สรีรวิทยาของหลอดเลือด
สรีรวิทยาของหลอดเลือดศึกษาว่าหลอดเลือดและหลอดน้ำเหลืองทำงานเป็นระบบได้อย่างไร: หลอดเลือดแดงรองรับและนำการไหลแบบเป็นจังหวะได้อย่างไร, หลอดเลือดที่ต้านทานกำหนดการกระจายตัวของเลือดได้อย่างไร, หลอดเลือดดำเก็บปริมาตรและส่งกลับไปยังหัวใจได้อย่างไร, และเยื่อบุผนังหลอดเลือดและกล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือดปรับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของหลอดเลือดอย่างต่อเนื่องได้อย่างไร เป็นส่วนหนึ่งของสรีรวิทยาของระบบหัวใจและหลอดเลือดที่อธิบายเครือข่ายการนำส่งและการแลกเปลี่ยนที่ผลผลิตของหัวใจเข้าถึงและระบายออกจากเนื้อเยื่อ
Definition
สรีรวิทยาของหลอดเลือดคือการศึกษาคุณสมบัติทางโครงสร้างและหน้าที่ของหลอดเลือดและหลอดน้ำเหลือง — การยืดหยุ่น, การต้านทาน, โทน, การส่งสัญญาณของเยื่อบุผนังหลอดเลือด, และหน้าที่การขนส่ง — ซึ่งทั้งหมดนี้ควบคุมการกระจายตัวของเลือด, การไหลเวียนของเลือดในเนื้อเยื่อ, การแลกเปลี่ยนที่หลอดเลือดฝอย, และสมดุลของของเหลว
Scope
ส่วนนี้จะมุ่งเน้นให้ผู้อ่านเข้าใจผนังหลอดเลือดและสรีรวิทยาของหลอดเลือดมากกว่าการทำงานของหัวใจ มันอธิบายคุณสมบัติความยืดหยุ่นและกล้ามเนื้อของหลอดเลือดแดง, ความจุและการส่งกลับของหลอดเลือดดำ, พฤติกรรมการหดตัวของกล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือด, บทบาทการส่งสัญญาณของเยื่อบุผนังหลอดเลือด, และบทบาทการระบายน้ำและการขนส่งภูมิคุ้มกันของระบบน้ำเหลือง กลไกการทำงานของหัวใจ, สรีรวิทยาไฟฟ้า, และการจัดการโรคหลอดเลือดทางคลินิกจะกล่าวถึงในส่วนอื่น
Sub-topics
Core questions
- หลอดเลือดแดงขนาดใหญ่เปลี่ยนการบีบตัวของหัวใจห้องล่างที่ไม่ต่อเนื่องให้เป็นการไหลเวียนของเลือดไปยังเนื้อเยื่อที่เกือบจะต่อเนื่องได้อย่างไร?
- อะไรเป็นตัวกำหนดความต้านทานของหลอดเลือดและการกระจายตัวของเลือดไปยังอวัยวะต่างๆ?
- หลอดเลือดดำเก็บและส่งคืนปริมาตรเลือดส่วนใหญ่ที่ไหลเวียนอยู่ในร่างกายได้อย่างไร?
- เยื่อบุผนังหลอดเลือดและกล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือดรับรู้และตอบสนองต่อการไหล, ความดัน, และสัญญาณเคมีได้อย่างไร?
- ระบบน้ำเหลืองฟื้นฟูของเหลวคั่นระหว่างเซลล์และรักษาสมดุลของของเหลวในเนื้อเยื่อได้อย่างไร?
Key concepts
- การยืดหยุ่นของหลอดเลือดแดงและพฤติกรรมของคลื่นชีพจร
- ความต้านทานของหลอดเลือดและการกระจายตัวของการไหลเวียน
- ความจุของหลอดเลือดดำและการไหลกลับของหลอดเลือดดำ
- โทนของกล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือด
- การส่งสัญญาณของเยื่อบุผนังหลอดเลือดและการแปลงสัญญาณกลไก
- การแลกเปลี่ยนที่หลอดเลือดฝอยและสมดุลของของเหลวคั่นระหว่างเซลล์
- การระบายน้ำเหลือง
Key theories
- แบบจำลอง Windkessel ของระบบหลอดเลือดแดง
- หลอดเลือดแดงขนาดใหญ่ที่ยืดหยุ่นทำหน้าที่เป็นอ่างเก็บความดันที่เก็บเลือดไว้ในช่วงหัวใจบีบตัวและปล่อยออกมาในช่วงหัวใจคลายตัว ทำให้การบีบตัวเป็นจังหวะราบรื่นขึ้นเป็นการไหลเวียนส่วนปลายที่ต่อเนื่องมากขึ้น; แบบจำลองนี้กำหนดความยืดหยุ่นของหลอดเลือดแดงและความต้านทานส่วนปลายเป็นตัวกำหนดรูปแบบของคลื่นความดัน
- การผ่อนคลายที่เกิดจากเยื่อบุผนังหลอดเลือด
- เยื่อบุผนังหลอดเลือดไม่ใช่เพียงแค่เยื่อบุผิวที่เฉื่อยชา แต่เป็นพื้นผิวส่งสัญญาณที่ปล่อยสารผ่อนคลายที่แพร่กระจายได้ (ซึ่งต่อมาถูกระบุว่าเป็นไนตริกออกไซด์) เพื่อตอบสนองต่อสารกระตุ้นและการไหลเวียน ดังนั้นโทนของหลอดเลือดจึงถูกกำหนดร่วมกันโดยเยื่อบุผนังหลอดเลือดและกล้ามเนื้อเรียบที่อยู่ข้างใต้
Mechanisms
ระบบหลอดเลือดแบ่งออกเป็นส่วนๆ ตามหน้าที่ หลอดเลือดแดงขนาดใหญ่ที่ยืดหยุ่นจะเก็บพลังงานไว้ในผนังระหว่างช่วงหัวใจบีบตัวและหดกลับระหว่างช่วงหัวใจคลายตัว เพื่อลดความผันผวนของจังหวะการเต้นของหัวใจ; ความยืดหยุ่นของหลอดเลือดแดงจะลดลงตามอายุและโรค ทำให้ความดันชีพจรสูงขึ้น (Westerhof et al., 2008; Laurent et al., 2006) หลอดเลือดแดงที่มีกล้ามเนื้อและหลอดเลือดแดงฝอยเป็นหลอดเลือดหลักที่ต้านทานการไหลเวียนของเลือด โดยที่โทนของกล้ามเนื้อเรียบจะกำหนดความแตกต่างของความดันและแบ่งการไหลเวียนของเลือดไปยังอวัยวะต่างๆ หลอดเลือดฝอยเป็นพื้นผิวสำหรับการแลกเปลี่ยน และหลอดเลือดฝอยหลังหลอดเลือดดำและหลอดเลือดดำทำหน้าที่เป็นอ่างเก็บน้ำที่มีความจุสูงซึ่งเก็บปริมาตรเลือดส่วนใหญ่และควบคุมการไหลกลับไปยังหัวใจ ในทุกส่วน เยื่อบุผนังหลอดเลือดจะรับรู้แรงเฉือนและสารกระตุ้นที่ไหลเวียนอยู่ในเลือด และปล่อยสารสื่อประสาทที่ออกฤทธิ์ต่อหลอดเลือด — ที่สำคัญที่สุดคือไนตริกออกไซด์ ซึ่งการออกฤทธิ์ผ่อนคลายที่ขึ้นกับเยื่อบุผนังหลอดเลือดได้รับการแสดงให้เห็นครั้งแรกโดย Furchgott และ Zawadzki (1980) — ซึ่งปรับโทนของกล้ามเนื้อเรียบ หลอดน้ำเหลืองจะทำงานควบคู่กันไป โดยส่งของเหลวคั่นระหว่างเซลล์และโปรตีนที่กรองแล้วกลับคืนสู่ระบบไหลเวียนโลหิตดำ
Clinical relevance
คุณสมบัติที่อธิบายไว้ในที่นี้เป็นพื้นฐานของลักษณะทางหลอดเลือดและการวัดที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย: ความแข็งของหลอดเลือดแดงและความเร็วคลื่นชีพจรเป็นเครื่องหมายของการเสื่อมสภาพของหลอดเลือดตามอายุ, การทำงานผิดปกติของเยื่อบุผนังหลอดเลือดเป็นความสัมพันธ์เริ่มต้นของโรคหลอดเลือด, และภาวะน้ำเหลืองไม่เพียงพอในภาวะบวมน้ำ บทความนี้อธิบายว่าระบบหลอดเลือดทำงานอย่างไรเพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิงในการทำความเข้าใจการวัดดังกล่าว; ไม่ใช่คำแนะนำทางคลินิกและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษาเฉพาะบุคคล
Evidence & guidelines
สรีรวิทยาของหลอดเลือดส่วนใหญ่มาจากงานทดลองคลาสสิก (เช่น การทดลองการผ่อนคลายที่เกิดจากเยื่อบุผนังหลอดเลือด) และจากแบบจำลองเชิงปริมาณ เช่น Windkessel ความเห็นพ้องของผู้เชี่ยวชาญได้กำหนดมาตรฐานการวัดความแข็งของหลอดเลือดแดงสำหรับการวิจัยและการใช้งานทางคลินิก (Laurent et al., 2006) ซึ่งแสดงให้เห็นว่าคุณสมบัติทางสรีรวิทยาจะกลายเป็นลักษณะที่สามารถวัดได้
History
ความเข้าใจเกี่ยวกับระบบหลอดเลือดได้พัฒนาจากภาพท่อและปั๊มที่เป็นกลไกล้วนๆ ไปสู่การเป็นอวัยวะที่ทำงานและมีการควบคุม แนวคิด Windkessel ซึ่งสืบย้อนไปถึงสรีรวิทยาในศตวรรษที่ 19 และต่อมาได้รับการกำหนดเป็นแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ ได้อธิบายบทบาทการรองรับความยืดหยุ่นของหลอดเลือดแดงขนาดใหญ่ (Westerhof et al., 2008) การแสดงให้เห็นในปี 1980 ว่าเซลล์เยื่อบุผนังหลอดเลือดมีความจำเป็นสำหรับการผ่อนคลายหลอดเลือดแดงที่เกิดจากอะเซทิลโคลีน (Furchgott & Zawadzki, 1980) ได้เปลี่ยนมุมมองของผนังหลอดเลือดให้เป็นอวัยวะส่งสัญญาณและเปิดการศึกษาที่ทันสมัยเกี่ยวกับหน้าที่ของเยื่อบุผนังหลอดเลือด
Key figures
- Robert F. Furchgott
- Nico Westerhof
- Stephane Laurent
Related topics
Seminal works
- furchgott-zawadzki-1980
- westerhof-2008
- laurent-2006
Frequently asked questions
- สรีรวิทยาของหลอดเลือดแตกต่างจากสรีรวิทยาของหัวใจอย่างไร?
- สรีรวิทยาของหัวใจเกี่ยวข้องกับหัวใจในฐานะปั๊ม; สรีรวิทยาของหลอดเลือดเกี่ยวข้องกับหลอดเลือดที่กระจาย, แลกเปลี่ยน, และส่งคืนเลือด รวมถึงวิธีที่ผนังหลอดเลือดควบคุมการไหลเวียนและความดันอย่างกระตือรือร้น
- เหตุใดหลอดเลือดแดงที่ยืดหยุ่นจึงมีความสำคัญ หากไม่ได้เปลี่ยนแปลงการไหลเวียนมากนัก?
- การหดตัวแบบยืดหยุ่นของหลอดเลือดแดงจะเก็บพลังงานไว้ในช่วงที่หัวใจเต้นและปล่อยออกมาในระหว่างช่วงพัก ทำให้การบีบตัวเป็นจังหวะเปลี่ยนเป็นการไหลเวียนส่วนปลายที่ต่อเนื่องมากขึ้น และจำกัดไม่ให้ความดันชีพจรสูงเกินไป