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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

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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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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