A véráramlás helyi szabályozása
Az emlősök szív- és érrendszeri rendszere párhuzamosan és sorba rendezett vezetékek sorozata. Az egyes körökön keresztül történő véráramlást a perfúziós nyomás és a célszervben lévő vazomotoros tónus határozza meg. Általában a vazomotoros tónust helyi mechanizmusok szabályozzák, amelyeket autonóm mechanizmusok modulálnak a perfúziós nyomás szabályozására. Ez a cikk foglalkozik a myogén és metabolikus autoregulációval, az áramlás által közvetített és vezetett válaszokkal, valamint a vörösvértestek szerepével a véráramlás helyi szabályozásában.
A véráramlás helyi szabályozásának helye az arteriolák és a tápláló artériák szintjén van. Amint azt a szisztémás érrendszer különböző vérereiben végzett szisztematikus mikropunkciós mérések mutatták (12), a legnagyobb nyomásesés a vezető artériák és a kapillárisok között jelentkezik (1. ábra). Ez azt jelenti, hogy a véráramlással szembeni legnagyobb ellenállás az arteriolákban jelentkezik. A vér áramlását egy érben a fizikai erők szabályozzák a Poiseuille-törvénynek megfelelően, az alábbiak szerint: véráramlás = ΔPπr4/8ηl, ahol ΔP az éren keresztüli nyomásgradiens, r az ér sugara, η a viszkozitás és l az ér hossza. A sugár negyedik hatványa miatt az érátmérő kis változásai jelentős hatással lehetnek a véráramlásra. Például a sugár 50%-os növelése a véráramlás 406%-os növekedését eredményezi, a sugár 50%-os csökkentése pedig a véráramlás 94%-os csökkenését.
1. ábra A mikronyomás eloszlása a keringésben a macska vázizomzatában és a mesenteriumban. Az értékek átlagok ± SE; a zárójelben lévő számok a mérések számát jelentik. A központi vérnyomás (BP) az összes kísérlet átlaga. 
Fontos felismerni, hogy az érfalban több sejttípus befolyásolja a vazomotoros tónust. A külső adventitialis réteg perivascularis idegekből és az extracelluláris mátrixból áll, amely olyan fehérjéket tartalmaz, amelyekről most fedezik fel, hogy fontos szerepet játszanak az érrendszeri simaizomzat működésében. A középső réteg olyan vaszkuláris simaizomsejteket tartalmaz, amelyek az ér lumenére merőlegesen orientálódnak (2. ábra), tehát úgy helyezkednek el, hogy körkörös erőt fejtsenek ki. A belső elasztikus lamina választja el a simaizomréteget az endotheltől. Az ér belső rétegét hosszanti irányban orientált endotélsejtek alkotják, hogy érzékeljék a véráramlással járó nyíróerőket (3. ábra).
2. ábra Konfokális kép a cremaster izomból származó elsőrendű (1A) arteriola hosszmetszetéről. A simaizomsejtek (SMC-k) körkörösen szerveződnek az érfalban. Az oldalsó határokon látható finom rostok az adventitia részét képezik. A nyomás alatt lévő arteriole-t Alexa fluor 633 hidraziddal (piros) inkubáltuk az extracelluláris mátrix (ECM) és a Yo-Pro (propridium-jodid, zöld) segítségével az SMC-k láthatóvá tételére. 
3. ábra A cremaster izomból származó 1A arteriola hosszmetszetének konfokális képe. Az endotélsejtek (EC-k) hosszanti orientációja az érfalban ellentétben áll az SMC-k körkörös orientációjával. Az oldalsó határokon látható finom rostok az adventitia részét képezik. A nyomás alatt lévő artériát Alexa fluor 633 hidraziddal (piros) inkubáltuk az ECM láthatóvá tételéhez és Yo-Pro-val (propridium-jodid, zöld) az EC-k és SMC-k láthatóvá tételéhez. 
Autoreguláció
A véráramlás lokális szabályozását a legtöbb élettani szöveg a véráramlás autoregulációja címszó alatt tárgyalja. Ez a kifejezés mind a myogén, mind a metabolikus mechanizmusok leírására használható, amelyek a vérnyomás hirtelen változásával szemben próbálják fenntartani az állandó véráramlást. A 4. ábrán látható diagram az autoregulációs viselkedést mutatja (18), ahol a vérnyomás akut csökkenése az áramlás kezdeti csökkenését okozza (a Poiseuille-törvénynek megfelelően), amelyet tágulás követ, ami a véráramlást az alapáramlás felé viszi vissza. A véráramlás visszatérését a metabolitok felhalmozódása vagy myogén mechanizmusok okozhatják. Hasonlóképpen, a vérnyomás akut emelkedése az áramlás kezdeti növekedését szűkület követi, amelyet a metabolitok kimosódása vagy myogén mechanizmusok okozhatnak.
4. ábra A véráramlás autoregulációjának vázlata. (+), kiindulási nyomás és véráramlás; ○, áramlás közvetlenül az erőltetett nyomásváltozás után; ●, stabil áramlási értékek, amelyeket 1-3 perccel a tartós nyomásváltozás után értek el.
Myogén autoreguláció
Az 5. ábrán egy tipikus in vitro myogén görbe látható. Ebben a veseartériolában az intraluminális nyomás 25 és 150 mmHg közötti fokozatos emelkedése az érlumen átmérőjének fokozatos csökkenését váltja ki (17). Ez egy aktív folyamat, amely független az endotheltől és a perivascularis idegektől. Ha a Ca2+-t eltávolítjuk a fürdőből, az artériák passzívan tágulnak, ha ugyanazoknak a nyomáslépéseknek tesszük ki őket. A miogén vazokonstrikció a következő eseménysorozatot foglalja magában (13):
1. Megnövekedett intraluminális nyomás
2. Nyújtás által kiváltott simaizom depolarizáció
3. Feszültségkapcsolt Ca2+ csatornák megnyitása
4. A Ca2+ koncentráció globális növekedése
5. A Ca2+ koncentráció globális növekedése
. A miozin könnyű lánc foszforilációja
5. ábra: Myogén válaszgörbe. Egér interlobáris artériák (n = 9) aktívan szűkülnek az intraluminális nyomás növekedésére Ca2+-tartalmú fiziológiás sóoldatban (PSS), és passzívan tágulnak az intraluminális nyomás növekedésére Ca2+ nélküli PSS-ben. Az értékek átlagok ± SD. #P < 0,05 vs. 25 mmHg; *P < 0,05 vs. Ca2+-mentes PSS.
Az intraluminális nyomásnövekedés transzdukciós mechanizmusa jelenleg intenzív kutatás tárgya. Az egyik lehetőség egy mechanoszenzitív ioncsatorna aktiválása a simaizommembránban. Erre mutat példát a 6. ábra, amely egy pórusképző fehérjét ábrázol, amely a sejt külső oldalán az extracelluláris mátrixhoz, a sejt belső oldalán pedig a citoszkeletonhoz kötődik. Amikor mechanikai erők hatnak az extracelluláris mátrixra, a pórus módosul, lehetővé téve a Na+ és Ca2+ beáramlását (10).
6. ábra Javasolt érrendszeri mechanoszenzor modell. Epithelialis Na+ csatorna (ENaC) és/vagy savérzékelő ioncsatorna (ASIC) fehérjék alkotják a mechanotranszducer iontranszduktív szívét. Ezeket a fehérjéket még azonosítandó összekötő fehérjék rögzítik az ECM-hez és a citoszkeletonhoz. A mechanikai inger, például a feszítés alkalmazása bekapcsolja a csatorna aktivitását, és lehetővé teszi a Na+/Ca2+ beáramlását.
A miogén válaszkészség két fontos aspektusát kell kiemelni. Az első a válasz időbeli lefolyása. Amint azt a 7. ábrán látható vázizom artériából származó adatok mutatják, akut nyomásnövekedést követően mechanikusan indukált átmérőnövekedés következett be. Csaknem 1 percbe telt, mire az átmérő visszatért az alapszintre, és több percbe, mire az átmérő stabilizálódott az új, kisebb átmérőn (30). A második szempont az, hogy a válasz nagysága különbözik a különböző szervekből származó arteriolák között (9). A 8. ábra az agyi és a vázizomzat myogén válaszainak összehasonlítását mutatja. Különösen figyelemre méltó a drámai különbség a membránpotenciál és a myogén tónus mértékének kapcsolatában e két értípusban (20).
7. ábra.1A cremaster 1A arteriolákban az intraluminális nyomás 70-ről 100 mmHg-ra történő növelésére adott arterioláris átmérő-válaszok 0. időpontban. Vegyük észre, hogy az akut nyomáslépés az arteriolák kezdeti tágulását eredményezte, amelyet a kontroll átmérőnél jelentősen kisebb átmérőre történő vazokonstrikció követett. Az értékek átlagok ± SE; n = 7 ér. *P < 0.05.
8. ábra A: az agyi erek (▴; Knot et al. alapján átvett adatok) és a vázizomzat arterioláinak (■) adatainak összehasonlítása, amely a nyomás-membránpotenciál (Em) kapcsolat felfelé tolódását mutatja a vázizomzat arterioláinak esetében, az adatsorok közötti legnagyobb különbség 80 mmHg alatti nyomáson látható. B: e nyomás felett az agyi erek kisebb myogén szűkületet mutatnak a vázizomzat arterioláihoz képest. Megjegyzendő, hogy mindkét érkészlet esetében az aktív tónus a passzív átmérőhöz viszonyítva van ábrázolva minden nyomáson. A zárójelben lévő számok az intraluminális nyomásokat jelzik (mmHg-ban).
Metabolikus autoreguláció
Több mint egy évszázada két különböző kihívást használnak a metabolikus autoreguláció vizsgálatára: a reaktív hiperémiát és az aktív hiperémiát. A reaktív hiperémia a véráramlás elzáródására adott véráramlási válasz, míg az aktív hiperémia a fokozott szöveti metabolikus aktivitásra adott véráramlási válasz. A reaktív hiperémia példája a 9. ábrán látható. A bicepsz körüli vérnyomásmérő mandzsettát különböző időtartamokra szupraszisztolés szintre fújták fel. A mandzsetta nyomásának felengedése után a brachiális artéria véráramlási válaszát ultrahangos Doppler-technikával mértük. Amint a 9. ábrán látható, a véráramlás csúcsnövekedése összefüggött az elzáródás időtartamával (8). Ez a megfigyelés összhangban van az iszkémiás szövet által termelt és felhalmozódott metabolitokkal, bár a kulcsfontosságú metabolit(ok) azonossága továbbra sem ismert. Meg kell azonban jegyezni, hogy a tágulás nem tulajdonítható kizárólag metabolikus tényezőknek, mivel az izolált erekben parenchimaszövet hiányában is létrejöhet. Koller és Bagi (19) megfigyelte, hogy az izolált gracilis-izom arteriolák elzárása olyan átmérőváltozást tud kiváltani, amely a reaktív hiperémiás viselkedést utánozza (10. ábra). Azt feltételezték, hogy a 30 s-ig terjedő elzárások esetén a myogén szabályozási mechanizmusok domináns szerepet játszanak a reaktív hiperémiában (4).
9. ábra: Reaktív hiperémia a különböző időtartamú elzárás feloldása után az emberi alkarban (n = 10). A brachiális véráramlást folyamatosan mértük Doppler-ultrahanggal. Az alkar iszkémia a bicepsz körüli vérnyomás mandzsetta felfújásával jött létre.
10. ábra Eredeti felvételek, amelyek az izolált patkány gracilis arteriolák átmérőjének változását mutatják a nyomásváltozásra (80-10 mmHg-ról vissza 80 mmHg-ra; nyomás) vagy a nyomás + áramlás változására a 30, 60 és 120 s-os elzárási időszakok függvényében.
Az aktív hiperémia bármely szövetben megfigyelhető a fokozott metabolikus aktivitás hatására. Ez a legmarkánsabb jellemzője a vázizomzatnak, ahol a metabolikus aktivitás változásai drámaiak lehetnek. Amint a 11. ábrán látható, a futósebesség növekedése által kiváltott kontraktilis aktivitás progresszív növekedése a véráramlás fokozatos emelkedését eredményezi (21). A véráramlás mikroszférás mérései lehetővé teszik a véráramlás különböző izmok közötti változásainak meghatározását, de amit nem lehet értékelni a véráramlás mikroszférás méréseiből, az az, hogy milyen gyorsan nő a vázizomzat véráramlása az edzés kezdetén. Amint a 12. ábrán látható, a véráramlás már az egyetlen összehúzódást követő első másodpercen belül megnőhet (6)! Ennek a növekedésnek legalább egy része az érfal mechanikus összenyomódásának tulajdonítható, amely az intramuszkuláris nyomás kontrakció közbeni emelkedése miatt következik be (7) (13. ábra). Így azok a tényezők, amelyek az edzés során a véráramlás növekedését elindítják, eltérőek lehetnek azoktól a tényezőktől, amelyek a megnövekedett véráramlást fenntartják. Bár jól ismert, hogy a véráramlás és az O2-fogyasztás között lineáris kapcsolat van (5) (14. ábra), az O2-fogyasztás és a véráramlás változásai közötti kapcsolat továbbra is rejtély. Legalább négy követelménynek kell teljesülnie ahhoz, hogy egy értágítót a metabolikus értágításért felelősnek ismerjenek el:
1. Az anyagnak a parenchimaszövetben kell termelődnie, és hozzáférhetőnek kell lennie az ellenálló erek számára.
2. Az anyag helyi alkalmazása azonnali értágulatot kell, hogy kiváltson.
3. Az anyag interstitialis koncentrációjának arányosnak kell lennie a véráramlás növekedésével.
4. Az anyag termelésének vagy az érfallal való kölcsönhatásának gátlásának csökkentenie kell a véráramlást.
11. ábra: Átlagos lábizom véráramlás a fokozatosan növekvő sebességű futópados edzés előtt (0 m/min) és közben. GR, gracilis; P, plantaris; S, soleus; GM, gastrocnemius vegyes; TA, tibialis anterior; GW, gastrocnemius fehér.
12. ábra Az izom véráramlási válasza 1 s tetanikus összehúzódásra (fent) és enyhe intenzitású dinamikus edzésre (lent). A véráramlást kutyákban beültetett ultrahangos áramlásszondákkal mértük. Figyeljük meg az azonnali növekedést az egyszeri összehúzódás vagy a dinamikus edzés megkezdése után (nyilak).
13. ábra: Egyetlen patkány soleus táplálóartéria válasza külső nyomásra. 1 × 1, egy 1 s időtartamú nyomásimpulzus; 1 × 5, egy 5 s időtartamú nyomásimpulzus; 5 × 1, öt különálló 1 s időtartamú impulzus, az egyes impulzusok között 1 s időközzel.
14. ábra: Véráramlás a soleus- és gracilis-izom O2-fogyasztásának függvényében. A számított regressziós egyenesek y = -0,95 + 7,0x (r = 0,98, P < 0,001) a soleus izomra és y = -3,3 + 11,4x (r = 0,87, P < 0,001) a gracilis izomra. Minden pont egy állatot jelöl, kivéve a zárójelben lévő pontokat, amelyek az adott csoport összes állatának átlagos kontrollértékeit jelentik.
A vizsgált anyagok valóságos mosodai listája létezik (6). Amire a legerősebb bizonyítékok vannak, az a K+. Az izomösszehúzódás során a K+ a feszültségfüggő K+-csatornákon keresztül gyorsan diffundál az izomrostból, ami az érrendszert körülvevő interstitialis folyadékban megemelkedett K+-koncentrációt eredményez (15. ábra) (14). A K+ koncentráció azonnali növekedése teszi ezt az iont az egyetlen eddig vizsgált izomból származó értágítóvá, amely potenciálisan magyarázatot adhat az összehúzódásokra adott kezdeti véráramlási válaszra. A vázizomzat arteriolái dózisfüggő tágulást mutatnak az izominterstitiumban megfigyelhető K+-koncentrációk fiziológiás tartományában (16. ábra) (23). A legfontosabb, hogy a legújabb bizonyítékok azt mutatják, hogy a K+ vázizomból való felszabadulásának gátlása mérsékli a megfigyelt tágulást a kontrakciós periódus korai szakaszában (17. ábra) (1).
15. ábra.Az extracelluláris K+ koncentráció változása a macska gastrocnemius izomban 1, 5, 10 és 20 s időtartamú izometriás tetanikus összehúzódásokkal kiváltva.
16. ábra A patkány gastrocnemius izom 1A és harmadrendű (3A) arterioláiban kumulatív KCl-expozícióra adott értágító válaszok. Az értékek átlagok ± SE.
17. ábra. 3 × 10-4 M 3,4-diaminopirindin (DAP; feszültségkapcsolt K+ csatorna antagonista) hatása az átmérő 4 s-os változására az összes vizsgált ingerfrekvencián. *A kontroll átmérőváltozás szignifikánsan különbözött (P < 0,01) az átmérő változásától DAP jelenlétében.
Áramlás által közvetített válaszok
Már 1933-ban kimutatták, hogy értágító infúziója értágulatot okozhat az érnek abban a feljebb eső részében, amely nem volt kitéve az értágítónak (24). Későbbi vizsgálatok kimutatták, hogy a véráramlás növekedése által okozott nyírófeszültség növekedését az endotélsejtek érzékelik, amelyek a szomszédos simaizomsejtek felé oldható mediátorok felszabadításával érszűkületet idéznek elő (18. ábra). Az áramlás által közvetített tágulás mértéke a különböző szervek és a különböző méretű erek között változik. A 19. ábra a gastrocnemius izomból származó 1A arteriolák nagyobb tágulását mutatja, mint a soleus izomból származó 1A arteriolákét (27). Nem ismert, hogy az áramlás által közvetített tágulat nagyságában megfigyelt különbség a két izomcsoport eltérő anyagcsere-profiljának köszönhető-e. A 19. ábrán a megnövekedett áramlás által kiváltott tágulás időbeli lefolyása is látható. A lassú válasz különösen szembetűnő a soleus arteriolákban, ahol a megnövekedett áramlás megindulása után 30 másodperccel minimális tágulást figyeltek meg. A válasz lassú időbeli lefolyása az ember vezetékes artériáiban is könnyen megfigyelhető (20. ábra) (22). Az alkar (lefelé irányuló) elzáródás feloldása után a nyírófeszültség (elsősorban a vérsebesség függvénye) korán tetőzik, az átmérő lassabban fejlődő csúcsával, amely ∼40 s késéssel következik be. Érdemes azt is megjegyezni, hogy a tágulás mértéke ∼6%, szemben a vázizomzat arterioláinak 30-60%-ával (19. ábra), ami rávilágít az ér méretének az áramlás által közvetített tágulás nagyságára gyakorolt hatására.
18. ábra.Az áramlás által közvetített értágulás mechanizmusa. Az EC-kre ható nyíróerő nitrogén-oxidot (NO), prosztaciklint és EDHF-et szabadít fel, amelyek az érrendszeri simaizomzat relaxációját okozzák. NOS, NO-szintáz; PLA2, foszfolipáz A2; COX, ciklooxigenáz; PGIS, prosztaciklin-szintáz; P450, citokróm P-450; AC, adenil-cikláz.
19. ábra.Az áramlás indukálta tágulás időbeli lefolyása patkány soleus és gastrocnemius izom 1A arteriolák esetében. Az átmérő szignifikánsan nőtt az idő múlásával (P < 0,01) mindkét izomból származó arteriolákban, de a tágulás mértéke szignifikánsan nagyobb volt a gastrocnemius izom arteriolákban (P < 0,05).
20. ábra A nyírási sebességi inger és a brachiális artéria tágulási válaszának átlagos változása az idő múlásával. Tömör vonal, nyolc alanyra vonatkozó átlagos nyírási sebességi inger; szaggatott vonal, nyolc alanyra vonatkozó diszkrét időpontokban mért átmérők legjobb illeszkedésének átlagos vonala.
Vezetett válaszok
A vezetett vasomotoros válaszok (más néven propagált válaszok) koordinálják a véráramlás eloszlását az érhálózatokon belül. Bár úgy tűnik, hogy a jeleknek a réskapcsolatokon keresztül történő elektrotonikus terjedése az elsődleges jelátviteli mód az érfal mentén, nem biztos, hogy ez az egyetlen mód. Kísérleti úton ezt az elvet egy vegyszer kis mennyiségben történő mikroinjekciózásával vagy mikroiontophorézisével lehet demonstrálni az érfal egy diszkrét pontján, és megfigyelni az érátmérőt egy másik helyen az áramlás felfelé irányuló irányban (25). Mind az értágulás, mind az érszűkület végbemehet az érfal mentén. A 21. ábra azt mutatja, hogy az acetilkolin alkalmazása az érfalra mind az endotélsejtek, mind a simaizomsejtek hiperpolarizációját elindította, ami helyi táguláshoz vezetett. Az 530 μm-re levezetett helyen történő tágulás mellett mind az endotélsejtekben, mind a simaizomsejtekben megfigyelhető volt a hiperpolarizáció. A noradrenalin alkalmazása az érfalra (22. ábra) a simaizomzat depolarizációját indította el, miközben az endotélsejtek membránpotenciálja nem változott sem a helyi, sem az elvezetett helyen. Így ezek a kísérletek azt jelzik, hogy a vezetett válaszok jele vezethető az endotélsejtek mentén, a simaizomsejtek mentén vagy mindkettő (29).
21. ábra Az Em és az átmérő reprezentatív nyomvonalai acetilkolin mikroiontophorézisre adott válaszként (nyilak) a hörcsög pofazacskó arteriolákban. Az SMC és EC felvételeket az ingerlés helyén (lokálisan) és az ingerléstől 530 μm-re (vezetve) nyertük.
22. ábra Az Em és az átmérő reprezentatív nyomvonalai noradrenalin mikroiontophorézisre adott válaszként (nyilak) hörcsög pofazacskó arteriolákban. Az SMC- és EC-felvételeket az ingerlés helyén (lokálisan) és az ingerléstől 530 μm-re (vezetve) végeztük. Megjegyezzük, hogy a noradrenalin depolarizálta az SMC-ket, de nem volt hatással az EC-k Em-re.
A vezetett válaszok csupán laboratóriumi kuriózumnak számítanak? E mechanizmus funkcionális jelentőségének értékeléséhez annak bizonyítása szükséges, hogy a vezetett válaszok megszüntetése rontja a normális véráramlási választ valamilyen fiziológiai kihívásra. Két laboratórium kísérletei azt mutatták, hogy a vezetett válaszok nélkülözhetetlenek az aktív hiperémia teljes kifejeződéséhez. A vezetett válaszok blokkolása magas ozmoláris szacharózzal (2) vagy az endotélsejtek fényfestékkel történő károsításával (26) (23. ábra) gyakorlatilag megszüntette az izomösszehúzódásra bekövetkező átmérőváltozást. Ezek az eredmények a vezetett értágulat funkcionális jelentőségét bizonyítják.
23. ábra.Az EC-k fényfesték-károsodásának hatása a felszálló értágulatra és a terheléses hiperémiára a hörcsög retraktoros táplálóartériákban. Az érátmérőt és a véráramlást a proximális helyen nyugalmi körülmények között (Rest) és közvetlenül az összehúzódások megszűnése után (Peak) határoztuk meg. A: a fényfesték-károsodás megszüntette a felszálló értágulatot, a nyugalmi átmérő nem változott. B: az izomösszehúzódásokra adott hiperémiás válasz a felszálló értágulat elvesztése után a felére csökkent. *P < 0,01, csúcs vs. nyugalom; +P ≤ 0,001, post vs. pre; ++P < 0,02, post vs. pre.
Vörösvérsejtek
Az utóbbi években felvetett érdekes hipotézis szerint a vörösvértestek egy értágító anyag dezoxigenizáció során történő felszabadítása révén szabályozhatják saját eloszlásukat. Ez elméletileg módosítaná a mikrovaszkuláris perfúziót a metabolikus igény időbeli változásaira reagálva. Az egyik anyag, amelynek felszabadulása a hemoglobin deszaturációjával korrelál, az ATP. Bergfeld és Forrester (3) mutatta ki először, hogy rövid ideig tartó hipoxiának való kitettség hatására ATP szabadul fel az emberi eritrocitákból. Az a tény, hogy az ATP növekedése szorosabban korrelált a redukált hemoglobin százalékos arányával, mint a Po2-vel, arra utalt, hogy az ATP felszabadulása a hemoglobin molekulához kapcsolódhat (24. ábra) (15). Az Ellsworth és munkatársai (11) által leírt modellt a 25. ábra szemléletesen mutatja be. A dezoxigenizáció a vörösvértestből ATP felszabadulását okozza egy G-fehérjékhez, adenil-ciklázhoz és CFTR-hez kapcsolódó folyamaton keresztül. Az ATP az endothelium P2Y-receptoraira hat, amelyek egy második hírvivő anyagot szabadítanak fel, amely a simaizomzat relaxációját okozza. Stamler és munkatársai (28) hasonló paradigmát hirdettek a nitrogén-oxid (NO) esetében. A hemoglobinhoz nitrozo-hemoglobin formájában kötött NO oxigénmentesítés során szabadul fel. Ez a simaizomsejtekben a guanilát-cikláz közvetlen aktiválásával értágulatot okoz. Így a véráramlás helyi szabályozásában a vörösvértestek által felszabaduló anyagok (ATP vagy NO) is szerepet játszhatnak. Bár végleges bizonyíték nem áll rendelkezésre, ez a mechanizmus hozzájárulhat a metabolikus autoregulációhoz.
24. ábra felül: korrelációs elemzés a plazma ATP-koncentrációja és a hemoglobin deszaturációja (rHb) között ex vivo hipoxiás gázkeverékeknek kitett patkányvérben. Az elemzést minden egyes kísérletre elvégeztük, majd az állatok közötti variabilitás figyelembevétele érdekében átlagoltuk, az így kapott r2 0,88 volt. Ezt állítsuk szembe az alul látható eredményekkel, ahol ugyanezt az elemzést a Po2 mint ordináta használatával végeztük el (r2 = 0,54).
25. ábra Az eritrociták belépése a nagy O2-igényű (csökkent Po2) szöveti régiókba az O2 diffúzióját eredményezi a szövetbe és a Hb O2-telítettségének (So2) csökkenését az eritrocitákon belül a mikrocirkulációban. A So2 csökkenése serkenti az ATP felszabadulását az eritrocitából, a felszabaduló mennyiség pedig arányos a So2 csökkenésével. Az eritrocitából származó ATP ezután kölcsönhatásba léphet az endothel purinerg receptoraival, ami olyan mediátorok termelődését eredményezi, amelyek vazodilatációt indítanak el. Ez a vazodilatáció upstream irányban is végbemehet, ami a megnövekedett O2-igényű területek fokozott véráramlását (O2-ellátását) eredményezi. PR, purinerg receptorok; Gi, heterotrime G fehérje; (+), stimuláció; Endo, endotél.
Mindezek a helyi szabályozó mechanizmusok integráltan biztosítják a szövetek igényeinek megfelelő véráramlást. Amint azt Jasperse és Laughlin (16) hangsúlyozta, mindegyik relatív fontossága változik az érfa mentén. Ezt az elvet vázlatosan a 26. ábra mutatja be. Például a myogén és metabolikus válaszok a legkisebb arteriolákban a legnagyobbak, míg az áramlás által közvetített tágulás inkább a nagyobb, mint a kisebb arteriolákban fontosabb. Mint korábban jeleztük, azt is szem előtt kell tartani, hogy ezek a helyi szabályozási mechanizmusok az időbeli lefolyás tekintetében és a szövetek között változnak.
26. ábra Az artériafa egyes szakaszainak relatív érzékenysége (fent) a myogén autoregulációra, az áramlás-indukált tágulásra, a metabolikus tágulásra és a szimpatikus szűkületre.
Összefoglaló
A helyi arteriolák átmérője befolyásolja a szervi véráramlást és a szisztémás vérnyomást. Az érfal minden sejttípusa befolyásolhatja az érátmérőt. A helyi szabályozási mechanizmusok (beleértve a myogén, metabolikus, áramlás-közvetített és vezetett válaszokat) hatása idővel, szövetenként és az érgenerációk között változik.
A szerző(k) nem jelentenek be pénzügyi vagy egyéb összeférhetetlenséget.
HITELEK
A szerző hálásan köszöni Dr. Jeffrey Jasperse-nek, hogy bevezette őt a mikrocirkuláció világába, valamint Dr. Michael Hillnek és Dr. Michael Davisnek a témával kapcsolatos folyamatos oktatásért és értékes vitákért.
- 1. Armstrong ML , Dua AK , Murrant CL. Kálium indítja az egyszeri vázizom-összehúzódás által kiváltott vazodilatációt a hörcsög cremaster izomban. J Physiol 581: 841-852, 2007.
Crossref | PubMed | ISI | Google Scholar - 2. Berg BR , Cohen KD , Sarelius IH. A véráramlás és az anyagcsere közvetlen kapcsolata a harántcsíkolt izomzat kapilláris szintjén. Am J Physiol Heart Circ Physiol 268: H1215-H1222, 1995.
Link | Google Scholar - 3. Bergfeld GR , Forrester T. Release of ATP from human erythrocytes in response to a short period of hypoxia and hypercapnia. Cardiovasc Res 26: 40-47, 1992.
Crossref | PubMed | ISI | Google Scholar - 4. Bjornberg J , Albert U , Mellander S. Resistance responses in proximal arterial vessels, arterioles and veins during reactive hyperaemia in skeletal muscle and their underlying regulatory mechanisms. Acta Physiol Scand 139: 535-550, 1990.
Crossref | PubMed | Google Scholar - 5. Bockman EL. Véráramlás és oxigénfogyasztás macskák aktív soleus és gracilis izmaiban. Am J Physiol Heart Circ Physiol 244: H546-H551, 1983.
Link | ISI | Google Scholar - 6. Clifford PS , Hellsten Y. Vasodilatory mechanisms in contracting skeletal muscle. J Appl Physiol 97:393-403, 2004.
Link | ISI | Google Scholar - 7. Clifford PS , Kluess HA , Hamann JJ , Buckwalter JB , Jasperse JL. Mechanikus kompresszió kiváltja az értágulatot patkány vázizomzat tápláló artériáiban. J Physiol 572:561-567, 2006.
Crossref | PubMed | ISI | Google Scholar - 8. Clifford PS , Jasperse JL , Shoemaker JK. A végtag pozíciója befolyásolja a reaktív hiperémia nagyságát. FASEB J 24: 804.12, 2010.
ISI | Google Scholar - 9. Davis MJ. Myogén válaszgradiens egy arterioláris hálózatban. Am J Physiol Heart Circ Physiol 264: H2168-H2179, 1993.
Link | Google Scholar - 10. Drummond HA , Grifoni SC , Jernigan NL. Egy régi dogma új trükkje: ENaC fehérjék mint mechanotranszducerek az érrendszeri simaizomban. Physiology 23: 23-31, 2008.
Link | ISI | Google Scholar - 11. Ellsworth ML , Ellis CG , Goldman D , Stephenson AH , Dietrich HH , Sprague RS. Erythrocyták: oxigénérzékelők és az érrendszeri tónus modulátorai. Physiology 24: 107-116, 2009.
Link | ISI | Google Scholar - 12. Fronek K , Zweifach BW. Mikrovaszkuláris nyomáseloszlás a vázizomzatban és az értágítás hatása. Am J Physiol 228: 791-796, 1975.
Link | ISI | Google Scholar - 13. Hill MA , Davis MJ. Az intraluminalis nyomásváltozás és az érrendszeri simaizom depolarizációjának összekapcsolása: még mindig a magyarázatért nyújtózkodunk. Am J Physiol Heart Circ Physiol 292: H2570-H2672, 2007.
Link | ISI | Google Scholar - 14. Hnik P , Holas M , Krekule I , Kriz N , Mejsnar J , Smiesko V , Ujec E , Vyskocil F. Work-induced potassium changes in skeletal muscle and effluent venous blood assessed by liquid ion-exchanger microelectrodes. Pflügers Arch 362: 85-94, 1976.
Crossref | ISI | Google Scholar - 15. Jagger JE , Bateman RM , Ellsworth ML , Ellis CG. Az eritrociták szerepe a hemoglobin oxigenizáció által közvetített helyi O2 szállítás szabályozásában. Am J Physiol Heart Circ Physiol 280: H2833-H2839, 2001.
Link | ISI | Google Scholar - 16. Jasperse JL , Laughlin MH. Testmozgás és a vázizomzat keringése. In: Mikrovaszkuláris kutatás: Shepro D. New York: Biology and Pathology, szerkesztette: Shepro D. New York: Elsevier Academic, 2006.
Google Scholar - 17. Jernigan NL , Drummond HA. A vaszkuláris ENaC fehérjék szükségesek a vese myogén szűkületéhez. Am J Physiol Renal Physiol 289: F891-F901, 2005.
Link | ISI | Google Scholar - 18. Jones RD , Berne RM. A vázizomzat véráramlásának intrinsic szabályozása. Circ Res 14: 126-138, 1964.
Crossref | ISI | Google Scholar - 19. Koller A , Bagi Z. A reaktív hiperémiát kiváltó mechanoszenzitív mechanizmusok szerepéről. Am J Physiol Heart Circ Physiol 283: H2250-H2259, 2002.
Link | ISI | Google Scholar - 20. Kotecha N , Hill MA. Myogén kontrakció patkány vázizomzatú arteriolákban: simaizom membránpotenciál és Ca2+ jelátvitel. Am J Physiol Heart Circ Physiol 289: H1326-H1334, 2005.
Link | ISI | Google Scholar - 21. Laughlin MH , Armstrong RB. Izomzat véráramlási eloszlási mintázatai a futási sebesség függvényében patkányokban. Am J Physiol Heart Circ Physiol 243: H296-H306, 1982.
Link | ISI | Google Scholar - 22. Pyke KE , Dwyer EM , Tschakovsky ME. A nyírási sebesség szabályozásának hatása az áramlás-közvetített tágulási válaszokra az emberi arteria brachialisban. J Appl Physiol 97: 499-508, 2004.
Link | ISI | Google Scholar - 23. Roseguini BT , Davis MJ , Laughlin MH. Gyors vazodilatáció izolált vázizom arteriolákban: az ágak rendjének hatása. Microcirculation 17: 83-93, 2010.
Crossref | PubMed | ISI | Google Scholar - 24. Schretzenmayr A. Uber kreislaufregulatorische vorgange an den grossen arterien bei der muskelarbeit. Arch Ges Physiol 232: 743, 1933.
Crossref | Google Scholar - 25. Segal SS , Duling BR. Az értágulat terjedése a hörcsög ellenálló ereiben: egy munkahipotézis kidolgozása és felülvizsgálata. Circ Res 61, Suppl II: 20-25, 1987.
ISI | Google Scholar - 26. Segal SS , Jacobs TL. Az endothelsejtek vezetésének szerepe a felszálló vazodilatációban és a terheléses hiperaemiában a hörcsög vázizomzatban. J Physiol 536: 937-946, 2001.
Crossref | ISI | Google Scholar - 27. Shipley RD , Kim SJ , Muller-Delp JM. Az áramlás által kiváltott vazodilatáció időbeli oka a vázizomzatban: a tágító és szűkítő mechanizmusok hozzájárulása. Am J Physiol Heart Circ Physiol 288: H1499-H1507, 2005.
Link | ISI | Google Scholar - 28. Stamler JS , Jia L , Eu JP , McMahon TJ , Demchenko IT , Bonzventura J , Gernert K , Piantadosi CA. A véráramlás szabályozása S-nitrozohemoglobin által fiziológiás oxigéngradiensben. Science 276: 2034-2037, 1997.
Crossref | PubMed | ISI | Google Scholar - 29. Welsh DG , Segal SS. Endotél- és simaizomsejtek vezetése a véráramlást szabályozó arteriolákban. Am J Physiol Heart Circ Physiol 274: H178-H186, 1998.
Link | ISI | Google Scholar - 30. Zou H , Ratz PH , Hill MA. A miozin foszforiláció és i szerepe a myogén reaktivitásban és az arterioláris tónusban. Am J Physiol Heart Circ Physiol 269: H1590-H1596, 1995.
Link | ISI | Google Scholar
H1590-H1596, 1995.