Blutdruck

1. Sensoren der Kreislaufregulation

2. Zentrales Kreislaufregulationszentrum

• Pressorezeptoren

  • Detektieren Blutdruck im Körperkreislauf und regulieren ihn über vegetatives Nervensystem

• Volumenrezeptoren

  • Detektieren Volumen im Lungenkreislauf und regulieren es über vegetative Nervensystem, ANP (Atriales natriuretisches Peptid) und ADH (Antidiuretisches Hormon)

• Chemorezeptoren

  • Detektieren pH-Wert und Atemgaskonzentrationen und regulieren sie über Atmung

• Definition: Neuronenverbände für Regulation der Kreislaufparameter

• Lokalisation: Formatio reticularis (in Medulla oblongata und Pons)

• Funktion: Reguliert den Blutdruck auf „normale“ Blutdruckwerte unter Einbeziehung der eingehenden Afferenzen(„Messwerte“) der Kreislaufsensoren

• Kurzfristig

  • Widerstandsgefäße: Widerstandserhöhung -> BD Veränderung

  • Kapazitätsgefäße: Vasodilatation -> Blutvolumen erniedrigen

  • Herz: Anpassung von Schlagvolumen und Frequenz -> BD Veränderung

• Langfristig

  • Nieren: Anpassung der Ausscheidung -> Blutvolumen regulieren

• Effekte der Sympathikusstimulation

  • Herz: Inotropie und Chronotropie ↑

  • 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: v.a. in herznahen Aorta und dem Carotissinus (d.h. im Hochdrucksystem!)

• Rezeptorart: Proportional-Differenzial-Rezeptor

• Mechanismus: Messen Dehnung der Gefäßwand (und somit den Druck im Hochdrucksystem)

• Ablauf der Regulation

  • Ausgangszustand

    • Pressorezeptoren generieren Aktionspotenziale mit bestimmter Grundfrequenz

    • Parasympathikus ↑ und Sympathikus↓

    • Normal "niedriges" Blutdruckniveau

• nur für Anpassung an kurzfristige Blutdruckänderungen -> Aktivität (d.h. ihre Entladungsfrequenz) innerhalb weniger Tage an neues Blutdruckniveau anpasst

1. Aktivierung mechanosensitiver Kationenkanäle

2. Impulsfrequenz der Pressorezeptoren ↑

3. Parasympathikotonus↑ und Sympathikotonus↓

4. Herzfrequenz und Schlagvolumen ↓

5. Kapazitätsgefäße und Widerstandsgefäße dilatieren

6. Blutdruck ↓

1. Impulsfrequenz der Pressorezeptoren ↓

2. Parasympathikotonus↓ und Sympathikotonus↑

3. Herzfrequenz und Schlagvolumen ↑

4. Vasokonstriktion der Kapazitätsgefäße und Widerstandsgefäße

5. Blutdruck ↑

6. Gleichzeitig Aktivierung längerfristiger Regulationsmechanismen

   • ADH-Sekretion ↑

   • Aktivierung des Renin-Angiotensin-Aldosteron-Systems

Reagieren die Pressosensoren des Carotissinus zu sensibel, können bereits kleine Reize wie das Drehen des Kopfes oder der Druck eines Hemdkragens zu einer überschießenden Blutdrucksenkung und sogar zur Ohnmacht führen.

• Ziel

  • Kurzfristige Regulation Blutdrucks und zirkulierenden Blutvolumens

  • Anpassung Sympathikus- und Parasympathikus-Aktivität und Gefäßtonus (über ADH)

  • Zusätzlich längerfristige Regulation Blutvolumens über Anpassung der Wasserausscheidung in Niere (über ANP und ADH)

• Vorkommen: Liegen in der A. pulmonalis und in den Herzvorhöfen (d.h. im Niederdrucksystem!)

• Mechanismus:

  1. Registrieren Dehnung der Gefäßwand und des Myokards (und somit den „Volumenstatus“) im Niederdrucksystem

  2. Vermitteln kreislaufregulatorische Reflexe (analog zu den Pressorezeptoren)

• Ablauf der Regulation: Läuft über zwei Reflexe ab

  1. Vorhof-Dehnungsreflex

  2. Gauer-Henry-Reflex

• Blutvolumen erhöht (Vorhof wird gedehnt)

  1. Vermehrte Ausschüttung von ANP

  2. NaCl und Wasserausscheidung in der Niere↑

  3. Parasympathikotonus↑ und Sympathikotonus↓

• Blutvolumen reduziert (Vorhof wird weniger gedehnt)

  1. Ausschüttung von ANP aus den Kardiomyozyten sinkt

  2. NaCl und Wasserausscheidung in der Niere↓

  3. Parasympathikotonus↓ und Sympathikotonus↑

• auch Diuresereflex -> Anpassung ADH-Ausschüttung im Hypothalamus an Blutdruck

• Blutdruckerhöhung

  1. Vorhofdehnungsrezeptoren (Typ B) hemmen über vagale Afferenzen die ADH-Ausschüttung im Hypothalamus

  2. Wasserausscheidung in der Niere↑

• Blutdruckabfall

  1. ADH-Ausschüttung↑

  2. Wasserausscheidung in der Niere↓

1. Renin-Angiotensin-Aldosteron-System (RAAS)

   • Stimulation des RAAS durch:

     • Nierendurchblutung sinkt unter 80 mmHg

     • Osmolarität des Blutplasmas↓

     • Natriumgehalt des Blutplasmas↓

   • Regulationsmechanismus:

     1. Freisetzung von Renin im juxtaglomerulären Apparat

     2. Aktivierung des RAAS

     3. Direkte Vasokonstriktion und Extrazellulärvolumen↑ (NaCl- und Wasserresorption↑, K+↓, pH↑)

2. Gauer-Henry-Reflex (mittels ADH)

3. Vorhofdehnungsreflex (mittels ANP)

1. Renin

2. Angiotensinogen

3. Angiotensin I

4. Angiotensin-konvertierendes Enzym (ACE)

5. Angiotensin II

6. Aldosteron

• Definition: Protease, die die erste Reaktion des RAAS katalysiert

• Syntheseort: Zellen des juxtaglomerulären Apparates (epitheloide Polkissenzellen der Arteriola afferens)

• Wirkung: Spaltung von Angiotensinogen zu Angiotensin I

• Reize für die Reninausschüttung

  • Abfall des Blutdrucks unter den myogenen Autoregulationsbereich (also unter 80 mmHg)

  • Sympathikusaktivierung

  • Hypovolämie

  • Hyponatriämie

  • Hypotoner Harn

• Hemmende Reize der Reninausschüttung (im Sinne einer negativen Rückkopplung)

  • Angiotensin II

  • Aldosteron

1. Macula densa des distalen Tubulus

   • Na+ im Harn

2. juxtaglomeruläre Zellen / Polkissenzellen der Vas afferens

   • Renin Sezernation

3. extraglomeruläre Mesangiumzellen

• Definition: Glykoprotein; wird innerhalb des RAAS von Renin zu Angiotensin I gespalten

• Syntheseort: Vor allem in Leber, Fettgewebe

Spaltprodukt des Angiotensinogens, das von ACE zu Angiotensin II umgewandelt wird

• Definition: Protease; konvertiert Angiotensin I zu Angiotensin II

• Syntheseort: Endothelzellen, hauptsächlich der Lunge

• Definition: (von ACE katalysiert) aus Angiotensin I gebildet und vermittelt bei Aktivierung des RAAS gemeinsam mit Aldosteron eine Steigerung des Blutdrucks

• Molekularer Wirkmechanismus: Bindung an den AT1-Rezeptor

• Direkte Wirkung an den Zielorganen

  1. Vaskulär: Vasokonstriktion

  2. Zentral

     • ADH-Freisetzung aus der Neurohypophyse

     • Salzappetit↑

     • Durst↑

  3. Renal

     • Gesteigerte Natriumresorption im proximalen Tubulus → Gesteigerte Wasserresorption

     • Konstriktion v.a. des Vas efferens → Trotz verminderter renaler Durchblutung bei systemischer Vasokonstriktion wird die GFR aufrechterhalten

  4. Adrenal: Stimulation der Aldosteronsynthese

• Indirekt (über Aldosteron): Gesteigerte Natrium- und Wasserretention sowie K+- und H+-Sekretion im distalen und Verbindungstubulus sowie im Sammelrohr

1. Reninausschüttung nach Stimulation durch o.g. Faktoren (z.B. Blutdruckabfall)

2. Renin spaltet Angiotensinogen zu Angiotensin I

3. ACE wandelt Angiotensin I zu Angiotensin II um

4. Angiotensin II hebt über o.g. Mechanismen den Blutdruck und das Extrazellulärvolumen

Vegetatives Nervensystem

• Ziel: Nervale Regulation der Nierendurchblutung

• Mechanismus

  • Noradrenalin (NA): Über α1-Rezeptoren

    1. Vasokonstriktion der Arteriolen

    2. Widerstandserhöhung

    3. Durchblutung sinkt

  • Dopamin (DA): Über D1-Rezeptoren

    1. Vasodilatation der Arteriolen

    2. Widerstandserniedrigung

    3. Durchblutung steigt

  • Noradrenalin und Dopamin -> überwiegt Noradrenalin

1. Metabolische Autoregulation

2. Myogene Autoregulation (Bayliss-Effekt)

3. Chemische Autoregulation

• Definition: Mechanismus, der die Organdurchblutung anhand von Kreislaufmetaboliten an die Organaktivität anpasst

• Auslöser: "Verbrauchte" Kreislaufmetabolite↑ (bspw. pCO2↑, Laktat↑, H+↑, ADP↑, AMP↑, Adenosin↑ und pO2↓)

• Reaktion: Vasodilatation

• Vorkommen: Organe mit stark wechselnder Aktivität (bspw. Skelettmuskel, Herz, exokrine Drüsen)

• Definition: Reflektorische Vasokonstriktion der Gefäße bei erhöhtem transmuralem Druck

• Ziel: Aufrechterhaltung einer konstanten Organdurchblutung trotz systemischer Blutdruckschwankungen

• Auslöser: Erhöhter transmuraler Druck

• Reaktion: Vasokonstriktion

• Vorkommen:

  • (Fast) alle Organe, v.a. Niere und Gehirn

  • Lunge keine myogene Autoregulation -> Zunahme transmuralen Drucks -> Zunahme des Durchmessers der dehnbaren Lungengefäße (sog. Druckpassivität)

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

• Beteiligte Stoffe und deren Wirkung

  • Stickstoffmonoxid (NO)

    • 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

  • Weitere vasoaktive Stoffe: Kinine, Histamin, Serotonin

• Mechanismen

  • Nervale Regulation: Modulation Gefäßtonus durch sympathischer Nervenfasern

  • Hormonelle Regulation: (v.a. Katecholamine aus Nebennierenmark)

• Rezeptoren:

  • α1-Rezeptoren → Vasokonstriktion

  • β2-Rezeptoren → Vasodilatation

• Wirkunterschiede der Katecholamine

  • Adrenalin → Wirkt auf beide Rezeptortypen, jedoch reagieren β-Rezeptoren empfindlicher

  • Noradrenalin → Wirkt v.a. auf α-Rezeptoren → V.a. Vasokonstriktion

1. α-Adrenozeptoren

   • α1-Adrenozeptoren

   • α2-Adrenozeptoren

2. β-Adrenozeptoren

   • β1-Adrenozeptoren

   • β2-Adrenozeptoren

   • β3-Adrenozeptoren

• Rezeptortyp: G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR)

• Funktionsweise:

  1. Bindung von Noradrenalin und Adrenalin

  2. Aktivierung G-Protein (Gq)

  3. Aktivierung Phospholipase C

  4. Freisetzung von Second Messenger

     • IP3 → Ca2+

     • DAG -> Aktivierung Proteinkinase C

  5. Intrazelluläre Ca2+-Konzentration↑

• Vorkommen: Glatte Muskulatur des Gastrointestinaltrakts, Gefäße

• Rezeptortyp: G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR)

• Funktionsweise:

  1. Bindung Noradrenalin und Adrenalin

  2. Aktivierung G-Protein (Gi)

  3. Hemmung der Adenylatcyclase (AC) und direkte Beeinflussung von Ionenkanälen

  4. cAMP↓

  5. Aktivität der Proteinkinase A↓

• Vorkommen: Hemmen über eine negative Feedbackschleife die Transmitterausschüttung an präsynaptischen, sympathischen Neuronen

• Rezeptortyp: G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR)

• Funktionsweise:

  1. Bindung Noradrenalin und Adrenalin

  2. Aktivierung G-Protein (Gs)

  3. Aktivierung Adenylatcyclase

  4. cAMP↑

  5. Aktivierung Proteinkinase A

  6. Phosphorylierung von Proteinen

• Vorkommen: Herz, Niere

• Rezeptortyp: G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR)

• Funktionsweise

  1. Bindung Noradrenalin und Adrenalin

  2. Aktivierung G-Protein (Gs)

  3. Aktivierung Adenylatcyclase

  4. cAMP↑

  5. Aktivierung Proteinkinase A

  6. Phosphorylierung verschiedener Proteine (u.a. Ca2+-ATPase und Myosin-leichte-Ketten-Phosphatase)

  7. Ca2+↓

• Vorkommen: Bronchien, Gefäße der Skelettmuskulatur sowie Herzkranzgefäße, Leber, Pankreas

• Rezeptortyp: G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR)

• Funktionsweise:

  1. Bindung von Noradrenalin und Adrenalin

  2. Aktivierung G-Protein (Gs)

  3. Lipolyse↑

• Vorkommen: Braunes Fettgewebe