PBL Fall 4: Cirkulationen

Man mäter medelblodtrycket genom att ta 40% av Systoliska och 60% av diastoliska och summera. Mer av diastoliska eftersom man befinner sig längre i den fasen.

Anpassning till omständigheterna

Vad detta innebär att en större mängd blod/vätska behöver tillföras på vensidan, kontra artärsidan, för att höja trycket där. Vad varje givet tillfälle påverkar även Autonoma Sympatiska nervsystemet genom stimulering (a1, kontrahera) eller inhibering (b2, dilatera). Detta kan då användas av kroppen för att få ett större blodflöde. Detta innebär även att vid en blödning kan kroppen dra samman venerna för att bibehålla tryck och flöde, trots en förlorad blodmängd upp till 25%. Samma sak gäller om man skulle få i sig för mycket blod, då kan kroppen anpassa sig genom vidga ådrorna.

Artärer pulsering

Om våra kärl inte vore elastiska skulle allt blod behöva pressas genom kapillärerna under systole och ingen rörelse hade skett under diastole. Ett ungefärligt blodtryck hos en person är 120/80, vilket innebär att pulstrycket är 40 mmHg (120-80). Två delar påverkar denna: 

• Slagvolymen
• Desto mer blod per slag, ju mer måste kärlträdet anpassa sig vid varje slag.
• Elasticiteten hos artärerna
• Desto mindre kärlen ger med sig, ju större blir trycket istället.

Med ålder kan pulstrycket bara av den anledning att artärerna blir stelare, vilket kan bero på plack.

Windkessel effekten

Det är på grund av dessa egenskaper hos kärlen, och då främst de som är mycket elastiska (t.ex. aorta, Windkessel kärlen) som pulskurvan ser vågig ut istället för som spikar. När Systole är över kommer dessa kärlen 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.

Vener och deras funktion

Om blod börjar strömma tillbaka i större takt eller hjärtat inte orkar pumpa från höger kammare, kommer trycket till lungorna att öka. Det normala trycket i höger kammare är 0 mmHg, alltså samma som atmosfären runt oss (101325 Pascal). Under onormala omständigheter som vid hjärtsvikt eller stor blodtransfusion, kan tycket stiga till 20-30 mmHg. Skulle hjärtat slå extra hårt eller om blodflödet tillbaka till hjärtat snabbt avtar, kan trycket till och med vara negativt, -3 till -5 mmHg.

Normalt ger inte vener något motstånd då de är väldigt slappa och vidgörliga. Dock så går vener ofta vid organ, vinklar eller ytligt och påverkar av atmosfärstrycket där. Alla dessa delar gör att venerna kommer tryckas ihop och ändå ge ett visst motsånd på 4-6 mmHg.

När hjärtat inte orkar pumpa längre och trycket i höger kammare stiger kommer även ventrycket att öka, detta gör att venerna breddar sig och samlar blod, samt ökar trycker perifert. Skulle trycket öka för venerna vid magen (t.ex. pga graviditet eller tumör), måste trycket i bena (som ska ta sig upp) överstiga detta.

Det statiska  trycket skiljer sig beroende på mängden vätska över, och i huvudet har man negativt (-10 mmHg) tryck eftersom halsen har 0 och huvudet sedan är skyddat av skallbenet. Skulle man då vid en operation öppna Sinus Sagitallis skulle luft direkt kunna sugas ner i vensystemet och orsaka luft embolism och död. Bena har ett ökat tryck av samma orsak med 90 mmHg (därför toalt 190 mmHg medelartärtryck i bena).

Venpumpen

Eftersom det höga trycket finns i venerna uppifrån så 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)

Skulle en person stå helt stilla så fungerar inte dessa mekanismer och det kan då leda till att tryck ökar och vätska pressas ut till vävnaden. Så mycket som 10-20% kan förloras. Detta börjar hända redan efter 30 sekunder av stillastående och för personer (t.ex. soldat) som krävs stå stilla i 15-30 minuter utan att röra sig, kan lätt svimma. Man undviker detta genom att flexa med musklerna och böja knäna lite. Då får man igång pumpen igen.

Microcirkulationen

Alla kapillärer är inte öppna samtidigt, utan istället styrs detta via arterioler som kan öppna och stänga vägarna. Vasomotion är ett begrepp att som innebär att flöde bara pågår då och då, detta beroende på att allt inte är öppet samtidigt. Dem största faktorn som hittat för att styra öppningen är mängden syre. När behovet ökar kommer flödet där öppnas oftare och pågå längre.

Konstant diffusion mellan vävnad och blodet i kapillärerna gör att ett stadigt utbyte görs. Vattenlösliga går genom porer och fettlösliga (syre och koldioxid) direkt genom membranen på epitel. Trots att porerna är små, är kraften för utbyte så stort att vatten hinner utbytas 80 gånger innan molekylerna når över kapillärerna längd. Permeabiliteten för olika molekyler varierar dock kraftigt beroende på dess storlek, där vatten är relativt litet. Permabiliteten varierar dock även för olika vävnader, där blod-hjärn-barriärer är väldigt restriktiv och lever/njure måste kunna ta upp och rena mer.

Flera krafter är inblandade i hur flödet går

• Kapillärtrycket: Kommer att vilja pressa vätskan ut från kapillärerna
• Interstitala vätsketrycket, kommer vilja trycka vätska utifrån in i kapillärerna.
• Kapillära osmatiska trycket: Som får vätska att pressas in
• Interstitala osmatiska trycket: Som får det att trycka in i membranet 

Normalt är där ett nettoflöde från kapillärerna ut till vävnaden.

Lokal och Humoral kontroll av blodflödet

Kroppen behöver vid olika tillfällen olika mängd blod till vävnaderna. Njurar och lever är två ställen som tar emot väldigt mycket blod redan vid vila. Levern får 95 ml/min/100g medan musklerna i vila får så lite som 4 ml/min/100g. Musklernas förbrukning ökar dock kraftigt vid ansträngning och går upp till hela 80ml/min/100g, en 20ggr ökning.

Anledningen till att flödet inte konstant är högt tillgängligt i alla vävnader är att det skulle kräva en mycket större och kraftigare pump än vad hjärtat erbjuder.

Lokal blodflödeskontroll

Denna kan delas in i två faser 

• Akut
• Vasodilation/Vasokonstriktion av arterioler, metateroler och prekapillära sphinktrar.
• Sker inom sekunder till minuter
• Långtids
• Sker sakta över lång tid, dagar, veckor eller månader.
• Sker till följd av fysiska förändringar, som storlek eller ökade antal ådror

Akuta blodflödeskontrollen

Syrebrist är en stark faktor som ökar blodflödet i vävnaden. Skulle syremängden sjunka med 25% ökar blodflödet med 3ggr i ett isolerat ben.

Man tror att metabolismen eller brist på syre gör att ämnen som Adenosine, CO2, O2, Histamin osv läcker ut till vävnaden och orsakar en vasodilation. När hjärtat får lågt blodflöde läcker Adenosin ut och detta vidgar så att kranskärlen får nog mer flöde igen. Den andra möjligheten med syre är att när denna nivån är hög, kan glatta muskler som kontrollerar flödet kontrahera och när syret minskar får de svårare att jobba och därmed dilaterar. Dessa är exempel på Metabola mekanismer. 

Om man stänger av blödflödet (Ischemi) till en del av kroppen för en stund, kommer mekanismerna ovan att påverka vävnaderna. När blodflödet sedan släpps på igen kommer kroppen ha reglerat blodflödet och mångdubblat det för att kompensera, detta kallas Reactive Hyperemia. 

Aktiv/Funktionell Hyperemia är istället när kroppen reglerar enligt mekanismer att någon vävnad kräver mer metaboliter/syre och därför ökar blodflödet. Reaktive Hyperemia blir mer som en kompensation för förlorad tid/näring.

Autoregulation

Även här finns det två teorier om vad som orsaker en automatisk regulering av blodflöde.

• Metabol (Kapillärbädden)
• Beskrivs som ovan med att metaboliterna ökar, syre ökar och detta leder till en sammandragning och vasokonstriktion. Vilket leder till samma storlek trots ökat tryck.
• Myogenic (Arteriolerna och längre upp)
• Att tillfälliga vidgningar av kärlmusklerna skulle leda till en motgående kontraktion. Vid lågt tryck,  slappnar musklerna av och då vidgas de till normalt igen av trycket.
• När trycket ökar, vidgast musklerna och påverkar spänningskänsliga Ca2+ kanaler.

Specifika mekanismer

• Njurarna
• När för mycket blod filtreras genom Glomerulus, kommer feedbacksystem från Macula Densa att bidra till konstriktion av afferanta arterioler och reducera blodflödet in.
• Hjärnan
• Blod-hjärn-barriären

Koldioxid och Syrgas spelar stor roll som beroende på koncentration vidrar till dilation eller konstriktion.

• Huden
• Främst för att kontrollera kroppstemperaturen. Även om flödet inte är stort till huden, kan variationen var flera gånger från väldigt kallt till väldigt varmt. Bevara eller göra sig av med värme.

NO - Kväveoxid

När trycket ökar orsakar blodet en slitning på endotelcellerna och dessa måste då agera för at inte ta skada. Från dem utsöndras kväveoxid, en kortvarig (6 sekunder) och mycket effektiv dialator.

• Aktivering av löst Guanylate Cyclas
• cGTP till cGMP
• Aktiverar cGMP beroende kinas PKG
• Minskar Ca2+
• Relaxation av kärlens glatta muskler. 

NO kan även utsöndras vid vasokonstriktion, för att motverka för kraftig sådan.

Nitroglycering är därför en vasodilator som används inom vården

Samverkande

Vid belastning av t.ex. muskler komma mängden CO2 öka, O2 minska osv. Detta leder till att kärlen dilaterar sig och öppnar fler kapilärer för att få dit mer näring och bort mer slaggprodukter. Detta gör att trycket dit ökar och att artärer längre upp får mer Sheer Stress (alltså nötning mot epitel). Detta gör i sin tur att dessa vidgar sig också!

Långtidseffekten

Den akuta fasen reglerar snabbt blodflödet, tyvärr har man dock märkt att trots dess stora möjlighet till förändring så kommer flödet inte helt tillbaka till sitt normala enbart av akut-fas funktion utan hamnar en 10-15% ifrån. Det är här den långtidsverkan effekten istället får ta över. Denna effekten sker över timnar, dagar, veckor.

En av mekanismerna för detta är att utöka mängden kapillärer till områden som kräver mer näring (Angiogenes). Ung vävnad har lättare att anpassa sig medan gammal stabil vävnad tar längre tid. Syre är en del av näringen som vävnad behöver och därför stimulerande för angiogenesen.

Tillväxten sker t.ex. genom tillväxtfaktore utsöndras VEGF (Vascular Endothelian Growth Factor) som endotelcellerna då dras mot och bildar nya vägar i befintliga kärl. Växer de tillräckligt lockas även glass muskulatur till dem.

Det är den maximala förbrukningen och inte medelvärdet som bestämmer hur mycket som behöver till en vävnad. Därför är korta intensiva träningspass varje dag något som stimulerar kärlbildningen.

Starlings ekvation

Berättar hur flöden går från blod till vävnad och tillbaka till blodet beroende på det hydrostatiska trycket och flödestrycket.

I artärerna är flödestrycket högt och därför går det mest ut till vävnaden. På vensidan är det istället lågt artärtryck och det osmatiska trycket tar över och pumpar in till venerna. 

Detta leder till att artärsidan filtrerar ut till vävnad, och vensidan absorberar (det som går). Resterande (stora proteiner t.ex.) tas upp av lymfsystemet.

Farmakologi

NO-donatorer

NO (kväveoxid) är en kraftig vadodilator och kommer att vidga kärlen

Ca+2 kanal-blockerare

Spänningskänsliga Ca+2 kanaler använder i glatta muskler och aktiveras mer när musklera (kärlen) vidgar sig. Detta ger då ett motstånd och kärlen hålls ihopa igen. Blockeras dessa kanaler kommer kärlen att vidgas.

Ödem

Ödem kan bildas av att dränaget inte fungerar och att vätska då blir stående och samlas i vävanaden. Detta kan komma till följd av

• Hjärtsvikt, blod kan inte pumpas bort i adekvat takt och blir stående.
• Högersvikt ger bensvullnad
• Vänstersvikt ger lungödem
• Högt blodtryck: Hjärtat får svårt att pumpa vidare blodet och det blir stående på vensidan.
• Förstörda lymfkärl (t.ex. operation)