Systeeminen verenkierto. Ilari Paakkari Biolääke4eteen laitos

Transkriptio

1 Systeeminen verenkierto Ilari Paakkari Biolääke4eteen laitos

2 William Harvey ( ): Exercita)o Anatomica de Motu Cordis et Sanguinis in Animalibus 2

3 Hevosen verenpaine 3

4 Verenkierron jako Pieni verenkierto eli keuhkoverenkierto Iso verenkierto eli systeeminen verenkierto 4

5 Systeeminen verenkierto Verenkierron se osa, joka alkaa vasemmasta sydänpuoliskosta, jatkuu aorkaa ja pienempiä val4moita myöten lähes kaikkialla kehossa oleviin hiussuoniin ja edelleen pienten laskimoiden ja lopuksi onkolaskimoiden kauka sydämen oikeaan eteiseen 5

6 Kaavakuva verenkierrosta 6

7 7

8 Verisuonien tehtävät: 1) kuljetus, 2) virtausvastuksen säätely, 3) kaasujen, ravinteiden ja jäkeiden vaihto, 4) verivarasto Elas4set val4mot (aorka) Distaaliset val4mot Vastussuonet (terminaaliset val4mot, arteriolit ja kapillaarisuonet) Laskimot (toimivat verivarastona) 8

9 Laskimoiden verivarastot Maksan laskimot Pernan laskimot Ihon laskimot Pystyvät varastoimaan yhteensä noin 1000ml verta 9

10 Verivolyymin jakautuminen Sydän 7.2% Keuhkoverenkierto 8.8% Suuri verenkierto 84% Val4mot 14% Kapillaarisuonet 6% Laskimot 64% 10

11 Autonomisen hermosto korjaa ortostaasin (pystyasennon) aiheukamat verensiirtymät kohokamalla sykekä ja lisäämällä perifeeristen suonten tonusta. 11

12 Verenvirtaus ja hapenkulutus levossa 12

13 Fyysisen rasituksen vaikutus kudosten osuuteen sydämen minuux4lavuudesta Tulehduskipulääkkeet! Paakkari

14 Sydämen minuux4lavuuden (5-35 l) jakautuminen lihaksiin Lihakset Lepo 10% Maksimaalinen rasitus: 75% Lihasten vasodilataa4on välikäjiä: PO2, ph, pco2, osmolalisuus, adenosiini, kalium, kiniinit, prostanoidit 14

15 Val4mon ja laskimon rakenne Laskimoläpät Endoteeli Elastaani Sileä lihas Sidekudos Endoteeli Elastaani Sileä lihas Sidekudos 15

16 AorKa Aortan kaaresta val4mohaarat kaulaan, päähän ja yläraajoihin Rinta- aortasta val4mohaarat rintakehän elimiin ja seinämiin Vatsa- aortasta val4mohaarat vatsaontelon elimiin ja seinamiin Lonkkaval4moista haarat lan4on alueelle ja alaraajoihin 16

17 Suuri verenkierto: laskimot Suuren verenkierron laskimot jaetaan syviin ja pinnallisiin Syvät laskimot seuraavat yleensä val4moita Pinnalliset laskimot laskevat (avautuvat) syviin laskimoihin Pinnalliset laskimot alkavat pienistä ihonalaisista laskimoverkostoista 17

18 Laskimopaluu Luurankolihasten lihaspumppu Laskimoläpät Hengityspumppu (sisäänhengitys) Sydämen imuvoima 18

19 LymfaaXnen järjestelmä Muualla paitsi CNS:ssä, luissa ja ihon pintakerroksessa Lymfasuonissa läpäisevät seinämät 2 litraa / 24h KuljeKaa GI- kanavasta absorboituja par4kkeleita kuten rasvoja Poistaa nestekä ja proteiineja solujen väli4lasta 19

20 Imusuonen täykyminen ja imunesteen kuljetus 20

21 Verenkierron yksinkertaistettu malli Esikuorma Jälkiluorma Kapasitanssisuonet BP=CO x TPR Kuljetussuonet Munuainen R= (L x n)/ r 4 Vastussuonet Paakkari

22 Verenkierron kohde- elinten autonominen hermotus 22

23 23

24 Verenpaine Normotonia Verenvirtauksen edellytys. Vaihtelu fyysisen ak4vitee4n mukaan. Hypotonia Shokki (verenvuoto- tai sydänperäinen), vasovagaalinen kollapsi Hypertonia Vuosien aikana seuraamuksena val4mokovekumat, sydän- ja aivoinfark4t 24

25 Verenpaine (val4moverenpaine) Systolinen paine (SAP) Ejek4on aikainen korkein paine Diastolinen paine (DAP) Sydämen lepovaiheen matalin paine Pulssipaine (PP) Systolisen ja diastolisen paineen erotus. PP=SAP- DAP Keskiverenpaine (MAP) Painekäyrän integraali. Käytännössä MAP=DAP+PP/3 25

26 Verenpaine ( ), suonien poikkipinta- ala (- - - ) ja veren virtausnopeus ( ) 26

27 Paineen alentuminen lihaksen verenkierrossa levossa ( ), vasodilataa4ossa ( ) ja vasokonstrik4ossa (- - - ) 27

28 Val4moiden ja laskimoiden ominaisuudet 28

29 Verisuonet Suonityyppi Kuljetussuonet Vastusuonet Kapillaarit Venuulit Kapasitanssisuonet Esimerkkejä Suuret val4mot, aorta Splanchnicus- alueen ja ihon arteriolit Kaikki kudokset Kaikki kudokset Suuret laskimot, vena cava 29

30 Verimäärä: 5 litraa (7-8 % ruumiinpainosta) Systeemisenen verenkierto: 84 %, josta 64 % on laskimoissa, 15 % val4moissa ja 5 % kapillaareissa Verestä 7 % sydämessä ja 9 % keuhkoverisuonissa Laskimoiden poikkipinta- ala nelinkertainen val4moihin nähden 30

31 Verisuonen sisämitan ja verenvirtausnopeuden yhteys (Bernoullin ilmiö) Kudospaine voi sulkea ahtautuneen suonen 31

32 Kapillaarit ja laskimot Kapillaarien verenvirtauksen ja läpimitan säätelevät prekapillaariset sulkijat (sfinkterit) Laskimoiden verenvirtaus syntyy ympäristön painevaihteluista, jotka läppien toiminnan ansiosta kuljekavat verta vain proksimaaliseen suuntaan 32

33 Systolisen paineaallon pyöreä muoto johtuu aortan Windkessel - vaikutuksesta Paakkari

34 Kalkkeutunut aorta: nopeas4 nouseva paineaalto (Wasserhammerpuls, pulsus celer) 34

35 35

36 36

37 Autoregulaa4o Autoregulaa4ossa pyritään ylläpitämään muukumaton hapenkulutustaso perfuusiopaineiden muutosten kauka, mikä aiheukaa muutoksia verenkierron vastuksessa sallien tasaisen verenvirtauksen. 37

38 38

39 39

40 Oikovirtaussuonet (shunt vessels) Suora yhteysa pienten val4moiden ja laskimoiden välillä, jolloin kapillaarialue ohitetaan (shunx) Raajojen ja kasvojen ihon ääriosissa (sormet, varpaat, korvat) Termoregulaa4o 40

41 Glomus body ( keränen ) = val4mo- laskimo anastamoosi ihossa 41

42 Verenpaineen neuraaliset, hormonaaliset ja parakriiniset säätelymekanismit 42

43 Verenpaineen lyhytkestoinen säätely: baroreseptoriheijaste säätää sekä minuuku4lavuuka ekä ääreisvastusta koh4 tavoitearvoa vasteena eri syistä johtuneille nopeille verenpaineen muutoksille 43

44 Baroreseptorin ak4ivisuus muukuu paineaallon myötä 44

45 Verenpaineen lyhytkestoinen säätely: baroreseptoriheijaste 45

46 Baroreseptorit: heijastekaaren efferenxosan vaikutukset syke4heyteen Korkeapainereseptorit (val4mot, vasen kammio) BP é è HR ê Matalapainereseptorit eli 4lavuusreseptorit (oikea eteinen, laskimot) Esikuorma é è HR é (Bainbridgen heijaste) 46

47 47

48 Baroheijasteen resexng (herkkyyden säätö uudelle tasolle) 48

49 Veratrum alkaloidit ak4voivat baroreseptoreita Veratrum album Bezold and Hirt (1867): veratrum- kasvin ekstrak4n injek4o aiheux kolmoisvasteen (bradykardia, hypotensio ja apnea), joka estyi molemmin puoleisella vagotomialla. 49

50 Bezold- Jarischin heijaste The leo ventricle, par4cularly the inferoposterior wall, is a principal loca4on for these sensory receptors. S4mula4on of these inhibitory cardiac receptors by stretch, chemical substances or drugs increases parasympathe4c ac4vity and inhibits sympathe4c ac4vity. These effects promote reflex bradycardia, vasodila4on and hypotension (Bezold- Jarisch reflex) and also modulate renin release and vasopressin secre4on. 50

51 Veratrum alkaloidit hypertonian lääkkeinä Veratrum- suku (Liliaceae) : 20 alkaloidia Bezold- Jarisch 1867 Ilman farmakologista 4etoa veratrum viride oli vuodesta 1859 käytössä 100 vuoka käytössä raskaus toksemian (eklampsian) hoidossa Doyle & Smirk (1953): kokeita puhtailla alkaloideilla. Ei hyötyä hypertonian hoidossa, koska haikana pahoinvoin4 ja oksentelu. Veratrumin hupotensiolle kehikyy toleranssi 51

52 Val4moa supistavat Noradrenaliini (alfa- 1) Adrenaliini (alfa- 1) Angiotensiini II (AT1) Endoteliini (ETB) Tromboksaani (TP) 52

53 Val4moa laajentavat Sympaa4sen tonuksen hellikäminen ANP, BNP (NPRA, NPRB = pgc) PGI2 (IP) NO (sgc) Endoteliini (ETA) Adrenaliini (beeta- 2) 53

54 Lyhytkestoinen säätely: verenpaineen säätely BPé = Sympa4kus é (HR, CO, TPR é ) BPê = Sympa4kusê (HR, CO, TPR ê ) + Parasympa4kus é (HR, CO ê ) 54

55 Lyhytkestoisen verenpaineen säätelyn tekijöitä Arginiinivasopressiini (AVP) Adrenaliini ANP Baroheijaste Vasovagaalinen heijaste 55

56 Pitkäkestoiseen verenpaineen säätelyn tekijöitä Reniini- angiotensiini- aldosteroni - järjestelmä Jatkuvas4 kohonnut alfa- adrenerginen tonus Plasma4lavuus, suolan määrä 56

57 Arteriolin supistuvuuden säätelytekijät 57

58 58

59 Adrenaliini ja Noradrenaliini Paakkari

60 Ainoastaan sympaattinen autonomisen hermoston osa säätelee vastussuonta Sympaattisen hermon stimulaatio supistaa vastussuonta (noradrenaliini / α 1 -reseptori) Adrenaliinin vaikutus riippuu reseptoreiden jakautumisesta kohdesuonessa (α 1 /β 2 ) Sympaattisen hermostimulaation vähentyminen laajentaa vastussuonta Paakkari

61 ADVENTITIA MEDIA ADR α2 α2 α2 endothelium NA Sympathetic nerve α2 α2 α2 α2 LUMEN ADR ADR Paakkari

62 Sympatomimeettien vaikutuksia verenkiertoon α > β 1 > β 2 Noradrenaliini α / β β 1 / β 2 D 1 > β 1 > α 1 Adrenaliini Isoprenaliini Dopamiini Aika (min) Paakkari

63 Reniini- angiotensiinialdosteroni -järjestelmä (RAAS) Paakkari

64 Reniini-angiotensiini-aldosteronijärjestelmä Beetasalpaajat NSAID D-vitamiini (kalsitrioli 1,25(OH)2-D 3 ) Paakkari

65 Asetyylikoliini (ACh) ja Serotoniini (5-HT) Paakkari

66 Asetyylikoliini (ACh) Parasympaattisen välittäjäaine Koliiniesteraasit inaktivoivat nopeasti Ei kolinergistä hermotusta vastussuonissa Vasodilatoi vapauttamalla typpioksidia Endoteelifunktion testiaine Paakkari

67 5-HT (serotoniini) Mahan enterokromaffiinisolujen tuote Varastoituu verihiutaleisiin ja keuhkojen neuroepiteliaalikudokseen Inaktivoituu maksan ja keuhkojen endoteelissa Paakkari

68 5-HT Normaali sepelvaltimo: vasodilataatio Stabiili angina: vähäinen vasokonstriktio Variantti angina: vasospasmi Sarpogrelate: 5-HT 2A- salpaaja estää 5-HT:n koronaarispasmin Doggrell. Expert Opin Investig Drugs May;12(5): Paakkari

69 Endoteliini Paakkari

70 Endoteliini (ET-1) Eristettiin porsaan aortan endoteelisoluviljelmästä 1988 Analoginen sarafotoksiinille (Atractaspis engadensis käärmeen myrkky) Elimistön voimakkain verenpainetta kohottava aine x 10 angiotensiini II:ta ja x 100 noradrenaliinia tehokkaampi Paakkari

71 ET-1: reseptorit ja vaikutukset ET-1:n vaikutuksia: vasodilataatio (ET B : NO:n vapautuminen) vasokonstriktio (ET A : sileälihasvaikutus) kasvutekijä (remodelling) Takase et al. Can J Cardiol Jul;19(8):902-6 Paakkari

72 20 ET nm ol/ kg i.v. MAP (mm Hg) TIME (min) Paakkari Circulation 1993; 88: /3

73 ET -1 ANTISERUM BOLUS 20 ET nm ol/ kg i.v. MAP (mm Hg) p< TIME (min) Paakkari Circulation 1993; 88: /3

74 20 ET nm ol/ kg i.v. MAP (mm Hg) VSM ET A -receptor endothelial ET B -receptor (release of NO) TIME (min) Paakkari Circulation 1993; 88: /3

75 ET-salpaajat Terve koehenkilö: ET A/B - salpaaja i.v. TPR, keuhkoverenkierron vastus MAP HR ( ) Endoteliini on ääreisvastuksen ja verenpaineen fysiologinen säätelijä Paakkari

76 Typpioksidi (NO): verisuonen endoteelin parakriininen vasodilataattori, hermoston välittäjäaine, immuunisolujen toksiini Paakkari

77 Typpioksidi NO. L-Arginine cnos. NO Suonen lumen Endoteelisolu NO:n vaikutus Hyperkolesterolemia Hypertensio Diabetes Tupakointi Infektio Relaxation L-Citrulline NO. Suonen sileälihas NO:n vaikutus L-Arginiini Antioksidantit (Glutationi, C-vitamiini, E-vitamiini) Statiinit ACE-estäjät (B 2 ) ASA Paakkari

78 NO-synteesin esto väärällä substraatilla Paakkari

79 NO: mediator of endothelum-dependent relaxation L-Arginine - substrate for NOS NO. cnos NO. L-Citrulline NO. Relaxation Paakkari

80 NO, ANP / GC / PDE5 Endoteelin synteesi Orgaaniset nitraatit + ANP pgc NO. + PDE5 Relaksaatio Sildenafiili Paakkari

81 Käsivarren verenvirtaus Kontrolli NOS-salpaaja L-NMMA (µmol/min) Aika (min) Paakkari

82 Endothelial dysfunction 1/2 Endothelium intact Endothelium removed Paakkari

83 Prostanoidit ja EDHF Paakkari

84 Vasoactive endothelial mediators Vessel lumen Endothelium cnos / inos <----> COX-1 / COX-2 EDHF NO PGI 2 TxA 2 PG? Relaxation Constriction Vascular smooth muscle Paakkari

85 Endothelium derived hyperpolarizing factor: EDHF Endoteeliperäinen EDHF relaksoi verisuonta mekanismilla, joka ei liity typpioksidiin tai prostanoideihin Vaikuttaa pienissä vastusvaltimoissa, joissa NO:lla vähemmän vaikutusta kuin suuremmissa kuljetussuonissa (McGuire et al., 2001) Paakkari

86 Verenvuotoshokki Tunnistetaan ja hoidetaan verenkiertovajaus. Tyrehdytetään ulkoinen verenvuoto komprimoimalla. Aloitetaan nestehoito kaikille suuren riskin po4laille. Hoidetaan henkeä uhkaavat rytmihäiriöt (kammiovärinä, kammiotakykardia) ennen kuljetusta. Paakkari

87 Verenvuotosokki 87