Sonntag, 15. Mai 2016

Mikrozirkulation – Blutverteilung im Körper

Mikrozirkulation – Blutverteilung im Körper




Kreislauf und Blutstrom

Damit in einen komplexen Organismus aus vielen Zellen unterschiedlicher Funktion die von den Gewebszellen benötigten Stoffe/ dort entstandenen Abfallstoffe zu den spezialisierten Stoffaufnahme-/Stoffabgabeorganen gelangen können, muss das transportierende Blut im Körper zu den Geweben geleitet werden und dann in den Geweben mit Gefäßen, die in der Größenordnung zu den Gewebszellen passen, dicht zu den Zellen verteilt werden.

In diesem Leitungssystem aus „Rohren und Röhrchen“ braucht es einen Motor, der das Blut bewegt. Das ist das Herz. In einem Takt von etwa 70 Pumpstößen in der Minute treibt es das Blut in seinen Umlauf. Pumpstöße bedeutet, dass das Herz wie eine Zug-Druckpumpe (ähnlich einer Luftpumpe) arbeitet. Es füllt seine Kammern und in dieser Zeit treibt es kein Blut in die Gefäße aus und dann presst es seine Kammern leer und gibt mit hohem Druck (linkes Herz in den Körper mehrfach stärker als das rechte in den Lungenkreislauf) dem Blut einen kräftigen Schub in Richtung Gewebe (Systole). Typisch dabei: Das Blut fließt schubweise, pulsierend.

Für einen guten Stoffaustausch in den kleinen engen Kapillaren ist das eine schlechte Voraussetzung. Dort braucht es eine möglichst kontinuierliche Strömung, und die nicht zu schnell, damit hinreichend Zeit ist, damit auch die roten Blutkörperchen ihre Arbeit verrichten können. Eine schubweise, pulsierende Strömung, bei der es auch zum Fließstillstand kommt, birgt die Gefahr, dass sich Zellen an einander ballen oder/ und gar die Gerinnung starten könnte. Dazu muss zwar viel Druck aufgebaut werden, um das Blut über die große verzweigte Gefäßstrecke zu den Kapillaren zu treiben, doch darf nicht soviel Druck (hydrostatischer Innendruck in den Gefäßen) in den Kapillaren ankommen, dass diese platzen könnten.

Einfach zur Orientierung: Das Blut wird mit einem Druck von 130-140 mmHg aus dem Herzen getrieben, in den Kapillaren ist der Druck dann auf 8 -15 mmHg reduziert.

Wie geht das?

Das Gefäßsystem macht durch eigene reflektorische Wandaktionen (erschlaffen, zusammenziehen) aus der schubweisen Strömung eine kontinuierliche. Das beginnt mit der Windkesselfunktion des ersten Gefäßabschnittes nach dem Herzen, der Aorta. Diese ist von der Wandbeschaffenheit her elastisch, ohne Muskelanteile. Wird nun in der Systole Blut hinein geschubst, dann würde es durch diesen „Gummischlauch“ einfach durchströmen. Wenn nicht ausgeworfen wird aus dem Herzen (Diastole, die Kammern füllen sich wieder), würde nichts mehr fließen.

Die Arterien, die nach der Aorta folgen, haben statt der elastischen Wand eine veränderbare muskuläre Wand. Sie können durch Engstellen den Fließwiderstand für das Blut erhöhen – den Fluss abbremsen und die Durchflussmenge reduzieren, durch erschlaffen können sie das Blut „unbehindert“ weiter lassen. Die Arterien haben es in der Hand, wieviel Blut während der Auswurfphase des Herzens (Systole) zu den Geweben fließen kann und wieviel Blut abgebremst und zum Herzen zurückgestaut wird.

Wieviel das ist wird dem Durchblutungsbedarf der Gewebe angepasst, dem Stoffwechsel dort bzw. auch gestörten Stoffwechselsituationen (Krankheiten) dort. Zusätzlich nehmen die Nieren – wichtiges Ausscheidungsorgan – darauf Einfluss. Wenn sie mehr arbeiten müssen, versuchen sie über eine anhaltende Erhöhung der Grundspannung der peripheren Arterien mehr Blut dauerhaft in die Aorta zurückzustauen. Davon profitieren sie mit Erhöhung des Blutdurchstromes pro Minute (können pro Minute mehr Leistung bringen). Sie benutzen dazu ihr Hormon „Renin“, welches das Hormon Angiotensin aus der Nebenierenrinde freisetzen lässt. Dieses verhindert, dass sich Arterien, die ihre Muskelspannung erhöht hatten, wieder entspannen können. Der Widerstand bleibt so erhöht.

Diese (physiologisch wechselnde, pathologisch anhaltende) durch Wandspannung der Gefäße bewirkte Durchflussbremse (die auch zur Reduzierung des Druckes in Fließrichtung führt, also auch in den Kapillaren) führt dann dazu, dass in der Diastole (Füllungsphase des Herzens, kein Auswurf) eine Blutmenge in den „Gummischlauch Aorta“ zurückgestaut bleibt.

Dieses Anspannen der Gefäßwand ist zunächst ein rein reflektorisches Geschehen. Die Gefäßmuskeln gehören zur glatten Muskulatur, die nicht willkürlich steuerbar ist. Glatte Muskelzellen reagieren mit einem Kontraktionsreflex, wenn man diese unter Zug setzt, dehnt.

Das Blut, das in der Systole aus dem Herzen durch die Aorta als Bolus („Masseklumpen“) in die Arterien kommt, braucht Platz und dehnt die Arterien auf. Damit entsteht Zug auf die Gefäßwandmuskeln, die dann kontrahieren, die Gefäße enger werden lassen und so den Weiterfuß des Blutes hindern und einen Teil in die Aorta zurückstauen lassen (das Prinzip werden wir bei der terminalen Arteriole vor dem Kapillargebiet besonders beachten). Dieser Gummischlauch wird nun dadurch (durch in der Systole am Weiterfließen gehindertes Blut) aufgedehnt, die „Gummiwand“ gespannt. Mit der Kraft des Herzens, die von den Arterien „aufgehalten“ wurde. Ein Teil der sytolischen Auswurfkraft speichert man so in der Systole in der elastischen Wanddehnung der Aorta zusammen mit einem Teil des ausgeworfenen Blutes.

Wenn das Herz nichts mehr auswirft, keine Pumpkraft auf die Aorta wirkt - jetzt ist Diastole -, dann wird das zurückgebliebene Blut mit der elastischen Kraft der Aortenwand auch nach der Systole (in der Diastole) noch in den Körper geschoben. Jedoch ist dieser Druck deutlich geringer als der Auswurfdruck zuvor. So hat die Aorta bereits die erste Arbeit geleistet, um aus einer schubweisen Strömung eine, wenn auch mit unterschiedlicher Druckkraft, eine anhaltende (jedoch noch pulsierende wegen unterschiedlichen Blutmengen) Strömung zu machen. In der Diastole nimmt so der Dehnungsdruck der Arterien ab, ihre Muskeln entspannen, weil der Dehnungsreiz fehlt. Und nun kann auch Blut mit geringem Fließdruck passieren.

So erklärt sich auch der unterschiedliche Druck, den man bei Blutdruckmessungen feststellt: Einen höheren systolischen Auswurfdruck und einen geringeren, durch Gefäßwiderstand erzeugten diastolischen „Rückstaudruck“. Der Systolische Druck sagt etwas über die Herzkraft aus, der diastolische über die Arteriengrundspannung.

Der Organismus kann über Gefäßnerven, die auf die Arterienwandmuskeln einwirken (Kontraktion verstärken oder hemmen) auf diesen Widerstand der Arterien Einfluss nehmen.

Blutumlaufmenge angepasst an durchschnittlichen Bedarf

Es gibt nur eine begrenzte Blutmenge im Körper, die in Abhängigkeit des Bedarfes der Körperteile, Organe, Gewebe angemessen verteilt werden muss. Grundsätzlich kann der Organismus bei erhöhtem Ver-und Entsorgungsbedarf der Gewebe über eine Steigerung der pro Minuten vom Herzen umgewälzten Blutmenge (Herzminutenvolumen) eine allgemeine Anpassung bewirken. Das geschieht in Abhängigkeit von zentralen Messwerten der „Blutverunreinigung“ im Kreislaufzentrum im verlängerten Rückenmark. Hier wird im arteriellen Blut, das zuvor in er Lunge „gereinigt“ worden war der CO2 Gehalt/die Fähigkeit, weiteres CO2 von den Zellen des Kreislaufzentrums aufzunehmen, gemessen. Ist dieser zu hoch, kann CO2 nur erschwert vom Blut aufgenommen werden, dann muss das vorhanden Blut pro Minute häufiger durch die „Waschmaschine“ Lunge geschickt werden. Das Herzminutenvolumen muss steigen, durch höhere Herzfrequenz und/oder Auswurfmenge pro Herzaktion.



Regionale Blutverteilung durch Arterienweite


Doch ist nicht an jedem Körperbereich zur gleichen Zeit der Bedarf gleich. Organe und Gewebe haben zu verschiedenen Bedingungen verschiedenen Bedarf.

Das kann der Organismus dadurch ausgleichen, dass er die zu den jeweiligen Gebieten mit verringerten Bedarf führenden Arterien enger stellt, über Gefäßnerven die (automatische) Kontraktion verstärken lässt und die anderen Arterien zu den Gebieten mit höherem Bedarf einfach schlaffer sein lässt, ihre automatischen Kontraktion abschwächt bis aufhebt.

Das wird über vegetative (parasympatische) Nerven gesteuert, die aus den jeweiligen Versorgungsbieten Informationen des jeweiligen Stoffwechsel-/Schädigungszustandes zum Rückenmark leiten. Dort werden diese verarbeitet/ umgeleitet auf die sympathischen Grenzstrangganglien der jeweiligen Region und können dort die Aktivität der Gefäßnerven beeinflussen (hemmen), die die Wandspannung der zum Gebiet führenden Arterien regulieren.

Wenn das jeweilige Gewebsgebiet/Organ mehr Blutdurchströmung braucht, wird so die Kontraktion der Gefäßwandmuskeln der zuführenden Arterien aufgehoben/verringert. Die Automatik kann so beeinflusst werden und die Blutverteilung reguliert werden.





Lokale Blutverteilung durch Vasomotion der Arteriolen

Auch in einer Region, in einem Gewebsbereich ist der aktuelle Bedarf der Zellen nicht überall gleich. Einige Zellen kommen besser zurecht, sind vielleicht weniger aktiv als andere. Zellen arbeiten in einer Gewebsregion nicht synchron, machen nicht alle im gleichen Moment das gleiche, dass kann in Sekunden unterschiedlich sein. Jetzt brauchen einige Zellen mehr, gleich weniger kapillare Ver- und Entsorgung. Da macht es Sinn, wenn lokal darauf reagiert werden kann.

Kapillaren eines kleinen lokalen Gebietes werden über eine „terminale Arteriole“, die von einer Arteriole entspringt mit Blut beschickt. Die ins Gewebe leitenden Arteriolen gehen in Venolen über, die vom Gewebe wegleiten, ähnlich einer Umgehungsstraße, die um den Verkehr um ein Dorf herum leitet. Die terminalen Arteriolen sind die Zufahrtsstraßen ins Dorf, aus dem dann die Wege zu den Häusern entspringen.

Das verhindert, dass der Verkehr im Dorf lahm gelegt wird, durch all die Autos, die gar nicht dort gebraucht werden, dort gar nicht hinmüssen. Und diese Autos können über die Umgehungsstraße rasch ihr mögliches Ziel andernorts erreichen, z.B, in einem benachbarten Gewebsbezirk/Dorf). Oder sie können rasch in eine ganz andere Gegend weiter fahren.

Die terminalen Arteriolen ihrerseits reagieren automatisch auf die Verkehrsbelastung im Dorf. Staut sich zu einer Zufahrt der Verkehr aus den Kapillaren/Dorfstraßen zurück, dann verengen sie (terminale Arteriolen) sich. Durch den Innendruck/Rückstau kontrahieren sie ihre gedehnten glatten Muskelzellen). Die terminalen Arteriolen unterliegen nicht dem Einfluss von Gefäßnerven, sodass sie rein nach lokalem Geschehen sich reflektorisch anpassen. Die lokale Gewebsdurchblutung/ Blutverteilung passt sich so automatisch dem Bedarf der Zellen an.



Jedoch: wenn die Zellen der zugehörigen kleinen „Ortschaft“ in Stoffwechselnot geraten, gar Schädigungen zeigen, so werden über entsprechende Signale - die von den betroffene Zellen (ihren Zellmembranen, siehe Entzündungsreaktion – Prostaglandinreaktion) ausgehen bzw. Folge des lokal veränderten Zwischenzellmilieus (Übersäuerung, Hyperkaliämie) sind – die jeweiligen terminalen Arteriolen „gelähmt“, sie erschlaffen und es kommt zur Überfüllung der „Dorfstraßen“, Kapillaren mit ggf. negativen Folgen für die örtlichen Zellen.


Über das, was in den Kapillaren geschieht, welche Zellen üblicherweise in die Kapillaren sollen (nur PKWs –Erys-, keine großen LKWs – Granulozyten, im nächsten Teil.



Copyright K.-U. Pagel 05.2016

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