Textbook Notes (368,795)
Canada (162,165)
Physiology (114)
PSL301H1 (21)
Chapter 15

Chapter 15 - Blood Flow and the Control of Blood Pressure.docx

21 Pages
151 Views
Unlock Document

Department
Physiology
Course
PSL301H1
Professor
Michelle French
Semester
Winter

Description
Blood Flow and the Control of Blood Pressure ­ Blood leaving the heart enters systemic arteries, shown here as expandable.  Elastic region  o Pressure produced by contraction of left ventricle is stored in elastic walls  of arteries and slowly released through elastic recoil  ▯continuous flow  during ventricular relaxation  o This is why arteries are known as pressure reservoir of circulatory system  o Arterioles create high­resistance outlet for arterial blood flow, and  distribute blood flow to individual tissues by selectively constricting and  dilating  ▯site of variable resistance   Diameter regulated both by local factors such as oxygen  concentrations, and ANS and hormones  o Epithelium is leaky and allows for exchange of materials between plasma,  interstitial fluid and cells of body  o Veins act as volume reservoir from which blood can be sent to arterial side  of circulation if blood pressure falls to low  The Blood Vessels ­ Walls of blood vessels = smooth muscle, elastic connective tissue, and fibrous  connective tissue  o Inner lining of all blood vessels is a thin layer of endothelium, a type of  epithelium, which plays roles in blood pressure regulation, blood vessel  growth, and absorption of materials  o Connective tissue and smooth muscle surround the endothelium  Endothelium and adjacent elastic connective tissue = tunica intima   The thickness of smooth muscle­connective tissue layers surround  intima differs in different vessels  ­ Blood vessels contain vascular smooth muscle, aka smooth muscle  o Organized in either circular or spiral layers  o In most blood vessels, smooth muscle cells maintain a state of partial  contraction at all times, creating a condition of muscle tone   Contraction depends on entry of Ca  from extracellular fluid  through Ca  channels   Muscle tone influenced by neurotransmitters, hormones and  paracrines ­ Arteries and arterioles carry blood away from the heart  o Arteries have thick smooth muscle layer and large amounts of elastic and  fibrous connective tissue  ▯large amount of energy required to stretch walls   and overcome stiffness of fibrous tissue  Energy can be stored by stretched elastic fibers and release through  elastic recoil   As major arteries divide, the wall becomes less elastic and more  muscular   Walls of arterioles contain several layers of smooth muscle that  contract and relax under the influence of various chemical signals  o Meterterioles can act as bypass channels from arteries to veins  Metarteriole walls are only partially surrounded by smooth muscle,  whereas true arteries have continuous smooth muscle layer   If muscle rings (called precapillary sphincters) are relaxed, blood  flow into a metarteriole is directed into adjoining capillary beds  If precapillary sphincters are constricted, metarteriole blood  bypasses the capillaries and goes directly to the venous circulation   Metarteriole allow WBCs to go directly from arterial to venous  circulation, whereas capillaries can barely allow RBC through  them let alone WBC  o Microcirculation is formed by arterioles, capillaries, and venules  ­ Exchange takes place in the capillaries o Capillaries lack smooth muscle and elastic or fibrous tissue reinforcement  to facilitate exchange of materials o Their walls consist of flat layer of endothelium, one cell thick, supported  by acellular matrix (basal lamina)  o Pericytes: highly branched contractile cells that surround capillaries in  most tissues, to form meshlike outer layer between capillary endothelium  and interstitial fluid   Contribute to tightness of capillary permeability; more pericytes,  the less leaky the capillary endothelium   Pericytes secrete factors that influence capillary growth, and they  can differentiate to become new endothelial or smooth muscle cells  ­ Blood flow converges in the venules and veins  o The very smallest venules are similar to capillaries, with a thin exchange  epithelium and little connective tissue  Distinguished from capillaries by their convergent pattern of flow   Smooth muscle appears in the walls of larger venules o Veins are more numerous than arteries and hold more than half of the  blood in circulatory system  ▯volume reservoir   They lie closer to the surface of the body than arteries, and have  thinner walls than arteries with less elastic tissue so they expand  easily when they fill with blood   Venipuncture requires using tourniquet to exert pressure on the  blood vessels. Blood flow into arm through high­pressure arteries  is not affected because they are deep in body. The pressure exerted  by tourniquet stops outflow through low­pressure veins so blood  collects, and they stand out against underlying muscle tissue ­ Angiogenesis creates new blood vessels o Takes place in adults when wounds heal and uterine lining grows after  menstruation, as well as with exercise, enhancing blood flow to the heart  muscle and skeletal muscles  o As cancer cells invade tissues and multiply, they instruct the host tissue to  develop new blood vessels to feed the growing tumour. Without which, the  cancerous mass of cells would not get oxygen and nutrients and die  o Angiogenesis is controlled by balance of angiogenic and antiangiogenic  cytokines, and related growth factors like: VEGF, FGF (mitogens)  Mitogens = growth factors that promote mitosis or cell divisions;  usually produced by smooth muscle cells and pericytes  Angiostatin and endostatin are cytokines that inhibit angiogenesis ▯   possible cancer treatments o Coronary heart disease: condition in which blood flow to the myocardium  is decreased by fatty deposits that narrow the lumen of the coronary  arteries   Sometimes new blood vessels develop spontaneously and form  collateral circulation that supplements flow through the partially  blocked artery  ▯angiogenic cytokines could be used to replace  occluded vessels Blood Pressure ­ Blood pressure is highest in arteries and lowest in veins  o Decrease in pressure occurs because energy is lost as a result of resistance  to flow from vessels. Friction between blood cells is another cause of  resistance  o Highest pressure occurs in aorta, and is created by left ventricle  (120mmHg)  ▯systolic pressure  Pressure falls steadily to 80mmHg during ventricular diastole  ▯ iastolic pressure   Notice how when ventricle relaxes, its pressure falls to 0mmHg,  but large artery’s remains relatively high. Reflects ability of those  vessels to capture and store energy in their elastic walls  o Pulse: what can be felt when left ventricle pushes blood into aorta so a  rapid pressure increase occurs  Pulse, or a pressure wave, travels about 10 times faster than the  blood itself, but even so, a pulse felt in the arm is occurring  slightly after the ventricular contraction that created the wave   Distance causes amplitude of pressure wave to decrease because of  friction.   Pulse pressure  = strength of pressure wave  = systolic pressure – diastolic pressure  • Ex. In aorta, 120 mmHg – 80mmHg = 40mmHg pressure o In veins, there is no pressure wave left, so blood has to flow uphill or  against gravity to return to heart   Ex. Hold arm out without moving. Veins will become enlarged as  they fill up with blood due to gravity. More evident in older people  whose connective tissue has lost elasticity   Some veins have internal one­way valves that ensure blood cannot  flow backwards.  At vena cava, there are no valves  Venous blood flow is steady rather than pulsatile that is pushed by  movement of blood out of capillaries  o Venous return to blood is aided by skeletal muscle pump and respiratory  pump  Ex. Calf of leg contracts, and compresses veins, forcing blood  upward past valves ­ Arterial blood pressure reflects the driving pressure for blood flow  o Arterial blood pressure = blood pressure; reflects ventricular pressure  o Arterial pressure is pulsatile, so we use mean arterial pressure (MAP) to  represent driving pressure   MAP= diastolic pressure + 1/3 (systolic – diastolic)   Ex. MAP = 80mmHg + 1/3 (120­80mmHg) = 93mmHg  MAP is closer to diastolic than systolic pressure because diastole  lasts twice as long as systole  o If BP falls too low (hypotension), driving force for blood flow is unable to  overcome opposition by gravity and brain isn’t supplied with oxygen so  person become dizzy or faint  o If BP is too high, hypertension, the pressure may weaken walls of blood  vessels and cause a rupture  ▯hemorrhages  ▯could cause stroke, or rupture  to aorta could be fatal if not treated quickly  ­ BP is estimated by sphygmomanometry  o Sphygmomanometer, an instrument consisting of an inflatable cuff and  pressure gauge   Cuff encircles the upper arm and is inflated until it exerts pressure  higher than the systolic pressure driving arterial blood  • When cuff pressure exceeds arterial pressure, blood flow to  lower arm stops   Cuff pressure is gradually released, and when it falls below  systolic pressure, blood begins to flow again   Korotkoff sound: thumping noise heard when blood squeezes  through still­compressed artery, with each pressure wave  • When pressure no longer compresses artery, the sound  disappears  • Pressure at first korotkoff sound = systolic pressure  Pressure when korotkoff sound disappears = diastolic  pressure   Anything higher than 140/90 for what they represent respectively  is considered a sign of hypertension.  o Advised to keep your BP below 120/80. Person whose systole pressure is  consistently in range of 120­139, and whose diastole pressure is in range  of 80­89, are considered prehypertensive  ­ Cardiac output and peripheral resistance determine MAP  o If flow in > flow out, then blood collects in arteries and MAP increases.  Vice versa.  o Blood flow into aorta = cardiac output of left venricle o Blood flow out of arteries is influenced primarily by peripheral resistance  (the resistance to flow offered by the arterioles)  ▯MAP  ▯C.O. x R arterioles  If CO increases, the heart pumps more blood into arteries per unit  time  If resistance to blood flow out the arteries does not change, flow  into arteries than flow out, blood volume in arteries increases and  MAP increases   If CO remains unchanged, but peripheral resistance increases, flow  into arteries is unchanged but flow out is decreased  ▯MAP  increases  ▯hypertension  ­ Changes in blood volume affect blood pressure  o Best way to reduce pressure in a water balloon is to let out some of water ▯   analogy for blood vessels  o Blood volume increases throughout the day due to ingestion of food and  liquids, but homeostatic compensations bring it back to normal   Ex. If blood volume increases, kidneys restore normal volume by  excreting excess water in urine  o If blood volume decreases, kidneys cannot restore lost fluid on the other  hand; kidneys can only decrease blood pressure, so integrated response  with cardiovascular system is required  o Volume of lost fluid can only be restored through drinking or intravenous  infusions o Cardiovascular compensation for decreased blood volume is  vasoconstriction and increased sympathetic stimulation of the heart   There are limits to effectiveness of cardiovascular compensation to  maintain BP, especially if fluid loss is too great  o Relative distribution of blood between the arterial and venous sides of  circulation can be important factor in maintaining arterial blood pressure  o Veins (volume reservoir) hold about 60% of circulating blood volume at  any one time, while arteries contain only about 11%. When arterial BP  falls, increased sympathetic activity constricts veins which causes blood to  be redistributed to arterial side    Resistance in the Arterioles ­ Recall resistance (R) is  ▯to length of tubing (L) and to viscosity (h), and inversely  proportional to fourth power of tubing radius (r)  o R ▯L h/r  4 4 R1▯ /r o Arterioles are main site of variable resistance and contribute 60% of the  total resistance to flow in the system. Variable due to large amounts of  smooth muscle in arteriolar walls, that contracts or relaxes to change  radius of arterioles  ­ Arteriolar resistance is influenced by both local and systemic control mechanisms:  o Local control of arteriolar resistance matches tissues blood flow to  metabolic needs of the tissue. These local controls often take precedence  over reflex control by CNS  o Sympathetic reflexes mediated by CNS maintain MAP and govern blood  distribution for certain homeostatic needs, such as temperature regulation  o Hormones, particularly those that regulate salt and water excretion by the  kidneys, influence BP by acting directly on arterioles and altering  autonomic reflex control  ­ Myogenic autoregulation automatically adjusts blood flow  o Vascular smooth muscle can regulate its own state of contraction through  myogenic autoregulation  o When smooth muscle fibers in the wall of arteriole stretch because of  increased BP, arteriole constricts to increase resistance to decrease blood  flow through vessel   When vascular smooth mus2+e cells in arterioles are stretched,  mechanically gated Ca  channels on muscle membrane open. Ca  combines with calmodulin and activates myosin light chain kinase  MLCK increases myosin ATPase activity and crossbridge activity ▯   contraction  ­ Paracrines alter vascular smooth muscle contraction  o Local regulation is accomplished by paracrines (including O , CO  a2d  2 NO) secreted by vascular endothelium or by cells to which arterioles are  supplying blood  o Concentrations of paracrines change as cells become more or less  metabolically active   Ex. Aerobic metabolism increases, tissue O  levels decrease while  2 CO  2roduction goes up. Both paracrines dilate arterioles  increasing blood flow into tissue. This brings additional O  t2 meet  increased metabolic demand and removing waste CO   2  ▯active hyperemia: process in which an increase in blood flow  accompanies an increase in metabolic activity   If blood flow to tissue is occluded for a few seconds to few mins,  O 2levels fall and metabolically produced paracrines (like CO  anh2 H ) accumulate in interstitial fluid  • Local hypoxia causes endothelial cells to synthesize NO to  cause vasodilation • As vasodilators are metabolized or washed away by  restored tissue blood flow, radius of arterile gradually  returns to normal  ▯ eactive hyperemia: increase in tissue blood flow  following a period of low perfusion  o Lack of NO may be cause of hypertension, pre­eclampsia, and erectile  dysfunction o When damaged blood vessels activate platelets, the subsequent serotonin­ mediated vasoconstriction helps slow blood loss   5HT agonists called triptans, and bind to 5­HT  re1eptors and  cause vasoconstriction   Used to treat migraines headaches which are caused by  inappropriate cerebral vasodilation ­ The sympathetic branch controls most vascular smooth muscle  o Smooth muscle contraction in arterioles is regulated by neural and  hormonal signals in addition to locally produced paracrines   Atrial natriuretic peptide and angiotensin II (ANG II) have  vasoactive properties, and affect kidney’s excretion of ions and  water  o Most systemic arterioles are innervated by sympathetic neurons, except for  the arterioles involved in erection reflex of penis and clitoris  o Tonic discharge of NE from sympathetic neurons helps maintain myogenic  tone of arterioles  NE binding to a­receptors on vascular smooth muscle causes  vasoconstriction. If NE decreases, arterioles dilate and vv.  o EP from adrenal medulla travels through blood and binds to a­receptors  and reinforce vasoconstriction. These receptors have lower affinity for EP  and do not respond as strongly as they do to NE  o EP binds to B ­r2ceptors from on vascular smooth muscle of heart, live,  and skeletal muscle arterioles. These receptors are not innervated and  respond primarily to EP to cause vasodilation   Blood vessels that have B ­2eceptors respond to EP by  vasodilating, to enhance blood flow to parts of body involved in  fight­or­flight response  • Liver produces glucose for muscle contraction   During fight or flight, increased sympathetic activity at a­receptors  causes vasoconstriction. Increased resistance diverts blood from  nonessential organs such as GI tract, and sends it to skeletal  muscles, liver and heart   Distribution of Blood to the Tissues ­ Distribution of systemic blood varies according to the metabolic needs of  individual organs and is governed by a combination of local control mechanisms  and homeostatic reflexes  o Ex. At rest, skeletal muscles receive 20% of CO. During exercise, when  they use more oxygen and nutrients, they receive as much as 85%  ­ Blood flow to individual organs is set to some degree by the number and size of  arteries feeding the organ  o Usually more than 2/3 of CO is routed to digestive tract, liver, muscles and  kidneys  o Arterioles are arrange in parallel so variations in blood flow to individual  tissues is possible; all arterioles receive blood at the same time from aorta  Total blood flow through all the arterioles of body is always equal  to CO  Flow through individual arterioles, on other hand, depends on  resistance  Flow arteriole arteriole   Blood is diverted from high­resistance arterioles to lower­ resistance arterioles; blood takes path of least resistance  o Precapillary sphincters can regulate blood flow into individual capillaries.  This mechanism provides additional site for local control of blood flow  Exchange at the Capillaries ­ Plasma and cells exchange materials across capillary walls o Most cells located within 0.1mm of nearly capillary so diffusion proceeds  rapidly  o Capillary density  ▯metabolic activity of tissue cell. More oxygen/nutrients   needed for higher metabolic rate   Muscles and glands have highest capillary density  ­ Capillaries have thinnest wall of blood vessels, composed of single layer of  flattened endothelial cells supported on basal lamina  o Diameter is barely larger than a RBC so it forces them to pass in single  file. Cell junctions between endothelial cells vary from tissue to tissue and  help determine the leakiness of the capillary  ­ Most common capillaries are continuous capillaries, whose endothelial cells are  joined to one another with leaky junctions o Continuous capillaries of brain have ev
More Less

Related notes for PSL301H1

Log In


OR

Join OneClass

Access over 10 million pages of study
documents for 1.3 million courses.

Sign up

Join to view


OR

By registering, I agree to the Terms and Privacy Policies
Already have an account?
Just a few more details

So we can recommend you notes for your school.

Reset Password

Please enter below the email address you registered with and we will send you a link to reset your password.

Add your courses

Get notes from the top students in your class.


Submit