Obtočila PDF

Obtočila Obtočila sestojijo iz srca in žil (srčno-žilni, kardio-vaskularni sistem). Žile: aorta, arterije, arteriole, kapilare, venule, vene in vena kava. Kapilare: izmenjava plinov, hranil in presnovkov. Žile niso le pasivne cevi. Aktivno so vpletene v razdeljevanje minutnega volumna prek v...

Obtočila Obtočila sestojijo iz srca in žil (srčno-žilni, kardio-vaskularni sistem). Žile: aorta, arterije, arteriole, kapilare, venule, vene in vena kava. Kapilare: izmenjava plinov, hranil in presnovkov. Žile niso le pasivne cevi. Aktivno so vpletene v razdeljevanje minutnega volumna prek vzporednih pletežev žil v sistemski cirkulaciji. Vene sodelujejo pri razporeditvi krvi v telesu med venskim in arterijskim sistemom. Andreas Vesalius: De humani corporis fabrica (1543) Arterijski sistem Dovaja hranila in kisik prek aorte, arterij in arteriol do tkiv. Aorta: notranji premer 2,5 cm; Arterije približno 0.4 cm; nimajo večjega upora za pretok krvi. Arterijski sistem je elastičen del obtočil. Elastične stene omogočajo raztegnitev arterij ob iztisku krvi iz srca. Med diastolo se raztegnjene žile ponovno relaksirajo na prvotni volumen in s tem poženejo kri po žilah.  Krvni tlak in pretok krvi v obtočilih Krvni tlak: sila za pretok krvi. Upor je posledica trenja in interakcij med sestavinami krvi. pretok (F), tlak (P) in upor (R) F = (P1- P2)/R, P1 je tlak v aorti, P2 pa tlak v veni kava (0 mmHg, v aorti pa je enak arterijskemu tlaku); F = (arterijski tlak)/R Za sistemski pretok je potreben arterijski tlak 100 mmHg. Največji padec tlaka je na arteriolah. V pljučnem obtoku je 5 krat nižja tlačna razlika za vzdrževanje pretoka, kar pomeni, da je upor v pljučnem obtoku petkrat nižji, kot je v sistemskem obtoku. Pulzni tlak Arterijski tlak se pulzirajoče spreminja. V fazi sistole srca se med utripom volumen krvi (utripni volumen –; stroke volumen) iztisne v aorto. V tej fazi srčnega ciklusa je tlak največji. Aorta in arterije se raztegnejo zaradi povečanega tlaka. Med diastolo pa se raztegnjene arterije ponovno relaksirajo, ker se tlak zniža. Elastične lastnosti aorte in arterij vplivajo na dušenje pulzirajočega tlaka. Pulziranje je dlje od srca manj izrazito in izzveni. Razlika med sistoličnim in diastoličnim tlakom je pulzni tlak (120/80 mmHg, pulzni tlak 40 mm Hg). Se spreminja, posledica spremenjenih kontraktilnih lastnosti srca, elastičnih lastnosti aorte in arterij. Odvisen od utripnega volumna in od podajnosti stene arterij. Utripni volumen se lahko spreminja od utripa do utripa; voljnost, oziroma elastičnost aorte in arterij se lahko spreminja le na dolgi rok. Ateroskleroza: podajnost žil se zmanjša, poveča se pulzni tlak. S starostjo se poveča pulzni tlak, kar je znak “otrdevanja” arterij. Meritve arterijskega tlaka Ko je manšeta maksimalno napihnjena, stisne arterijo, da prek nje ne steče kri. Ko spuščamo zrak iz manšete, se tlak zmanjša pod vrednost sistolnega tlaka in prek zožene arterije kri brizga v pulzirajočih curkih (turbulentni tok povzroča šume, ki jih lahko osluškujemo s stetoskopom, kratko udarjajoči in topi šumi – Korotkovovi zvoki). Ko še naprej znižujemo napihnjenost manšete, se s tem podaljšuje brizg krvi skozi stisnjeno žilo in s tem se spreminja tudi šum, ki ga povzroča pulz krvi. Ko preveza ne vpliva več na stisnjenost žile, je pretok prek žile spet brez prekinitev in neslišen.  Srednji arterijski tlak Kljub pulziranju arterijskega tlaka lahko matematično zgladimo signal in določimo povprečni ali srednji arterijski tlak (določa pretok prek tkiv). Ta je enak vsoti 1/3 pulznega tlaka in diastoličnega tlaka. Srednji arterijski talk je povezan s sistemskim pretokom: F = (povprečni arterijski tlak)/R Iz te zveze lahko določimo, kako se pretok spremeni, če se spremenita sistolični in diastolični tlak. Če izmerimo tlak 120/90 mmHg in 160/70 mmHg, srednji arterijski tlak v obeh primerih 100 mmHg. Torej je pretok krvi v obeh primerih enak. Homeostatični mehanizmi merijo spremembe srednjega arterijskega tlaka (in ne pulznega tlaka) in ga vzdržujejo na stalni ravni, da bi se vzdrževal stalen pretok krvi. Arteriole in tlak v sistemski cirkulaciji Temeljna razlika med arterijami in arteriolami je, da imajo slednje veliko manjši premer. To je razlog, da na tem mestu pride do razmeroma velikega padca tlaka v sistemskem krvožilju.  Premer arteriol Več dejavnikov vpliva na periferni upor v obtočilih, a med najpomembnejšimi je premer žile. Majhna sprememba premera žile močno vpliva na pretok žile. Upor žile (R) je inverzno proporcionalen četrti potenci radija žile: R  1/radij4 Če razpolovimo radij žile, se prevodnost žile zmanjša za 16 krat. – Poiseuille-va enačba 1838. Druga pomembna lastnost arteriol je, da lahko dinamično uravnavajo premer. V steni arteriol je relativno več gladkega mišičja, ki ob skrčenju vplivajo na zmanjšanje premera arteriole. Vsota pretokov prek vseh vzporedno razporejenih pletežev je enaka minutnemu volumnu krvi. Razmerja v pretokih med pleteži se lahko spreminjajo. Upor posameznega pleteža je odvisen predvsem od premera arteriol v tem pletežu. Tako je pretok prek ledvic odvisen od razmerja upora arteriol v ledvicah in v drugih pletežih. Celotni upor v žilju imenujemo totalni periferni upor. Večina tega upora nastane zaradi arteriol, ki so na t.i. periferiji. Zato enačbo pretoka krvi lahko izpopolnimo: F = (srednji arterijski tlak)/(totalni periferni upor) Obtočila in analogija z vodovodnim sistemom Velika cev, ki odvaja vodo iz vodnega zajetja, je primerljiva z aorto. Manjše cevi, ki gredo do končnih porabnikov pa arteriole. Končni porabniki se v tem primeru lahko primerjajo z organi. Dobavitelj vode mora zagotavljati dovolj visok tlak, da vsi porabniki dobijo toliko vode, kot je potrebujejo. Naloga dobavitelja (srce) je, da zagotavlja dovolj visok tlak in tudi omogoča velik pretok (minutni volumen) za napajanje vseh porabnikov. Če se zahteve po dobavi krvi povečajo, se lahko zgodi, da srce ne zmore načrpati dovolj krvi, zato lahko pade srednji arterijski tlak. Padec tlaka lahko kompenziramo tako, da se poveča periferni upor, da nekateri uporabniki zmanjšajo porabo. Dokler je zagotovljen dovolj velik pretok krvi, se lokalni krvožilni sistemi obnašajo avtonomno. Če pa “poraba” preseže “ponudbo” krvi, potem ekstrinzični mehanizmi vplivajo na redistribucijo krvi, da se prepreči padec srednjega arterijskega tlaka ter se zagotovi prekrvljenost tkiv, ki najbolj nujno potrebujejo prekrvavitev.  Avtoregulacija lokalnega pretoka krvi V mirovanju imajo arteriole določen “tonus” vazokonstrikcije. Pri povečani aktivnosti organa se poveča premer arteriol. Mišični tonus uravnavajo spontane depolarizacije. Vplivajo pa mehanični in kemični dejavniki. Raztegnitev: poveča frekvenco akcijskih potencialov, sledi povečana kontrakcija (miogeni odgovor), s spremembo premera minimizira spremembe pretoka zaradi srednjega arterijska tlaka). Padec tlaka zmanjša miogeno aktivnost. Lastnost specifičnih pletežev žil, da vzdržujejo stalno in ustrezno perfuzijo, imenujemo avtoregulacija lokalnega pretoka. Poleg miogene aktivnosti gladkih mišic pri avtoregulaciji pretoka sodelujejo še drugi dejavniki. Prekrvljenost tkiv je povečana med dejavnostjo - aktivna hiperemija. Dejavniki: znižan parcialni tlak kisika, povečan parcialni tlak ogljikovega dioksida, povečana koncentracija K+ v intersticiju, znižan pH v intersticiju, povečana koncentracija adenozina, povečano nastajanje toplote - povzroči vazodilatacijo. Mehanizem povečanega pretoka z metaboliti je učinkovit za uravnavanje pretoka krvi le, če imajo žile mirovalni tonus vazokonstrikcije. Pri padcu arterijskega srednjega tlaka se zmanjša perfuzija tkiv - sledi kopičenje metabolitov in vazodilatacija.  Popolna zamašitev žile. Ob odstranitvi čepa se prekrvljenost močno poveča - reaktivna hiperemija. Posledica hipoksije in nakopičenih metabolitov. Humoralna kontrola premera arteriol: Bradikinin – vazodilator v žlezah, koži in črevesju. Histamin lokalno spremeni prekrvljenost (vnetje). Prostaglandini lahko povzročajo vazodilatacijo ali pa vazokonstrikcijo, odvisno od tipa prostaglandina. Endotelij tudi izloča snovi, ki uravnavajo pretok prek žile: endotelijski relaksacijski dejavnik EDRF – endothelium derived relaxing factor: NO in morda še kaj? Robert F. Furchgott, 1998 Nobelova nagrada. Endothelium derived hyperpolarizing factor (še neznan) – vazodilacija (prenos hiperpolarizacije prek presledkovnih stikov, kalijevi kanali vključeni). endotelin – protein, ki je vazokonstriktor in lahko povzroča hipertenzijo. Endotelin-1 se sprošča v žile kot odgovor na dražljaje, kot so visok krvni tlak, poškodbe tkiva, oksidativni stres, vnetje in hipoksija  Ekstrinzično uravnavanje pretoka Minutni volumen je omejen: vročinska izčrpanost - v koži so žile maksimalno dilatirane (s tem se odvaja toplota iz telesa), zato je pretok do možganov kompromitiran. Lahko vodi v vročinsko sinkopo. Drug primer je preusmeritev pretoka krvi do skeletnih mišic med intenzivnim mišičnim delom. V takem primeru se pretok prek mišic poveča do 15 l/min, kar pomeni, da je omejen pretok prek drugih tkiv. Vročinska izčrpanost Vročinska kap Simptomi: Simptomi: Omotica Zmedenost (dezorientiranost) Žeja Omotica Močno potenje Nezavest Slabost Vročinska kap lahko povzroči smrt ali trajno invalidnost. Lahko vodi v vročinsko kap HITRO UKREPAJ Ukrepi: Pokličite 112 Premaknite se na hladnejše območje. Premaknite osebo na hladnejše območje. Oblecite se ohlapno. Zrahljajte oblačila in odstranite dodatne plasti. Počasi pijte hladno vodo. Ohladite z vodo ali ledom. Poiščite zdravniško pomoč, če se simptomi ne izboljšajo.  Arteriole dobro oživčene s simpatičnimi nevroni. Izjema koronarne in cerebralne žile: predvsem pod nadzorom metabolitov. Simpatični postganglijski nevroni praviloma izločajo noradrenalin (veže na alfa receptorje). V mirovanju so arteriole pod vplivom tonusa simpatika (vozoaktivni center v možganskem deblu). Primer arteriole v srcu Primer arteriole v koži Vpliv simpatičnega in parasimpatičnega živčevja na vazokonstrikcijo in vazodilatacijo Simpatično živčevje - sproščanje noradrenalina: 1. α-adrenergični receptorji (α₁): V gladkih mišičnih celicah arteriol, povzroči vazokonstrikcijo (prebavila in koža). To prispeva k dvigu sistemskega krvnega tlaka. 2. β₂-adrenergični receptorji: Vazodilatacija (srce, skeletne mišice). Parasimpatično živčevje ne inervira arteriol večine organov. Vendar pa ima vazodilatacijski učinek v: Možgani, srce, erektilno tkivo, eksokrine žleze. V teh tkivih parasimpatično sproščanje acetilholina povzroči sprostitev gladkih mišic v žilju preko posrednega sproščanja dušikovega oksida (NO) iz endotelijskih celic. NO je močan vazodilatator, ki širi premer krvnih žil in povečuje pretok krvi. Ti nevroni se aktivirajo ob strahu, besu, kar lahko vodi v sinkopo. Hormoni: Adrenalin se veže na α (alfa) in β (beta) adrenergične receptorje. β receptorji imajo višjo afiniteto za adrenalin, kar povzroča dilatacijo žil. V mirovanju je koncentracija adrenalina nizka in ne stimulira α receptorjev. Ob povečani simpatični aktivnosti se v krvi poviša koncentracija tako noradrenalina kot adrenalina, kar vodi do preusmeritve pretoka krvi v predele, kjer prevladujejo β receptorji. Angiotenzin II je močan vazokonstriktor in pomemben regulator krvnega tlaka. Poleg tega spodbuja izločanje aldosterona, ki povzroča zadrževanje natrija (Na⁺) in vode v telesu, kar prispeva k povečanju volumna krvi in posledično krvnega tlaka. Atrijski natriuretični peptid (ANP) je močan vazodilatator. V ledvicah spodbuja izločanje natrija (Na⁺) in vode, kar zmanjšuje volumen tekočin v telesu. ANP se izloča iz srčnih preddvorov, kadar so ti raztegnjeni zaradi povečanega volumna krvi, in tako pomaga pri uravnavanju krvnega tlaka in ravnotežja tekočin. Pregled dejavnikov, ki povzročijo vazodialtacijo in vazokonstrikcijo  Kapilare Izmenjava snovi in plinov prek kapilare Izmenjava snovi med intersticijem in lumnom žil poteka prek stene kapilar (dolžina približno 1 mm). Celice oddaljene od kapilare le 20 do 100 m. Stena kapilare je sestavljena iz endotelijskih celic, pospešuje difuzijsko izmenjavo med celicami, intersticijem in krvjo: posledica difuzijskih, ozmotskih in hidrostatskih procesov. Prekapilarni sfinkter Mikrocirkulacija: je iz arteriol, kapilar in venul. Kapilare merijo v premeru 5 do 10 m. Kapilare se polnijo s krvjo iz arteriol, na začetku kapilare je obroč gladkih mišic: predkapilarni sfinkter (določa pretok krvi prek kapilare). Metabolično stanje v tkivu vpliva na kontrakcijo in relaksacijo predkapilarnega sfinktra. Arteriovenozni spoj (šant) (žile s premerom, ki je večji od kapilar, v koži rok, dlani in na obrazu, specializirane za prenos toplote).  Kapilare nimajo gladkih mišic Stena kapilare je le iz enega sloja endotelnih celic in ni ovita z gladkimi mišicami. Med temi so pore (fenestre, različni premeri v različnih tkivih). V možganih so pore zelo majhne, temelj neprehodnosti krvno-možganske bariere za hidrofilne snovi. Površina por je glede na površino celotne kapilarne stene izredno majhna. Difuzija prek kapilarne stene je pogavitni mehanizem za prenos snovi. Transcitoza, difuzija in masni tok Transcitoza transport snovi z mešički: endocitoza na eni strani in eksocitoza na drugi. Pinocitoza je oblika endocitoze, pogosta v venulah, limfnih vozlih (gr. pino, ide. pohi, stcsl. piti). Difuzija je najpomembnejši proces transporta snovi prek kapilarne stene. Hitrost tega procesa je zelo velika na kratke razdalje in presega hitrost pretoka krvi skozi kapilaro (voda, molekule hranil in metabolitov, plinov). Lipidotopne snovi se prenašajo neposredno prek membrane. Pri transportu hidrofilnih snovi, imajo odločilno vlogo kanali, pore za vodo, in transporterji. Ker pore in ionski kanali zasedajo le 1 % površine endotelija, je površina za prenos lipidotopnih snovi 100 krat večja kot površina za prenos snovi, ki so topne v vodi.  Hitrost prenosa snovi z difuzijo je odvisna od razdalje (npr. do celic 20 m) in površine. Površina kapilar je večja od košarkarskega igrišča, krvi v kapilarah pa le 250 ml. Na učinkovitost izmenjave vpliva tudi počasnost pretoka krvi prek kapilar. Hitrost pretoka krvi prek kapilar je inverzno proporcionalna površini preseka vseh vzporednih žil. V kapilarah je hitrost pretoka 1000 krat manjša kot v aorti. Voda in razredčene raztopine prehajajo prek endotelijskih por z masnim tokom. Tlak je višji v notranjosti kapilare, kar vpliva na premik vode iz kapilare v intersticij. Hidrostatski tlak: razlika med tlakom v lumnu kapilare in v intersticiju. Kakšna je natančno vrednost intersticijskega tlaka, je težko določljivo (je nič ali negativen). Če privzamemo, da je nič, upoštevamo le tlak v kapilari. Temu nasprotuje ozmotski tlak zaradi proteinov v plazmi (onkotski tlak ali koloidni ozmostki tlak): proteini (albumin) ne morejo prehajati endotelijske stene. Zaradi onkotskega tlaka se skoraj vsa voda, ki uhaja v intersticij vrača v kapilare (uide le 3 do 4 ml/min: 5l/dan). Ta preide v limfo, od tu pa se vrne v vensko kri.  Starlingova hipoteza Ravnotežje med hidrostatskim tlakom in onkotskim tlakom je predlagal Starling. Onkotski tlak v kapilari znaša občajno 28 mm Hg. Kljub temu, da je kapilarna stena relativno nepermeabilna za proteine, jih nekaj le uide skozi steno kapilare v intersticij (3 mm Hg). Onkotski tlak povzroča neto vračanje vode v kapilaro. Ernest Starling (1866-1927), pokopan na Jamajki Na strani arteriole je hidrostatski tlak 35 mmHg, pri venuli pa le 15 mmHg (padec je posledica upora kapilare). V začetku kapilare hidrostatski tlak presega onkotskega, zato se v tem predelu kri filtrira (filtracijski tlak znaša 10 mmHg), na koncu kapilare pa je onkotski tlak (25 mmHg) večji od hidrostatskega (15 mmHg), zato v tem predelu prevladuje absorpcijski tlak (-10 mmHg). Na sredi kapilare pa sta hidrostatski tlak in Razmere v idealni kapilari: onkotski tlak izravnana (25 mmHg), kjer je filtracija enaka absorpciji, zato je sprememba volumna enaka 0. Pretok krvi se lahko v kapilari spremeni: pri vazodilataciji prevladuje filtracija. Če se predkapilarni sfinkter skrči, prevladuje absorpcija. Tudi spremembe v tlaku krvi v arteriolah vplivajo na filtracijo/absorpcijo v kapilarah (vplivata na volumen krvi). V normalnih razmerah se v enem dnevu izgubi 2 do 5 l filtrata v limfatični sistem. Z makroskopskega stališča so obtočila zaprta, s stališča mikrocirkulacije pa odprta. To omogoča kompenzacije v spremembah volumna krvi. Pri krvavitvi se iz intersticija tekočina premakne v žile. Pri insuficienci srca se tekočina kopiči v intersticiju (nastanek edema - otekline). Venski sistem Vene so rezervoar in vračajo kri v srce Kapilare izpraznijo kri v tankostenske venule, v teh lahko poteka izmenjava snovi s tkivi. Kapilaram in venulam skupaj pravimo izmenjevalne žile. Vene imajo strukturo, ki omogoča, akumulacijo velikega volumna krvi pod nizkim tlakom (kapacitivne žile). V venoznem sistemu je cca 2/3 volumna krvi. Vene se lahko dinamično kontrahirajo in s tem vplivajo na venski priliv krvi v desno srce (kompenzacija zmanjšanega perifernega upora pri intenzivnem mišičnem delu).  Venski priliv, premer ven, venske zaklopke Venski priliv: volumen krvi, ki priteče v desni atrij na minuto. Tlak v venulah 10 mmHg, v desnem atriju 0 mmHg (upor ven je majhen). Nekatere vene imajo v steni posebne zaklopke, ki omogočajo enosmerni pretok krvi. (preprečujejo zadrževanje krvi v spodnjih okončinah, prispevajo k prilivu krvi v desno srce ob kontrakciji skeletnih mišic). Dihanje prispeva k pospešenemu vračanju krvi v desno srce. Ko se diafragma spusti, se cel abdomen stisne, s tem se stisnejo tudi abdominalne vene. Ta kompresija facilitira izliv krvi po venah v desno srce. Med vdihom se zniža intratorakalni tlak, poveča venski priliv. Limfni sistem Limfne žile Limfne žile ločene od krvnih žil. Imajo posebno strukturo. Vračajo v obtočila tekočino in filtrat, ki je ušel v intersticijsko raztopino. Kljub ravnotežju Starlingovih sil, prek kapilare ves čas uhajajo proteini in tekočina. Količina tega filtratata se poveča med mišično aktivnostjo in med nekaterimi boleznimi. Normalno delovanje limfnega žilja preprečuje nastanek otekline (edema). Limfni sistem se začne kot sistem limfnih vrečic (v steni relativno velike pore - premik filtrata iz kapilar v limfno žilo). Limfne kapilare drenirajo limfo v večje žile, ki se izlivajo v vene (v. subclavia). Tok limfe facilitirajo enosmerne limfne zaklopke skupaj z dejavnostjo skeletnega mišičja. V limfnih žilah so tudi gladke mišice, ki delujejo kot črpalke. V 24 urah se skozi limfni system pretoči 5 l tekočine. Limfni sistem omogoča vračanje proteinov v obtočila ter prenaša maščobe in v maščobah topne vitamine iz gastrointestinalnega trakta v obtočila (hilomikroni ). Odebelitve limfnih žil imenujemo limfni vozli (fagociti in limfociti).