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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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3030

Vasodilatationdurch cAMP↑↑↑↑

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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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4949

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