PBL Fall 4: Cirkulationen
Blodkärlens funktion och reglering av blodflödet
Kursplan
Cirkulation III - Central och perifer cirkulation
- • Beskriva kärlanatomi vad gäller artärer, vener samt huvuddragen i lymfdränaget i thorax, övre och nedre extremiteterna samt bukhålan
- • Beskriva blodkärlens och lymfkärlens mikroskopiska uppbyggnad och olika celltyper
- • Redogöra för faktorer som bestämmer blodtrycket samt hur trycket varierar i olika delar av kärlträdet
- • Beskriva tänkbara förklaringar till avvikelser från normalt blodtryck ur en normalfysiologisk synvinkel
- • Beskriva de mekanismer som styr blodflödet till organen i arbete och vila
- • Beskriva endotelcellers och kärlmuskelcellers signalering samt anpassning till olika tryck- och flödesförhållanden
- • Beskriva hur kärltonus påverkas farmakologiskt av Ca²⁺-kanalblockare och NO-donatorer
- • Redogöra för de processer som styr utbytet på kapillärnivå samt lymfkärlens betydelse
Farmakologilista
- • Ca²⁺-kanalblockare
- • NO-donatorer
Cirkulationens syfte
Cirkulationen transporterar och reglerar:
Näring
Avfall
Hormoner
Miljön
Cirkulationen i respektive del av kroppen/organ regleras av dem själva genom att öka/minska motståndet för blodet. Vissa delar, som njuren, fyller även funktion som reningsverk och har därför ett blodflöde som överstiger metabola behovet.
Kärlsystemets organisation
Cirkulationen delas in i lilla (lungornas) och stora (resten) kretsloppet.
Artärer
Transporterar blod under högt tryck från hjärtat
Arterioler
Minsta kärlen som kontrollerar blodflöde till kapillärerna. Har starka väggar som kan styras för stor reglering av blodflödet.
Kapillärer
Utbyte av näring och syre. Extremt tunna väggar med porer. Blodet passerar under 1-3 sekunder.
Vener
Transporterar blod under lågt tryck mot hjärtat. Fungerar som reserv av blod. Tunna väggar men med muskler för vidgning/konstriktion.
Tryck i cirkulationen
Grundläggande formel
v = P/A
Flödeshastighet = Tryck / Area
Flödet är proportionellt till radien⁴
Olika typer av tryck
1. Driving Pressure
Tryck i längdaxel som driver blod fram. Skillnaden mellan artär- och vensidan.
2. Transmural Pressure
Radiella axeln, mot kärlväggarna. Skillnad mellan intra- och extravaskulära trycket.
3. Hydrostatic Pressure
Tryck som beror på nivån i kroppen/höjdaxel.
Medelblodtryck = 40% av systoliska + 60% av diastoliska
Mer av diastoliska eftersom man befinner sig längre i den fasen.
Blodflöden - Tre viktiga principer
1. Blodflödet bestäms av vävnadens behov
Vid vila får vävnader mindre blod och vid aktivering kan de få mångdubbelt den mängden genom öppnande av flöde.
2. Cardiac Output är summan av flödet till alla vävnader
Det blod som flödar ut genom vävnader kommer tillbaka till hjärtat.
3. Artärers tryckreglering är generellt oberoende av lokalt flöde och Cardiac Output
Om trycket faller kommer nervsignaler aktivera kompensationsmekanismer.
Flödesformel
F = ΔP/R
Flöde = Tryckskillnad / Resistans
Resistans i kärlsystemet
Parallellkopplat: 1/Rtot = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3...
Seriekopplat: Rtot = R1 + R2 + R3...
Kärlens egenskaper
Poiseuilles lag
Dubblas arean av en ledare kommer flödet att öka med faktor 16 (r⁴) under samma tryck. Detta gör att en liten förändring hos arterioler ger stor effekt på genomflödet.
Viskositet
Blod har ungefär 3x viskositeten av vatten. Detta beror till stor del på de röda blodkropparna som skapar friktion.
Blodfördelning i kroppen
| Region | Mängd | Relativ % |
|---|---|---|
| Systemisk cirkulation | 4200 ml | 84% |
| • Artärer | 700 ml | 14% |
| • Kapillärer | 300 ml | 6% |
| • Vener | 3200 ml | 64% |
| Lungcirkulation | 400 ml | 8.8% |
| Hjärtat | 360 ml | 7.2% |
| Totalt | 5000 ml | 100% |
Windkessel-effekten
På grund av kärlens elasticitet, främst i aorta (Windkessel-kärlen), ser pulskurvan vågig ut istället för som spikar. När systole är över kommer dessa kärl vara vidgade och fångat upp en del av trycket. Under diastole kommer dessa att tryckas ihop och ge en extra knuff under tiden hjärtat fylls på.
Venpumpen
Eftersom det höga trycket finns i venerna uppifrån kommer venerna få problem att transportera upp blodet om det inte får hjälp:
- • Venerna har klaffar som hindrar backflöde
- • Venerna trycks ihop och pumpar därmed upp:
- • Muskler
- • Artärers pulsar (ligger ofta bredvid vener)
Klinisk betydelse: Personer som står stilla i 15-30 minuter utan att röra sig kan lätt svimma. Man undviker detta genom att flexa musklerna och böja knäna lite.
Mikrocirkulationen
Alla kapillärer är inte öppna samtidigt, utan styrs via arterioler som kan öppna och stänga vägarna.
Vasomotion: Flöde pågår då och då, beroende på att allt inte är öppet samtidigt. Den största faktorn som styr öppningen är mängden syre.
Utbyte i kapillärer
- • Vattenlösliga ämnen går genom porer
- • Fettlösliga (syre och koldioxid) går direkt genom membranen
- • Permeabilitet varierar för olika vävnader (blod-hjärn-barriär restriktiv, lever/njure mer permeabel)
Lokal och humoral kontroll av blodflödet
Lokal blodflödeskontroll
Akut
- • Vasodilation/Vasokonstriktion av arterioler
- • Sker inom sekunder till minuter
- • Metabola faktorer: Adenosin, CO₂, O₂, Histamin
Långtids
- • Sker över dagar, veckor eller månader
- • Fysiska förändringar i kärlträdet
- • Angiogenes via VEGF
Autoregulation
- • Metabol teori: Metaboliter ökar → vasokonstriktion
- • Myogen teori: Vidgning av kärl → motgående kontraktion
NO (Kväveoxid)
När trycket ökar orsakar blodet en slitning på endotelcellerna. Från dem utsöndras kväveoxid, en kortvarig (6 sekunder) och mycket effektiv dilator.
NO-signalering
- 1. Aktivering av löslig Guanylate Cyclas
- 2. GTP → cGMP
- 3. Aktiverar cGMP-beroende kinas (PKG)
- 4. Minskar Ca²⁺
- 5. Relaxation av kärlens glatta muskler
Starlings ekvation
Berättar hur flöden går från blod till vävnad och tillbaka beroende på det hydrostatiska trycket och flödestrycket.
- • Artärsidan: Högt flödestryck → filtrering ut till vävnad
- • Vensidan: Lågt artärtryck → osmotiska trycket tar över → absorption
- • Resterande: Stora proteiner tas upp av lymfsystemet
Starlings ekvation - Video
Lymfsystemet
Komponenter
- • Lymfatiska kärl
- • Lymfatiska vävnader:
- • Lymfatiska knutor
- • Thymus (brässen)
- • Mjälten
- • Tonsiller
Huvuduppgifter
- 1. Immunsystemet
- 2. Upptag av fett från tarm till blod
- 3. Behålla vätskebalans
Dagligen pressas 20 liter vätska ut från blodkärlen. Lymfsystemet fångar upp 3 liter som inte blodbanan själv absorberar.
Lymfans väg
- 1. Lymfkapillärer
- 2. Vasa Lymphaticus (Superficialis och Profunda)
- 3. Lymfknutor
- 4. Trunci (större stammar)
- • Ductus Thoracicus: Dränerar större delen av kroppen
- • Ductus Lymphaticus Dexter: Övre högra kvadranten
- 5. Lymfan övergår till blodbanan vid bågen mellan Jugularis och Subclavia
Farmakologi
NO-donatorer
NO (kväveoxid) är en kraftig vasodilator och kommer att vidga kärlen
Exempel: Nitroglycerin
Ca²⁺-kanalblockerare
Spänningskänsliga Ca²⁺-kanaler används i glatta muskler och aktiveras när musklerna vidgar sig. Blockeras dessa kanaler kommer kärlen att vidgas.
Ödem
Ödem bildas när dränaget inte fungerar och vätska blir stående i vävnaden.
Orsaker
- • Hjärtsvikt: Blod kan inte pumpas bort i adekvat takt
- • Högersvikt → bensvullnad
- • Vänstersvikt → lungödem
- • Högt blodtryck: Hjärtat får svårt att pumpa vidare blodet
- • Förstörda lymfkärl: T.ex. efter operation