I МИКРОЦИРКУЛЯЦИЯ СОСУДИСТЫЙ МОДУЛЬ ЦЕЛЬ МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ

I МИКРОЦИРКУЛЯЦИЯ

СОСУДИСТЫЙ МОДУЛЬ

ЦЕЛЬ МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ – ПОДДЕРЖАНИЕ ГОМЕОСТАЗА В ТКАНЯХ PO 2 PCO 2 p. H Posm etc.

ПОВТОРИМ ОБЩУЮ ХАРАКТЕРИСТИКУ СОСУДИСТОГО РУСЛА

КОЛИЧЕСТВО СОСУДОВ 1 1 млрд. , в т. ч. 40 млн. в работе 2 АОРТА КАПИЛЛЯРЫ ПОЛЫЕ ВЕНЫ

ДИАМЕТР СОСУДА 2. 4 см АОРТА ~10 мкм = 0. 001 см КАПИЛЛЯР 2. 0 см ПОЛАЯ ВЕНА

ПЛОЩАДЬ СЕЧЕНИЯ 4. 5 30 3. 0 2 см 2 мкм 2 см АОРТА КАПИЛЛЯР ПОЛАЯ ВЕНА

СУММАРНАЯ ПЛОЩАДЬ СЕЧЕНИЯ 4. 5 3000 6. 3 2 см АОРТА КАПИЛЛЯРЫ ПОЛЫЕ ВЕНЫ

ЛИНЕЙНАЯ СКОРОСТЬ 50 0. 07 33 см/с АОРТА КАПИЛЛЯРЫ ПОЛЫЕ ВЕНЫ

ОБЪЕМНАЯ СКОРОСТЬ 5 5 5 л/мин АОРТА КАПИЛЛЯРЫ ПОЛЫЕ ВЕНЫ

ДАВЛЕНИЕ, мм рт. ст. 110 ~25 < 0 /70 (в середине) АОРТА КАПИЛЛЯРЫ ПОЛЫЕ ВЕНЫ

ОЦК, % 15 80 5 АРТЕРИИ КАПИЛЛЯРЫ ВЕНЫ

КАПИЛЛЯРОВ в 1 мм 3 ткани мышцы ≈ 100 мозг ≈3000

ДИФФУЗИЯ И ПИНОЦИТОЗ

ТИПЫ КАПИЛЛЯРОВ С НЕПРЕРЫВНОЙ СТЕНКОЙ • ФЕНЕСТРИРОВАННЫЕ • СИНУСОИДАЛЬНЫЕ •

КАПИЛЛЯРЫ, ТИП Мозговые С непрерывной стенкой ОРГАНЫ Ø ПОР, нм Мозг 0 Скелетные и гладкие мышцы, легкие, жировая и соединительная ткани Фенестрирова Почка, кишка нные Синусоидальн Костный мозг, печень, ые селезенка 5 100

ТРАНСПОРТ СКВОЗЬ СТЕНКУ ВОДНАЯ ПОРА ТКАНЕВАЯ ЖИДКОСТЬ ПЛАЗМА ЖИРОРАСТВОРИМЫЕ – СКВОЗЬ ЭНДОТЕЛИОЦИТ МЕЛКИЕ ВОДОРАСТВОРИМЫЕ – СКВОЗЬ ПОРЫ БЕЛКИ ПЛАЗМЫ O 2, CO 2 Na+, K+, глюкоза, аминокислоты ЭНДОТЕЛИОЦИТ Plasma proteins generally cannot cross the capillary wall ПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ МЕМБРАНА ЦИТОПЛАЗМА БЕЛКИПЕРЕНОСЧИКИ

ДИФФУЗИЯ В КАПИЛЛЯРАХ ОГРОМНАЯ ПЛОЩАДЬ • ТОНКАЯ СТЕНКА • МЕДЛЕННЫЙ КРОВОТОК • Максимальная скорость – для жирорастворимых веществ, СО 2 и О 2 Альбумин в 10 000 < чем вода

ФИЛЬТРАЦИЯ ЗАВИСИТ ОТ: 1. 2. 3. 4. ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ГРАДИЕНТА ОНКОТИЧЕСКОГО ГРАДИЕНТА ПРОНИЦАЕМОСТИ СТЕНКИ КОЛИЧЕСТВА РАБОТАЮЩИХ КАПИЛЛЯРОВ

ФИЛЬТРАЦИЯ и РЕАБСОРБЦИЯ ЛИМФА ТКАНЕВАЯ ЖИДКОСТЬ 0 (See next slide) → ОТ АРТЕРИОЛЫ К ВЕНУЛЕ →

СИЛЫ СТАРЛИНГА (давления, мм рт. ст. ) Гидростатическое Ргк A-конец ≈ 37 V-конец ≈ 17 2. Онкотическое Рок ≈ 25 1.

СИЛЫ СТАРЛИНГА ЛИМФА ТКАНЕВАЯ ЖИДКОСТЬ 12 0 8 (See next slide) → ОТ АРТЕРИОЛЫ К ВЕНУЛЕ →

ЗА СУТКИ В ткани фильтруется 20 л Реабсорбируется 18 л в кровь + 2 л в лимфу • ОЦК и объем тканевой жидкости ≈ const. • Нарушение равновесия → преобладание фильтрации → отек • •

РЕГУЛЯЦИЯ МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ

ЧТО УСИЛИВАЕТ ФИЛЬТРАЦИЮ РЕАБСОРБЦИЮ ↑ АД и расширение артериол Ортостаз ↑ P венозного Инфузии (↑ ОЦП) ↓ [белков]пл. и Pонк ↓ АД и сужение артериол Положение лежа ↓ P венозного Кровопотеря (↓ ОЦП) ↑ [белков]пл. и Pонк

МЕСТНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ (АУТОРЕГУЛЯЦИЯ, МИОГЕННАЯ РЕГУЛЯЦИЯ) быстрое ↑ АД →↑ кровотока → констрикция артерий и артериол → восстановление исходного кровотока

МЕХАНИЗМЫ ↓ количества метаболитов • эндотелий → ↑ NО → раскрытие прекапиллярных сфинктеров → противодействие констрикции •

СИМПАТИЧЕСКАЯ НА (NE) → α → констрикция (склетные мышцы) А (E) → β 2 → дилатация (сердце) АЦХ → холинорецепторы → дилатация (потовые железы)

ПАРАСИМПАТИЧЕСКАЯ АЦХ (ACh) → холинорецепторы → дилатация (слюнные железы, половые органы)

Регуляция микроциркуляции гуморальные механизмы Ø Вазоконстрикторы: l Ø Адреналин – активация альфа-адр. рец. • Вазопрессин (АДГ) – повышает ОПС и ОЦК. • Ангиотензин II – повышает ОПС, снижая микроциркуляцию. • Эндотелин – выделяется местно из эндотелия, повышает тонус ГМК. Вазодилататоры: l • Адреналин – активация бета-адренорецепторов • Гистамин • Кинины, простагландины. Оксид азота (NO) Метаболиты (СО 2, аденозин, К+, Н*, молочная к-та. ).

РЕГУЛЯЦИЯ ЧЕРЕЗ АРТЕРИОЛЫ КОНСТРИКТОРЫ Адреналин → α Вазопрессин (АДГ) Ангиотензин II ДИЛАТАТОРЫ Адреналин → β NO Гистамин Кинины Протагландины СО 2 аденозин К+ Н + молочная кислота

ДОЛГОВРЕМЕННЫЕ МЕХАНИЗМЫ – ДЛИТЕЛЬНАЯ ГИПОКСИЯ

ТРОМБОЗ И СПАЗМ СОСУДОВ КОРОНАРЫ – РОСТ КОЛЛАТЕРАЛЕЙ и АНАСТОМОЗОВ

МЕХАНИЗМ ВЫСВОБОЖДАЮТСЯ ФАКТОРЫ РОСТА СОСУДОВ (ИХ > 10, НАПРИМЕР, СОСУДИСТЫЙ ЭНДОТЕЛИАЛЬНЫЙ ФАКТОР РОСТА) → РОСТ КАПИЛЛЯРОВ и КРОВОТОКА

II РЕГИОНАЛЬНЫЙ (ОРГАННЫЙ) КРОВОТОК

Особенности органа – анатомические и функциональные 2. Относительная независимость от системного кровотока (мозг, сердце, почки) 3. Неучастие в регуляции системного АД 4. Стабильность местного кровотока при ↓↑ системного АД 1.

100 ЛЕГКИЕ ПРАВОЕ СЕРДЦЕ ЛЕВОЕ СЕРДЦЕ ЖКТ ПОРТАЛЬНАЯ СИСТЕМА ПЕЧЕНЬ ПОЧКИ КОЖА МОЗГ МИОКАРД МЫШЦЫ КОСТИ ПРОЧИЕ 100 21 6 20 9 13 4 14 5 8

Нагрузка → ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ КРОВИ в работающие органы и обеднение остальных 100 Легкие Правое сердце Левое сердце ЖКТ Портальная система ПЕЧЕНЬ ПОЧКИ КОЖА МОЗГ МИОКАРД МЫШЦЫ КОСТИ ПРОЧИЕ 21 6 20 9 13 4 14 5 8

КОРОНАРНОЕ КРОВООБРАЩЕНИЕ И ЕГО РЕГУЛЯЦИЯ

КОРОНАРНЫЕ АРТЕРИИ: • выходят из начала аорты • не образуют анастомозов При тромбозе – аортокоронарное шунтирование

АНАСТОМОЗЫ – лишь в мелких дистальных артериях

КОРОНАРНЫЙ КРОВОТОК мл/мин на 100 г ткани миокарда 70 350

КОРОНАРНЫЙ КРОВОТОК Макс. нагрузка→↑ МОК в 6 раз • Коронарный кровоток ↑ лишь в 3 -5 раз → ишемия • Высокая потребность в О 2, но и высокая экстракция его миоглобином кардиомиоцитов •

ЗАВИСИМОСТЬ КОРОНАРНОГО КРОВОТОКА ОТ ФАЗЫ СЕРДЕЧНОГО ЦИКЛА

СИСТОЛА → СДАВЛЕНИЕ СОСУДОВ → ↓ КРОВОТОКА (особенно в левом желудочке, в его внутренних слоях) ДИАСТОЛА → КРОВОТОК ВОССТАНАВЛИВАЕТСЯ И ДАЖЕ УВЕЛИЧИВАЕТСЯ (ПРОТИВ ПОКОЯ) – РЕАКТИВНАЯ ГИПЕРЕМИЯ

ДЛЯ СЕРДЦА ВЫГОДНЕЕ РОСТ ЧСС? УО?

РЕГУЛЯЦИЯ КОРОНАРНОГО КРОВОТОКА

МЕСТНАЯ МЕТАБОЛИЧЕСКАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ↑VО 2 →↑ метаболитов → вазодилатация • • МЕТАБОЛИТЫ – ВАЗОДИЛАТАТОРЫ: Аденозин СО 2 Н+ К+ Брадикинин, простагландины NO

ОБМЕН МИОКАРДА → КОРОНАРЫ ACh NE, E ЧСС СИЛА ОБМЕН РАСШИРЕНИЕ СУЖЕНИЕ

ГУМОРАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ КОРОНАРНОГО КРОВОТОКА

ВЕЩЕСТВО Инсулин Адреналин Тироксин Гистамин, NO ДЕЙСТВИЕ НА КОРОНАРЫ Дилатация Действие вторично, через усиление метаболизма миокарда Мощная дилатация Ангиотензин II Констрикция Вазопрессин Констрикция

Ишемия миокарда Ø Кровоснабжение ниже требуемого Ø Гипоксия Ø Потеря аденозина, снижение энергетического потенциала. Ø Некроз

МОЗГОВОЕ КРОВООБРАЩЕНИЕ

Сон ные арт ери и МОЗГОВЫЕ АРТЕРИИ е дни ере П е чны оно ии озв ер П рт а Кора РАДИАЛЬНЫЕ Средние АРТЕРИИ Белое Задн ие вещество СЕТЬ ПИАЛЬНЫХ мозга СОСУДОВ на 1 мм 2 поверхности мозга 20 -25 радиальных артерий

АРТЕРИИ мышечного типа Стенка тоньше, но более развита внутренняя эластическая мембрана У развилки – мышечноэластические подушки ветвления, участвующие в регуляции кровотока ВЕНЫ – очень тонкая стенка, без мышечного слоя и эластических волокон

МОЗГОВОЙ КРОВОТОК 13% МОК ≈ 750 мл/мин ≈ ≈ 50 мл/мин/100 г, а если < 20 мл/мин/100 г → гибель нейронов • VO 2 ≈ 50 мл/мин • Объемная скорость ≈ const. •

100 ЛЕГКИЕ ПРАВОЕ СЕРДЦЕ ЛЕВОЕ СЕРДЦЕ ЖКТ ПОРТАЛЬНАЯ СИСТЕМА 100 21 ПОЧКИ 6 20 КОЖА 9 ПЕЧЕНЬ МОЗГ МИОКАРД МЫШЦЫ КОСТИ ПРОЧИЕ 13 4 14 5 8

ВЫСОКАЯ ИНТЕНСИВНОСТЬ КРОВОТОКА – ЗАЧЕМ? • • Нет анаэробного метаболизма Нет миоглобина и запаса O 2 Нет гликогена, глюкоза потребляется без инсулина Высокий метаболизм из-за мощной работы К/Nа-насоса

ОСОБЕННОСТИ МОЗГОВОГО КРОВОТОКА Относительная независимость от колебаний АД • Перераспределение кровотока в работающие зоны мозга •

Регуляторные механизмы: нейрогенный, гуморальный, метаболический, миогенный Взаимодействие при введении вазоактивных соединений: нейрогенный путь воздействия метаболический Р* Р* *Р- рецептор К+ Н+ миогенный гуморальный путь воздействия

Регуляция мозгового кровообращения: Ауторегуляция мозгового кровотока ØЛокальная функциональная гиперемия; Øзависимость кровотока от содержания газов в крови Ауторегуляция – феномен независимости уровня кровотока через головной мозг от изменений кровяного давления в пределах от 60 до 180 мм рт ст. Механизм - МИОГЕННЫЙ

Особенности мозгового кровотока Ø Важнейшие вазодилататоры – СО 2 Ø Обеспечивают перераспределение кровотока в наиболее активно работающие участки мозга. и Н*

ПРИТОК КРОВИ К АКТИВНЫМ ОБЛАСТЯМ Сжимание кисти Речь Чтение Сжимание правой кисти → моторная кора левого полушария и постцентральная извилина (сенсорная) Речь → двигательные области лица, языка и рта Чтение → приток ко многим областям

КРОВОТОК МОЗГА: ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ Рука: воздействие электрическим током слабым вызывающим боль

КРОВОТОК МОЗГА: ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ

КРОВОТОК МОЗГА: ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ

КРОВОТОК В УЧАСТКАХ МОЗГА ПРЕДЕЛЫ: 30 – 180 мл/мин/100 г

ПОВТОРИМ СУЩЕСТВЕННОЕ ПОВЫШЕНИЕ МОЗГОВОГО КРОВОТОКА НЕВОЗМОЖНО, НО УМСТВЕННАЯ РАБОТА ЭТОГО И НЕ ТРЕБУЕТ

ГАЗЫ КРОВИ и КРОВТОК МОЗГА PCO 2 PO 2 КРОВОТОК

III ГИСТОГЕМАТИЧЕСКИЕ БАРЬЕРЫ

1. 2. 3. 4. 5. 6. ГЕМАТОЭНЦЕФАЛИЧЕСКИЙ, -ЛИКВОРНЫЙ, -СПИННОМОЗГОВОЙ -НЕРВРАЛЬНЫЙ -РЕТИНАЛЬНЫЙ (-ОФТАЛЬМИЧЕСКИЙ) -ЛАБИРИНТНЫЙ -ТЕСТИКУЛЯРНЫЙ ПЛАЦЕНТАРНЫЙ 7. КИШЕЧНЫЙ 8. ПОЧЕЧНЫЙ 9. АЭРОГЕМАТИЧЕСКИЙ

ГЕМАТОЭНЦЕФАЛИЧЕСКИЙ БАРЬЕР

КРАСИТЕЛЬ ВНУТРИВЕННО – В МОЗГ НЕ ПРОХОДИТ ПОЧЕМУ?

Paul Ehrlich 1854 – 1915 МЕЖДУ КРОВЬЮ И МОЗГОМ ЕСТЬ БАРЬЕР 1885

Макс Левандовский 1876 -1916 ТЕРМИН Blut-Hirn. Schranke – перегородка между кровью и мозгом 1900

ЭДВИН ГОЛЬДМАН 1862 -1913 КРАСИТЕЛЬ, ВВЕДЕННЫЙ В ЛИКВОР, ПРОНИКАЕТ В ТКАНЬ МОЗГА, А ПЕРИФЕРИЧЕСКИЕ ТКАНИ НЕ ОКРАШИВАЮТСЯ 1913

ЛИНА СОЛОМО -НОВНА ШТЕРН 1878– 1968

Между мозгом, с одной стороны, и спинномозговой жидкостью, с другой, есть особый аппарат или механизм, способный просеивать вещества, обыкновенно присутствующие в крови или случайно проникшие в нее. Мы предлагаем называть этот гипотетический механизм, пропускающий одни вещества и замедляющий или останавливающий проникновение других веществ, гемато-энцефалическим барьером (barrière hémato-encéphalique). 1921

ЭВОЛЮЦИЯ ГЭБ

ЛАНЦЕТНИК AMPHIOXUS > 520 млн лет кембрий

385 млн лет поздний девон

Филогенез ГЭБ СЛОЖНОМУ МОЗГУ НУЖЕН ОСОБО СТРОГИЙ ГОМЕОСТАЗ • ВОЗНИК БАРЬЕР, МАЛО ПРОНИЦАЕМЫЙ ДЛЯ ВЕЩЕСТВ, ЦИРКУЛИРУЮЩИХ С КРОВЬЮ •

Функции ГЭБ ЗАЩИТНАЯ (ПРЕГРАДА) • КОММУНИКАТИВНАЯ (ИНТЕРФЕЙС) •

ЗАЩИТНАЯ ФУНКЦИЯ § § НЕ ПОЗВОЛЯЕТ ПРОНИКНУТЬ В МОЗГ ВОДОРАСТВОРИМЫМ ВЕЩЕСТВАМ ПЛАЗМЫ (ГОРМОНАМ, МЕТАБОЛИТАМ, ЛЕКАРСТВАМ) ИХ ВЫСОКИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ НАРУШИЛИ БЫ РАБОТУ МОЗГА

МОЗГ ДОЛЖЕН ПОСТОЯННО Ø получать необходимые вещества (глюкозу, аминокислоты) Ø реагировать на гормоны Ø выводить свои метаболиты и избыток нейротрансмиттеров Ø выводить ксенобиотики, в т. ч. лекарства

ГЭБ обеспечивает ПОСТОЯННЫЙ ЭФФЕКТИВНЫЙ ДВУСТОРОННИЙ ОБМЕН ВЕЩЕСТВАМИ И ИНФОРМАЦИЕЙ МЕЖДУ КРОВЬЮ И МОЗГОМ

ГЭБ как ПРЕГРАДА

КАПИЛЛЯРЫ МОЗГА

Главные компоненты ГЭБ ПЛОТНЫЕ КОНТАКТЫ МЕЖДУ ЭНДОТЕЛИОЦАМИ И ОТСУТСТВИЕ ПИНОЦИТОЗА 2. ВЕЩЕСТВА, СЕКРЕТИРУЕМЫЕ ОТРОСТКАМИ АСТРОЦИТОВ 3. ЭНЗИМНЫЙ БАРЬЕР (МАО и COMT) 1.

МАО и COMT Ø моноаминоксидаза Ø катехол-О-метилтрансфераза Ø ОНИ РАСЩЕПЛЯЮТ КАТЕХОЛАМИНЫ и ДРУГИЕ МОНОАМИНЫ, если те ВЫХОДЯТ из СОСУДОВ

ГЭБ как ИНТЕРФЕЙС

СПОСОБЫ КОММУНИКАЦИИ ØС ПРОНИКНОВЕНИЕМ СКВОЗЬ ГЭБ ØБЕЗ ПРОНИКНОВЕНИЯ

Проникновение сквозь ГЭБ Ø ЛИПОФИЛЬНЫЕ – ПРОСТОЙ ДИФФУЗИЕЙ Ø ГИДРОФИЛЬНЫЕ – АКТИВНЫМ ТРАНСПОРТОМ Ø СО СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКИ ПОЛОСТИ НОСА Ø ПО АКСОНАМ НЕЙРОНОВ (VP, OT) Ø ПО ПОРТАЛЬНЫМ СОСУДАМ (RHs)

СИСТЕМЫ ИНФЛЮКСА Ø глюкозы (без инсулина) Ø аминокислот (с инсулином) Ø K+ Mg 2+ Ca 2+ IØ водорастворимых витаминов Ø нуклеозидов

ВЫВЕДЕНИЕ ИЗ МОЗГА ВРЕДНЫХ и ИЗБЫТОЧНЫХ ВЕЩЕСТВ

ЭФФЛЮКС с ИЗБЫТКОМ ЛИКВОРА Ø НЕИЗБИРАТЕЛЬНО через ВОРСИНКИ ПАУТИННОЙ ОБОЛОЧКИ – в ВЕНОЗНЫЕ СИНУСЫ Ø ЛИКВОРА ОБРАЗУЕТСЯ 500 мл/сут

СИСТЕМЫ ЭФФЛЮКСА Øксенобиотиков, в т. ч. лекарств Øорганических анионов Øнорадреналина ØГАМК (GABA)

СИСТЕМЫ ЭФФЛЮКСА ЛЕКАРСТВ Белки множественной лекарственной устойчивости (MDR-белки), в т. ч. P-гликопротеин (P-gp)

ПОЧЕМУ ЭФФЕКТ ТЕРАПИИ ЗАМЕТНЕЕ в ПЕРВЫЕ ДНИ? 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. воспаление/опухоль мозга повреждение ГЭБ и ↑его проницаемости лекарства (в/в) легко проникают в мозг патологический процесс ↓ восстановление ГЭБ, в т. ч. P-gp восстановленные плотные контакты перестают пропускать лекарства в мозг P-gp выводит уже проникшие эффективность терапии ↓

БЕЗ ПРОНИКНОВЕНИЯ 1. 2. 3. 4. Рецепторы на вагусных афферентах Рецепторы на наружной стороне ГЭБ Изменение состояния периферических органов Воздействие на окончания автономных эфферентов

ЦИРКУМВЕНТРИКУЛЯРНЫЕ ОРГАНЫ МАЛЕНЬКИЕ ОБЛАСТИ ПО ПЕРИФЕРИИ ЖЕЛУДОЧКОВОЙ СИСТЕМЫ

КОММУНИКАЦИИ без ПРОНИКНОВЕНИЯ

ПЛАЦЕНТАРНЫЙ БАРЬЕР

ØРазделяет два генетически неидентичных организма и обеспечивает связи между ними ØКомпоненты: стенки капилляров плода, мезенхима ворсинок и др. клетки

ТРАНСПОРТНЫЕ СИСТЕМЫ ПЛАЦЕНТАРНОГО БАРЬЕРА Ø Для переноса аминокислот от матери к плоду Ø Для выведения ксенобиотиков из кровотока плода

ØМатеринские Ig. G проникают в кровоток плода для защиты новорожденного от инфекций ØЦелые клетки плода в небольшом числе проникают в кроток матери

ВАЖНО! Рассматривая механизм действия лекарства, понимать, проходит ли оно сквозь ГЭБ или воздействует на мозг иным способом

Pieter Bruegels des Älteren Das Schlaraffenland 1567