Determinanten des arteriellen Drucks
Hypertonie ist eine Störung der Regulation des systemischen arteriellen Drucks, die selbst von mehreren Organsystemen eingestellt und reguliert wird.
Der arterielle Druck ergibt sich aus der Pumpwirkung des linken Ventrikels des Herzens; Daher spiegelt das Niveau des arteriellen Drucks an jedem Punkt im arteriellen Gefäßkompartiment die Funktion des linken Ventrikels wider. Während jeder Kontraktion des linken Ventrikels wird der höchste systemische Druck, der in den Arterien erzeugt wird, als systolischer Druck bezeichnet. Wenn die Herzklappe, die den Ausfluss aus dem linken Ventrikel steuert, schließt und der linke Ventrikel sich entspannt (zwischen den Schlägen), sinkt der arterielle Druck, da das arterielle Blut schnell aus dem arteriellen Kompartiment in die Kapillaren fließt. Die Druckabfallrate wird durch die terminalen Arteriolen und durch die Energie gesteuert, die unter Entspannung der Wände der großen Leitungsarterien in das Blut zurückgeführt wird, ein Vorgang, der als Windkesseleffekt bezeichnet wird und direkt mit der Elastizität (Compliance) der Leitungsarterien zusammenhängt. Der Windkessel-Prozess ist sehr ähnlich wie das gestreckte Gummiband einer Schleuder, die zurückprallt und Kraft auf das zu fahrende Objekt ausübt. Das niedrigste systemische arterielle Druckniveau wird kurz vor der nächsten Kontraktion erreicht und wird als diastolischer Druck bezeichnet. Somit spiegelt der systolische Druck die Wirkung des Herzens, den Widerstand gegen den Abfluss aus dem arteriellen Kompartiment und den Windkessel-Effekt wider, während der diastolische Druck durch die Abflussrate (Widerstand, der durch die Arteriolen eingestellt wird) und die Zeit zwischen den Kontraktionen (das „Interbeat“ -Intervall oder die Herzfrequenz) eingestellt wird. Bei konstantem Arteriolenwiderstand kann eine Erhöhung der Herzfrequenz den scheinbaren diastolischen Druck erhöhen. Der diastolische Druck verfolgt auch den systolischen Druck, da ein Anstieg des systolischen Drucks einen höheren Startpunkt festlegt, von dem der arterielle Druck zwischen den Kontraktionen abfallen kann. Die Druckdifferenz zwischen systolischem und diastolischem Druck wird als Pulsdruck bezeichnet. Der Pulsdruck nimmt ein größeres Forschungsinteresse an, da er möglicherweise zur Entwicklung einer systemischen Hypertonie und einer Schädigung der Arterienwand beiträgt, die zu Atherosklerose führt.
Der systolische und diastolische Druck sind im Laufe der Zeit nicht konstant, sondern variieren kontinuierlich, auf einer Beat-by-Beat-Basis, auch während Ruhe und Schlaf. Der arterielle Druck hängt von vielen Faktoren ab, darunter Alter, Geschlecht, Körpergewicht, Kondition, aktuelle körperliche Aktivität und Verhaltensweisen aller Art (z. B. Essen, Trinken). Natürlich wird der arterielle Druck auch von vielen Medikamenten beeinflusst, einschließlich verschreibungspflichtigen Medikamenten, rezeptfreien Medikamenten und Missbrauchsdrogen. Der systemische arterielle Blutdruck des Menschen wird normalerweise mit einem Verschlussgerät (Manschette) an einem oder beiden Armen gemessen. Wenn der arterielle Druck auf diese Weise gemessen wird, werden sowohl obere als auch untere Werte angegeben (z. B. 120 über 80, systolisch über diastolisch). Anstelle des systolischen und diastolischen Drucks können wir auch vom mittleren arteriellen Druck (MAP) sprechen, der der durchschnittliche Druck zwischen systolischem und diastolischem Druck ist. MAP wird, wenn sie über die Zeit gemittelt wird, durch die folgende Beziehung zwischen dem Herzzeitvolumen (CO) und dem gesamten systemischen Gefäßwiderstand (TSVR) definiert: MAP = CO × TSVR. TSVR ist die Summe Gesamtwiderstand gegen den Blutfluss aus dem arteriellen Kompartiment und spiegelt die Wirkung aller terminalen Arteriolen wider. CO ist die Menge an Blut (in Litern), die vom linken Ventrikel des Herzens über eine volle Minute gepumpt wird. Dieses Blutvolumen wird durch die Kontraktionskraft des linken Ventrikels, die Herzfrequenz und die Blutmenge bestimmt, die während jeder Kontraktion in der linken Ventrikelkammer enthalten ist. Letzteres wird zum Teil durch die Menge an Blut gesteuert, die aus dem venösen Kompartiment zum Herzen zurückkehrt (als venöser Rückfluss bezeichnet), und durch den Widerstand, der auftritt, wenn das Herz das Blut in den arteriellen Kreislauf pumpt. Da Krampfadern den venösen Rückfluss beeinflussen, beeinflussen Veränderungen sowohl des Blutvolumens als auch des Konstriktionsgrades der glatten Venenmuskulatur den niedrigen Blutdruck in den Venen und die zum Herzen zurückgeführte Blutmenge. Da CO durch das Volumen des Blutes definiert wird, das vom linken Ventrikel mit jedem Schlag ausgestoßen wird (als Schlagvolumen bezeichnet), und durch die Herzfrequenz, wird der arterielle Druck durch Schlagvolumen, Herzfrequenz und TSVR bestimmt.
In allen Organismen wird der arterielle Druck durch viele Faktoren eingestellt und reguliert, von denen die meisten durch Mechanismen des Informationsaustauschs, sowohl des Nervensystems als auch der Chemikalie, integriert sind. Das Hauptsystem, das den arteriellen Druck reguliert und einstellt, ist das ANS, das integriert mit dem Zentralnervensystem (ZNS) arbeitet. Beide Zweige des ANS, sympathisch und parasympathisch, arbeiten integriert zusammen, um den arteriellen Druck zu kontrollieren. Einige Studien weisen darauf hin, dass die beiden Systeme gegensätzlich arbeiten, wobei eines stimuliert (sympathisch) und das andere hemmt (parasympathisch), um eine Regulierung des arteriellen Drucks und der Herzaktion zu erreichen. Eine genauere Ansicht ist jedoch, dass die beiden Systeme zusammenarbeiten, um das ultimative Ziel zu erreichen, nämlich dem Organismus zu ermöglichen, zu überleben und alles zu erreichen, was er tun möchte. Es ist wichtig, dieses Konzept zu schätzen, um die Bedeutung der Blutdruckdynamik zu verstehen. Das sympathische System wird allgemein als der stressreaktive Zweig des ANS angesehen, da es die Funktionen des Organsystems verändert, um die Reaktion eines Organismus auf Stress zu optimieren, unabhängig davon, ob der Stress extern oder intern auftritt. Das parasympathische System gilt als der „vegetative“ Zweig des ANS, der die primitivsten und essentiellsten biologischen Handlungen reguliert, die für das Überleben des Organismus und der Spezies notwendig sind. Das sympathische System (1) kann die Herzfrequenz und die Kontraktionskraft erhöhen; (2) kann die Spannung (den Tonus) der glatten Muskulatur in den terminalen Arteriolen erhöhen, wodurch die Blutabflussrate aus dem arteriellen Kompartiment verringert und der systemische Gefäßwiderstand erhöht wird; (3) stimuliert die Freisetzung von Chemikalien aus der Niere und den Nebennieren, die für die Kontrolle des Blutvolumens, der Blutelektrolyte und der Kontraktion oder Entspannung der glatten Muskulatur in den Arterien und Arteriolen wichtig sind; und (4) steuert eine Vielzahl zusätzlicher Funktionen vom Stoffwechsel über die Funktion der Augen bis hin zu sexuellen Funktionen. Eine der wichtigsten Funktionen des sympathischen Systems ist die Verschiebung des Blutflusses zwischen den Organsystemen, um die Bedürfnisse der Gewebe zu erfüllen. Jedes Organsystem erhält einen Bruchteil des gesamten CO; Während einiger Funktionen des Individuums benötigt ein Organsystem jedoch möglicherweise mehr. Dies wird durch das ZNS durch eine selektive Erhöhung der sympathischen Nervenaktivität zu bestimmten Organsystemen erreicht, die den Fluss (zu diesem Zeitpunkt) nicht benötigen, und eine Abnahme der Nervenaktivität zu Organsystemen, die mehr Blut benötigen. Das parasympathische System steuert viele Organsysteme, um eine normale Homöostase ohne Stress aufrechtzuerhalten. Zum Beispiel verlangsamt das parasympathische System das Herz, erhöht die Magen-Darm-Aktivität und Sekretion, um die Verdauung zu unterstützen, erleichtert die Beseitigung von Abfallprodukten aus dem Körper, schützt die Lunge vor dem Einatmen giftiger Chemikalien und Substanzen, schützt die Netzhaut vor übermäßigem Licht und erleichtert das Sehen auf kurze Distanz. Sowohl der sympathische als auch der parasympathische Zweig des ANS projizieren vom ZNS zum Herzen; allerdings sendet nur das sympathische System Nervenprojektionen an Blutgefäße.Das ANS hat seinen Ursprung im ZNS und ist durch kurze und lange Nerven eng mit den Teilen des Gehirns verbunden, die für die Koordination von Herz-Kreislauf- und Atmungsfunktionen (Hirnstamm) sowie für primitive und komplexe Verhaltensweisen und sogar Kognition wichtig sind. Jedes Verhalten oder jede Handlung eines Individuums erfordert eine angemessene und selektive autonome Reaktion, andernfalls könnte der Organismus die gewünschte Handlung nicht ausführen. Zum Beispiel erhöht „Angst“ im Allgemeinen die sympathische Aktivität und verringert die parasympathische Aktivität. Obwohl sowohl die Angst vor einer äußeren Bedrohung als auch die Angst vor einer „inneren“ kognitiven (wahrgenommenen) Bedrohung zur Aktivierung einer sympathischen Reaktion (z. B. erhöhte Herzfrequenz) führen können, sind die spezifischen Veränderungen der autonomen Funktion nicht gleich. Daher kann man nicht verallgemeinern und sagen, dass alle Angstreaktionen die gleiche Wirkung auf das Herz-Kreislauf-System haben; Einige können anspruchsvoller oder sogar schädlicher sein als andere. Die Beziehungen zwischen Verhalten und normaler oder abnormaler kardiovaskulärer Funktion werden erst kürzlich aufgeklärt, und solche Studien umfassen ein Untersuchungsgebiet, das als verhaltensautonome Kopplung bezeichnet wird. Dass eine solche Kopplung von Genen diktiert wird und somit teilweise durch Vererbung gesteuert wird, wurde kürzlich durch Studien in unserem Labor festgestellt. Könnte ein Individuum Gene erben, die zu einer abweichenden verhaltensautonomen Kopplung führen?
Der systemische arterielle Druck zeigt auch einen täglichen Rhythmus, der im Allgemeinen während der Wach- / Tagesperiode höher und während der Ruhe- / Schlafperiode niedriger ist. Wenn der arterielle Druck einer Person während der aktiven Periode von einem Hoch auf ein Tief während der Ruhezeit abnimmt, kann die Person als „Löffel“ eingestuft werden.“ Interessanterweise weisen viele menschliche Hypertoniker ein Versagen beim „Eintauchen“ auf und werden als „Nondipper“ bezeichnet.“
Das endokrine System hat direkte und indirekte Auswirkungen auf die Bestimmung des systemischen arteriellen Drucks. Steroide, sowohl Gonaden- als auch Nebennierenrinde, üben direkte Einflüsse auf alle zellulären Komponenten des arteriellen Kompartiments (einschließlich glatter Muskeln und Endothelzellen), auf die Nierenfunktion aus, die sich auf die Retention von Natrium und Wasser bezieht, auf die Aktionen des Herzens und insbesondere auf die Funktion des ZNS. Endokrine Systeme sind mit der Kontrolle des täglichen (zirkadianen) Rhythmus verbunden und beeinflussen direkt das ZNS (einschließlich kognitiver Bereiche). Da jedes Verhalten eine angemessene autonome und kardiovaskuläre Reaktion haben muss, ist es klar, dass subtile endokrine Verhaltensänderungen, wenn sie über einen längeren Zeitraum ausgeübt werden, tiefgreifende Auswirkungen auf das Niveau des systemischen arteriellen Drucks haben können.