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OrgandurchblutungOrgandurchblutungund Übersichtund Übersicht
Prof. Gyula Prof. Gyula SárySáry
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der Lungenkreislauf
Aufgabe: Gas-Austausch und nutritive Aufgabe
• das Blutvolumen ist ~ 5 l/min = Herzzeitvolumen
• der Wiederstand ist niedrig (Druck auch…)
• Filtration - Reabsorption
• Ödem ist Tödlich…
Kapillarendruck muss niedrig und Lymphkreislauf effektiv sein
• Kontrolle muss Gas Austausch optimalisieren
Hypoxie verursacht Vasokontriktion (Endothelin)
• totale Ventilation / totale Perfusion Verhältnis ~ 1
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Luftdruck
Blutdruck
Ventilation / Perfusion
Verhältnis ~ 1
Ventilation / Perfusion
Verhältnis > 1
Ventilation / Perfusion
Verhältnis < 1
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drei Zonen der Lunge
mittlerer Druck~ 14 mmHg
(bei Arbeit etwas höher!)
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Kontroll im Lungenkreislauf
• körperliche Arbeit (transmuraler Druck steigt)
• sympathische Wirkungen (linke Kammer)
• Hypoxie als Vasokontriktor (Re-Distributio)
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Sport, Kontaktzeit, O2 Aufnahme
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Kapillaren Reservezeit: ~ 0,5 s
• Gasdruckgleichgewicht wird in
0,25 s erreicht, es gibt reserve
für Sport usw.
• Normalweise wird
Gastransport durch Perfusion
limitiert (Herz und Kreislauf)
Lernziel 32.
Biologie der Atemwege, metabolische und endokrine Funktionen der Lunge
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Biologie der Atemwege 1.
Reinigung, Erwärmung, Befeuchtung in den Nasenmuscheln (bis 10 µm)
Schutzreflexe:
Husten: laryngeale, tracheale mech., chemische Reize; aff. N. X.
Niesen: nasale, mech., chemische Reize; aff. N. V. und I.
Hering-Breuer reflex: Inflationsreflex; aff. N. X.
mukozilliäre Clearance (2-10 µm)
Clara Zellen (Keulenzellen): SP-A, SP-D
Mastzellen: bei der Wache
alveoläre Makrophagen (< 2 µm)
Biologie der Atemwege 2.
Kontrolle der Bronchialweite
sympatische (cAMP ) und parasympatische (cAMP ) Effekte
Mediatoren: Histamin, Leukotrien, Substanz P
Bronchomotorrischer Tonus
Was passiert mit den vasoaktiven Substanzen in der Lunge?
ACE und Lungen-Endothel
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die Gehirndurchblutung
Aufgaben:
• Gehirnmetabolismus zu unterstützen
• ZSF zu produzieren
• das Gehirn zu kühlen (Masse/Oberfläche Verhältnis ungünstig)
• chemische Signale zu transportieren und aufzunehmen
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Arterien im Gehirn:
Circulus Arteriosus Willisi
End-Arterien
Venen im Gehirn:
Sinus Venosus mit starrer Wand
keine Venenklappen
Mikrozirkulation:
Innervation in Pia Gefäβe
keine Lymphgefäβe
BBB in den Kapillaren
Paul Ehrlich und Goldman (1913)
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die Blut-Gehirn Schranke
keine Schranke bei:zirkumventrikulare OrganeArea PostremaEminentia MedianaCorpus PinealePlexus Choroideus
einfache Diffusion: Gase, lipidlösliche Substanzen usw.
erleichterte Diffusion: Glukose, AS, Milchsäure usw.
aktiver Transport: K+ Sekretion!
Endozytose und Transzytose: Eisen, Peptide
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InterstitiumBlut
Na Pumpe
Na Kanal
Na-Cl Ko-Transporter
AS Transporter
Endothel
Glukose
AS
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Transzytose als Transport durch die Blut-Gehirn Schranke
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Durchblutungkontrolle im Gehirn
• starke Autoregulation: Perfusionsdruck ist relative konstant,
die Durchblutung bleibt konstant in einem breiten Bereich
• zerebrale Durchblutung steigt bei Hyperkapnie, Hypoxie, Hypoglikämie
• metabolische Aktivität erhöht den Blutstrom
• extrinsische Innervation moduliert den Blutstrom
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Atemgase und Vasomotorik im Gehirn
pCO2
Dur
chbl
utun
g im
Geh
irn
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metabolische Regulation im Gehirn
lokal erhöhte Aktivität führt zu erhöhte Stoffwechsel und Durchblutung
(aktive Hyperämie („flow-metabolism coupling”))
aktive Hyperämie ist am wichtigsten Mechanismus der Durchblutung Kontrolle im Gehirn
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Strom-Metabolismus KoppelungMechanismus unbekannt
• Hypoxie, Hyperkapnie, Hypoglikämie spielen keine Rolle
• metabolische Produkte: K+, Adenosin und Milchsäure
• neuronaler Mechanismus: Botenstoffe? Koppelungs-Neurone? VIP? NO?
Neuro-Vaskuläre Einheit
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der Liquor Cerebrospinalis
Aufgaben:
schützt, reduziert das Gewicht, versichert konstante Umgebung
grösstes transcelluläres Volumen: bis zum 150 ml
Zusammensetzung: Protein-freies Plasma, Na+ >, K+ < als im Plasma
Produktion: 500 ml/tag, aktiver Transport
das Schädel -Volumen ist mit drei Bestandteilen aufgefüllt:
Gehirn zu ca. 88%, Liquor zu ca. 9% und Blut 3-5%
"Monroe-Kellie-Doktrin”
Jede Zunahme eines dieser Kompartimente kann nur durch
Abnahme eines oder beider anderen Kompartimente
kompensiert werden, ohne dass es dadurch zum Druckanstieg
im Schädelinneren kommt.
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Koronariendurchblutung
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• phasische Durchblutung: in der linken Kammer variert der Blutstrom mit demHerzzyklus
• Autoregulation ist sehr stark
• kein sympatischer Konstriktor-Tonus
• Durchblutung ist durch Metabolismus und NO kontrolliert
• O2 Extraktion ist maximal: Durchblutung muss steigen wenn es nötig ist
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Gastorintestinaler Kreislauf
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Aufgaben:
• den Magen-Darm Trakt Metabolismus zu unterstützen
• Blutstrom konstant zu halten, um gastrointestinale Sekretion und
Reabsorption zu versichern
• post-prandiale Hyperämie: der Blustrom kann 6x - 8X steigen
• gastrointestinale Venen dienen als Blut-Reserve
Kontrolle:
• niedriger basaler, aber hocher konstriktor (sympatischer) Tonus
• parasympathische und enterale Neurone:
Vasodilatation in den aktiven Drüsen
Transmitter: ACH, VIP, NO
• metabolische Autoregulation während post-prandiale Hyperämie
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Durchblutung der Skelettmuskulatur
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Aufgaben:
• Durchblutung für Ruhe, Arbeit und Sport versichern
(bis zu 80 % des Herzzeitvolumens)
• Muskelpumpe für den venösen Kreislauf
Kontrolle
• sympatischer vasokonstriktorischer Tonus: für systemische Kontrolle des
Blutdruckes
• sympatische Vasodilatation (ACh, antizipatorische Vasodilatation?)
• aktive Hyperämie: Metaboliten (hoche Kapillarendichte (400/mm2))
• Adrenalin: Vasodilatation durch Beta 2 Rezeptoren
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Sport / Arbeit und Kreislauf
+ chronotopische Wirkung
+ inotropische Wirkung
beta 2 Wirkung
symp. Vasokonstriktion
symp. Vasokonstriktion
bessere Pumpenaktivität
höcheres Herzzeitvolumen
Ursachen
symp. Vasodilatation in Muskel
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Kreislauf in der haut
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die Haut:
mäβige metabolische AktivitätIschemie ⇒ reaktive HyperemieLesionen ⇒ Axon Reflex
Durchblutung variert zwischen 5-50 % des HZVs, ist von Thermoregulation abhängig
Hautvenen dienen als Blutreserve
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Akren:
sympatische Fasern, NA, alfa1 Rez. an die Arteriolen und AV Anastomosen
Vasokontriktion / Hemmung der Vasokonstriktion
Proximale Hautregionen:
sympatische Fasern (NA), alfa1 Rezeptoren an die Arteriolen
parasympatische Fasern (ACh) an die Schweisdrüsen (Bradykinin Freisetzung)
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die Nierendurchblutung
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Robert Tigerstedt and Per Bergman: Niere und Kreislauf.Arch. Physiol. 8: 223-271, 1898.“Experiment 1B, November 8, 1896. A kidney was pulverized with 21 ml of cold water. Injection into the jugular vein. Within ~ 80 s, there is a rise in mean blood pressure from 62-67 mmHg to 100 mmHg, i.e., an increase by ~50 %..”
RENIN war das erste entdeckte Hormon. Diese Entdeckung wurde für 40 Jahren vergessen. Nach vier Jahren, in 1902, Bayliss und Starling haben über die Entdeckung von Sekretin geschrieben. Das ist der Geburtstag der Endokrinologie.
Robert Tigerstedt
1853-1923
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renale und hormonale Kontrolle des mittleren arteriellen Drucks (maD)
arterieller Druck (maD)
Har
nau
ssch
eidu
ng
X N
orm
al Harnausscheidung steigt bei
erhöhtem maD (Druckdiurese)
Druckdiurese führt zu vermindertesBlutvolumen und Blutdruckabfall
Druckdiurese kann durch Hormonebeeinflusst werden(Osmo- und Volumenkontrolle)
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Blutdruck Kontrolle durch Druckdiurese
Blutdruck Wasserausscheidung
Herzzeitvolumen Extrazelluläre- undBlutvolumen
venöser Rückstrom mittlerer Füllungsdruck
Druckdiurese
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Blutdruck Kontrolle durch Hormone
atriale natriuretische Peptide
Renin-Angiotensin-Aldosteron AxeVasopressin
Blutdruck Harnausscheidung+
-
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DAS RENIN-ANGIOTENSIN SYSTEMBlut:Angiotensinogen
(von der Leber)
ReninJGAAngiotensin I
AT-R1(IP3→Ca)
erhöhtes HZV erhöhtes TPWx =Blutdruck steigt
“Salzhunger”
Trinken
VasopressinSekretion
Vasokonstriktionin Arteriolen
Stimulation vonAldosterone
Na-Reabsorbtion
Angiotensin II
Angiotensin-convertase (ACE)(Endothelzellen)
verminderter Blutstrom in der Niere
β1 Stimulation
Hyponaträmie
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HZV X TPW = Blutdruck
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NIEREArteriolen:
VasodilatationHemmung von
VasopressinSekretion
Hemmung von NaReabsorbtion
Dilatation vonNieren arteriolen
erhöhte GFR
Hemmung vonReninsekretion
wenigerAngiotensin
wenigerAldosterone
Wasserverlust
vermindertes HZV verminderter TPW
Blutdruck nimmt ab
ANH
•Hypervolemie•verminderteKontraktilität
ATRIOPEPTIN (ANH)Ein Hormon, welchesden Blutdruckvermindert
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arterieller Druck (maD)
Har
nau
ssch
eidu
ng
X N
orm
al
anP↑
Renin-Angiotensin-Aldosteron↓↓↓↓
Vasopressin↓↓↓↓
anP fördert die Druckdiurese: maD sinkt
RAA vermindert die Druckdiurese: maD steigt
Vasopressin vermindertdie Druckdiurese: maD steigt
renale und hormonale Kontrolle des mittleren arteriellen Drucks (maD)
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5050
Barorezeptor Refl.
Cushing Reaktion
Chemorezeptor Refl.
1-30Sec
1-30Min
Autoregulation TranskapillareFlüssigkeitbewegung
Angiotenzin-Vasopressin:
Vasokonstriktion
1-16Stunden
INTEGRIERTE KREISLAUFKONTROLLE
Nieren:Druckdiurese
Vasopresszin:Wasserauschüttung
Angiotenzin-Aldosteron:Salz-Wasser-auschüttung
1-16Tage
langfrist. Kontrollewird durchVolumenregulationerreicht
Kor
rekt
ionse
ffek
tivi
tät
1
5
10
Blutdruckveränderung
Zeit