Řízení činnosti srdce a cévŘízení činnosti srdce a cév

Doc. MUDr. Romana Šlamberová, Doc. MUDr. Romana Šlamberová, Ph.D.Ph.D.

Ústav normální, patologické a klinické Ústav normální, patologické a klinické fyziologiefyziologie

Distribuce krve v cirkulaciDistribuce krve v cirkulaci

Celkový objek krve v cévách (intravaskulární objem): muž: 5,4 l (77 ml / kg) žena: 4,5 l (65 ml / kg)

Distribuce: Srdce 7% Plicní cirkulace 9% Systémová cirkulace 84% - z toho

Žíly 75% Velké tepny15% Malé tepny 3% Kapiláry 7%

ResistResisteence nce krevního oběhukrevního oběhu

Celková periferní rezistence: všech paralelních odporů v organismu

Aktuální rezistence je dána na základě cévního průsvitu (lumen) a viskozity krve

Procentuální zastoupení cév na resistenci: Velké arterie 19% Malé arterie 47% Kapiláry 27% Žíly 7%

Resistence závisí nejen na typu cév, ale také na aktuální potřebě krve orgány

Regulace krevního oběhuRegulace krevního oběhu

Mechanizmy regulace: Lokální

Humorální (chemické) – O2, CO2, H+

Nervové Enzymatické a hormonální

Celkové Rychlé = krátkodobé (regulace krevního tlaku) Pomalé = dlouhodobé (regulace krevního

objemu) – několik dní

LoLokákállníní chemic chemické ké mechanimechanizmy regulacezmy regulace

Nejvíce se projevují v srdci a mozku Cíl: autonomní regulace rezistence na

základě aktuálních potřeb orgánů Principy: nahromadění produktů

metabolismu (CO2, H+, laktát) a spotřeba látek nezbytných pro funkci (O2) přímo ovlivňuje hladké svalstvo cév a vyvolává vazodilataci

LoLokálníkální nervo nervové vé mechanizmy regulacemechanizmy regulace

Nejvíce se projevují v kůži a sliznicích Cíl: centrální regulace distribuce krve Principy: Autonomní nervový systém

Sympatikus Vazokonstrikce – aktivace α receptorů v cévách -

noradrenalin (žlázy, GIT, kůže, sliznice, ledviny) Vazodilatace – aktivace β receptorů v cévách – adrenalin

(srdce, mozek, kosterní svalstvo) Parasympatikus - Acetylcholin

Vazokonstrikce – srdce Vazodilatace – slinně žlázy, GIT, zevní genitálie

LoLokákállní ní enzymaticenzymatické ké a a hormonhormonáállní mechanizmy ní mechanizmy

regulaceregulace

Kinin ↑ = vazodilatace Buňky žláz GIT obsahují kallikrein – mění kininogen na kinin →

kallidin → bradykinin (vazodilatace) Kininy jsou polypeptidy (např. bradykinin a kallikrein

), které způsobují lokální vazodilataci a kontrakci hladkého svalstva.

Význam při zánětu, kontrole krevního tlaku, koagulaci a bolesti.

Hormony dřeně nadledvin: adrenalin (vazodilatace), noradrenalin (vazokonstrikce)

Celkové rychlé Celkové rychlé ((krátkodobékrátkodobé) ) regulatorregulatorní mechanizmyní mechanizmy (1) (1)

Nervové autonomní reflexy Baroreflex

glomus caroticum, glomus aorticum Aferenční: IX a X spinální nerv Centrum: medulla oblongata, nucleus tracti solitarii Eferenční: X spinální nerv, sympatická vlákna Cíl: srdce (atria), cévy Výsledek:

Aktivace kardiomotorické větve - po akutním zvýšení krevního tlaku – zvýšení funkce vagu – uvolnění ACh a kardiodecerelace

Aktivace vazomotorické větve – po akutním zvýšení krevního tlaku – útlum sympatiku ve vazokonstrikčních n. vláknech – pokles cévního odporu a krevního tlaku

Barorecepční citlivostBarorecepční citlivost

Závisí na tonu n. vagus

Lidé s nižším vagotonem mají vyšší pravděpodobnost náhlého úmrtí

Citlivost baroreceptorů koresponduje s dobrou prognózou délky života (nižší pravděpodobnost infarktu myokardu)

Vztah barorecepční citlivosti Vztah barorecepční citlivosti a a hypercholesterolemihypercholesterolemiee

Koskinen et al. 1995

Lidé s vyšší hladinou LDL cholesterolu mají nižší barorecepční citlivost

Celkové rychlé Celkové rychlé ((krátkodobékrátkodobé) ) regulatorregulatorní mechanizmyní mechanizmy (2) (2)

Receptory v srdci Reflex atriálních receptorů – mechano- a volumoreceptory

– aktivovaný zvýšeným průtokem krve srdcem A receptory – citlivé na ↑ napětí stěny po systole předsíní B receptory – citlivé na ↑ napětí stěny po systole komor

Ventrikulární receptory – mechano- a chemoreceptory – aktivované za patologických stavů

Hypoxie myokardu → snížení frekvence srdeční (Bezold-Jarischův reflex) → prevence myokardu před dalším poškozením

Celkové rychlé Celkové rychlé ((krátkodobékrátkodobé) ) regulatorregulatorní mechanizmyní mechanizmy((33))

Humorální mechanizmy Adrenalin – β receptory →

vazodilatace → ↓ periferní rezistence → krev z kůže a GIT do kosterních svalů, srdce a mozku → ↑ minutového srdečního výdeje

Noradrenalin – α receptory → vazokonstrikce → ↑ tlaku krve

Renin-angiotensin – aktivován ↓ tlaku ve vas afferens

Celkové pomalé Celkové pomalé ((dlouhodobédlouhodobé) regulator) regulatorní ní

mechanizmymechanizmyRegulatorní mechanizmy výměny vody a

elektrolitů Regulace celkového krevního objemu ledvinami

↑ krevní tlak → ↑ filtrační tlak v glomerulech → ↑ produkce moče → ↓ objemu cirkulující krve → ↓ krevního tlaku

Zvýšení ADH (vasopresin) ↑ ADH → ↑ permeability stěny sběracích kanálků pro vodu →

reabsorbování vody → ↑ objemu cirkulující krve → ↑ krevního tlaku

Zvýšení aldosteronu ↑ aldosteron → ↑ reabsorbce Na+ a vody → ↓ objemu moči →

↑ objemu cirkulující krve → ↑ krevního tlaku

IntraIntrakakarrddiiáállní regulační ní regulační mechanizmymechanizmy (1) (1)

Frank-Starlingův zákon = počáteční délka vláken je dána velikostí diastolické náplně srdce a tlak dosažený v komoře je úměrný celkové dosažené tenzi.

Jestliže se vlákna v diastole více natáhnou, vzroste rychle amplituda stahů až k určitému maximu, při dalším natahování se už amplituda snižuje.

Ganong: Review of Medical Physiology

IntraIntrakakarrddiiáállní regulační ní regulační mechanizmy mechanizmy (2)(2)

Ionotropní účinek srdečního rytmu ↑ srdeční frekvence → ↑ množství Ca2+ do

buněk srdečního svalu → ↑ Ca2+ dostupné pro tubulární sarkoplazmatické retikulum → ↑ Ca2+ uvolňováno každou kontrakcí → ↑ síly kontrakce

ExtraExtrakardiálníkardiální regula regulačníční mechanimechanizmyzmy

Kardiomotorická centra Inhibice – ncl. Ambiguus (začátek n. vagus v

medulla oblongata) Excitace - Th1-3 začátek sympatických vláken

Vazomotorická centra V mozkovém kmeni (medulla oblongata, Pons

Varoli) V hypothalamu (controla vazomotorických center

v kmeni mozkovém) V kůře mozkové – kontroluje obojí (hypothalamus

a mozkový kmen)

Regulace středním mozkemRegulace středním mozkem

Area postrema

Nucleus tracti solitarii

Nucleus ambiguusKardiomotorické centrum - inhibiční

Rostrálníventrolaterálnímedulla Kardiomotorické centrum - excitačníVazomotorické centrum

Caudální ventrolaterální medullaVlákna tohoto neuronu inhibují vazomotorické centrum

Ackermann

CChemoreceptorhemoreceptory mozkuy mozku

Chemoreceptory v medulla oblongata jsou nejcitlivější k pCO2 a pH a méně citlivé k pO2

Receptory jsou aktivovány během sníženého průtoku krve mozkem: Zvýšení pCO2 a snížení pH aktivuje chemoreceptory Aktivace autonomního nervového systému Zvýšení kontraktility, zvýšení celkové odpovědi

organismu, ale snížení srdeční frekvence Intenzivní vazokontrikce arteriol přesměrovává krev

do mozku

Aktivita sympatiku Aktivita sympatiku a a arteriarteriáállní tlakní tlak

• Snížení krevního tlaku je následováno zvýšením aktivity sympatiku• Vazokonstrikce zvyšuje krevní tlak

Respirační arytmieRespirační arytmie

Srdeční frekvence = 72 tepů/min, = tepový interval 0,83 s

Behěm relaxace se frekvence mění v závislosti na dýchání (RESPIRAČNÍ ARYTMIE) vdech – zvýšení frekvence výdech – snížení frekvence

Bradykardie = fyziologická = dlouhý hluboký nádech s hlubokým předklonem = reflex mění tonus vagu

Tachykardie = fyziologická polykání (snižuje vagový tonus) Změna pozice z lehu do stoje (ORTHOSTATICKÁ

REAKCE)

Orthostatická reakceOrthostatická reakce

Změna polohy z lehu do stoje Mechanizmy

Zásobárna krve v žilách dolních končetin Snížení návratu žilní krve k srdci sníží

srdeční výdej (Frank-Starlingův zákon) Střední arteriální tlak se sníží Snížení aktivace baroreceptorů Zvýšení vlivu sympatiku na srdce a cévy a

snížení vlivu parasympatiku

Speciální krevní oběhy Speciální krevní oběhy

Zvláštnosti krevního oběhu v některých orgánech

Plícemi proteče stejné množství krve jako velkým oběhem, průtok krve plícemi je stejný jako srdeční výdej Plicní a systémový oběh se však liší tlakem a odporem.

Tlak v plicním oběhu je 4 – 5 krát nižší než v oběhu systémovém.

Ledviny, GIT, kosterní svaly – 25% srdečního výdeje Rozdíly v cévním odporu Rozdíly v metabolických požadavcích

Lokální mechanizmy řízení (vnitřní) Hormonální mechanizmy řízení (vnější)

Krevní oběh mozkemKrevní oběh mozkem

15 % klidového srdečního výdeje Velká spotřeba kyslíku

mozek - 2% tělesné hmotnosti, spotřebuje 20% celkové spotřeby kyslíku, víc šedá hmota, citlivá na hypoxii

Uplatňují se především metabolické mechanizmy Vzestup pCO2 (H+) – hyperkapnie - vazodilatační účinky Zvýšeným průtokem krve se odstraní přebytek CO2

Hypokapnie –(při hyperventilaci) – vazokonstrikce - mdloby Lokální pokles pO2 zvyšuje průtok krve mozkem

Mnoho látek s vazoaktivními účinky mozkovou cirkulaci neovlivňuje, protože neprochází HEB

Málo adrenergních receptorů

Koronární cirkulaceKoronární cirkulace

5 % srdečního výdeje Lokální metabolické faktory

zvýšená kontraktilita myokardu – zvýšená spotřeba O2 – lokální hypoxie

Hypoxie vyvolá vazodilataci koronárních arteriol – kompenzačně se zvýší průtok krve a přísun O2

Adenosin (vzniká defosforylací z ATP) působí vazodilatačně

Mechanické stlačení cév při srdeční systole – krátkodobá okluze a omezení průtoku krve Při vysoké TF se zkracuje trvání diastoly a proto se

ještě víc omezuje průtok krve srdcem

Plicní krevní oběhPlicní krevní oběh

100% srdečního výdeje Nízkotlakové řečiště, nízký cévní odpor

arteria pulmonalis (střední tlak 13 mmHg) plicní kapiláry (6,5 mmHg)

Řízení lokálními metabolity, především pO2 pod 70 mmHg, norma 100 mmHg

Opačný účinek než v jiných tkáních – hypoxie vyvolává vazokonstrikci Mechanismus – inhibice tvorby NO v endotelových

buňkách cévní stěny Význam - redistribuce krve ze špatně ventilované

oblasti do lépe ventilované části plic

Syntéza oxidu dusnatéhoSyntéza oxidu dusnatého

Napětí cévní stěny nebo řada agonistů vážících se na receptory zvyšuje koncentraci [Ca++] v cévním endotelu, Ca+

+ se váže na kalmodulin - tvorbou Ca++-kalmodulinového komplexu je aktivována endotelová nitric- oxid syntáza (eNOS).

NO se tvoří z aminokyseliny L-argininu

NO je plyn, který difunduje do buněk hladké svaloviny, kde aktivuje solubilní guanylátcyklázu, tvoří se cGMP a vyvolává vazodilataci

LigandsNitric Oxide Synthesis

eNOS

phospholipase C

L-arginine NO

Shear Stress

+

+

cGMP

endothelium

smooth muscle

R

[Ca++]i

+

Ackermann

Průtok krve ledvinamiPrůtok krve ledvinami

25 % srdečního výdeje Glomerulární řečiště – vysokotlaké (filtrace) 60 mmHg

Konstrikce vas afferens – pokles tlaku v glomerulu Konstrikce vas efferens – zvýšení tlaku v glomerulu

Peritubulární řečiště – nízkotlaké (reabsorpce) 15 mmHg Autoregulace renálního průtoku

Průtok krve ledvinou je konstantní v širokém rozmezí tlaků (80-180 mmHg)

Angiotensin II – vazokonstrikční účinky na obou arteriolách, ale eferentní je více citlivá

Prostaglandin (E2, I2 – lokálně tvořené) – vazodilatační účinky na obě arterioly

autoregulace je nezávislá na sympatiku Tonus sympatiku roste při bolesti a při anestezii –

vazokonstrikce, pokles průtoku krve i glomerulární filtrace

Krevní oběh kosterním Krevní oběh kosterním svalemsvalem

25 % klidového srdečního výdeje (stoupá až na 90% při maximální práci) Sympatická inervace

V klidu: aktivace 1 adrenergních receptorů (noradrenalin) vyvolává vazokonstrikci, zvyšuje cévní odpor a snižuje průtok krve

Při zátěži: aktivace 2 adrenergních receptorů (adrenalin) vyvolává vazodilataci (srdce)

Lokální metabolity Při cvičení: vazodilatační účinky – laktát, adenosin, K+

Krevní oběh kůžíKrevní oběh kůží

5 % klidového srdečního výdeje hustá sympatická inervace – regulace průtoku

krve kůží je podřízena udržování teploty tělesného jádra (řízeno z hypotalamu)

Arteriovenózní anastomózy – dovolují obcházet kapilární řečiště Zvýšení tělesné teploty – pokles tonu sympatiku

inervujícího A-V anastomózy, pokles vazomotorického tonu, zvýšený průtok krve kůží – ztráta tepla

Lokální humorální faktory Vazodilatační: histamin, bradykinin Vazokonstrikční: serotonin

Fetální oběh (1)Fetální oběh (1)

Krevní oběh lidského fétu pracuje jinak než oběh po porodu.

Důvod: plíce nejsou používány a fetus je zásoben kyslíkem přes placentu a pupečník.

Krev je z placenty dodávána umbilikální žilou.

Asi polovina jde do ductus venosus pak do vena cava inferior,

Druhá polovina jde přes játra.

Fetální oběh (2)Fetální oběh (2)

Do pravé předsíně a pak skrze foramen ovale do levé předsíně a následně komory. Většina krve se vyhne plicím (plné amniové tekutiny).

Z levé komory je krev distribuována aortou do celého těla.

Krev je pak interní iliakální tepnou vedena do arterií umbilicales do placenty.

Výměna CO2 a metabolitů, které přestupují do těla matky.

Část krve vedoucí z hlavové oblasti jde z pravé síně do plic.

U fetu je speciální spojení mezi pulmonární arterií a aortou = Ductus arteriosus, které odvádí většinu této krve od plic do oběhu.

Změny cirkulace po poroduZměny cirkulace po porodu

S prvním nádechem po porodu se plicní resistence rapidně snižuje. Více krve začíná proudit z pravé síně do pravé komory a pak pulmonárními arteriemi do plic.

Z plic pak do levé síně, kde tlak krve převýší postupně tlak v pravé síni a zaklapne se foramen ovale.

Tím se dovrší separace pravého a levého srdce.

Ductus arteriosus se obyčejně uzavírá během 1-2 dnů po narození a přetrvává jen jako ligamentum arteriosum.

Pupeční žíla a ductus venosus se uzavírají během 2-5 dnů po porodu a mění se na ligamentum teres a ligamentum venosus.

Rozdíly mezi fetálním a Rozdíly mezi fetálním a dospělým oběhemdospělým oběhem

Fetus - foramen ovale x dospělec - fossa ovalis Fetus - ductus arteriosus x dospělec - ligamentum

arteriosum Fetus – extrahepatická část pupeční žíly (ductus

venosus) x dospělec - ligamentum teres hepatis Fetus – intrahepatická část pupeční žíly x dospělec -

ligamentum venosum Fetus – proximální část pupečních arterií x dospělec –

umbilikální větve a. iliaca interna Fetus – distální část pupečních arterií x dospělec -

ligamentum umbilicale mediale Fetus - fetální hemoglobin x dospělec - dospělý

hemoglobin

Fetální hemoglobin (1)Fetální hemoglobin (1)

Vyšší afinita ke kyslíku než dospělý hemoglobin.

Možnost lépe navázat kyslík, který je dostupný v nižší míře (z placenty – ne tak nasycená krev)

P50 fetálního hemoglobinu (tj. parciální tlak kyslíku při kterém je Hb saturován na 50 %) je cca 19 mmHg, na rozdíl od dospělého Hb 26,8 mmHg.

Fetální hemoglobin (2)Fetální hemoglobin (2)

Během 6 měsíců je fetální Hb nahrazen Hb dospělým. Zvýšený rozpad červených krvinek (u fétu 10 x 109l

erytrocytů) Novorozenecká žloutenka

Rozpad fetálního hemoglobinu a tvorba HbA Celkové snížení množství erytrocytů Relativně nezralé jaterní metabolické pochody –

snížená a pomalejší schopnost konjugovat bilirubin