肺循環

肺循環は、血液が酸素を取り込み二酸化炭素を放出できるように、心拍出量全体を肺を通して運びます。これは、低圧、低抵抗、高コンプライアンスのシステムであり、根本的な点で体循環とは異なります。最も顕著な違いは、低酸素に応答して血管が拡張するのではなく収縮することです。

Definition

肺循環は、右心室から肺を通り、左心房に戻るまでの心拍出量全体を運ぶ局所的な血管床です。これは低圧、低抵抗のシステムであり、肺胞酸素が低いと血管収縮が起こり、灌流と換気の整合を助けます。

Scope

本項目では、肺血管の独特な低圧設計、抵抗に対する重力および肺容量の影響、血流と換気の整合、および低酸素性肺血管収縮という特徴的な応答について扱います。肺灌流を正常な調節生理学として、またガス交換と肺高血圧症を理解するための背景として扱い、臨床的ガイダンスとはしません。

Core questions

• なぜ肺循環は低圧、低抵抗のシステムなのでしょうか？
• なぜ肺血管は、体循環の血管とは異なり、低酸素に応答して収縮するのでしょうか？
• 肺血流はどのように肺胞換気と整合するのでしょうか？
• 肺容量と重力は肺血管抵抗と血流分布にどのように影響するのでしょうか？

Key concepts

• 低圧、低抵抗システム
• 高い血管コンプライアンスと動員
• 低酸素性肺血管収縮
• 換気-血流比の整合
• 肺容量が抵抗に与える影響
• 血流の重力分布
• 右心室後負荷

Key theories

低酸素性肺血管収縮

肺胞酸素が低下すると肺動脈は収縮し、換気の悪い肺領域から換気の良い領域へと血液を迂回させます。この反応は体循環の血管とは逆であり、灌流と換気およびガス交換の整合を改善します。

換気-血流比の整合

効率的なガス交換は、局所血流と局所換気を整合させることに依存します。低酸素性肺血管収縮を含む局所的なメカニズムは、灌流の分布を換気の分布と一致させるように作用します。

Mechanisms

肺循環は、体循環よりもはるかに低い圧力で全心拍出量を受け取ります。これは、その血管が薄壁で伸展性があり、安静時の緊張が低いためです。血管の動員と拡張によって血流が増加すると抵抗はさらに低下し、肺容量によって特徴的な方法で変化します。血流は、重力と能動的な調節によって、肺全体に不均一に分布します。決定的な調節機能は低酸素性肺血管収縮です。肺胞酸素が低下すると、局所の動脈が収縮し、血流をより酸素化された領域にシフトさせ、灌流と換気の整合を改善します。この応答には、肺血管平滑筋における酸素感知が関与し、内皮がその強度を調節します。右心室はこの血管床に対して血液を送り出すため、肺血管抵抗の変化は右心室の負荷に直接影響します。

Clinical relevance

肺循環の設計とその低酸素性血管収縮反応は、肺が血流と換気をどのように整合させるかにおいて中心的であり、このシステムの障害は肺高血圧症や肺疾患によるガス交換障害などの病態の根底にあります。本項目は、正常な調節生理学を背景として記述しており、診断や治療の根拠となるものではありません。

Evidence & guidelines

ここに要約されている生理学は、臨床試験や診療ガイドラインからではなく、肺血管生理学および低酸素性肺血管収縮とその細胞基盤に関する統合的なレビューから得られたものです。

History

20世紀半ばの生理学で確立された、肺の血管が低酸素に応答して拡張するのではなく収縮するという認識は、低酸素性肺血管収縮を肺循環の決定的な特徴として特定しました。その後の研究により、血管床の低圧で動員可能な性質、血流に対する重力と肺容量の影響、および低酸素応答の根底にある細胞の酸素感知および内皮メカニズムが特徴づけられました。

Debates

低酸素性肺血管収縮の酸素センサーはどこにあるのか？

主要な酸素感知部位が肺血管平滑筋、内皮、またはその両方にあるのか、そしてどのシグナル伝達経路が収縮を媒介するのかは、活発な研究領域であり続けています。

Key figures

• Andrew B. Lumb
• Wolfgang M. Kuebler

Seminal works

• lumb-2015
• grimmer-2017

Frequently asked questions

なぜ肺血管は酸素が低いと収縮し、体循環の血管は拡張するのですか？

肺では、換気の悪い領域に供給する血管を収縮させることで、血液を換気の良い領域に迂回させ、灌流と換気の整合を改善します。これは、低酸素が血管拡張を促してより多くの血液を供給する体循環の反応とは逆です。

なぜ肺循環は低圧システムなのですか？

その血管は薄壁で伸展性があり、安静時の緊張が低く、血流が増加すると動員・拡張するため、全心拍出量が体循環よりもはるかに低い圧力で肺を通過することができます。