Reglarea Presiunii Arteriale si a Debitului Cardiac

Transcription

1 Reglarea Presiunii Arteriale si a Debitului Cardiac Dr. Adelina Vlad, Conf. univ. Disciplina Fiziologie II UMF Carol Davila Bucuresti

2 Principii Generale ale Reglarii Circulatiei Sangelui Rata fluxului sangvin catre fiecare tesut este modificata in functie de nevoile metabolice locale Debitul cardiac este controlat in primul rand de suma fluxurilor sanguine locale (intoarcere venoasa) In general, presiunea arteriala este reglata independent de controlul local al fluxului sau de modificari ale debitului cardiac, prin mecanisme nervoase ori renale

3 Presiunea arteriala este mentinuta la valori relativ constante, in timp ce debitul cardiac si rezistenta periferica variaza in functie de nevoile metabolice si/sau functionale ale tesuturilor Prin controlul presiunii arteriale, sistemul circulator confera o mare flexibilitate pentru distributia fluxului sanguin: Toate organele primesc aproximativ aceeasi presiune de perfuzie Fiecare organ controleaza fluxul propriu prin ajustarea rezistentei arteriolare locale Daca presiunea este mentinuta in limite fiziologice, o modificare de flux intr-un pat vascular nu va afecta perfuzia altor teritorii vasculare

4 Presiune = Flux x Rezistenta in circulatie P = DC x RPT

5 Reglarea Presiunii Arteriale Se realizeaza prin: Mecanisme pe termen scurt (secunde - minute): Reflexe nervoase Efectori: o Cord o Vase de sange o Medulosuprarenala Mecanisme pe termen lung (ore, zile): Control umoral Efectori: o Vase de sange o Rinichii, pt. controlul volumului extracelular

6 Reglarea Debitului Cardiac Este importanta pentru mentinerea presiunii arteriale in limite normale asigurarea unui flux sanguin corespunzator necesarului metabolic Debitul cardiac este reglat prin mecanisme cardiace intrinseci: presarcina, postsarcina, contractilitate etc. extrinseci: cai nervoase si umorale Debitul cardiac este controlat in special prin suma fluxurilor tisulare locale (intoarcere venoasa); mecanismele reflexe intervin nu pt a mentine constant DC, ci pt a readuce in limite normale valorile TA

7 Reglarea pe Termen Scurt a Presiunii Arteriale Control baroreceptor Control chemoreceptor Control prin receptori de presiune scazuta

8 Reglarea pe Termen Scurt a TA Mediata prin reflexe nervoase, baroreceptoare, chemoreceptoare, voloreceptoare: Receptori Baroreceptori (receptori pentru presiuni mari) receptori de intindere Chemoreceptori percep modificari ale O2, CO2 si ph-ului sanguin Receptori de presiune scazuta receptori de intindere, sensibili la modificari de volum in teritoriile vasculare cu presiuni joase Cai aferente Centri nervosi Proceseaza informatia si genereaza raspunsuri adecvate Localizati in trunchiul cerebral, hipotalamus, cortex Cai eferente Efectori Cord: fibre de lucru si celule pacemaker Artere si vene: celule musculare netede vasculare (CMNV) Medulosuprarenala

9 Controlul Baroreceptor al Presiunii Arteriale

10 Este mecanismul principal prin care TA este mentinuta la valori normale pe termen scurt Produce vasodilatatie si bradicardie ca raspuns la cresteri ale TA

11 Tip: mecanoreceptori Baroreceptorii Localizare: sinusul carotidian, arcul aortic Stimul: distensia peretelui vascular; baroreceptorii nu sunt sensibili la presiune, ci la intindere Raspuns: Cresterea ratei de descarcare a impulsurilor Recrutarea unui numar mai mare de unitati Fata de receptorii sinusului carotidian, cei aortici au un prag mai inalt si un nivel saturare superior = opereaza la niveluri presionale mai inalte

12 Raspunsul Baroreceptorilor la Presiune Mecanismul de feedback al baroreceptorilor functioneaza cel mai eficient in intervalul valorilor normale ale TA aici variatii presionale mici induc modificari consistente ale semnalului baroreceptor sunt meniti sa actioneze maximal la variatii cat de mici ale TA pt a initia f. rapid reflexe reglatorii Rata de descarcare a baroreceptorilor este mai mare la crestere bruste ale TA (de ex. de la 100 la 150 mm Hg) decat sub actiunea constanta a unei valori crescute (150 mm Hg) DI, nr. impulsuri/sec. in nervii sinusurilor carotidiene

13 Caile Aferente

14 Centrul Cardiovascular Bulbar Centrul principal de coordonare a homeostaziei cardiovasculare Cuprinde: Aria vasomotorie, dispusa ventrolateral, formata din: Ariile A1 si C1 in bulbul ventrolateral rostral Complexul olivar inferior si alti nuclei - Aria C1 descarca spontan impulsuri tonice catre CMNV din circulatia sistemica induc vasoconstrictie Aria cardioinhibitorie include: Nucleul ambiguu Nucleul dorsal al vagului induce bradicardie Aria cardioacceleratoare, dorsala induce cresterea frecventa cardiaca (FC) si a contractilitatii

15 Coordonarea Bulbara a Semnalelor Baroreceptoare Impulsurile baroreceptoare sunt transmise catre nucelul tractului solitar (NTS) De la nivelul NTS se proiecteaza Interneuroni inhibitori inspre aria vasomotorie : TA crescuta baroreceptori neuronii NTS inhiba neuronii C1 vasodilatatie Interneuroni excitatori catre aria cardioinhibitorie: TA crescuta baroreceptori neuronii NTS stimuleaza aria cardioinhibitorie bradicardie Interneuroni inhibitori catre aria cardioacceleratorie: TA crescuta baroreceptori neuronii NTS inhiba aria cardioacceleratorie scaderea frecventei cardiace si a inotropismului

16

17 Eferenta simpatica Calea Eferenta Neuroni din aria vasoconstrictoare C1 si din aria cardioacceleratoare trimit axoni catre centrii spinali: neuroni simpatici preganglionari localizati in substanta cenusie intermediolaterala, T1 L3 neuroni simpatici postganglionari localizati in ganglionii lantului simpatic paravertebral - fibre postganglionare inerveaza arterele, arteriolele si venele sau, prin nervii cardiaci, cordul; - cateva fibre preganglionare inerveaza medulosuprarenala prin nervii splanhnici! Stimularea activitatii simpatice produce vasoconstrictie; reflexul baroreceptor produce vasodilatatie prin inhibarea ariilor C1 si cardioacceleratoare

18

19 Eferenta parasimpatica Aria cardioinhibitorie activata de impulsuri baroreceptoare stimuleaza fibrele parasimpatice preganglionare ale vagului neuroni postganglionari in peretele vascular si atrial fibre scurte postganglionare catre NSA, atrii, NAV ori CMNV

20 CORD Efectori Stimulare simpatica (nervi cardiaci) Prin eliberea norepinefrinei la nivelul NSA, atriilor, ventriculilor creste frecventa cardiaca si contractilitatea In conditii de repaus au o rata de descarcare mai mica decat cea a vagului efect tonic si cardioacelerator scazut Stimularea parasimpatica (nervul vag) elibereaza acetilcolina la nivelul NSA (vagul drept), NAV (vagul stang), atriilor; Efect intens: scade frecventa cardiaca, viteza de conducere la nivelul NAV, si intr-o mica masura contractilitatea

21

22 VASELE DE SANGE Stimulare simpatica Vasoconstrictie (mediator: norepinefrina, receptori vasculari: a1); fibrele postganglionare se distribuie catre vasele din piele si rinichi, putine catre vasele coronare si cerebrale, absente in placenta; Vasodilatatie in muschiul scheletic (mediator: acetilcolina, receptori vasculari: M2); fibrele simpatice vasodilatatoare transmit impulsuri primite de la cortexul cerebral hipotalamus maduva spinarii neuronii simpatici preganglionari ganglionii simpatici fibre postganglionare CMNV din peretele vaselor musculaturii scheletice vasodilatatie in reactia de fuga sau lupta

23 VASELE DE SANGE Stimulare parasimpatica Raspuns vasodilatator (mediator: acetilcolina; receptori vasculari: M2 si M3); fibre mult mai putine la numar fata de cele simpatice; deservesc glandele salivare si in parte, glande gastrointestinale; importante pentru vasodilatatia tesutului erectil genital

24 Tonusul Vasoconstrictor Descarcarea continua a impulsurilor din aria C1 = tonus vasoconstrictor simpatic mentine o stare de contractie partiala a vaselor de sange, numita tonus vasomotor

25 Efectele Simpaticului Asupra Tonusului Vascular

26 MEDULOSUPRARENALA Fibrele simpatice preganglionare elibereaza acetilcolina si stimuleaza celulele cromafine ale medulosupranalei (= neuroni postganglionari modificati) eliberare de epinefrina si norepinefrina efecte generalizate asupra cordului si vaselor Epinefrina se leaga mai ales la Receptori vasculari b2 (muschi scheletic, coronare) si produce vasodilatatie Receptori cardiaci b1, creascand debitul cardiac

27 EFFECTELE STIMULARII SIMPATICE SI PARASIMPATICE ASUPRA SISTEMULUI CARDIOVASCULAR RASPUNS EFECTOR CALE ANATOMICA NEUROTRANSMIT ATOR RECEPTOR Tahicardia Simpatic Norepinefrina b1 celule pacemaker cardiace Bradicardia Parasimpatic Acetilcolina M2 - celule pacemaker cardiace Cresterea contractilitatii cardiace Scaderea contractilitatii cardiace Vasoconstrictie in majoritatea teritoriilor vasculare (piele, rinichi) Vasodilatie in majoritea vaselor sistemice (mushi scheletic, miocard) Vasodilatatie in raspunsul de fuga sau lupta (muschi scheletic) Vasodilatatie in vasele de sange ale glandelor salivare si t. erectil Simpatic Norepinefrina b1 - cardiomiocite Parasimpatic Acetilcolina M2 - cardiomiocite Simpatic Norepinefrina a1 - CMNV Medulosupra renala Epinefrina b2 - CMNV Simpatic Acetilcolina M2 - CMNV Parasimpatic Acetilcolina M2 si M3 CMNV

28 Raspunsul baroreceptor la valori mari ale TA

29 Raspunsul baroreceptor la valori mici ale TA

30 Action potentials (AP)

31 Functia de Tampon a Reflexului Baroreceptor buffering Sistemul baroreceptor se opune variatiilor presiunii arteriale sistemice este numit sistem de tampon al TA Cainele denervat prezinta o variabilitate extrema a TA, determinata de evenimente cotidiene comune: schimbari de postura, emotie, alimentatie, defecatie, sunete etc. scopul principal al sistemului baroreceptor este sa reduca variatiile momentane ale TA

32 Resetarea Baroreceptorilor Baroreceptorii tind sa isi reseteze rata descarcarii impulsurilor la un nivel nou de presiune daca expunerea dureaza mai mult de de ore acest raspuns de adaptare limiteaza capacitatea de sistem de control a baroreceptorilor pt corectarea TA pe durate mai mari de 1-2 zile Totusi, baroreceptorii intervin si in reglarea pe termen lung a TA, daca TA se mentine la valori crescute pe durate lungi de timp: ` reflexele baroreceptoare mediaza scaderea tonusului simpatic renal vasodilatatia a. renale cresterea excretiei renale a sodiului si a apei scadere gradata a volemiei cu revenirea TA la valori normale

33 Centrii Nervosi Superiori Neuroni localizati in substanta reticulata din punte, mezencefal si diencefal influenteaza activitatea centrului vasomotor: Regiunile laterala si superioara din substanta reticulata au efecte excitatorii Regiunile mediala si inferioara produc inhibitie Hipotalamusul exercita efecte puternice excitatorii (ariile posterolaterale) si inhibitorii (nucleii anteriori) asupra reflexelor cardiovasculare; integreaza multe reactii adaptative cardiovasculare (la efort fizic, etc) Cortexul cerebral influenteaza integrarea efectelor hipotalamice inhibitorii ori excitatorii (emotii lesin); reflexe conditionate raspunsuri cardiovasculare (modificarea frecventei cardiace)

34

35 Raspunsul la Efort Fizic Hipotalamusul, sub influenta cortexului cerebral, coordoneaza raspunsul precoce la activitatea fizica = alerta crescuta ce anticipeaza efortul, generand: - Creasterea debitului cardiac - Vasoconstrictia in musculatura inactiva, si in teritoriile vasculare renal, splanhnic si cutanat - Vasodilatatie precoce in muschii activi, mediata de acetilcolina

36 Raspunsul cardiovascular intarziat la exercitiu este indus de contractia musculara, in timp ce raspunsul precoce precede contractia

37 Raspunsul la Stres Emotional Acut Sincopa vasovagala (lesinul) Indusa de activarea specifica a ariilor din girul cingulat anterior Se produce prin stimulare parasimpatica importanta si inhibiarea tonusului simpatic

38 Raspuns la Stres Emotional Acut Reactia de fuga sau lupta este controlata in intregime de SNC, fara implicarea senzorilor sau a reflexelor periferice; este o reactie de aparare care produce o crestere generalizata a tonusului musculaturii scheletice si a atentiei Sub control cortical, hipotalamusul actioneaza asupra: - centrului cardiovascular bulbar - neuronilor simpatici postganglionari colinergici

39 Controlul Chemoreceptor al Tensiunii Arteriale

40 Controlul Chemoreceptor al TA Mecanism secundar de reglare nervoasa a TA, care opereaza asemeni sistemului baroreceptor, dar este initiat de chemoreceptori Chemoreceptorii Sunt celule sensibile la deficitul sanguin de oxigen, precum si la excesul de dioxid de carbon si de protoni Sunt in primul rand implicati in reglarea ventilatiei In functie de localizare, se impart in Chemoreceptori periferici Chemoreceptori centrali

41 Chemoreceptorii Periferici Sensibili in special la PO2 scazute Sunt localizati in cateva mici organe chemeroceptoare: Doi corpi carotidieni (glomus caroticum) la bifurcatia a. carotide comune; celulele glomice fac sinapsa cu fibre ale n. glosofaringian Unu trei corpi aortici dispusi la nivelul crosei aortice; fac sinapsa cu fibre ale n. vag

42 Fibrele aferente de la chemoreceptorii periferici se proiecteaza in NTS si cresc TA prin: dezinhibarea centrului vasomotor de sub influenta NTS vasoconstrictie; tahicardie (raspunsul fiziologic net la hipoxie) Fluctuatiile PO2 care apar de obicei in organismul uman nu induc modificari ale TA ori ale frecventei cardiace chemoreceptorii periferici intervin numai in cursul hipoxiei severe (de ex. hipotensiune hemoragica)

43 Chemoreceptorii Centrali Localizati in bulbul ventrolateral, sensibili mai ales la cresteri ale PCO2 si la ph scazut Stimularea lor produce dezinhibarea ariilor vasomotoare de sub influenta NTS vasoconstrictie si cresterea TA

44 Controlul Presiunii Arteriale prin Receptori de Presiune Scazuta

45 Baroreceptori de Presiune Scazuta Sunt receptori de intindere localizati in zone de presiune joasa: artera pulmonara, jonctiunea dintre atrii si vene, atrii Gradul de distensie al acestor structuri depinde de intoarcerea venoasa detecteaza gradul de umplere al sistemului vascular = senzori de volum Stimularea lor genereaza reflexe care Contribuie la controlul volemiei Intervin in reglarea debitului cardiac Regleaza indirect TA

46 Receptorii Atriali Sunt receptorii de presiune joasa cei mai studiati Sunt fibre A sau B care se alatura nervului vag Fibrele A emit impulsuri sincrone cu sistola atriala monitorizeaza frecventa cardiaca Fibrele B emit impulsuri cu frecvente crescute cand atriile isi maresc volumul monitorizeaza volumul atrial si presiunea venoasa centrala (PVC) Caile aferente, eferente si efectorii sunt similari reflexului baroreceptor

47

48 Cord Efectele Stimularii Fibrelor B Umplerea atriala creste frecventa cardiaca = reflexul Bainbridge debit cardiac crescut ca urmare a cresterii intoarcerii venoase Unul dintre mecanismele care previn acumularea sangelui in vene, atrii si circulatia pulmonara Vase Alungirea fibrelor B scade tonusul simpatic vasoconstrictor numai la nivel renal vasodilatia vaselor renale diureza crescuta = receptorii de presiune joasa contribuie la eliminarea apei cand creste intoarcerea venoasa TA ADH Fibrele aferente ale receptorilor atriali se proiecteaza si la nivelul hipotalamusului inhiba eliberarea hormonului antidiuretic la cresteri ale intoarcerii venoase creste diureza TA

49 Intinderea fibrelor atriale are si efecte umorale: eliberarea peptidului natriuretic atrial (PNA) din miocitele atriale, urmata de cresterea diurezei scaderea TA In concluzie: Cresterea umplerii atriale stimularea mecanoreceptorilor atriali diureza crescuta cu reducerea volumului extracelar prin trei mecanisme diferite: - 2 nervoase: - Tahicardie combinata cu vasodilatatie renala, care conduce la cresterea fluxului sanguin renal - Inhibiarea eliberarii ADH - 1 umoral: eliberarea PNA

50 Reglarea Debitului Cardiac

51 Reglarea Debitului Cardiac Cordul este un organ efector important in buclele de feedback care controleaza TA Mecanismele reglatoare ale TA modifica DC numai in masura in care aceast demers este necesar pt mentinerea TA in limitele dorite DC = VS x FC Atat VS cat si FC sunt controlate de mecanisme reglatoare intrinseci si extrinseci cordului

52 Controlul Intrinsec al Frecventei Cardiace Rata de descarcare a NSA depinde de: Potentialul maxim diastolic Panta depolarizarii diastolice Valoarea prag de declansare a PA [K+]o si [Ca++]o sunt parametri intrinseci care influenteaza activitatea NSA si nu fac parte din bucle de feedback cardiovascular

53 Controlul Intrinsec al Volumului VB = VTD VTS Bataie VTD depinde de: Presiunea de umplere cresterea intoarcerii venoase creste presiunea atriala creste VTD Timpul de umplere cresterea FC poate scadea VTD Complianta ventriculara pentru o presiune de umplere data, cresterea compliantei produce o crestere a volumului ventricular VTS depinde de: Postsarcina determina cresterea VTS FC cresterea FC are efect inotrop pozitiv, si poate reduce VTS Contractilitatea agentii inotropi pozitivi cresc forta de contractie si scad VTS

54 Controlul Extrinsec al FC si VB Raspunsul baroreceptor modifica debitul cardiac numai ca raspuns la variatii ale TA: Baroreceptorii nu raspund la cresteri ale debitului cardiac care compenseaza o scadere a rezistentei periferice si mentin constanta TA Daca rezistenta periferica modifica TA, reflexul baroreceptor ajusteaza debitul cardiac si tonusul arterial pentru a readuce TA la valori normale

55 Raspunsul chemoreceptor modifica debitul cardiac numai ca raspuns la alterari ale ph-ului, PO2, PCO2 : DC scazut TA scazuta perfuzie scazuta scad PO2 si phul, creste PCO2 stimularea chemoreceptorilor periferici si centrali tahicardie cresterea debitului cardiac Raspunsul receptorilor de presiune scazuta monitorizeaza FC, volemia si intoarcerea venoasa Intoarcerea venoasa influenteaza debitul cardiac prin modificarea VB (mecanism Frank-Starling) si FC (reflex Bainbridge, reflex baroreceptor)

56 Debitul Cardiac Este Proportional cu Intoarcerea Venoasa Frecventa cardiaca si intoarcerea venoasa Scaderea intoarcerii venoase si a TA (hipovolemie) creste frecventa cardiaca datorita scaderii ratei de descarcare a impulsurilor baroreceptoare Cresterea intoarcerii venoase determina cresterea frecventei cardiace prin stimularea senzorilor de presiune joasa (reflex Bainbridge ) Frecventa cardiaca se mentine in limite normale cand volemia si intoarcerea venoasa sunt normale

57 Volumul bataie si intoarecerea venoasa VB creste gradat la cresteri ale intoarcerii venoase in timpul corectiei unei pierderi de volum sanguin datorita mecanismului Starling si scaderii ratei de descarcare a impulsurilor baroreceptoare, care va determina o crestere a stimularii simpatice VB ramane constant in cursul supraincarcarilor volemice pentru ca efectul Starling este diminuat, iar reflexul baroreceptor reduce contractilitatea In concluzie, debitul cardiac (CO = HR x SV) creste liniar cu volumul circulant

58 Dependenta debitului cardiac de intoarcerea venoasa este rezultatul interferentelor intre: 1. Reflexul Bainbridge 2. Reflexul baroreceptor 3. Legea Starling

59 Raspunsul SNC la Ischemie

60 Raspunsul SNC la Ischemie Scaderea presiunii de perfuzie in regiunea inferioara a trunchiului cerebral (ischemie cerebrala) stimularea directa centrilor vasomotori si cardioacceleratori (probabil prin acumularea CO2, a acidului lactic si a altor cataboliti la nivel cerebral) cresteri abrupte ale TA pana la valori extreme (250 mm Hg), vasoconstrictie periferica puternica = reactia SNC la ischemie Devine semnificativa la TA < 60 mm Hg, este maxima la TA = mm Hg Nu este un mecanism uzual de control al TA Are rolul de a creste TA la valori care sa amelioreze perfuzia tesutului cerebral

61 Reactia Cushing Raspuns la ischemie cerebrala determinat de compresia t. cerebral si a a. cerebrale prin cresterea presiunii LCR pana la valori egale cu ale TA reactie simpatica tonica si cardioacceleratoare creste TA peste valorile de compresie perfuzie cerebrala ameliorata stabilizarea TA la un nou nivel de echilibru

62 Controlul Presiunii Arteriale pe Termen Mediu si Lung Substante Vasoactive Controlul Renal

63 Opereaza in ore si zile, contribuie la homeostazia circulatorie prin intermediul a doua categorii de control umoral : 1) Substante vasoactive Eliberate in sange in proximitatea CMNV Moduleaza tonusul vascular modifica presiunea sanguina si distributia fluxului in periferie 2) Substante nonvasoactive Actioneaza asupra altor efectori decat sistemul cardiovascular (rinichi) Controleaza volumul fluidului extracelular controleaza volumul circulant moduleaza presiunea arteriala si debitul cardiac

64 1. Compusi Vasoactivi Amine biogene Peptide Prostaglandine Gaze Ioni

65 Amine Biogene 1. Epinefrina produsa de medulosuprarenala - ligand pentru receptorii adrenergici b2 din CMNV (muschi scheletic, cord, ficat, medulosupranala insasi), produce vasodilatatie - ligand pt receptorii adrenergici a1 din CMNV (piele), determina vasoconstrictie - ligand pentru receptorii b1 din miocard, creasc FC si contractilitatea Efectele epinefrinei sunt minore fata de cele ale norepinefrinei eliberata de terminatiile simpatice postganglionare 2. Serotonina prezenta in terminatii nervoase, plachete, mastocite - vasoconstrictor local; important in timpul lezarii peretelui vascular 3. Histamina prezenta la nivelul terminatiilor nervoase, mastocite - vasodilatator local, eliberata ca raspuns la injuria tisulara si in inflamatie; creaste permeabilitatea capilara edem

66 1. Angiotensina II (AT II) Peptide Geneza: angiotensinogen (ficat) clivare sub actiunea reninei (rinichi), formeaza angiotensina I clivare sub actiunea enzimei de conversie a angiotensinei (ECA, produsa de celulele endoteliale, mai ales la nivel pulmonar), formeaza ATII clivaj sub actiunea aminopeptidazelor, se formeaza angiotensina III, mai putin vasoactiva decat AT II Importanta in hemoragii, efort fizic sau alte circumstante care reduc fluxul sangvin renal eliberarea reninei sinteza AT II, care: Actioneaza ca un vasoconstrictor puternic in teritoriile vasculare renal si splanhnic; mentine rata filtrarii glomerulare la niveluri functionale cand presiunea in artera renala scade

67 Creste TA si indirect, prin efecte nonvasoactive: Creaste contractilitatea miocardului Creste reabsorbtia renala a Na+ AT II si AT III stimuleaza eliberarea aldosteronului Stimuleaza centrul setei si eliberarea ADH Faciliteaza eliberarea norepinefrinei Actioneaza ca factor de crestere miocardica (produce hipertrofie miocardica)

68 2. Arginin-vasopresina (AVP) sau hormonul antidiuretic (ADH) Eliberat de neurohipofiza Vasoconstrictor la concentratii mari (soc hemoragic) 3. Endoteline (ETs) Produse de celulele endoteliale Vasoconstrictori locali, cei mai puternici 4. Peptidul natriuretic atrial (PNA) Eliberat de miocitele atriale ca raspuns la intindere Vasodilatator puternic Diuretic si natriuretic scade volumul plasmatic si TA

69 5. Kinine (bradikinina) Produse prin liza kininogenilor, catalizata de kalikreine (enzime prezente in plasma, glandele digestive si rinichi); produse in timpul inflamatiei si a altor reactii tisulare; inactivate dupa doar cateva minute de la formare sub actiunea kininazelor (kininaza II este ECA care genereaza AT II) Vasodilatatori Asemeni histaminelor, cresc permeabilitatea capilara edem (reactii alergice)

70 Prostaglandine Derivate din acidul arahidonic produs de multe tesuturi PGI2 si PGE2 vasodilatatori locali puternici Gaze Oxidul nitric (NO) Produs din arginina in celulele endoteliale sub actiunea nitric oxid sintazei (NOS) Vasodilatator local puternic Dioxidul de carbon produce: Vasodilatatie moderata in majoritatea tesuturilor Vasodilatatie la nivel cerebral Stimularea puternica a centrului vasomotor cerebral cu vasoconstrictie periferica mediata de eferente simpatice si cresterea TA (reactia la ischemie a SNC)

71 Ioni Calciul vasoconstrictie, prin stimularea contractiei CMNV Magneziu vasodilatatie, inhiba contractia CMNV Potasiu vasodilatatie, inhiba contractia CMNV Ionii de hidrogen acidoza produce dilatarea arteriolelor, iar alcaloza discreta produce constrictie arteriolara

72 2. Controlul Renal al Volemiei Volumul plasmatic si implicit TA depind de volumul lichidului extracelular (plasma plus lichid interstitial) si de fortele Starling care actioneaza la nivel capilar Volemia este mentinuta la valori normale de: Baroreceptori, pe termen lung regleaza volumul circulator efectiv Receptorii pentru presiuni scazute, regleaza volumul circulator efectiv Alti senzori: baroreceptorii din artera renala, receptorii de intindere din ficat, miocitele atriale, osmoreceptorii din SNC Acesti senzori trimit semnale catre principalul organ efector, rinichiul

73 Semnalele catre rinichi sunt transmise prin patru cai eferente: 1. Axa renina - AT II - aldosteron 2. SNV simpatic 3. Neurohipofiza, elibereaza ADH 4. Miocitele atriale, elibereaza PNA Rinichiul controleaza volumul fluidului extracelular prin reglarea excretiei de Na+ ajusteaza volemia rinichiul este principalul actor in reglarea pe termen lung a TA

74 Reglarea Microcirculatiei

75 Reglarea Microcirculatiei Fiecare tesut isi ajusteaza fluxul in functie de nevoile metabolice locale Metabolitii tisulari regleaza fluxul sangvin local in paturi vasculare specifice independent de reglarea circulatiei sistemice Se realizeaza prin mecanisme care actioneaza: Pe termen scurt (control acut) Modificari rapide ale calibrului arteriolelor, metarteriolelor si ale sfincterelor precapilare Pe termen lung Modificari lente ale fluxului in perioade lungi de timp - zile, saptamani, luni Creste ori decreste dimensiunea si numarul vaselor tisulare (angiogeneza, arteriogeneza)

76 Controlul Acut Depinde de mecanisme locale mediate de Factori metabolici Factori endoteliali Procese autoreglatorii Debitul cardiac este distribuit catre tesuturi in functie de nevoile instantanee activitatea cordului este optimizata prin ajustarea distributiei fluxului de sange in periferie

77 Fluxul sangvin in diverse organe si tesuturi inconditii bazale Creier Cord Bronhii Rinichi Ficat Portal Arterial Muschi (repaus) Oase Piele (la rece) Glanda tiroida Suprarenalele Alte tesuturi Total In cursul activitatii fizice intense, activitatea metabolica musculara poate creste de peste 60 de ori, iar fluxul de sange de aprox. 20 de ori (15,000 ml/min sau 80 ml/min/100 g de tesut muscular)

78 Rolul Rezistentei in Vasele Precapilare Modularea contractilitatii CMNV in vasele precapilare este mecanismul principal prin care fluxului capilar este adaptat nevoilor metabolice tisulare Fluxul capilar este invers proportional cu R pre pentru ca R cap totala este mica, R post /R pre 0.3 R pre > R cap + R post R pre este determinantul principal al rezistentei totale a teritoriului microcirculatiei (Rtotal) R pre este determinat de tonusul musculaturii netede in arteriole, metarteriole si sfincterele precapilare (R = 8hl /pr 4 )

79 Controlul Metabolic Sunt acceptate doua teorii pentru reglarea fluxului local, ca urmare a modificarii ratei metabolismului, ori a aportului tisular de oxigen: Teoria vasodilatatoare Teoria deficitului de oxigen si nutrienti

80 Teoria Vasodilatatoare Cresterea ratei metabolismului este urmata de o crestere a ratei de producere a substantelor vasodilatatoare Factorii chimici actioneaza direct asupra CMNV MODIFICARI METABOLICE LOCALE CARE PRODUC VASODILATATIE IN CIRCULATIA SISTEMICA PARAMETRU PO 2 MECANISM [ATP] i, eliberarea adenozinei PCO 2 ph [lactic acid] o [ATP] i [Adenozina] o ph o ph o ph o Deschiderea canalelor K ATP Activeaza receptorii purinergici

81 Adenozina Formata prin degradarea nucleotizilor adeninici cand hidroliza ATP depaseste capacitatea celulara de sinteza a compusilor fosfatmacroergici, datorita: - cresterii metabolismului local - fluxului sangvin local insuficient - scaderii po2 sangvine Adenozina difuzeaza din celule in CMNV activeaza receptorii adenozinici canalele de K se deschid hiperpolarizare inchiderea canalelor de calciu voltaj-dependente scaderea [Ca2+]i vasodilatatie creasterea aportului de O2

82 Teoria Deficitului de Oxigen Cand aportul tisular al oxigenului, posibil si al unor nutrienti (glucoza, tiamina, niacina, riboflavina) descreste, vasele de sange se relaxeaza si se dilata aportul de oxigen si nutrienti creste vasoconstrictie fluctuatii periodice ale fluxului capilar (vasomotricitate) reglate de nivelul oxigenului si nutrientilor

83 Factori Endoteliali Endoteliul vascular este sursa unor compusi vasoactivi importanti VASODILATATORI Oxid Nitric (NO) Endothelium-derived hyperpolarizing factor (EDHF) Prostaciclina (PGI 2 ) VASOCONSTRICTORI Endotelinele (ET) Endothelium-derived constricting factor-1 (EDCF 1 ) Endothelium-derived constricting factor-2 (EDCF 2 ) Eliberarea vasodilatatorilor stimulata de shear-stress sau ca raspuns la acetilcolina NO actioneaza prin GMPc calea PKG pentru a descreste interactiunea dintre actina si miozina (scade fosforilarea MLC) precum si a [Ca2+]i (activarea SERCA ) EDHF hiperpolarizeaza membrana celulara Eliberarea vasoconstrictorilor: endotelinele (ETs) efect puternic si de durata; creste [Ca2+]i

84 Autoreglarea Fluxul sangvin local poate fi mentinut relativ constant in conditiile unor modificari importante ale presiunii arteriale Autoreglarea opereaza la variatii ale presiunii arteriale medii intre 70 si 175 mm Hg prin ajustarea rezistentei, astfel incat fluxul sa fie mentinut aprox. constant Autoreglarea este un proces autonom Se realizeaza prin mecanisme miogene si metabolice

85 Autoreglarea Controlul miogen: alungirea CMNV prin cresterea presiunii de perfuzie induce contractia fibrelor, mediata de receptori mecanici membranari si cresterea influxului de calciu Controlul metabolic: cresterea PO2 (ori scaderea PCO2, sau creasterea ph-ului) ce urmeaza cresterii presiunii de perfuzie induce vasoconstrictia metabolica, care va readuce fluxul local la valorile initiale

86 Autoreglarea Importanta La presiuni de perfuzie crescute, autoreglarea previne distribuirea unui flux in exces catre organe care sunt deja suficient irigate Cand presiunea de perfuzie scade, autoreglarea mentine fluxul capilar si presiunea capilara la valori adecvate necesarului metabolic este foarte importanta pentru organe sensibile la ischemie (cord, creier) sau pentru cele care filtreaza sangele (rinichi)

87 Controlul pe Termen Lung La adult dimensiunea si forma microcirculatiei este relativ constanta Exceptii: vindecarea ranilor, inflamatia, cresterea tumorala, vasele endometriale pe parcursul ciclului menstrual, activitatea musculara sustinuta si sistematica, aclimatizarea la altitudine Hipoxia pe durate relativ lungi este urmata de expansiunea patului vascular prin angiogeneza (= dezvoltarea de vase noi) si prin arteriogeneza (= dezvoltarea circulatiei colaterale prin remodelare vasculara) AGENTI CARE AFECTEAZA CRESTEREA VASCULARA PROMOTORI INHIBITORI Vascular endothelial growth factor (VEGF) Fibroblast growth factors (FGFs) Angiopoietina-1 (ANGPT-1) Endostatina Angiostatina Angiopoietina-2 (ANGPT2)

88 Bibliografie Boron and Boulpaep, Fiziologie Medicala, editia a 3-a, Hipocrate 2017 (pag , , ; ) Guyton and Hall, Tratat de Fiziologie a Omului, editia a 11-a, Editura Medicala Calisto, 2007 (pag ; ) Dan Dobreanu, Fiziologia Inimii, Targu-Mures University Press, 2007 (pag )

89 Recomandari bibliografice pentru vacanta Linda Costanzo, Physiology Cases and Problems, fourth edition, 2012 Lippincott, ISBN : Learning/Physiology/Physiology%20Cases%20and %20Problems%204th%20Edition%20%28www. medstudents.ir%29.pdf

90 the book covers clinically relevant topics in physiology by asking students to answer open-ended questions and solve problems. a collection of carefully selected patient case studies that cover the clinically relevant physiology topics that first and second year medical students need to know for physiology coursework and for the USMLE Step 1. Each chapter presents a series of cases followed by questions and problems that emphasize the most important physiologic principles. The questions require students to perform complex, multistep reasoning, and to think integratively across the organ systems. The problems emphasize clinically relevant calculations.

91 Robert G. Caroll, Problem-Based Physiology, 2010 Saunders, ISBN /12/problem-based-physiology-carroll -robert-g_1.pdf

92 A medical student s ability to retain and apply physiological knowledge is improved when information is presented in a contextual format. For medical students, clinical scenarios provide an appropriate springboard for exploring the pathophysiology that leads to the development of specific symptoms, the progression of the disease process, and the appropriate clinical and therapeutic interventions that can be used to treat a patient.

93 Fiziologie Aplicata Curs optional pentru anul III Aprilie Mai 2019 Coordonator: Conf. dr. Adelina Vlad

94 Optionalul Fiziologie aplicata urmareste sa integreze notiunile unei discipline fundamentale, fiziologia, in programul de pregatire clinica a studentilor medicinisti din anul III, cu scopul de a relua si actualiza notiuni teoretice utile pentru o intelegere aprofundata a patologiei medicale, dar si de a induce deprinderea abordarii fundamentate a practicii clinice, prin raportarea la mecanismele fiziologice si fiziopatologice care stau la baza diagnosticului, tratamentului si prognosticului diverselor afectiuni. Tematica se concentreaza asupra aspectelor adaptative si integrative ale fiziologiei cardiovasculare, respiratorii, renale, neuro-endocrine si a echilibrului acido-bazic, imbinand fiziologia cu biologia celulara si moleculara pentru a raspunde unor intrebari cu relevanta clinica. Cursurile sunt structurate in doua parti, si anume o expunere teoretica introductiva, urmata de aplicarea notiunilor prezentate in rezolvarea interactiva a unor cazuri clinice.

95 Succes in vara si pe curand!

96 Appendix Notiuni de reglare pe termen lung a TA NB: Nu sunt incluse in materialul de examen aferent fiziologiei cardiovasculare

97 Integrarea Echilibrelor Osmotic si Volemic Volumul si osmolaritatea fluidului extracelular (FE) sunt reglate prin intermediul a doua sisteme de control distincte: - mentinerea balantei sodiului este responsabila pentru volumul FE si depinde de semnale cardiovasculare care reflecta gradul de incarcare volemica si TA; sistemele de control moduleaza excretia urinara a Na. - mentinerea balantei hidrice, responsabila pentru osmolaritatea mediului intern, depinde de osmoreceptorii hipotalamici; sistemele de control moduleaza excretia urinara a apei. Aceste doua mecanisme homeostatice folosesc receptori, semnale umorale si efectori diferiti.

98 SISTEME IMPLICATE IN CONTROLUL VOLEMIEI SI AL OSMOLARITATII REGLAREA VOLEMIEI REGLAREA OSMOLARITATII Stimul Volumul circulator efectiv Osmolaritatea plasmei Receptori Cai eferente Sinus carotidian, arcul aortic, arteriole aferente renale, atrii Axa renina-angiotensina-aldosteron, sistemul nervos simpatic, ADH, PNA Osmoreceptori hipotalamici ADH Sete Efectori Termen scurt: cord, vase de sange Termen lung : rinichi Rinichi SNC: aport lichidian Parametri modificati Termen scurt: TA Termen lung: excretia renala de Na + Eliminarea renala a apei Ingestie de apa

99 Controlul Renal al Volemiei Rinichiul creste excretia sodiului ca raspuns la cresterea volumului lichidului extracelular, si nu a concentratiei extracelulare de sodiu, care induce modificari de osmolaritate reglata prin controlul balantei hidrice (aport-excretie de apa): Creasterea aportului de Na osmolaritate crescuta retentia apei (ADH) cresterea volemiei stimularea mecanismelor reglatorii care aduc la normal volemia prin excretia renala crescuta a sodiului. Cele patru cai efectoare implicate in cresterea excretiei renale de sodiu (sistemul renina-angiotensina-aldosteron, SNV simpatic, ADH, PNA) actioneaza asupra rinichiului prin modificari hemodinamice sau prin modificarea transportului Na + in tubii renali.

100

101 1. Sistemul Renina Angiotensina - Aldosteron ACE, angiotensin-converting enzyme; JGA, juxtaglomerular apparatus

102 Eliberarea reninei este stimulata de scaderea presiunii sanguine in artera renala (volemie scazuta, TA scazuta, stenoza de a. renala) prin urmatoarele mecanisme: 1. Scaderea TA induce stimulare simpatica prin reflex baroreceptor, care actioneaza si asupra aparatului juxtaglomerular. 2. Scaderea concentratiei NaCl la nivelul maculei densa. 3. Scaderea presiunii renale de perfuzie stimuleaza baroreceptorii renali = receptori de intindere prezenti in celulele granulare ale arteriolelor aferente.

103 AT II determina: 1. Stimularea eliberarii aldosteronului 2. Vasoconstrictia vaselor sistemice si a arteriolei eferente 3. Cresterea feedbackului tubuloglomerular 4. Intensificarea activitatii schimbatorului de Na-H in tubii renali 5. Hipertrofia celulelor tubulare renale 6. Stimularea centrului setei si a eliberarii de ADH

104 2. Sistemul Nervos Simpatic Stimularea simpatica va diminua excretia renala a sodiului prin: 1. Constrictia arteriolelor renale, urmata de scaderea RFG 2. Cresterea reabsorbtiei tubulare a sodiului. 3. Stimularea eliberarii de renina si cresterea formarii de ATII si aldosteron. Scaderea volemiei scade TA SNV simpatic este activat prin diminuarea intinderii baroreceptorilor arteriali.

105 3. ADH Controleaza osmolaritatea FE, dar eliberarea ADH este stimulata si de volume circulante mici prin transmiterea impulsurilor baro- si voloreceptoare din sistemul circulator catre nucleii supraoptici si paraventriculari; ADH induce retentia sodiului, un efect secundar al ADH indus de scaderea volemiei. 4. PNA Volulmele circulante mici inhiba eliberarea PNA, scazand excretia renala a sodiului.

106 Cand volemia creste, buclele de feedback descrise opereaza in sensul cresterii excretiei renale de sodiu, prin: 1. Inhibarea sistemului renina-angiotensina-aldosteron 2. Inhibarea SN simpatic 3. Inhibarea eliberarii arginin - vasopresinei 4. Cresterea eliberarii peptidului natriuretic atrial

107 Diureza Presionala Rinichiul poate creste eliminarea sodiului ca raspuns la modificari hemodinamice. Prin diureza presionala, rinichiul creste excretia de sodiu la valori crescute ale TA. Diureza presionala are un rol dominant in reglarea pe termen lung a TA. Poate fi demonstrata in rinichiul izolat (este un mecanism renal intrinsec).

108 Mecanismele Diurezei Induse de Presiune Cresterea presiunii arteriale creste rata filtrarii glomerulare (RFG), urmata de filtrarea si eliminarea unei mai mari cantitati de sodiu. Cresterea presiunii in artera renala inhiba axa reninaangiotensina-aldosteron, reducand reabsorbtia sodiului. Valori mari ale TA cresc fuxul de sange in vasa recta, reducand hipertonicitatea interstitiului medularei renale. Cresteri acute ale TA scad numarul transportorilor apicali de Na- H in tubul proximal. Presiuna arteriala mare creste presiunea hidrostatica in capilarele peritubulare, scazand astfel reabsorbtia tubulara.

109 Controlul Integrat al Volumului Extracelular si al TA Cresterea volumului sanguin ori a presiunii arteriale determina: 1. Activarea reflexelor voloreceptoare care inhiba tonusul simpatic la nivel renal, scazand astfel reabsorbtia tubulara a sodiului. -Importanta in primele ore dupa ingestia crescuta de sare si apa 2. Cresteri discrete ale TA care stimuleaza excretia sodiului prin diureza de presiune.

110 3. Supresia formarii AT II, care scade reabsorbtia tubulara a Na, si descreste secretia de aldosteron urmata de o diminuare suplimentara a reabsorbtiei de sare si apa. 4. Stimularea sistemelor natriuretice, in special eliberarea PNA, care va creste excretia sodiului. 5. Inhibarea reflexa a eliberarii ADH.