i tętniczkami
znajdującymi się poza obrębem serca.

Paweł Grabiec

2011-12-03

Gradient ciśnień i przepływ krwi

przez naczynia wieńcowe

Serce jest mięśniem który, uciska w czasie

skurczu występujące w nim naczynia

krwionośne. W czasie skurczu komór serca

ciśnienie w lewej komorze jest nieco

wyższe niż w aorcie, dlatego przepływ krwi

w tętnicach, które zaopatrują

podwsierdziową część lewej komory

odbywa się tylko w czasie rozkurczu.

Podczas skurczu, w porównaniu z

rozkurczem serca, występuje tylko

niewielka różnica ciśnień pomiędzy aortą i

przedsionkami oraz aortą i prawą komorą

serca. Wskutek czego przepływ krwi przez

naczynia wieńcowe w tych częściach serca
jest tylko nieznacznie zmniejszony w czasie

skurczu komór. W czasie skurczu serca

krew nie dopływa do podwsierdziowego

obszaru lewej komory, dlatego ta część

serca jest najbardziej narażona na

uszkodzenie ze względu na jej

niedotlenienie i w tej okolicy najczęściej

występuje zawał mięśnia sercowego.

Paweł Grabiec

Podstawowe zdania krążenia

wieńcowego

Najważniejszym zadaniem krążenia wieńcowego jest zaopatrywanie serca w krew
proporcjonalnie do jego zapotrzebowania w tlen. W warunkach spoczynku ekstrakcja

tlenu w mięśniu sercowym wynosi ok. 70%. Dostawa tlenu zależy od: ilości krwi, jaka

dostarczana jest do narządu w jednostce czasu i stopnia ekstrakcji tlenu we krwi.

Przepływ przez naczynia wieńcowe zależy od stosunku oporu wieńcowego do różnicy

ciśnień.

V-

przepływ

ciśnienie u ujścia tętnic wieńcowych z aorty

ciśnienie w prawym przedsionku

R-

opór przepływu

V= P

-P

: R

Paweł Grabiec

2011-12-03

Podstawowe zadania krążenia

wieńcowego

Opór przepływu wieńcowego jest wynikiem przenikania się poniższych
czynników i ulega częstym zmianom, na skutek nieustannych wahań
wartości składowych.

Sprężystość ściany naczynia wieńcowego:

•

sprężystość czynna- zależna od napięcia miocytów mięśni gładkich (opór
miogenny)

•

sprężystość bierna- zależna od właściwości fizycznych jej składników

Promień światła naczynia zależy od:

•

ciśnienia transmuralnego

•

komponenty naczyniowej oporu przepływu

Paweł Grabiec

Schemat krążenia wieńcowego z

zaznaczonym odpływem żylnym

Paweł Grabiec

2011-12-03

Komponenta naczyniowa-

autoregulacja przepływu wieńcowego

Zjawisko to

występuje głównie w tętniczkach o średnicy poniżej 100 – 150 µm

(reagują one na nie najżywiej), ale obserwowalne jest także w większych naczyniach.

obniżenie ciśnienia perfuzji rozszerzenie tętniczek spadek oporu przepływu

przepływ

nie ulega

zmianie

zwiększenie ciśnienia perfuzji skurcz tętniczek wzrost oporu przepływu

Paweł Grabiec

Komponenta naczyniowa-

autoregulacja przepływu wieńcowego

Założenie I

Mechanizm autoregulacji- rozkurcz

komórki powstaje w procesie

odwrotnym jak pokazany

poniżej.

zwiększenie ciśnienia transmuralnego odkształcenie błony komórkowej
miocytu depolaryzacja

miocytów skurcz miocytu

Założenie II

Mechanizm autoregulacji

– ograniczenie reakcji naczyń wieńcowych na

spadek ciśnienia przepływu poprzez bloker ATP-zależnych kanałów K

(glibenklamidu) aktywacja tych kanałów powoduje hiperpolaryzację
miocytów naczynia, co prowadzi do ich rozkurczu (nie wiadomo jak w miarę
spadku ciśnienia są one aktywowane)

Paweł Grabiec

2011-12-03

Autoregulacja przepływu krwi w

naczyniach wieńcowych

Paweł Grabiec

Regulacja metaboliczna przepływu

wieńcowego

Na regulację przepływu składa się:
•

rozszerzenie najbardziej obwodowych tętniczek (do 100 µm) przez lokalne czynniki
metaboliczne, co powoduje spadek oporu obwodowego (prekapilarnego);

•

odpowiedź większych naczyń na zmianę warunków spowodowanych spadkiem oporu
obwodowego.

Pracujący mięsień sercowy zużywa tlen, produkując różne metabolity. Tlen jest

wychwytywany z interstitium, zaś metabolity są do niego wydzielane. Podejrzewa się,

że metaboliczna reakcja przepływu jest wynikiem wspólnego działania wielu

czynników.

Czynniki o przypuszczalnie największej roli:
•

- jego wychwytywanie z przestrzeni pozamiocytarnej jest proporcjonalne do

zapotrzebowania -

jego zwiększenie wiąże się ze spadkiem ciśnienia parcjalnego O2,

co może spowodować rozszerzenie tętniczek

•

aktywacja ATP-

zależnych kanałów K

co pociąga za sobą rozkurcz naczynia

•

pH-

jego spadek powoduje rozkurcz miocytów ściany naczyniowej na skutek

zmniejszenia wrażliwości układów kurczliwych na Ca

•

powodujący rozszerzenie naczyń

•

czynnik naczyniorozszerzający nie związany bezpośrednio z metabolizmem

Paweł Grabiec

2011-12-03

Regulacja metaboliczna przepływu

wieńcowego

Spadek oporu obwodowych tętniczek powoduje szybki odpływ krwi z układu
tętniczego do żylnego, co pociąga za sobą spadek perfuzji w owych tętniczkach na
co tętnice proksymalne reagują następująco:

spadek ciśnienia rozszerzanie spadek zwiększenie

w świetle tętnic tętnic oporu przepływu

proksymalnych obwodowego w całym
obwodzie

zwiększenie zwiększenie sił nasilenie dalsze

przepływu statycznych syntezy naczynia
rozszerzanie oddziałujących na i wydzielania NO

śródbłonek

Paweł Grabiec

Rezerwa wieńcowa i przekrwienie

reaktywne

Rezerwa wieńcowa- to różnica pomiędzy aktualnym, ustalonym przez czynniki
regulacyjne przepływem wieńcowym a przepływem przy maksymalnie rozszerzonych
naczyniach. Nasilenie pracy serca, czyli zwiększenie przepływu, zmniejsza ową
rezerwę (jeżeli zapotrzebowanie na krew przekracza przepływ maksymalny,
występuje jego niedokrwienie).

Trwałe zmniejszanie rezerwy wieńcowej- może następować nie tylko poprzez
wzrost aktualnego

przepływu, ale również poprzez zmiany patologiczne (np.

miażdżyca).

Przekrwienie reaktywne-

jest przejściowym, ogromnym wzrostem przepływu, jaki

powstaje po krótkim okresie niedokrwienia. Spłacany jest w ten sposób tzw. dług
tlenowy.

Inne czynniki przekrwienia reaktywnego-

to Adenozyna (Ado) i NO. Działają one

silnie naczyniorozszerzająco (Ado, poprzez aktywacje ATP-zależnych kanałów K

miocytów ściany naczyniowej).

Paweł Grabiec

2011-12-03

Komponenta pozanaczyniowa

oporu

Komponenta pozanaczyniowa- jest wynikiem

napięcia miocytów

mięśnia sercowego. Ciśnienie śródścienne i zaciskanie naczyń
przez miocyty

rośnie w czasie skurczu serca, doprowadzając do

ograniczenia (w warstwach nasierdziowych) lub

całkowitego

przerwania (w warstwach podwsierdziowych i

środkowych)

przepływu przez naczynia wieńcowe; przerwanie przepływu
obejmuje

mniejszą część fazy skurczowej.

kurczenie

się generacja ciśnienia

miocytów w jamach serca

bezpośredni powstanie ciśnienia

zacisk śródściennego

naczyń

Paweł Grabiec

Wpływ unerwienia wegetatywnego

na krążenie wieńcowe

• Noradrenalina- wydzielana na zakończeniu pozazwojowych

włókien współczulnych, zwiększa częstość rytmu i kurczliwość
mięśnia sercowego. Wpływa także na stan naczyń wieńcowych
poprzez wiązanie się z receptorami (α1, α2) miocytów ściany
naczyniowej, powodując wzrost ich napięcia (a tym samym wzrost
oporu przepływu). W działaniu noradrenaliny przeważa efekt
naczyniozwężający .

• Acetyloholina- wydzielana na zakończeniach włókien

przywspółczulnych, poprzez swoje bezpośrednie działanie na
miocyty naczyń powoduje ich silny skurcz. Pobudza także
wydzielanie NO ze śródbłonka co prowadzi do rozszerzających
naczyń – efekt ten przeważa nad bezpośrednim działaniem
związku. Podanie acetylocholiny do światła naczyń powoduje ich
silne rozszerzenie

Paweł Grabiec

2011-12-03

Choroby naczyń wieńcowych

• Dusznica bolesna- rozwija się wtedy, gdy przepływ krwi przez

tętnicę wieńcową jest zmniejszony i następuje niedostateczne
zaopatrzenie w tlen mięśnia sercowego oraz gromadzenie się „
czynnika P”

• Zawał serca- występuje gdy niedokrwienie mięśnia sercowego jest

ostre, trwa długo i dochodzi w nim do nieodwracalnych zmian.
Zwykle co najmniej 75% światła tętnicy wieńcowej ulega
zaczopowaniu przez zakrzep, który powstaje w miejscu zwężania
się tętnicy z powodu występujących w nim zmian miażdzycowych.

Paweł Grabiec