Fyziologie hepatosplanchnické mikrocirkulace


Autoři: Turek Zdeněk
Vyšlo v časopise: Anest. intenziv. Med., 23, 2012, č. 3, s. 163-166
Kategorie: Kapitoly z klinické fyziologie

Mikrocirkulace má zásadní úlohu v interakcích mezí krví a cílovými tkáněmi, strukturální a funkční změny na úrovni mikrocirkulace jsou patofyziologickým mechanismem vývoje řady akutních závažných syndromů a onemocnění včetně sepse, syndromu multiorgánové dysfunkce, ischemicko-reperfuzního poškození a všech forem šokových stavů.

Komplexní funkce jater zajišťující hepatickou homeostázu jsou vysoce závislé na adekvátní funkci mikrocirkulace a její fyziologické regulaci. Klíčová role mikrocirkulační dysfunkce byla dokumentována u ischemicko/ /reperfuzního poškození jater [1–3], u transplantací [4] a jaterních resekcí s rozšířenou hemihepatektomií [5] a také u syndromu multiorgánové dysfunkce septické etiologie [6]. Experimentální i klinické mikrocirkulační studie posledních let poukazují na výraznou diskrepanci mezi zachovalými parametry systémové hemodynamiky s normálním transportem kyslíku a detekovatelnými změnami mikrocirkulace v raných fázích šokových stavů [7]. Je jasně prokázané, že úprava systémové hemodynamiky nemusí být provázena úpravou regionální mikrocirkulační dysfunkce a tkáňové hypoxie ve splanchnické oblasti [8].

Ačkoli regulační mechanismy jaterního průtoku na úrovni sinusoid nejsou doposud dostatečně exaktně popsány, předchozí experimentální studie jasně ukázaly, že obnova efektivní mikrovaskulární perfuze je limitním faktorem zotavení jaterních funkcí bez ohledu na striktní normalizaci systémové hemodynamiky [9]. Základním klinickým problémem jsou zcela omezené možnosti přímého vyšetření jaterní perfuze na mikrovaskulární úrovni v běžné klinické praxi. Zcela unikátní možností k přímému studiu a vyšetření jaterní mikrocirkulace v klinice je peroperační období u nemocných podstupujících nitrobřišní výkony na jaterním parenchymu i mimo něj. V prvních, zcela ojedinělých případech (jaterní resekce u žijících dárců a ortotopické transplantace s vyšetřením graftu) byly právě použity neinvazivní optické technologie typu OPS – Orthogonal Polarization Spectral (Imaging) a SDF – Sidestream Dark-field (Imaging) zobrazení, kdy byla zjištěna korelace mezi iniciálním mikrocirkulačním statutem a časnou funkcí graftu [4, 5]. Určitou alternativu představuje i laserová dopplerovská flowmetrie, kde by podmínkou k perioperačnímu vyšetření nebyla ani laparotomie, vzhledem k velikostem dostupných laserových sond.

Za fyziologických podmínek přitéká krev do jater cestou a. hepatica (500 ml/min) a cestou v. portae (1500 ml/min). Mechanismy regulující hepatickou mikrocirkulaci s ohledem na duální charakter perfuze jater jsou velmi komplexní, základní v současné době známé principy byly velmi podrobně shrnuty v recentní světovém písemnictví [10]. Ačkoli jaterní sinusoidy, stejně jako kapiláry ostatní mikrocirkulační sítě, neobsahují cévní hladké svalové buňky, je všeobecně akceptovaným faktem, že mohou podléhat aktivní konstrikci zprostředkované specializovanými kontraktilními pericyty (Itovy buňky, HSC – hepatic stellate cell) [11–13]. Regulace kapilárního průtoku se také uskutečňuje aktivními morfologickými změnami endotelií, tzv. buckling [14–16]. Existuje unikátní vztah mezi portálním a arteriálním cévním systémem jater, uplatňuje se koncept specifické komunikace mezi oběma vaskulárními systémy [17]. Ukazuje se, že díky arteriolo-portálním anastomozám existují zkraty mezi oběma vaskulárními systémy jater. Bylo prokázáno, že tyto zkraty hrají klíčovou úlohu pro stabilitu dodávky kyslíku a živin v jaterním parenchymu [18].

Regulace mikrocirkulace jater může být ovlivněna účinkem potentních vazoaktivních substancí. Endoteliny (ETs), tromboxan A2, angiotenzin II a katecholaminy jsou potentními vazokonstriktory, naopak oxid dusnatý (NO), oxid uhelnatý (CO) a prostaglandiny jsou považovány za potentní vazodilatátory, které za fyziologických okolností vyvažují účinky vazokonstrikčních látek. V posledních letech je věnováno velké úsilí výzkumu vlastností a vztahu mezi endoteliny s jejich receptory a enzymovými systémy uvolňujícími vazoaktivní gaseózní molekuly NO a CO (jedná se o syntetázu oxidu dusnatého a hem-oxygenázový systém) [19]. Dílčí výzkumy posledních let ukazují možný podíl podávaných anestetik na ovlivnění rovnováhy mezi jednotlivými systémy kontrolujícími perfuzi hepatosplanchnické oblasti na úrovni mikrocirkulace.

V klidu protéká splanchnickou oblastí přibližně 30 % minutového srdečního výdeje, z čehož připadá asi 700 ml/min na truncus coeliacus, 500 ml/min na horní a 300 ml/min na dolní mezenterickou tepnu [20]. Průtok krve v kapilárách střevní mukózy se může při procesu trávení zvýšit o 70–100 %. Jak již bylo řečeno, šokové stavy, trauma, sepse či velké chirurgické výkony mohou být příčinou rozvoje syndromu multiorgánové dysfunkce, kde jedním z patofyziologických mechanismů je redistribuce krevního průtoku vedoucí k regionální orgánové hypoperfuzi s obtížně predikovatelnými dopady. Tento nepříznivý stav může přetrvávat i přes normalizaci systémové dodávky kyslíku [21]. Je řada velmi opodstatněných důvodů, proč je nutné se ve výzkumu, klinice i léčbě šokových stavů zaměřovat na perfuzi střeva a známky její dostatečnosti. Klidová tkáňová tenze kyslíku ve střevní mukóze (ptO2) je i za normálních okolností nízká a činí 15–20 torrů, což je způsobeno minimálně dvěma mechanismy. Jednak je to nízká hodnota efektivního hematokritu v kapilárách klků díky fenoménu „plasma- -skimming – odstředění plazmy“ [22], jednak je to zcela zvláštní mikrocirkulační architektura klku s protiproudovou výměnou kyslíku mezi přívodnou arteriolou a odvodnou venulou v dlouhé ose klku (obr. 1A,B) [23, 24]. Za normálních okolností tato zkratová difuze kyslíku není pro integritu klků nebezpečná, a to i přesto, že v průběhu trávení klesá ptO2 až na 5 torrů. Střevní mukóza má schopnost velmi vysokého navýšení extrakce kyslíku, střevo je totiž orgánem s nejvyšší hodnotou kritické dodávky kyslíku (DO2). To je taková hodnota dodávky kyslíku, kdy se již extrakční poměr pro kyslík nezvyšuje a extrakce kyslíku je tedy přímo závislá na jeho dodávce. Po dosažení hodnot kritické dodávky kyslíku může dojít k hypoxii vrcholových partií klku a desintegraci střevní bariéry s možnosti bakteriální translokace do oběhu [250]. Je však prokázáno, že metabolismus střevní mukózy může fungovat určitý čas za „low flow“ stavu, a to bez nadprodukce laktátu [26].

Obr. 1A,B. Protiproudová výměna kyslíku v klku – fyziologický shunt a mikrovaskulární struktura klku (podle de Figueireda [23] a Spannera [27]) – vlevo
Protiproudová výměna kyslíku mezi přívodnou arteriolou a odvodnou venulou s progresivním snižováním arteriolární tenze kyslíku (paO<sub>2</sub>)– vpravo
Vaskulární anatomie lidského klku s radiální orientací kapilár; tučně jsou vyznačeny arterioly, bíle venuly.
Obr. 1A,B. Protiproudová výměna kyslíku v klku – fyziologický shunt a mikrovaskulární struktura klku (podle de Figueireda [23] a Spannera [27]) – vlevo Protiproudová výměna kyslíku mezi přívodnou arteriolou a odvodnou venulou s progresivním snižováním arteriolární tenze kyslíku (paO<sub>2</sub>)– vpravo Vaskulární anatomie lidského klku s radiální orientací kapilár; tučně jsou vyznačeny arterioly, bíle venuly.

Mechanismy regulující průtok krve jednotlivými vrstvami střevní stěny lze obecně rozdělit na intrinzické a extrinzické. Střevo má velmi bohaté zásobení nervovými vlákny sympatiku, což za stresových podmínek (krvácení, šokové stavy, trauma, velké chirurgické výkony) vede k excesivní vazokonstrikci s masivní redistribucí krevního průtoku ze splanchnické oblasti do vitálně důležitých orgánů. Specifickým faktorem ovlivňujícím průtok krve střevními kapilárami jsou velké změny osmolarity vznikající při procesu trávení jednotlivých nutrientů. Regulační mechanismy střevní perfuze jsou shrnuty v obr. 2A, 2B.

Obr. 2A. Intrinzické mechanismy regulující střevní perfuzi
KA – katecholaminy, KS – kortikosteroidy
Obr. 2A. Intrinzické mechanismy regulující střevní perfuzi KA – katecholaminy, KS – kortikosteroidy

Obr. 2B. Extrinzické mechanismy regulující střevní perfuzi
RAAS – systém renin-angiotensin-aldosteron
Obr. 2B. Extrinzické mechanismy regulující střevní perfuzi RAAS – systém renin-angiotensin-aldosteron

Mezi etiologické faktory mezenteriální ischemie a střevní hypoperfuze patří arteriální embolizace, arteriální trombóza a žilní trombóza. Tyto mechanismy tvoří 70–80 % příčin střevní ischemie. Ve 20–30 % případů střevní hypoperfeze se však jedná o tzv. non-okluzivní mezenteriální ischemii, ke které dochází v průběhu „low flow states“ v hepatosplanchnické oblasti, a to z nejrůznějších příčin včetně hemoragie, sepse a ostatních forem šokových stavů. Tyto patofyziologické mechanismy jsou shrnuty v obrázku 3.

Obr. 3. Patofyziologické mechanismy střevní hypoperfuze
ACS – Abdominální kompartment syndrom
Obr. 3. Patofyziologické mechanismy střevní hypoperfuze ACS – Abdominální kompartment syndrom

Do redakce došlo dne 12. 5. 2012.

Do tisku přijato dne 31. 5. 2012.

Adresa pro korespondenci:

MUDr. Zdeněk Turek

KARIM FN Hradec Králové

Sokolská 581

500 05 Hradec Králové

e-mail: turek@fnhk.cz


Zdroje

1. Hanboon, B. K., Ekataksin, W., Alsfasser, G. et al. Microvascular dysfunction in hepatic ischemia-reperfusion injury in pigs. Microvasc. Res., 2010, 80, 1, p. 123–132.

2. Kondo, T., Todoroki, T., Hirano, T., Schildberg, F. W., Messmer, K. Impact of ischemia-reperfusion injury on dimensional changes of hepatic microvessels. Liver, 1998, 198, 2, p. 63–72.

3. Kaszaki, J., Wolfard, A., Szalay, L., Boros, M. Pathophysiology of ischemia-reperfusion injury. Transplant. Proc., 2006, 38, 3, p. 826–828.

4. Puhl, G., Schaser, K. D., Pust, D. et al. Initial hepatic microcirculation correlates with early graft function in human orthotopic liver transplantation. Liver Transpl., 2005, 11, 5, p. 555–563.

5. Puhl, G., Schaser, K. D., Vollmar, B., Menger, M. D., Settmacher, U. Noninvasive in vivo analysis of the human hepatic microcirculation using orthogonal polorization spectral imaging. Transplantation, 2003, 75, 6, p. 756–761.

6. Spapen, H. Liver perfusion in sepsis, septic shock, and multiorgan failure. Anatomical. Rekord, 2008, 291, 6, p. 714–720.

7. Ellis, C. G., Bateman, R. M., Sharpe, M. D. et al. Effect of a maldistribution of microvascular blood flow on capillary O2 extraction in sepsis. Am J. Physiol. Heart Circ. Physiol., 2002, 282, 1, H 156–164.

8. Hiltebrand, L. B., Krejci, V., Banic, A., Erni, D., Wheatley, A. M., Sigurdsson, G. H. Dynamic study of the distribution of microcirculatory blood flow in multiple splanchnic organs in septic shock. Crit. Care Med., 2000, 28, 9, p. 3233–3241.

9. Chun, K., Zhang, J., Biewer, J., Fergusson, D., Clemens, M. G. Microcirculatory failure determines lethal hepatocyte injury in ischemic/reperfused rat livers. Shock, 1999, 1, 1, p. 3–9.

10. Vollmar, B., Menger, M. D. The Hepatic Microcirculation: Mechanistic Contributions and Therapeutic Targets in Liver Injury and Repair. Physiol. Rev., 2009, 89, 4, p. 1269–1339.

11. Zhang, J. X., Pegoli, W., Clemens, Mg. Endothelin-1 induces direct constriction of hepatic sinusoids. Am. J. Physiol., 1994, 266, 4, G624–G632.

12. Zhang, J. X., Bauer, M., Clemens, M. G. Vessel- and target cell-specific actions of endothelin-1 and endothelin-3 in rat liver. Am. J. Physiol., 1995, 269, 2, G269–277.

13. Bauer, M., Bauer, I., Sonin, N. V. et al. Functional significance of endothelin B receptors in mediating sinusoidal and extrasinusoidal effects of endothelins in the intact rat liver. Hematology, 2000, 31, 4, p. 937–947.

14. Weigelt, H., Baumgartl, H., Hauck, G., Lubbers, D. W. A vitalmicroscopic set-up to study vasomotion induced by electrical stimulation with microelectrodes. Bibl. Anat., 1979, 18, p. 81–84.

15. Lubbers, D. W., Hauck, G., Weigelt, H., Addicks, K. Contractile properties of frog capillaries tested by electrical stimulation. Bibl. Anat., 1979, 17, p. 3–10.

16. Franke, R. P., Fuhrmann, R., Biebl, B., Jung, F. Influence of various radiographic contrast media on the buckling of endothelial cells. Microvasc. Res., 2008, 76, 2, p. 110–113.

17. Burkel, W. E. The fine structure of the terminal branches of the hepatic artertial system of the rat. Anat. Rec., 1970, 167, p. 329–349.

18. Richter, S., Vollmar, B., Mucke, I., Post, S., Menger, M. D. Hepatic arteriolo-portal venular shunting guarantees maintance of nutritional microvascular supply in hepatic arterial buffer response of rat livers. J. Physiol., 2001, 531, Pt 1, p. 193–201.

19. Pannen, B. H. New insights into the regulation of hepatic blood flow after ischemia and reperfusion. Anesth. Analg., 2002, 94, 6, p. 1448–1457.

20. Ganong, F. W. Krevní oběh orgány. Přehled lékařské fyziologie. Ganong WF, H&H, Česká republika, 1999, 32, p. 515–516.

21. Ince, C., Sinaasappel, M. Microcirculatory oxygenation and shunting in sepsis and shock. Crit. Care Med., 1999, 27, 7, p. 1369–1377.

22. Marshall, J. C., Christou, N. V., Meakins, J. L. The gastrointestinal tract. The “undrained abscess” of multiple organ failure. Ann. Surg., 1993, 218, 2, p. 111–119.

23. de Figueiredo, L. F. P., Silva, E., Cruz, R. J., Silva, M. R. Gas tonometry for evaluation of gastrointestinal mucosal perfusion. Experimental model of trauma, shock and complex surgical maneuvers – part 1. Acta Cir. Bras., [serial online] 2002, 17, 4, Available from URL> http>//Scilo.br/acb.

24. Lundgren, O. The circulation of the small bowel mucosa. Gut, 1974, 15, 12, p. 1005–1013.

25. Nelson, D. P., Samsel, R. W., Wood, L. D., Schumacker, P. T. Pathological supply dependence of systemic and intestinal O2 uptake during endotoxemia. J. Appl. Physiol., 1988, 64, 6, p. 2410–2419.

26. Jakob, S. M. Splanchnic blood flow in low-flow states. Anesth. Analg., 2003, 96, 4, p. 1129–1138.

27. Spanner, R. Neue Befunde uber die Blutwege der Darmwand und ihre funktionelle Bedeutung. Morph. Jb., 1939, 69, p. 394–454.

Štítky
Anesteziologie a resuscitace Intenzivní medicína

Článek vyšel v časopise

Anesteziologie a intenzivní medicína

Číslo 3

2012 Číslo 3

Nejčtenější v tomto čísle

Tomuto tématu se dále věnují…


Kurzy

Zvyšte si kvalifikaci online z pohodlí domova

Minimonografie - vědomostní test
nový kurz

Léčba karcinomu močového měchýře
Autoři:

Imunitní trombocytopenie (ITP)
Autoři: prof. MUDr. Tomáš Kozák, Ph.D., MBA

Léčba bolesti v ordinaci praktického lékaře
Autoři: MUDr. PhDr. Zdeňka Nováková, Ph.D.

Prediabetes
Autoři:

Všechny kurzy
Kurzy Doporučená témata Časopisy
Přihlášení
Zapomenuté heslo

Nemáte účet?  Registrujte se

Zapomenuté heslo

Zadejte e-mailovou adresu se kterou jste vytvářel(a) účet, budou Vám na ni zaslány informace k nastavení nového hesla.

Přihlášení

Nemáte účet?  Registrujte se