Особые виды кровообращения и перфузия органов

Особые виды кровообращения — это регионарные сосудистые русла, снабжающие отдельные органы, каждое из которых адаптирует общие принципы гемодинамики к метаболическим и функциональным потребностям обслуживаемой ткани. В то время как сердце, артериальное давление и системное кровообращение задают общие условия кровотока, кровоснабжение сердечной мышцы, мозга, легких и кишечника регулируется местными механизмами контроля, которые могут резко отличаться в разных сосудистых руслах.

Definition

Особые виды кровообращения — это органоспецифические регионарные сосудистые русла, кровоток в которых регулируется, в основном местными механизмами, для соответствия перфузии метаболическим и функциональным потребностям каждого органа в рамках системной гемодинамики.

Scope

Эта область знакомит читателя с тем, как регионарная перфузия органов соответствует местным потребностям. Она группирует коронарное, церебральное, легочное и спланхническое кровообращение как отдельные темы, каждая из которых рассматривается в своей собственной статье; этот обзор сравнивает их общую логику (перфузионное давление, сосудистое сопротивление, ауторегуляция, метаболический и нервный контроль) и их отличительные особенности. Это справочное описание нормальной регионарной физиологии, а не руководство по клиническому ведению.

Sub-topics

• Cerebral Circulation
• Coronary Circulation
• Pulmonary Circulation
• Splanchnic Circulation

Core questions

• Как кровоток к данному органу соответствует его сиюминутной метаболической потребности?
• Какой баланс миогенного, метаболического, эндотелиального и нервного контроля действует в каждом сосудистом русле?
• Почему некоторые сосудистые русла (мозг, сердце) жестко ауторегулируются, в то время как другие (кишечник, кожа) более чувствительны к системным потребностям?
• Чем легочное кровообращение отличается от системных сосудистых русел в своем ответе на гипоксию?

Key concepts

• Перфузионное давление и сосудистое сопротивление
• Ауторегуляция
• Метаболическая (функциональная) гиперемия
• Миогенный ответ
• Эндотелиальная регуляция (оксид азота)
• Гипоксическая легочная вазоконстрикция
• Емкость и функция кровяного депо

Key theories

Метаболическая регуляция кровотока

Местный тканевой метаболизм генерирует вазоактивные сигналы (такие как аденозин и изменения напряжения кислорода, углекислого газа и калия), которые регулируют тонус артериол, так что кровоток увеличивается с метаболической потребностью; этот механизм выражен в коронарном и церебральном руслах.

Ауторегуляция органного кровотока

Многие сосудистые русла поддерживают относительно постоянный кровоток в диапазоне перфузионных давлений посредством миогенных и метаболических ответов резистивных сосудов; это определяющая особенность церебрального и коронарного кровообращения и повторяющаяся тема внутреннего регионарного контроля.

Mechanisms

Во всех особых видах кровообращения кровоток в органе представляет собой отношение перфузионного давления через сосудистое русло к его сосудистому сопротивлению, и регионарный контроль действует главным образом путем изменения сопротивления на уровне артериол. Сосудистые русла используют общий набор механизмов — миогенный ответ на растяжение, метаболические сигналы, связывающие кровоток с потребностью, эндотелий-производные медиаторы, такие как оксид азота, и вегетативную нервную иннервацию — но придают им разное значение. Коронарное и церебральное русла отдают приоритет жесткой ауторегуляции и сильной метаболической связи, так что кровоток соответствует сердечной и нервной активности. Спланхническое русло выполняет как метаболическую, так и резервуарную функцию, способное к значительным изменениям объема. Легочное кровообращение отличается тем, что низкий уровень кислорода вызывает вазоконстрикцию, а не вазодилатацию, отводя кровь от плохо вентилируемых областей к лучше вентилируемым участкам легкого. Каждая тематическая статья подробно развивает эти механизмы.

Clinical relevance

Понимание регионарной перфузии лежит в основе того, как клиницисты и физиологи интерпретируют такие события, как ишемия миокарда, инсульт, легочная гипертензия и мезентериальная ишемия, поскольку каждое из них отражает несоответствие между кровоснабжением органа и его потребностью. Эта область описывает нормальную регуляторную физиологию как основу для такого рассуждения; она не является источником диагностических или лечебных рекомендаций.

Evidence & guidelines

Обобщенная здесь регуляторная физиология основана на классических и современных интегративных обзорах каждого сосудистого русла, а не на эпидемиологических исследованиях или клинических рекомендациях. Контроль коронарного кровотока синтезирован в комплексных физиологических обзорах, регуляция церебрального кровотока — в интегративных исследованиях на людях, спланхнический контроль — в литературе по внутренней регуляции, а легочный ответ на гипоксию — в специализированных обзорах гипоксической легочной вазоконстрикции.

History

Изучение регионарных кровообращений выросло из работ XIX и XX веков о том, как органы сопоставляют кровоснабжение с функцией, от ранних измерений церебрального и коронарного кровотока до систематического анализа внутреннего сосудистого контроля в кишечнике и признания того, что сосуды легких сужаются, а не расширяются, в ответ на гипоксию. Современная интегративная физиология объединила эти наблюдения вокруг общих механизмов миогенного, метаболического, эндотелиального и нервного контроля, сохраняя при этом отличительную идентичность каждого сосудистого русла.

Key figures

• D. Neil Granger
• Johnathan D. Tune
• Philip N. Ainslie

Seminal works

• granger-1981
• willie-2014
• goodwill-2017

Frequently asked questions

Что делает кровообращение «особым»?

Каждое регионарное русло адаптирует общие правила гемодинамики к конкретным потребностям органа, который оно снабжает, используя свой собственный баланс миогенного, метаболического, эндотелиального и нервного контроля. Коронарное, церебральное, легочное и спланхническое русла являются каноническими примерами.

Чем легочное кровообращение отличается от других?

В большинстве сосудистых русел низкий уровень кислорода вызывает вазодилатацию для увеличения притока крови, но в легких низкий альвеолярный кислород вызывает вазоконстрикцию, которая отводит кровь от плохо вентилируемых областей к лучше вентилируемым участкам легкого и улучшает соответствие газообмена.