การกระจายตัวและการควบคุมการไหลเวียนของเลือดด้วยตนเอง

ในระหว่างการออกกำลังกาย ระบบไหลเวียนโลหิตไม่ได้เพียงแค่สูบฉีดเลือดมากขึ้นเท่านั้น แต่ยังปรับทิศทางการไหลเวียนไปยังกล้ามเนื้อที่ทำงานอยู่ ในขณะที่จำกัดการไหลเวียนในเนื้อเยื่อที่ทำงานน้อยลง และปรับการไหลเวียนภายในเนื้อเยื่อแต่ละส่วนให้เข้ากับอัตราการเผาผลาญในท้องถิ่น การกระจายตัวและการควบคุมด้วยตนเองในระดับท้องถิ่นนี้ช่วยให้ปริมาณเลือดที่หัวใจสูบฉีดออกไป (cardiac output) ที่มีจำกัด สามารถถูกแบ่งปันไปยังหลอดเลือดที่แข่งขันกัน เพื่อให้กล้ามเนื้อที่ทำงานได้รับปริมาณเลือดจำนวนมากตามที่การเผาผลาญต้องการ

Definition

การกระจายตัวของการไหลเวียนของเลือดคือการแบ่งสรรปริมาณเลือดที่หัวใจสูบฉีดออกไปในหลอดเลือดต่างๆ ของร่างกาย และการควบคุมด้วยตนเองคือความสามารถโดยธรรมชาติของหลอดเลือดในการรักษาหรือปรับการไหลเวียนของเลือดของตนเองเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของความดันการไหลเวียนและความต้องการทางเมแทบอลิซึม โดยส่วนใหญ่เป็นอิสระจากการควบคุมของระบบประสาทส่วนกลาง

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงวิธีการแบ่งสรรปริมาณเลือดที่หัวใจสูบฉีดออกไปในอวัยวะต่างๆ ระหว่างการออกกำลังกาย กลไกในระดับท้องถิ่น (เมแทบอลิซึมและไมโอเจนิก) ที่ปรับการไหลเวียนให้ตรงกับความต้องการภายในเนื้อเยื่อ แนวคิดของภาวะเลือดคั่งจากการออกกำลังกาย (exercise hyperemia) และการตอบสนองของหลอดเลือดพิเศษ เช่น ระบบไหลเวียนโลหิตของหัวใจและช่องท้อง เป็นสรีรวิทยาอ้างอิงมากกว่าคำแนะนำทางคลินิก

Core questions

• ปริมาณเลือดที่หัวใจสูบฉีดออกไปมีการกระจายตัวใหม่ระหว่างกล้ามเนื้อ อวัยวะภายใน ผิวหนัง และหลอดเลือดอื่นๆ อย่างไรในระหว่างการออกกำลังกาย?
• สัญญาณเมแทบอลิซึมและไมโอเจนิกในท้องถิ่นใดที่ปรับการไหลเวียนของเลือดไปยังกล้ามเนื้อให้เข้ากับอัตราการเผาผลาญ?
• ภาวะเลือดคั่งจากการออกกำลังกายในกล้ามเนื้อที่ทำงานอยู่สามารถเพิ่มขึ้นได้มากเพียงใด?
• ระบบไหลเวียนโลหิตของหัวใจและช่องท้องตอบสนองต่อการออกกำลังกายอย่างไร?

Key concepts

• การกระจายตัวของการไหลเวียนของเลือด
• ภาวะเลือดคั่งจากการออกกำลังกาย
• การขยายหลอดเลือดจากเมแทบอลิซึม
• การควบคุมด้วยตนเองแบบไมโอเจนิก
• การหดตัวของหลอดเลือดในช่องท้องและไต
• การปรับการไหลเวียนของเลือดในหัวใจให้เข้ากับความต้องการ
• ลำดับชั้นของความต้องการทางสรีรวิทยาที่แข่งขันกัน

Mechanisms

การเพิ่มขึ้นของกิจกรรมของระบบประสาทซิมพาเทติกจะทำให้หลอดเลือดในช่องท้อง ไต และกล้ามเนื้อที่ไม่ได้ใช้งานหดตัว ซึ่งเป็นการปลดปล่อยปริมาณเลือดที่หัวใจสูบฉีดออกไปเพื่อการกระจายตัวใหม่ ในขณะที่ภายในกล้ามเนื้อที่ทำงานอยู่ สัญญาณขยายหลอดเลือดในท้องถิ่นจะมีบทบาทสำคัญ (Rowell, 1974) ผลิตภัณฑ์เมแทบอลิซึมที่สะสม สัญญาณที่มาจากเซลล์บุผนังหลอดเลือด และเซลล์เม็ดเลือดแดงจะทำให้หลอดเลือดต้านทานขยายตัวตามสัดส่วนของอัตราการเผาผลาญ ทำให้เกิดภาวะเลือดคั่งจากการออกกำลังกายที่สามารถเพิ่มการไหลเวียนของเลือดไปยังกล้ามเนื้อได้หลายเท่า การตอบสนองแบบไมโอเจนิกช่วยรักษาการไหลเวียนให้คงที่เมื่อเทียบกับการเปลี่ยนแปลงของความดัน (Saltin et al., 1998; Casey & Joyner, 2011) Joyner และ Casey (2015) อธิบายการกระจายตัวนี้ว่าเป็นลำดับชั้นของความต้องการทางสรีรวิทยาที่แข่งขันกัน ซึ่งการไหลเวียนของเลือดไปยังกล้ามเนื้อ ความดันหลอดเลือดแดง และการไหลเวียนของเลือดที่ผิวหนังเพื่อควบคุมอุณหภูมิจะถูกปรับสมดุล ระบบไหลเวียนโลหิตของหัวใจจะควบคุมตัวเองและปรับการไหลเวียนของเลือดให้เข้ากับความต้องการออกซิเจนที่เพิ่มขึ้นของหัวใจอย่างใกล้ชิด (Duncker & Bache, 2008)

Clinical relevance

ความรู้เกี่ยวกับการกระจายตัวของการไหลเวียนและการควบคุมด้วยตนเองเป็นพื้นฐานในการตีความว่าการไหลเวียนของเลือดไปยังอวัยวะต่างๆ ได้รับการรักษาหรือถูกบั่นทอนอย่างไรในระหว่างการออกแรง และเหตุใดการตีบตันของหลอดเลือดที่คงที่จึงสามารถจำกัดการไหลเวียนของเลือดไปยังกล้ามเนื้อหรือกล้ามเนื้อหัวใจภายใต้ภาระได้ ข้อมูลนี้เป็นสรีรวิทยาอ้างอิงเชิงพรรณนาและไม่ได้ให้คำแนะนำในการวินิจฉัยหรือการรักษา

Evidence & guidelines

หลักฐานอ้างอิงเป็นข้อมูลทางสรีรวิทยามากกว่าแนวทางปฏิบัติ โดยได้มาจากการวัดการไหลเวียนของเลือดที่แขนขาของมนุษย์และการทบทวนแบบบูรณาการ Saltin และคณะได้ทำการวัดปริมาณการไหลเวียนของเลือดในกล้ามเนื้อโครงร่างของมนุษย์และการควบคุม และ Duncker และ Bache ได้ทบทวนการควบคุมการไหลเวียนของเลือดในหัวใจระหว่างการออกกำลังกาย

History

การวัดด้วยวิธีเจือจางสารบ่งชี้ในยุคแรก และต่อมาด้วยวิธีเทอร์โมไดลูชันและดอปเปลอร์ ได้เผยให้เห็นว่าการออกกำลังกายมีการกระจายปริมาณเลือดที่หัวใจสูบฉีดออกไปอย่างไร และกลไกในท้องถิ่นควบคุมการไหลเวียนของเลือดไปยังกล้ามเนื้ออย่างไร งานของ Rowell ได้บันทึกการหดตัวของหลอดเลือดในอวัยวะภายในที่เกิดขึ้นพร้อมกับการออกกำลังกาย และการศึกษาในมนุษย์ในภายหลังได้ยืนยันถึงการไหลเวียนของเลือดไปยังกล้ามเนื้อที่สูงมากที่สามารถทำได้ และสัญญาณในท้องถิ่นที่เป็นตัวขับเคลื่อน

Debates

สัญญาณในท้องถิ่นใดที่มีบทบาทสำคัญในภาวะเลือดคั่งจากการออกกำลังกาย?

สารขยายหลอดเลือดหลายชนิด เช่น โพแทสเซียม อะดีโนซีน ไนตริกออกไซด์ พรอสตาแกลนดิน และสัญญาณที่มาจากเซลล์เม็ดเลือดแดง มีส่วนช่วยในการปรับการไหลเวียนให้เข้ากับการเผาผลาญ และไม่มีตัวกลางใดตัวเดียวที่อธิบายภาวะเลือดคั่งจากการออกกำลังกายได้อย่างสมบูรณ์ ดังนั้นจึงนิยมใช้แบบจำลองหลายสัญญาณที่ซ้ำซ้อนกัน

Key figures

• Bengt Saltin
• Loring Rowell
• Michael Joyner
• Dirk Duncker

Seminal works

• joyner-casey-2015
• saltin-1998
• rowell-1974

Frequently asked questions

ภาวะเลือดคั่งจากการออกกำลังกายคืออะไร?

ภาวะเลือดคั่งจากการออกกำลังกายคือการเพิ่มขึ้นอย่างมากของการไหลเวียนของเลือดไปยังกล้ามเนื้อโครงร่างที่หดตัว ซึ่งปรับให้เข้ากับความต้องการ โดยมีสาเหตุมาจากสัญญาณขยายหลอดเลือดในท้องถิ่นที่ลดความต้านทานของหลอดเลือดตามสัดส่วนของอัตราการเผาผลาญ

ร่างกายส่งเลือดไปยังกล้ามเนื้อมากขึ้นได้อย่างไรโดยไม่เพิ่มปริมาณเลือดที่หัวใจสูบฉีดออกไปอย่างไม่มีที่สิ้นสุด?

ร่างกายจะกระจายปริมาณเลือดที่หัวใจสูบฉีดออกไปที่มีอยู่ โดยทำให้หลอดเลือดในลำไส้ ไต และกล้ามเนื้อที่ไม่ได้ใช้งานหดตัว เพื่อให้เลือดส่วนใหญ่ไปถึงกล้ามเนื้อที่ทำงานอยู่ ในขณะที่การควบคุมด้วยตนเองในท้องถิ่นจะปรับการไหลเวียนภายในเนื้อเยื่อแต่ละส่วนอย่างละเอียด