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Organdurchblutung

Lungen, Gehirn, Herz, Muskulatur, GI Trakt, Haut

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 (praktisch kein Interstitium…)

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-Distribution)

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Sport, Kontaktzeit, O2 Aufnahme

~ 0,5 s

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Kapillaren Reservezeit: ~ 0,5 s

• Gasdruckgleichgewicht wird

rasch, in 0,25 s erreicht, es

gibt reserve für Sport usw.

• Normalweise wird

Gastransport durch

Perfusion limitiert (Herz und

Kreislauf)

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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:

hydrostatischer Druck

Sinus Venosus mit starrer Wand

keine Venenklappen

Mikrozirkulation:

Innervation in Pia Gefäβe

keine Lymphgefäβe

BBB in den Kapillaren

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Die Blut-Gehirn Schranke

Paul Ehrlich und Goldman (1913)

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InterstitiumBlut

Na Pumpe

Na Kanal

Na-Cl Ko-Transporter

AS Transporter

Endothel

Glukose

AS 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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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 (fMRI, PET)

• extrinsische Innervation moduliert den Blutstrom

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Atemgase und Vasomotorik im Gehirn

pCO2

Du

rch

blu

tun

g im

Ge

hir

n

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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 Kopplung

Mechanismus unbekannt

• Hypoxie, Hyperkapnie, Hypoglikämie spielen keine Rolle

• metabolische Produkte: K+, Adenosin und Milchsäure, Prostaglandin Derivate

• neuronaler Mechanismus: Botenstoffe? Koppelungs-Neurone? VIP? NO?

Neuro-Vaskuläre Einheit

Strom-Metabolismus Kopplung

Epoxyeicosa trienoic acids (EET)Epoxyeicosa enoic acid (EE)

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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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Koronariendurchblutung ist Phasisch!

Systole

Diastole

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• phasische Durchblutung: in der linken Kammer variert der Blutstrom mit demHerzzyklus

• Autoregulation ist sehr stark• kein sympatischer Konstriktor-Tonus (β Dominiert?)• Durchblutung ist durch Metabolismus und NO kontrolliert • O2 Extraktion ist maximal (70-80 %): Durchblutung muss steigen wenn es nötig ist

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Vasodilatationdurch cAMP↑

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Durchblutung der Skelettmuskulatur

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Aufgaben:

• Durchblutung für Ruhe, Arbeit und Sport versichern

(bis zu 80 % des Herzzeitvolumens, von 1l/min � 18 l/min)

• Atmung, Bewegung, Muskelpumpe für den venösen Kreislauf

Kontrolle

• sympatischer vasokonstriktorischer Tonus: für systemische Kontrolle des Blutdruckes

• sympatische Vasodilatation (feed-forward, ACh, antizipatorische Vasodilatation?)

• aktive Hyperämie: Metaboliten (hoche Kapillarendichte (400/mm2))

• Adrenalin: Vasodilatation durch Beta 2 Rezeptoren

Durchblutung der Skelettmuskulatur

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Sport / Arbeit und Kreislauf

+ chronotopische Wirkung

+ inotropische Wirkung

beta 2 Wirkung

symp. Vasokonstriktion

symp. Vasokonstriktion

bessere Pumpenaktivität

höcheres Herzzeitvolumen

Erklärung

symp. Vasodilatation in Muskel

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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 hoher 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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Kreislauf in der haut

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Die Haut

mäβige metabolische Aktivität

Ischemie ⇒ 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 Rezeptoren an den Arteriolen und AV Anastomosen

Vasokonstriktion / Hemmung der Vasokonstriktion

Proximale Hautregionen:

sympatische Fasern (NA), alfa1 Rezeptoren an die Arteriolen

sympatische Fasern (ACh) an die Schweisdrüsen (Bradykinin Freisetzung)

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Lernziel 32. Biologie der Atemwege, metabolische und endokrine Funktionen der Lunge

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)

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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