Wie verändert Vasokonstriktion/Vasodilatation den Blutdruck?

Hintergrund : Ich komme zu dieser Frage aus einem elektrotechnischen Hintergrund und habe das Gefühl, dass mir bestimmte Annahmen fehlen, die in die Aussage in meinem Physiologie-Lehrbuch „Vasokonstriktion erhöht den Blutdruck“ einfließen.“

Betrachten Sie eine einfache Reihenschaltung und eine Parallelschaltung, die von einer Batterie / einem Herz betrieben wird [Sie werden die Parallel- und Reihenschaltung in jeder Beschreibung des Gefäßsystems in Physiologiebüchern finden, aber ich kann keine Untersuchung der Annahmen finden, die bei der Anwendung dieser Schaltungsmodelle getroffen wurden ]:

  1. Wenn ich in der Reihenschaltung eine Erhöhung des Widerstands an einem meiner Widerstände habe, wird dies im Grunde die Druckabfälle über die Widerstände neu verteilen, aber es wird nicht den Gesamtdruckabfall über alle Widerstände ändern [festgelegt durch das Herz].

  2. Wenn ich in der Parallelschaltung einen Widerstandsanstieg an einem meiner Widerstände habe, wird der Durchfluss auf verschiedene Zweige umverteilt, aber der Druckabfall ändert sich nicht, da dies wiederum durch das Herz festgelegt wird.

Diese Analyse scheint darauf hinzudeuten, dass sich der Fluss ändert, nicht der Druck, wenn sich der Widerstand über ein Organ [Zweig einer Parallelschaltung] ändert. Ich würde annehmen, dass das Herz dann reagiert, indem es den Druck erhöht, um den Fluss zu erhöhen, dh tatsächlich Energie in das System injiziert.

Hier ist jedoch das Problem mit dem Schaltungsmodell:

  1. Es wird davon ausgegangen, dass die Batterie / das Herz die einzige Energiequelle im System ist und die Widerstände passive Weiterverteiler dieser Energie sind.

    Die Regler des Gefäßwiderstands sind glatte Muskeln, die aktiv Energie in das System einbringen müssen, um die Gefäße zu verengen. Dies könnte eine Quelle des Druckanstiegs sein, da sich der glatte Muskel aktiv gegen eine inkompressible Flüssigkeit zusammenziehen würde, aber ich bin mir wirklich nicht sicher.

  2. es berücksichtigt nicht die Nachgiebigkeit des Gefäßsystems.

- Der Schlauch, an den das Herz angeschlossen ist, modifiziert den Blutdruck, den das Herz erzeugen muss, um Flüssigkeit in diesen Schlauch zu injizieren. Wenn der Schlauch steif wäre, müsste das Herz sehr hohe systolische Drücke erzeugen, die dann während der diastolischen Phase schnell abfallen würden. Je nachgiebiger der Schlauch ist, desto weniger Druck muss das Herz erzeugen, um Flüssigkeit in den Schlauch zu injizieren. Intuitiv scheint es jedoch eine gewisse Beziehung zwischen der Fließfähigkeit einer Flüssigkeit und der Gefäßnachgiebigkeit zu geben. Ein stark nachgiebiges Gefäß mit einer Fluideinspritzung dehnt sich einfach aus und hält das Fluid, während ein weniger nachgiebiges Gefäß einen Druck aufrechterhält, der erforderlich ist, um das Fluid vorwärts zu schieben.

Sparknotes in Form von Fragen:

  1. Ist die einzige Energiequelle im Herzkreislauf das Herz? Oder injiziert die glatte Muskulatur der Artiole tatsächlich Energie in das System und führt zu systemischen Erhöhungen des im geschlossenen Kreislauf verfügbaren Drucks.

  2. Ich glaube nicht, dass die vaskuläre Compliance, dh die Ausdehnung der Arterienwände aufgrund der Volumenfüllung, zu aktiven Energieinjektionen in das System führt. Es sollte einfach die verfügbare Energie übertragen, um Flüssigkeit in elastische Energie im Bindegewebe der Arterienwände zu drücken . Ist das richtig?

  3. Bestimmt die Gefäßnachgiebigkeit teilweise den Druck, den das Herz in das System injizieren muss?

  4. Welche Beziehung besteht zwischen Compliance und Flow, falls vorhanden?
Wie sagt man, dass der Druckabfall auswendig fixiert ist?
Es ist Ingenieurssprache. Ich entschuldige mich. Es bedeutet im Wesentlichen, dass die einzige Energie im System vom Herzen bereitgestellt wird.
Ich meine, wenn Sie einen einzelnen Widerstand in einer Reihenschaltung erhöhen, ändert sich dann der Potentialabfall über die gesamte Schaltung nicht?
durch Energieerhaltung korrigieren

Antworten (3)

Das Kreislaufsystem ist ein dynamisches System, das durch Ihr Beispiel (zumindest nicht von mir) nicht ausreichend erklärt werden kann. Sie müssen es verstehen und nicht versuchen, es mit Widerständen an Ihre (insbesondere) elektrischen Schaltungen anzupassen . Blut ist kein Strom. Versuchen Sie es zumindest mit einem Fluiddynamikmodell.

Nehmen wir dieses sehr einfache Modell: Blasen Sie einen Ballon zu vier Fünfteln auf und legen Sie eine breite aufblasbare Manschette um seine Mitte. Blasen Sie die Manschette so auf, dass sich der Ballon an den Enden ein wenig ausbeult, und stopfen Sie dann alles in eine Plexiglasbox, damit der Ballon keinen Platz zum Ausdehnen hat. Die Plexiglasbox repräsentiert unseren Körper. Nennen wir den Druck im Ballon jetzt normalen Blutdruck. Die Luft im Ballon repräsentiert Ihr gesamtes Blutvolumen. Es kann sich nicht von Moment zu Moment ändern; es ist repariert. Die Box kann ihre Lautstärke auch nicht von Moment zu Moment ändern. Es ist repariert.

Die Manschette repräsentiert die arterielle glatte Muskulatur. Vasokonstriktion kann durch weiteres Aufblasen der Manschette dargestellt werden. Durch das Einschnüren (Aufblasen des Cuffs) wird der Druck im gesamten Ballon erhöht, da nun die gleiche Gasmenge auf kleinerem Raum vorhanden sein muss. Durch die Vasodilatation (Entleeren des Cuffs) wird der Druck im Ballon verringert, da das Gas nun einen größeren Raum einnehmen kann.

Das ist es wirklich. Wenn das gleiche Volumen einen kleineren, beengten Raum einnehmen muss, wird der Druck, der durch Blut in diesem Raum ausgeübt wird, höher sein. Wenn sich die Blutgefäße erweitern, sinkt der Druck in den Blutgefäßen.

Fügen Sie diesem einfachen Modell nun etwa 20 Komplexitätsebenen hinzu, und Sie haben ein funktionierendes Modell des Kreislaufsystems.

Sparknote-Antworten :

  1. Arterielle und arterioläre glatte Muskulatur "injizieren Energie in das System", was zu systemischen Erhöhungen des Drucks führt, der im vaskulären "Kreislauf" (was etwas elastische Schläuche bedeutet) vorhanden ist, wenn der Widerstand Energie erfordert . (Also habe ich es falsch verstanden: siehe @Raouls Antwort.)

  2. Entschuldigung, ich habe das beim ersten Mal nicht richtig gelesen. Ja, das Herz liefert die Energie. Der Beitrag der elastischen Wände der Arterien ist nicht aktiv, sondern passiv.

  3. Unbedingt. Je elastischer/nachgiebiger die Arterien sind, desto weniger Arbeit muss das Herz aufwenden, um das Blut durch die Kreisläufe zu pumpen. Je steifer und enger die Arterien sind, desto härter muss das Herz arbeiten, um Blut durch die Kreisläufe zu pumpen. Das Ergebnis dieser erhöhten Arbeit ist eine Verdickung der Muskelwände des Herzens, die als ventrikuläre Hypertrophie bezeichnet wird und ein Zeichen für erhöhten Druck im System ist.

  4. Ich bin mir nicht sicher, ob ich mich hier auf Ihren Jargon festlegen möchte, aber die Antwort sollte aus den Nummern 1-3 ableitbar sein. Elastische Gefäße helfen (durch Rückprallkompression), das Blut durch die Kreisläufe zu treiben. Steife Gefäße behindern dies und lassen das Herz mehr Arbeit leisten.

Ich bin kein Ingenieur, daher kann es sein, dass ich einige der Begriffe falsch verwende.

Bearbeitet, um hinzuzufügen : Eine bessere Erklärung finden Sie in der Antwort von @Raoul.

Ich versuche selbst eine kurze Antwort.

  1. Nein, das Herz ist nicht der einzige Energielieferant, wie andere oben gesagt haben. Bringt die Vasokonstriktion Energie in das System? Nicht wirklich. Arteriolenkonstriktion erhöht den Widerstand des Systems. Daher wird mehr Energie benötigt, um den Fluss auf einem konstanten Niveau zu halten, wenn eine Vasokonstriktion auftritt. Die arterioläre Vasokonstriktion zwingt das System, auf einem höheren Energieniveau zu funktionieren, injiziert jedoch keine Energie, die darauf abzielt, den Fluss zu erleichtern.

  2. Ja, deine Vermutung ist richtig.

  3. @anongoodnurse hat richtig geantwortet.

  4. Es besteht kein direkter Zusammenhang zwischen Compliance und Flow. Sie sind unabhängige Faktoren. Der wichtige Punkt ist folgender: Während der Diastole ist das Herz von den Gefäßen isoliert. Je höher die Gefäßnachgiebigkeit ist, desto mehr potenzielle elastische Energie wird während der Systole vom Herzen auf die Gefäße übertragen, um dann während der Diastole einen guten Fluss sicherzustellen. Bei älteren Personen sind beispielsweise die Arterien normalerweise steif, der systolische Druck hoch und der diastolische Druck niedrig (ebenso wie der Fluss).

Abschließend würde ich sagen, dass die wichtigste Lektion, die hier zu lernen ist, darin besteht, dass ein höherer Blutdruck zwar einen höheren Energiezustand und mehr Arbeit für das Herz bedeutet, es jedoch falsch ist anzunehmen, dass der Blutfluss physiologisch angemessen ist, weil der Druck es ist hoch! Dies ist ein häufiger Fehler, der in der Notaufnahme gemacht wird.

+1 - Ich freue mich, Ihre Antwort zu lesen. Sie verstehen Strömungsdynamik besser als ich. Aufgrund Ihrer anderen Antwort musste ich meine eigene überdenken und meine Fehler einsehen. Ich ertappe mich manchmal dabei, wie ich wünschte, du wärst mehr da. Möchten Sie die Frage des Herzzeitvolumens abwägen ? ')
@anongoodnurse Danke! Den werde ich mir mal ansehen. Ich verbringe viel Zeit mit Stackoverflow, aber auch hier gefällt es mir. Ich bleibe auf jeden Fall dabei. Übrigens, deine Antworten sind normalerweise sehr gut!

Ich möchte nur ein paar Punkte zu der obigen Antwort hinzufügen:

Das Herz ist nicht das einzige Organ, das den Blutfluss unterstützt. Dabei helfen auch folgende Strukturen:

  • Die Wirkung der Muskeln auf die tiefen Venen wirkt wie eine Pumpe – Soleus wird in diesem Zusammenhang als peripheres Herz bezeichnet
  • Die Nachgiebigkeit selbst trägt zum Fluss bei – Tatsächlich ist es die Nachgiebigkeit der Blutgefäße, die den Blutfluss kontinuierlich statt pulsierend macht, wie man von einem System mit steifen Schläuchen erwarten würde, dass es sich verhält, wenn die Pumpe von Natur aus pulsierend ist

Einige kritische Punkte, die Sie beachten sollten:

  1. Das Kreislaufsystem ist so aufgebaut, dass die Gesamtsumme der Querschnitte aller Gefäße auf einer bestimmten Ebene wie folgt ist:

    • Die Summe der Querschnitte aller Kapillaren ist der größte Querschnitt ~ 11308 cm 2 , (ungefähr nur 1/4 sind unter Normaldruck offen, also effektiver Querschnitt ist ~ 2827 cm 2 )
    • Die Gesamtsumme der Querschnitte von Venolen, gefolgt von Arteriolen (~141 cm 2 ) (Venolen mehr als Arteriolen, da Arteriolen normalerweise unter einer tonalen Kontraktion stehen)
    • Summe der Querschnitte von Venen gefolgt von Arterien (~63 cm 2 )
    • Querschnitt der Hohlvene ~ 1,38 cm 2 gefolgt von Aorta ~ 1,13 cm 2

      Wenn man also die Querschnitte zusammenzählt: Kapillaren > Venolen > Arteriolen > Venen > Arterien

  2. Der von uns gemessene Druck Blutdruck ist nicht exakt der Fließdruck bzw. Druckgradient. Wir messen den Radialdruck, nicht den Druckgradienten. Zur Messung des Druckgradienten ist eine spezielle Ausrüstung erforderlich.

  3. Das Flüssigkeitsvolumen innerhalb eines parallelen Kreislaufs (Arterie zu Kapillare zu Vene) ist nicht konstant, da Plasma an den kleinen Arteriolen und Kapillaren herausdiffundiert und auf der venösen Seite wieder hineindiffundiert.

  4. Die Druckflusskurve ist aufgrund der Nachgiebigkeit der Blutgefäße nicht linear.

  5. Das Herz trägt nur sehr wenig zum Blutfluss in den Venen bei. (Um noch einmal zu betonen, dass das Herz nicht das einzige Organ ist, das den Kreislauf antreibt). Dies geschieht hauptsächlich durch posturale Drainage und Muskelaktion.

Zu deiner Frage möchte ich auf eines hinweisen:

Wenn die Durchblutung erhöht werden muss, tritt die Vasokonstriktion auf der venösen Seite auf. Der Kapillardruck ist für die Perfusion verantwortlich.

P c = ( R p Ö s t / R p r e ) . P a + P v 1 + ( R p Ö s t / R p r e )
Wobei P - Druck und die Buchstaben a, v und c den Arterien-, Venen- und Kapillarwiderstand bezeichnen

R post - Widerstand nach der Kapillare

R pre - Präkapillarer Widerstand

Einfluss des Vor- und Nachkapillardrucks auf den Kapillardruck

Die Gleichung und das Bild stammen aus dem Lehrbuch der medizinischen Physiologie von Boron und Boulpaep, 2. Auflage, Kapitel 19: Arterien und Venen.

Wenn die Durchblutung eines Organs erhöht werden muss, wird der postkapillare Druck durch Venenverengung (oder im Fall von Glomeruli der Niere durch Verengung der abführenden Arteriolen) erhöht. Wie Sie aus der obigen Gleichung ersehen können, führt ein solcher Anstieg zu einem Anstieg des Kapillardrucks und erhöht die Perfusion.

Andernfalls tritt eine Vasokonstriktion auf, um genau das zu tun, was Sie angenommen haben: den Blutfluss umzuleiten. Tatsächlich geschieht dies auf mehreren Ebenen:

  1. Vasokonstriktion der Peripherie (Gliedmaßen) tritt bei Kälte auf, was zu Zyanose führt (was bedeutet, dass der Fluss so reduziert ist, dass der meiste Sauerstoff verbraucht wird)
  2. Eine Vasokonstriktion der Splanchnikusgefäße tritt auf, wenn Muskeln mehr Blut benötigen (während des Trainings, des Fluges, des Kampfes usw.)

Wenn Sie dieses Kapitel lesen können, werden Sie die Gleichung viel besser verstehen. Dieses Buch erklärt die Physik hinter der Physiologie auf schöne Weise.

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