课件：生理学血管生理.ppt

第三节 血管生理 Physiology of blood vessels,左,一、各类血管的结构和功能特点 Function characteristic of blood vessels,(一）弹性贮器血管,（二）分配血管,（三）毛细血管前阻力血管,（四）交换血管,（五）毛细血管后阻力血管,（六）容量血管,（七）短路血管,Blood distribution,Vascular classification according to the function,Windkessel vessel (弹性贮器血管，大动脉) Distribution vessel (分配血管，中动脉) Resistance vessel (阻力血管，小动脉，微动脉) Precapillary sphincter (毛细血管前括约肌) Exchange vessel (交换血管, 毛细血管) Capacitance vessel (容量血管，静脉系统) Shunt vessel (短路血管，动静脉吻合支),二、血流动力学的一些概念 Basic concepts of hemodynamics,血流量、血流阻力和血压,（一）血流量和血流速度,1.血流量 Blood flow volume,单位时间流过血管某一截面的血量，以ml/min或L/min来表示。,泊肃叶定律 Poiseuilles law,单位时间液体的流量（ Q ）与管道两端的压力差（ P1P2 ）以及管道半径（r）的4次方成正比，与管道的长度（ L ）成反比。,Q = P/ R,Q:心输出量 R:总外周阻力 P:PAP右心房,Q = PA/ R,Q:5000ml/min,2.血流速度 blood flow velocity,血流速度与血量成正比、与同类血管的总横截面积呈反比。,主动脉：20cm/s 毛细血管：0.03cm/s,3.层流与湍流 Laminar flow and turbulence,层流: 液体每个质点的流动方向都一致，与血管的长轴平行；但各层质点的流速不相同。,湍流 每个质点的流动方向不一致。,轴流 axial flow,（二）血流阻力 Blood flow resistance,血液在血管内流动所遇阻力。,影响血液粘滞度的因素,红细胞比容 血流的切变速率 温度 血管口径,温度 血液粘滞度,Fahraeus-Lindqvist效应, 血流阻力的分配,主动脉及大动脉 9%,小动脉及分支 16%,微动脉 41%,毛细血管 27%,静脉系统 7%,外周阻力：主要指小动脉和微动脉对血流的阻力。,外周阻力 Peripheral resistance,Thinking:,Why is total arteriolar resistance higher than total capillary resistance? Arteriolar radius capillary radius Number of arterioles number of capillaries,（三）血压（blood pressure, BP),血管内流动的血液对于单位面积血管壁的侧压力。,三、动脉血压和动脉脉搏 Arterial blood pressure and arterial pulse,（一）动脉血压 Arterial blood pressure,血液对单位面积动脉管壁的侧压力。通常说的血压是指主动脉压。,（1）形成动脉血压的前提：,体循环平均充盈压（mean circulatory filling pressure),（2）形成动脉血压的基本因素,1.动脉血压的形成,（3）主A和大A的弹性贮器作用可减小动脉血压 的波动幅度,心血管系统有足够的血液充盈,体循环平均充盈压： （mean circulatory filling pressure),动物实验中，用电刺激心脏造成心室颤动使心脏暂停射血，血流也暂停，此时循环系统各部位的压力很快达到平衡，数值相等，为7mmHg。,形成血压的基本因素,心脏射血和外周阻力,2.动脉血压的正常值及生理变动,收缩压（systolic pressure）：,在一个心动周期中，心室收缩时动脉血压上升所达到的最高值。,舒张压（diastolic pressure）：,在一个心动周期中，心室舒张时动脉血压下降所达到的最低值。,脉搏压（脉压 pulse pressure）：,收缩压和舒张压的差值。,平均动脉压（mean arterial pressure）：,在一个心动周期中每一瞬间动脉血压的平均值。为：舒张压+1/3脉压,平均动脉压（mean arterial pressure）：,The mean arterial blood pressure is the pressure in the arteries,averaged over time.,Systemic and Pulmonary MAP,Systemic MAP 80 + (120-80)/3 = 93.3 mmHg (100 mmHg) Pulmonary MAP 8 + (22-8)/3 = 12.7 mmHg (15 mmHg),In 1711 Hales began his studies on blood pressure. True to his mechanistic views, he carefully measured the blood pressure of three horses and produced the first recorded estimates of blood pressure. Furthermore, he studied the pulse rates of various-sized animals and measured the hearts capacity to pump blood through the pulmonary veins. Hales also studied the effects of heat, cold, and various drugs on the blood vessels and experimented with animal reflex.,3.影响动脉血压的因素,（1）每搏输出量,（3）外周阻力,（2）心率,（4）主A和大A的弹性贮器作用,（5）循环血量和血管系统容量的比例,每搏输出量, ,心 率, ,外周阻力, ,大动脉弹性, ,体循环平均充盈压, ,下降,下降,(二）动脉脉搏（Arterial pulse),1.动脉脉搏及形成原理,动脉脉搏（arterial pulse）：,在每个心动周期中，随着心脏的舒缩活动，动脉内的压力和容积发生周期性变化而导致动脉管壁发生周期性波动，称动脉脉搏。它是以波的形式沿血管壁传布的，称脉搏波。,The blood forced into the aorta during systole not only moves the blood in the vessels forward but also sets up a pressure wave that travels along the arteries.The pressure wave expands the arterial walls as it travels ,and the expansion is palpable as the pulse.,动脉脉搏是由左心室射血引起的,2.动脉脉搏的波形,上升支 下降支,主动脉 35m/s 大动脉 710m/s 小动脉 1535m/s,3.动脉脉搏的传播速度,四、静脉血压和静脉回心血量,（一）静脉血压,1.中心静脉压（central venous pressure）,大小取决于心脏射血能力和回心血量之间的关系,2.外周静脉压（ peripheral venous pressure ）,血压较低，易受周围组织挤压的影响,右心房和胸腔大静脉的压力，412cmH2O,The pressure in right atrium is called the central venous pressure.,（二）静脉回流及影响因素,1.体循环平均充盈压,2.心脏收缩力量,3.体位改变,4.骨骼肌的挤压作用,5.呼吸运动,直立不动 90mmHg 步行 25mmHg,运动 回心血量增加数升 运动后的整理活动,吸气时,呼气时,五、微循环(microcirculation),微动脉和微静脉之间的血液循环。其功能是完成血液和组织之间的物质交换。,Microcirculation is the circulation between arterioles and venules. In the microcirculation,the most purposeful function of circulation occurs: transport of nutrients to the tissues and removal of cellular excreta.,（一）微循环的组成,微动脉,后微动脉,毛细血管前括约肌,真毛细血管,通毛细血管,微静脉,动静脉吻合支,总闸门,分闸门,后闸门,（二）微循环的血流通路,1.迂回通路,2.直捷通路,3.动-静短路,迂回通路 交换通路 营养通路,直捷通路 thoroughfare channel,动静脉短路 arteriovenous shunt,（三）微循环的特点,2.血流慢,1.血压低,3.血容量大,4.灌流量易变化,3040mmHg,1015mmHg,动脉端,静脉端,V= Q / S,0.30.7mm/s,（四）影响微循环血流量的因素,1.微动脉,交感缩血管神经,缩血管活性物质,2.后微动脉和毛细血管前括约肌,体液因素,3.微静脉,交感缩血管神经,缩血管活性物质,肾上腺素 去甲肾上腺素 血管紧张素 缓激肽 前列腺素 组织胺,后微动脉和毛细血管前括约肌舒张,后微动脉和毛细血管前括约肌收缩,微循环血流量的调节特点:,1.前、后阻力血管均受神经和体液调节，但毛细血管前括约肌无神经支配，只受体液调节。,2.前、后阻力血管对儿茶酚胺的敏感性及对缺氧、酸中毒的耐受性不同。,前阻力血管对儿茶酚胺的敏感性高、后阻力血管对儿茶酚胺的敏感性低。前阻力血管对缺氧、酸中毒的耐受性低，后阻力血管对缺氧、酸中毒的耐受性大 。,（五）毛细血管内外的物质交换,1.毛细血管壁的结构和通透性,2.毛细血管的数量和交换面积,全身400亿根毛细血管。 毛细血管的密度与其代谢率或机能有关 心肌、脑、肝、肾，25003000根/mm3 骨骼肌 100400根/mm3 骨、脂肪 密度较低 总的有效交换面积 1000m2。,3.毛细血管内外的物质交换的方式,（1）扩散,（2）滤过和重吸收,（3）吞饮,六、组织液的生成,存在组织细胞间隙中，绝大多数呈胶冻状，不能自由流动的液体。,（一）组织液的生成回流机制,组织液是血浆滤过毛细血管壁而形成的。滤过的力量是有效滤过压。,有效滤过压（effective filtration pressure)：,滤过的力量和重吸收的力量之差。,有效滤过压（毛细血管血压+组织液胶体渗透压） （血浆胶体渗透压+组织液静水压）,（二）影响组织液生成的因素,1.毛细血管压,毛细血管前阻力/毛细血管后阻力 5:1 20mmHg,2.血浆胶体渗透压,3.淋巴液回流,4.毛细血管壁的通透性,七、淋巴液的生成和回流,（一）淋巴循环,组织液进入毛细淋巴管即为淋巴液。通过胸导管和右淋巴导管进入血液。,（二）淋巴循环的生理意义,1.回收蛋白质,2.运输脂肪,3.调节血浆和组织液之间的液体平衡,4.清除组织中的红细胞、细菌及其它微粒,第四节 心血管活动的调节 Regulation of cardio-vascular activity,一、神经调节（Neural regulation）,（一）心脏和血管的神经支配 Innervation of heart and blood vessel,1.心脏的神经支配 Autonomic innervation of the heart,（1）心交感神经 Cardiac sympathetic nerves,A.通路,阿提洛尔,b.作用, 正性变时, 正性变传导, 正性变力,c.机制,细胞膜和肌浆膜对Ca2+的通透性增高，If电流增强， Ik电流增强。,Norepinephrine,1 adrenergic receptor,G,Adenyl cyclase,Ca2+,ATP,cAMP,Sarcoplasmic reticulum,Ca2+,threshold potential,a,b,Na+,If,Ca2+,（2）心迷走神经 Cardiac parasympathetic nerves,a.通路,阿托品,b.作用, 负性变时, 负性变传导, 负性变力,c.机制,ACh与M结合后，提高了细胞膜对K+的通透性(Ik-ACh电流增强) ，降低其对Ca2+通透性。 抑制If电流。,acetylcholine,M receptor,G,Adenyl cyclase,Ca2+,ATP,cAMP,Sarcoplasmic reticulum,Ca2+,Ca2+,K+,最大复极电位,threshold potential,K+,IK-ACh,Ca2+,ACh,K+,ACh,Ca2+,交感N和迷走N对心脏的作用,“The night before Easter Sunday of that year I awoke, turned on the light, and jotted down a few notes on a tiny slip of thin paper. Then I felt asleep again. It occurred to me at six oclock in the morning that I had written down something most important, but I was unable to decipher the scrawl. The next night, at three oclock, the idea returned. It was the design of an experiment to determine whether or not the hypothesis of chemical transmission that I had uttered seventeen years ago was correct. I got up immediately, went to the laboratory, and performed a simple experiment on a frog heart according to the nocturnal design.“ .,Discovery of neurotransmitters,“These results unequivocally proved that the nerves do not influence the heart directly but liberate from their terminals specific chemical substances which, in their turn, cause the well-known modifications of the function of the heart characteristic of the stimulation of the heart.“,（3）支配心脏的肽能神经,神经肽酪氨酸 血管活性肠肽（VIP） 降钙素基因相关肽 阿片肽,2.支配血管的传出神经,缩血管神经纤维,舒血管神经纤维,（1）交感缩血管神经纤维, 交感缩血管神经的分布特点：,并联血管,串联血管, 交感缩血管神经的紧张性活动,静息状态：13次/S,（2）舒血管神经纤维,a.交感舒血管神经纤维,分布于骨骼肌的微动脉 ACh+M,b.副交感舒血管神经纤维,分布于脑、唾液腺、胃肠腺、外生殖器的血管,c.脊髓背根舒血管神经纤维,d.血管活性肠肽神经元,Sympathetic vasodilator fiber,AChM,舒张,parasympathetic vasodilator fiber,AChM,脑、唾液腺、 胃肠道的外分泌腺、 外生殖器等,舒张,轴突反射 axon reflex,降钙素基因相关肽 calcitonin gene-related peptide CGRP,汗腺,颌下腺,交感神经元,副交感神经元,ACh,血管活性肠肽 vasoactive intestinal polypeptide,VIP,（二）心血管中枢（Cardiovascular center）,1.脊髓的心血管神经元,2.延髓的心血管中枢,传入神经接替站,缩血管区 C1区,舒血管区 A1区,心抑制区 延髓迷走背 核、疑核,3.延髓以上的心血管中枢, 心血管中枢的紧张性活动,延髓内的心迷走神经元和控制心交感神经和交感缩血管神经的神经元，构成一定网络。平时就保持有一定程度的紧张性活动(tone)。 延髓内的心血管中枢决定着心迷走神经、心交感神经和交感缩血管神经的放电频率，分别称为心迷走紧张、心交感紧张和交感缩血管紧张。,（三）心血管反射,1.颈动脉窦和主动脉弓压力感受器反射 （carotid sinus-aortic arch baroreceptor reflex）,减压反射（depressor reflex),(1)感受器,颈动脉窦、主动脉弓, 压力感受器的特点,1.最适刺激为机械牵张,2.血压在50180mmHg范围内变动，压力感受器的传入冲动与血压呈正比。,3.颈动脉窦压力感受器的活动比主动脉弓压力感受器的活动更强。,4.颈动脉窦压力感受器对搏动性压力变化更为敏感,（3）反射弧,心血管中枢,颈动脉窦压力感受性反射,（5）压力感受性反射的特点,a.典型的负反馈机制，双向调节血压的变化。,b.主要对急骤变化的血压起缓冲作用，尤其是对低血压时的缓冲作用更重要；对缓慢的血压变化不明感。,c.使心律减慢的传出效应最明显，对血管的舒张效应因血管的不同而有差异。,d.当血压持续升高时，压力感受器反射可发生重调定。, 可双向调节短时间内发生的动脉血压的变化，从而可维持血压的稳定。,（5）压力感受性反射的生理意义, 优先保证心、脑组织供血。,感受器位于颈内动脉和主动脉起始部， 监测心、脑血管血压。,颈动脉窦和主动脉弓压力感受器反射 carotid sinus-aortic arch baroreceptor reflex,当动脉血压突然升高时，颈动脉窦和主动脉弓压力感受器可反射性地引起心律减慢，心输出量减少，血管舒张，外周阻力降低，结果使动脉血压降低；而当动脉血压突然降低时，可引起相反的效应。这种因动脉血压改变而发生的使动脉血压恢复到原来水平的反射，称为压力感受器反射。,减压反射（depressor reflex),A rise in pressure stretches the baroreceptors and causes them to transmit signals into the central nervous system, and “feedback”signals are then sent back through the autonomic nervous system to the circulation to reduce arterial pressure downward toward the normal level. This reflex is called carotid sinus-aortic arch baroreceptor reflex(depressor reflex).,2.颈动脉体和主动脉体化学感受性反射 Carotid body and aortic bodychemoreceptor reflex,PO2 PCO2 PH 动脉血流不足,心血管中枢,呼吸中枢,心率 心输出量,冠脉、脑血管舒张，骨骼肌、内脏血管收缩,肾上腺髓质分泌NE,呼吸加深、加快,牵张反射,抑制心迷走中枢,心率心输出量总外周阻力，血压。 骨骼肌、内脏血流量,脑、心血流量 ，全身血量重新分配。,移缓济急,不在于调高血压，而是在缺氧、窒息或脑供血不足而可能危及生命的时刻增加循环系统的总外周阻力，使全身血量发生重新分配，以保证心、脑等重要器官的血液供应。,化学感受性反射反射的生理意义：,3.心肺感受器引起的心血管反射 Cardiovascular reflex evokedcardiopulmonary receptor,（1）感受器,心房和肺循环大血管管壁的感受器,（2）适宜刺激,a.机械牵张 低压力感受器,b.化学物质 前列腺素、缓激肽等,（3）反射弧,心肺感受器,迷走神经,交感神经,中枢,交感紧张性活动,迷走紧张性活动,抑制肾素-血管紧张素、血管升压素释放,意义：血量及体液的量和成分的调节,4.其他心血管反射,心血管神经中枢神经元对缺血的直接反应，引起交感缩血管紧张性活动加强，动脉血压升高。,（1）腹腔内脏感受器引起的心血管反射,（2）躯体传入冲动引起的心血管反射,（3）脑缺血反应,二、体液调节（Hormonal regulation),血液和组织液中所含化学物质对心血管活动的调节,（一）肾上腺素和去甲肾上腺素 epinephrine and norepinephrine adrenaline and noradrenaline,来源：肾上腺髓质和交感神经末梢,共同点：其受体有1、2。,NE、E+ 1 心脏活动加强,NE、E+ 血管收缩,NE、E+ 2 血管舒张,不同点：, NE与受体结合力强，与受体结合力弱，与2几乎不结合。, E既可与 受体结合，又可与受体结合。与受体结合力强于NE,与 受体结合力弱于NE。,NE E,心脏（ 1）,血管 （，2）,整体,心脏活动加强,血管收缩，外周阻力增大,血压升高（升压剂）,常被减压反射掩盖,心脏活动加强,皮肤、肾、胃肠、血管收缩,骨骼肌、肝脏血管舒张,血液重新分配，外周阻力变化与剂量有关,心脏活动加强（强心剂）,肾上腺素,心率 传导 收缩力,心脏(1),心输出量,血管,皮肤 腹腔内脏血管()收缩,骨骼肌 肝脏血管(2)舒张,外周阻力 变化不大,去甲肾上腺素,血管平滑肌()收缩外周阻力,norepinephrine,?,norepinephrine,（二）肾素-血管紧张素 (renin-angiotensin system，RAS),肾素是肾小球近球细胞合成和分泌的蛋白酶,近球细胞,肾素,血管紧张素原,血管紧张素,血管紧张素转换酶,血管紧张素,血管紧张素酶A （氨基肽酶A）,血管紧张素,血管紧张素、的生理作用：,.缩血管作用。使微动脉收缩，外周阻力增大；使静脉收缩，回心血量增多。BP升高。（ 强）,.促进肾上腺皮质球状带释放醛固酮，保钠、保水。（ 强）,.直接促进肾小管对钠、水的吸收。,.促进交感神经末梢释放NE。,.作用于中枢。使交感缩血管中枢紧张性活动加强。并可引起渴感。,6.对基因表达的影响：心肌、血管、间质,心脏和血管内部的肾素-血管紧张素系统：,.心脏的肾素-血管紧张素系统的作用,.血管的肾素-血管紧张素系统的作用,心血管等器官组织还有相对独立的、局部的RAS，通过旁分泌和（或）自分泌的方式直接调节心血管活动。,（三）血管升压素(vasopressin) 抗利尿激素(antidiuretic hormone，ADH),由下丘脑视上核和室旁核神经细胞合成的。,引起释放的因素：,.体液渗透压的改变（升高）,.非渗透压因素 BP降低 血容量减少,作用：,1.升高血压（禁食，脱水，失血）,2.抗利尿,血浆晶体 渗透压,下丘脑 渗透压 感受器,下丘脑 视上核 室旁核,VP (ADH),血压 血容量 低氧 伤害性刺激,BP,肾远曲小 管集合管,水重吸收,尿量,肾脏调节 （肾体液控制系统）,细胞外液量,血量,血压,VP ,肾素血管紧张素 醛固酮系统,肾排水、排钠 血管收缩,细胞外液量 血压,（四）血管内皮细胞生成的血管活性物质,1.血管内皮细胞生成的舒血管物质,(1) 前列环素(prostacyclin),(2) 内皮舒张因子 (endothelium-derived relaxing factor,EDRF),NO,2.血管内皮细胞生成的缩血管物质,（1）内皮素,（2）血栓烷A2,NO是一个神经元间信息沟通的传递物质。在心血管活动中也有重要的调节作用。,一氧化氮（NO）,“sandwich“ experiment done by Furchgott,低氧，ACh ，NE，VP，缓激肽，组胺等化学物质，及血流量增加引起的血管壁切应力改变等物理刺激，都能引起NO的合成和释放。,（五）心房钠尿肽（natriuetic peptide ,NP）,心房肌细胞分泌的多肽类激素,引起释放的因素：心房壁受到牵拉,作用：,1.舒张血管，心率减少，每搏输出量减少，从而降低血压。 2.作用于肾脏，排钠排水，从而调节循环血量。 3.抑制肾素分泌，抑制醛固酮分泌，抑制血管加压素的分泌。 4.调节细胞生长。,（六）阿片肽,-内啡肽，与促肾上腺皮质激素来自同一前体,引起释放因素：应激,作用：,1.作用于中枢，使交感紧张性活动减弱，心迷走紧张性活动增强，血压下降。,2.作用于外周血管壁，使血管舒张。,（七）激肽释放酶-激肽系统,氨基肽酶,作用：,1.强烈的舒血管作用,2.增加毛细血管壁的 通透性,调节血压和局部血流量,（八）组织胺,组氨酸脱羧而来,存在于组织（皮肤、肺和胃肠粘摸）的肥大细胞中。,作用：,1.强烈的舒血管作用,2.增加毛细血管和微静脉管壁的通透性,三、自身调节,代谢性自身调节机制,肌源性自身调节机制,动脉血 压调节,神经调节,体液调节 （肾体液控制系统）,快速、短期调节调节阻力 血管口径，心脏活动,长期调节调节 细胞外液量,第五节 器官循环,冠脉循环 肺循环 脑循环,一、冠脉循环（ Coronary blood flow ）,（一）冠脉循环的解剖特点,1.冠状动脉是主动脉的第一次分支，它在心外膜的分支常常垂直穿过心肌，在心内膜下层分支呈网。,2.冠脉循环的毛细血管网丰富，毛细血管数和心肌纤维数的比例为1：1。,3.冠状动脉之间的侧支吻合细小，血流量很小。吻合支多在心内膜下。,（二）冠脉循环的特点 Features of coronary blood flow,1.冠脉循环的血流量大。,（200250ml/min，6080ml/min.100g心肌，45%CO）,2.冠脉循环途径短，血压较高、血流快。,3.冠脉循环心肌摄氧率高、耗氧量大。,4.冠脉循环的血流量在每一心动周期中呈规律性的变化。,收缩期血流量20%-30%舒张期，因此舒张压的高低和舒张期的长短是影响冠脉血流量的重要因素。,等容收缩期 射血期 舒张期 舒张压 舒张期长短,体外反搏动装置： 在舒张期定时定量地压迫下肢，增加外周阻力和舒张压，以增加冠脉血流量。,Phasic nature of CBF,During systole, The myocardial vessels are compressed and tends to collapse, mainly in the left ventricle, where the intraventricular pressure reaches large values. The result is a reduced CBF, even though systemic arterial pressure is highest during this period. Systolic compressional forces are greater in the subendocardial layers than in the epicardial ones. Therefore the subendocardial lay