Mechanismus

Veränderungen des systemischen Gefäßwiderstandes und des Herzzeitvolumens sind für Änderungen des MAP verantwortlich.

Die einflussreichste Variable bei der Bestimmung des systemischen Gefäßwiderstandes ist der Radius der Blutgefäße selbst. Der Radius dieser Gefäße wird sowohl durch lokale Mediatoren als auch durch das autonome Nervensystem beeinflusst. Endothelzellen, die die Blutgefäße auskleiden, produzieren und reagieren auf vasoaktive Substanzen, um die Gefäße je nach den Bedürfnissen des Körpers entweder zu erweitern oder zu verengen.

Bei erhöhtem MAP induzieren Scherkräfte an den Gefäßwänden die Synthese von Stickstoffmonoxid (NO) in den Endothelzellen. NO diffundiert in die glatten Gefäßmuskelzellen, wo es die Guanylylzyklase aktiviert und zu einer Dephosphorylierung von GTP zu cGMP führt. Das cGMP wirkt als zweiter Botenstoff innerhalb der Zelle und führt letztendlich zur Entspannung der glatten Muskulatur und zur Dilatation des Gefäßes. Weitere lokal gebildete gefäßerweiternde Verbindungen sind Bradykinin und die verschiedenen Prostaglandine, die über ähnliche Mechanismen zur Entspannung der glatten Gefäßmuskulatur führen.

Endothelin ist eine lokale vasoaktive Verbindung, die auf die glatte Gefäßmuskulatur die entgegengesetzte Wirkung wie NO hat. Ein verminderter MAP löst die Produktion von Endothelin innerhalb der Endothelzellen aus. Endothelin diffundiert dann in die Zellen der glatten Gefäßmuskulatur und bindet den ET-1-Rezeptor, einen Gq-gekoppelten Rezeptor, was zur Bildung von IP3 und zur Freisetzung von Kalzium aus dem sarkoplasmatischen Retikulum führt, was eine Kontraktion der glatten Muskulatur und eine Verengung des Gefäßes zur Folge hat.

Das autonome Nervensystem spielt ebenfalls eine wichtige Rolle bei der Regulierung des MAP über den Barorezeptorreflex. Die arteriellen Barorezeptoren, die sich im Sinus carotis und im Aortenbogen befinden, wirken durch ein negatives Rückkopplungssystem, um den MAP im idealen Bereich zu halten. Die Barorezeptoren kommunizieren mit dem Nucleus tractus solitarius in der Medulla des Hirnstamms über den Nervus glossopharyngeus (Hirnnerv IX) im Sinus carotis und den Nervus vagus (Hirnnerv X) im Aortenbogen. Der Nucleus tractus solitarius bestimmt den Sympathikus- bzw. Parasympathikustonus, um den MAP je nach den Bedürfnissen des Körpers zu erhöhen oder zu senken.

Wenn der MAP erhöht ist und die Stimulation der Barorezeptoren zunimmt, verringert der Nucleus tractus solitarius die Sympathikusleistung und erhöht die Parasympathikusleistung. Die Erhöhung des parasympathischen Tonus verringert die myokardiale Chronotropie und Dromotropie, mit weniger ausgeprägten Auswirkungen auf die Inotropie und Lusitropie, über die Wirkung von Acetylcholin auf M2 muskarinische Rezeptoren im Myokard. M2-Rezeptoren sind Gi-gekoppelt, hemmen die Adenylatzyklase und verursachen eine Abnahme des cAMP-Spiegels in der Zelle. Das Ergebnis ist eine Abnahme des Herzzeitvolumens und eine anschließende Abnahme des MAP.

Umgekehrt nimmt bei einer Abnahme des MAP das Feuern der Barorezeptoren ab und der Nucleus tractus solitarius wirkt, um den parasympathischen Tonus zu reduzieren und den sympathischen Tonus zu erhöhen. Die Erhöhung des Sympathikustonus erhöht die myokardiale Chronotropie, Dromotropie, Inotropie und Lusitropie über die Wirkung von Epinephrin und Norepinephrin auf adrenerge Beta1-Rezeptoren im Myokard. Beta1-Rezeptoren sind Gs-gekoppelt, aktivieren die Adenylatzyklase und verursachen einen Anstieg des cAMP-Spiegels in der Zelle. Darüber hinaus wirken Epinephrin und Norepinephrin über alpha1-adrenerge Rezeptoren auf vaskuläre glatte Muskelzellen, um eine Vasokonstriktion sowohl in Arterien als auch in Venen zu induzieren. Alpha1-Rezeptoren sind Gq-gekoppelt und wirken über den gleichen Mechanismus wie der oben erwähnte ET-1-Rezeptor. Die Kombination dieser Vorgänge erhöht sowohl das Herzzeitvolumen als auch den systemischen Gefäßwiderstand, wodurch der MAP effektiv erhöht wird.

Ein erhöhter Sympathikustonus tritt auch bei körperlicher Anstrengung, schweren Blutungen und in Zeiten psychischen Stresses auf.

Das Nierensystem trägt zur Aufrechterhaltung des MAP vor allem durch die Regulierung des Plasmavolumens bei, das sich direkt auf das Herzzeitvolumen auswirkt. Ein Abfall der Nierendurchblutung löst die Freisetzung von Renin aus, wodurch die Renin-Angiotensin-Aldosteron-Kaskade in Gang gesetzt wird. Aldosteron wirkt auf die distalen Nierentubuli, um die Natriumrückresorption zu erhöhen und damit die Wasserrückresorption und das Plasmavolumen zu steigern. Angiotensin II wirkt über den AT1-Rezeptor auf das Gefäßsystem und induziert die Kontraktion der glatten Muskulatur, was zu einer Vasokonstriktion führt. Der AT1-Rezeptor ist Gq-gekoppelt und wirkt über den gleichen Mechanismus wie die oben erwähnten ET-1- und alpha1-Rezeptoren. Zusammen erhöhen diese Veränderungen sowohl das Herzzeitvolumen als auch den systemischen Gefäßwiderstand, um den MAP zu erhöhen.