Kreislaufregulation

Sekretion von vasoaktiven Substanzen (sog. Autakoide) durch das Endothel zur Autoregulation der Gefäßweite

• Stickstoffmonoxid (CO)
• Endotheline
• Eicosanoide
• Weitere vasoaktive Stoffe: Kinnine, Histamin, Serotonin

• Definition: Kurzlebige vasoaktive Substanz, die v.a. vom Endothel durch die NO-Synthase aus Arginin produziert wird
• Auslöser
  • Erhöhte Schubspannung im Gefäß 
  • Bindung vasoaktiver Substanzen an Endothelrezeptoren (bspw. Serotonin, Bradykinin) 
• Wirkung: Vasodilatation der kleinen Arterien und Arteriolen
  • Wirkmechanismus: Aktivierung einer Guanylatcyclase in den Gefäßmuskelzellen 

• Endotheline
  • Definition: Vasoaktive Peptide 
  • Wirkung: Vasokonstriktorisch/vasodilatatorisch (je nach Rezeptor) 
  • Bedeutung: Endotheline spielen v.a. in pathologischen Prozessen (bspw. beim Kreislaufschock) eine Rolle 
• Eicosanoide
  • Definition: Gruppe der Arachidonsäurederivate, von denen einige vasoaktiv sind (bspw. Prostaglandine, Thromboxan)
  • Wirkung: Unterschiedlich 

• Nervale Regulation: Regulation der Organdurchblutung durch Modulation des Gefäßtonus mittels sympathischer Nervenfasern 
• Hormonelle Regulation: Regulation der Organdurchblutung durch im Blut zirkulierende Hormone (v.a. Katecholamine aus dem Nebennierenmark)

Rezeptoren: An den Gefäßen wird die zentrale Regulation in erster Linie über α1- und β2-Rezeptoren vermittelt

• α1-Rezeptoren → Vasokonstriktion
• β2-Rezeptoren → Vasodilatation

• Adrenalin → Wirkt auf beide Rezeptortypen, jedoch reagieren β-Rezeptoren empfindlicher 
• Noradrenalin → Wirkt v.a. auf α-Rezeptoren → V.a. Vasokonstriktion

Ob es letztlich zur Vasokonstriktion oder -dilatation in einem Organ kommt, hängt maßgeblich von den lokal vorherrschenden Rezeptortypen (α1,β2 etc.) und von der Art der darauf wirkenden Katecholamine ab!

• Besonderheiten der Lungendurchblutung
  • Wird vom gesamten HZV durchflossen
• Regulationsmechanismen
  • Gefäßdurchmesser ändert sich druckpassiv  → Pulmonalarterieller Druck bleibt annähernd konstant
  • Anpassung der Gefäßdurchblutung an die Ventilation → Minderventilation (Hypoxie) verursacht Vasokonstriktion (Euler-Liljestrand-Mechanismus)

• Besonderheiten der Nierendurchblutung
  • Höchste spezifische Organdurchblutung
  • Extrem geringe Sauerstoffausschöpfung (∼10%) 
• Regulationsmechanismus: Insb. myogene Autoregulation (Bayliss-Effekt)

• Besonderheiten der Skelettmuskel-Durchblutung
  • Hoher HZV-Anteil bei insgesamt großem Gewicht → Geringe spezifische Durchblutung → Bei Arbeit aber massiv steigerbar (20–30-fach)
• Regulationsmechanismen
  • Lokal metabolische und chemische Autoregulation
  • Nervale Regulation

• Besonderheiten der Hirndurchblutung
  • Gesamtorgandurchblutung sehr konstant
  • Lokale Durchblutung stark aktivitätsabhängig 
• Regulationsmechanismen: Insb. lokal metabolische Autoregulation (O2,CO2, pH) und myogene Autoregulation (Bayliss-Effekt)

• Besonderheiten der Hautdurchblutung
  • Hautdurchblutung dient der Temperaturkontrolle → Stark schwankender Anteil am HZV
  • Spezifische Durchblutung stark regulierbar durch arteriovenöse Anastomosen
• Regulationsmechanismen
  • Akren: Insb. sympathische Innervation
  • Körperstamm: Insb. lokal chemische Autoregulation

• Besonderheiten der Myokarddurchblutung
  • Hohe spezifische Durchblutung, die bei Belastung nur gering steigerbar ist (Koronarreserve)
  • Größte arteriovenöse O2-Differenz (Sauerstoffausschöpfung ∼70-80%)
• Regulationsmechanismus: Insb. lokal metabolische Autoregulation

Die Orthostase-Reaktion ist ein physiologischer Regulationsmechanismus, der einem Abfall des Blutdrucks bei Wechsel in die Orthostase (aufrechte Körperhaltung) entgegenwirkt.

ca. 500 mL des zentralen Blutvolumens "versackt" in den Kapazitätsgefäßen der Beine

Venöser Rückstrom zum Herzen↓ → Vorlast↓ → Schlagvolumen↓ → HZV↓ → Systolischer Blutdruck↓ → Impulsfrequenz der Pressorezeptoren und Volumenrezeptoren↓ → Gegenregulation 

• Vasokonstriktion der Widerstandsgefäße → Totaler peripherer Widerstand↑
• Vasokonstriktion der Kapazitätsgefäße → Venöser Rückstrom↑

• Katecholaminausschüttung im Nebennierenmark↑
• Herzfrequenz↑ → Herzzeitvolumen (HZV) ist insgesamt aufgrund des verringerten Schlagvolumens (SV) trotz erhöhterHerzfrequenz leicht erniedrigt (SV fällt dabei stärker ab als HZV)
• Aktivierung des Renin-Angiotensin-Aldosteron-Systems → Vasokonstriktion (und langfristige Volumenretention)
• Vermehrte ADH-Ausschüttung → Volumenretention

• Definition: Neuronenverbände, die in der Regulation der Kreislaufparameter involviert sind
• Lokalisation: Formatio reticularis (in Medulla oblongata und Pons)
• Funktion: Reguliert den Blutdruck auf „normale“ Blutdruckwerte unter Einbeziehung der eingehenden Afferenzen („Messwerte“) der Kreislaufsensoren

• Widerstandsgefässe: Können über Widerstandserhöhung den Blutdruck verändern
• Kapazitätsgefässe: Können über Vasodilatation das effektiv zirkulierende Blutvolumen erniedrigen
• Herz: Kann über Anpassung von Schlagvolumen und Frequenz den Blutdruck verändern

Die Nieren. Sie können über Anpassung der Ausscheidung das Blutvolumen regulieren. 

Sympathikus und Parasymphatikus. Bei Aktivierung des Kreislaufzentrums werden sie gegensätzlich reguliert, sodass z.B. bei einer gemessenen Blutdruckzunahme der Sympathikus gehemmt und der Parasympathikus aktiviert wird. 

Effekte der Sympathikusstimulation

• Herz: Inotropie und Herzfrequenz↑
• Arterien: Gefäßtonus (v.a. in den Widerstandsgefäßen)↑ → Totaler peripherer Widerstand↑
• Venen: Gefäßtonus↑ → Konstriktion der Kapazitätsgefäße → Mobilisierung von mehr zentralem Blutvolumen → Füllungsdruck des Herzens (Vorlast)↑ → Schlagvolumen↑

Effekte der Parasympathikusstimulation

• Herz: Herzfrequenz↓
• Venen: Gefäßtonus↓ → Mehr Volumen wird in den Kapazitätsgefäßen "gepoolt" → Zentrales Blutvolumen↓ → Füllungsdruck des Herzens (Vorlast)↓ → Schlagvolumen↓

• Vorkommen: Liegen v.a. in der herznahen Aorta und dem Carotissinus (d.h. im Hochdrucksystem!)
• Rezeptorart: Proportional-Differential-Rezeptor 
• Mechanismus: Messen die Dehnung der Gefäßwand (und somit den Druck im Hochdrucksystem)

Ablauf der Regulation

• Ausgangszustand
  • Pressorezeptoren generieren Aktionspotentiale mit einer bestimmten Grundfrequenz
  • Diese wirkt aktivierend auf den Parasympathikus und hemmend auf den Sympathikus → Normal "niedriges" Blutdruckniveau wird gehalten

Blutdruckerhöhung: Über die Aktivierung mechanosensitiver Kationenkanäle steigt die Impulsfrequenz der Pressorezeptoren→ Parasympathikotonus↑ und Sympathikotonus↓

• Herzfrequenz und Schlagvolumen sinken, Kapazitätsgefäße und Widerstandsgefäße werden dilatiert → Blutdruck sinkt

Blutdruckabfall: Impulsfrequenz der Pressorezeptoren sinkt → Parasympathikotonus↓ und Sympathikotonus↑ → Anstieg vonHerzfrequenz und Schlagvolumen, Vasokonstriktion der Kapazitätsgefäße und Widerstandsgefäße → Blutdruck steigt

• Gleichzeitig Aktivierung längerfristiger Regulationsmechanismen
  • ADH-Sekretion ↑
  • Aktivierung des Renin-Angiotensin-Aldosteron-Systems

Falsch. Sie sind lediglich für die Anpassung an kurzfristige Blutdruckänderungen geeignet, da sich ihre Aktivität (also ihre Entladungsfrequenz) innerhalb weniger Tage an ein neues Blutdruckniveau anpasst. 

Nachts ist er physiologischerweise niedriger. Dies wird "Dropping" genannt. 

• Kurzfristige Regulation des Blutdrucks und des zirkulierenden Blutvolumens über Anpassung der Sympathikus- und Parasympathikus-Aktivität und des Gefäßtonus (über ADH)
• Zusätzlich längerfristige Regulation des Blutvolumens über Anpassung der Wasserausscheidung in der Niere (über die HormoneANP und ADH)

• Vorkommen: Liegen in der A. pulmonalis und in den Herzvorhöfen (d.h. im Niederdrucksystem!)
• Mechanismus: Registrieren Dehnung der Gefäßwand und des Myokards (und somit den „Volumenstatus“) im Niederdrucksystem→ Vermitteln kreislaufregulatorische Reflexe (analog zu den Pressorezeptoren)

Über den Vorhof-Dehnungsreflex und den Gauer-Henry-Reflex

Vorhof-Dehnungsreflex: Passt den Blutdruck bei erhöhter bzw. erniedrigter Vorhofdehnung über eine Modulation des vegetativen Nervensystems und ANP-Ausschüttung an

• Blutvolumen erhöht (Vorhof wird gedehnt)
  1. Vermehrte Ausschüttung von ANP → NaCl und Wasserausscheidung in der Niere↑
  2. Parasympathikotonus↑ und Sympathikotonus↓
• Blutvolumen reduziert (Vorhof wird weniger gedehnt)
  1. Ausschüttung von ANP aus den Kardiomyozyten sinkt → NaCl und Wasserausscheidung in der Niere↓
  2. Parasympathikotonus↓ und Sympathikotonus↑

Gauer-Henry-Reflex (= Diuresereflex): Passt die ADH-Ausschüttung im Hypothalamus an den Blutdruck an

• Blutdruckerhöhung: Vorhofdehnungsrezeptoren (Typ B) hemmen über vagale Afferenzen die ADH-Ausschüttung im Hypothalamus → Wasserausscheidung in der Niere↑ 
• Blutdruckabfall → ADH-Ausschüttung↑ → Wasserausscheidung in der Niere↓

Periphere Chemorezeptoren

• Lokalisation: Glomus caroticum und Glomus aorticum
• Funktion: Messung von Partialdrücken (O2, CO2), pH

Regulationsmechanismen

• Steigern die Sympathikus-Aktivität bei CO2-Anstieg, O2-Abfall und pH-Abfall
• Modulation der Atmung (siehe Atemregulation)

Zentrale Chemorezeptoren

• Lokalisation: Medulla Oblongata
• Funktion: Messung von Partialdrücken (CO2) und pH

Regulationsmechanismen

• Steigern die Sympathikus-Aktivität bei CO2-Anstieg, O2-Abfall und pH-Abfall
• Modulation der Atmung (siehe Atemregulation)