background image

Blood Flow 

A- Regulation of local blood flow to tissues: 

Blood  flow  in  different  organs  is  physiologically  maintained  by 

adjusting the diameter  of their arterioles. The  mechanisms of regulation 
of regional: local blood flow can be classified into; Short-term and long 
tent regulation mechanisms. 

Short-tern regulation mechanisms: 

These mechanisms adjust the minute-to-minute flow to the organs 

according to their metabolic needs. Four mechanisms are involved: 

a- Metabolic auto regulation.   c- Hormonal regulation. 

b- Nervous regulation.    

d- Myogenic auto regulation. 

Metabolic auto regulation: 

Increased metabolic activity dilates the blood vessels. This effect is 

mediated by: 

A-  Hypoxia,  The  increased  O

2

  utilization  by  the  tissues  produces  local 

hypoxia.  The  degree  of  vascular dilation  is  directly  proportionate  to  the 
degree of hypoxia in arteriolar blood. in contrast, an increase in O

2

, level 

(hyperoxia) produce local vasoconstriction and decrease in blood flow. 

B-  Vasodilator  metabolites,  hid  metabolism  with  hypoxia  produces  a 
number of vasodilator metabolites, which include: 

1- Adenosine; which is the most important vasodilator substance released 
from  active  tissues.  An  ischernic  or  hypoxic  heart  releases  adenosine 
which  dilates  the  coronaries  and  corrects  the  ischemia  or  hypoxia. 
Adenosine is also released by skeletal muscles and other tissues. 

2. ADP and AMP which are produced by hydrolysis of AT?. 

3.  CO

2

  and  H

+

  ions  which  act  directly  on  the  vascular  smooth  muscles 

and  relax  them.  CO

2

  is  a  very  powerful  dilator  of  the  cerebral  blood 

vessels 

4. Lactic acid which is produced by anaerobic glycolysis. it has no direct 
vasodilator effect, hut acts through elevation of H ion concentration. 


background image

5. IC released from active cells. It relaxes the vascular smooth muscles. 

C-  The  endothelium  produces  several  molecules  that  promote  smooth 
muscle relaxation (vasodilators), including nitric oxide (NO), bradykinin, 
and prostacyclin. 

D-  The  Endothelium-Derived  Relaxing  Factor  (EDRE):  This  is  a 
powerful  vasodilator  substance  secreted  by  the  vascular  endothelium. 
This  substance  chemically  was  found  to  he  nitric  oxide.  it  is  released 
from  the  arterial  endothelium  when  stimulated  by  bradykinin,  VIP  or 
ACH  (acetylcholine).  i.e.  these  vasodilator  substances  act  through 
releasing EDRF and it is the EDRF which mediates the vasodilator effect 
or  these  substances.  in  the  absence  of  EDRE,  bradykinins  and  VIP  are 
ineffective  and  ACH  produces  vasoconstriction  not  dilation,  EDRE  is 
also produced when the blood flow to a tissue is increased as a result of 
arteriolar dilatation, thus further increasing the blood flow to that tissue. 

Nervous regulation:  

All  blood  vessels  except  the  capillaries  are  innervated.  Regional 
vasodilator  fibers  supply  the  vessels  of  some  organs.  Vasodilation  in 
specific organs occurs by the following mechanisms:  

• Activation of parasympathetic vasodilator nerves produces vasodilation 
in their specific organs, e.g. the salivary glands. 

•  Stimulation  of  the  sympathetic  vasodilator  system  dilates  the  skeletal 
muscle vessels and increases the blood flow in the skeletal muscles. 

•  Stimulation  of  sympathetic  cholinergic  nerve  supply  to  sweat  lands 
dilates the gland vessels and increases the local blood flow. 

• Inhibition of the basal sympathetic vasoconstrictor tone to the vessels. 
Some organs receive no vasodilator fibers (e.g. the skin), constriction or 
dilation  of  their  vessels  occurs  by  changing  the  sympathetic  vasomotor 
tone. 

Hormonal Regulation  

This is regulation by vasoactive substances released from the tissues into 
the blood and tissue fluids, examples: 


background image

Serotonin:  This  is  a  vasoconstrictor  substance  released  from  platelets 
during  the  platelet  release  reaction.  It  helps  to  stop  bleeding  from 
wounds. Serotonin is also found in chromatin cells in the intestine. 

Histamine: This is a strong vasodilator substance which is released from 
mast  cells  and  halophiles  in  damaged  or  inflamed  tissues.  It  is  also 
released  during  allergic  reactions.  In  small  doses,  histamine  dilates  the 
arterioles, but in large doses, it dilates all the vessels. 

Prostaglandins (PC): These are hormone-like substances, some of them 
(PG F) are constrictors, but most of them (PG A and PG E) are dilators. 

Bradykinins:  these  are  strong  vasodilator  substances  formed  in  tissues 
during  inflammations  or  increased  activity.  The  tissues  release  an 
activator  substance  to  activate  prekallikrein  in  tissue  fluids  into  active 
kailikrein.  Kailikrein  acts  on  a2-giobuiin  in  tissue  fluids  to  produce 
kallidin.  Kallidin  is  then  converted  by  tissue  enzymes  into  bradvkinin, 
Bradykinin  is  now  believed  to  be  the  mediator  of  vasodilation  in  sweat 
and digestive glands when they are activated. Kallikreiri and 

ߙ2-globulin 

are also found in plasma. 

Myogenic auto regulation: 

This  is  done  by  constriction  when  pressure  increases  and  dilation 

when pressure decreases. This phenomenon is found in she vascular beds 
of certain organs like the kidney, brain, skeletal muscles. mesentery and 
the liver. 

The mechanism of myogenic auto regulation is that when the blood 

pressure  increases  →  distention  of  arteriole  and  stretch  of  its  wall  → 
intrinsic  myogenic  contraction  response  →  vasoconstriction→  decrease 
in blopd flow back towards normal. 

 The opposite reaction, occurs when the blood pressure fails. This 

enable  an  organ  like  the  kidney  to  maintain-  an  almost  constant  blood 
flow  in  arterial  blood  pressure  range  of  80-160mmHg.  In  the  brain, 
changes in systemic arterial pressure are compensated by the appropriate 
responses of vascular smooth muscle. 

A decrease in arterial pressure causes cerebral vessels to dilate, so 

that adequate rates of blood low cart he maintained despite the decreased 


background image

pressure. While, high blood pressure causes cerebral vessels to constrict, 
so that finer vessels downstream are protected from the elevated pressure. 
These responses are myogenic; they are direct responses by the vascular 
smooth muscle to changes in pressure. 

Long-term regulation mechanisms: 

These mechanisms adjust the basal blood flow over long periods of 

time.  Thai  mite  few  hours  up  to  few  weeks  to  he  filly  effective,  They 
correct  any  change  in  basal  flow  at  blood  pressure  range  of  50-250 
mmHg. Three mechanisms are involved: 

a- Opening of closed collaterals. 

b- Formation of new vessels. 

c-Narrowing or closure of some vessels.  

Opening of closed collaterals: 

When an artery or a vein is blocked, hew vascular channels, which 

bypass  the  blocked  segment,  opens  within  one  to  two  minutes,  Such 
alternative  vascular  channels  are  normally  found,  but  they  are  closed, 
Hypoxia and the metabolic vasodilators of the ischemic segment lead to 
their opening. 

Formation of new vessels (angiogenesis): 

Hypoxic tissues (either due to lack of  O

2

 supply or high metabolic 

rate) produce angiogenic substances called angiogenins. These substances 
stimulate  the  sprouting  of  new  vessels  from  the  wall  of  venules  and 
capillaries. Some of these vessels may grow up to font arterioles or even 
sin all arteries. The ability of young tissues to form new blood vessels in 
response to hypoxia is very high. 

Narrowing or closure of vessels: 

Increased blood flow (e.g. by increase in arterial blood pressure) or 

breathing  air  with  high  O

2

  content  or  depression  of  tissue  metabolism 

elevates  the  local  O

2

  level  (hyperoxia).  Blood  vessels  constrict.  If 

hyperoxia.  lasts  for  a  long  time,  structural  changes  take  place  in  the 
vascular wail leading to permanent narrowing of the vascular lumen (e.g. 


background image

arteriosclerotic  changes  which  occur  with  chronic  hypertension)  some 
vessels might even get completely closed and obliterated. 

B-Regulation of Blood Flow: 

This  is  the  Regulation  of  Blood  Flow  either  by  the  autonomic 

nervous system or by the endocrine system. Angiotensin II, for example, 
directly  stmu1ates  vascular  smooth  muscle  to  produce  generalized 
vasocoristriction. Antidiuretic hormone (ADH) also has a vasocccstrictor 
effect at high concentrations; this is why it is also called vasopressin. This 
vasopressor  effect  of  ADH  is  not  believed  to  be  significant  under 
physiological conditions in humans. 

Regulation of blood flow by Sympathetic Nerves 

Stimulation of the sympathoadrenal system produces an increase in 

the  cardiac output  and  an  increase  in  total  peripheral  resistance  through 
ߙ-adrenergic  simulation  of  vascular  smooth  muscle  by  norepinephrine 
and to a lesser degree, by epinephrine. This produces vasoconstriction of 
the arterioles in the viscera and skin. 

In  resting  condition.  when  a  person  is  calm,  the  sybathoadrenal 

system  is  active  to  a  certain  degree  and  helps  set  the  tone  of  vascular 
smooth  muscles.  In  this  case  adrenergic  sympathetic  fibers  (those  that 
release  norepinephrine)  activate 

ߙ-adrenergic  receptors  to  cause  a  basal 

level of vasoconstriction throughout the body. 

During  the  fight-or-flight  reaction,  an  increase  in  the  activity  of 
adrenergic produces vasoconstriction in the digestive tract. Kidneys and 
skin  and  vasodilation  in  the  skeletal  muscles  which  receive  cholinergic 
sympathetic  fibers,  that  release  acetylcholine  as  a  neurotransmitter. 
Vasodilation in skeletal muscles is also produced by epinephrine secreted 
by  the  adrenal  medulla,  which  stimulates  beta-adrenergic  receptors.  in 
other words, during the fight-or-flight reaction, blood flow is decreased to 
the  viscera  and  skin  because  of  the  a-adrenergic  effects  of 
vasoconstriction in these organs, whereas blood flow to skeletal muscles 
is increased. 

Regulation of blood flow by Parasympathetic Nerves 


background image

Parasympathetic  endings  in  arterioles  are  always  cholinergic  and 

always  promote  vasodilation.  Parasympathetic  innervation  of  blood 
vessels, however, is limited to the digestive tract, external genitalia, and 
salivary glands. Because of this limited distribution, the parasympathetic 
system  is  less  important  than  the  sympathetic  system  in  the  control  of 
total peripheral resistance. 

Types of blood flow: 

Laminar  flow: The flow of blood in almost all vessels in the body is a 
smooth, streamline, laminar flow. i.e. the blood flows in several layers or 
laminar  around  a  central  layer.  The  central  lamina  moves  at  maximum 
velocity  whereas  the  outer  laminar  move  at  lower  velocities.  The 
outermost  lamina  is  practically  static  and  adherent  to  the  vascular 
endothelium.  Tie  mean  ve1oci’  of  blood  flow  is  the  average  of  the 
velocities  of  all  layers  in  the  vessel.  The  RBCs  generally  travel  in  the 
central laminar,  while the plasma generally travels in the outer laminar. 
The  laminar  flow  is  silent  (i.e.  producing  no  sounds).  So,  normally  no 
sound is heard if a stethoscope is applied over a blood vessel. The friction 
forces on the vascular endothelium are minimal. 

Turbulent  Flow:  This  is  disturbed  blood  flow  in  the  form  of  eddies  in 
various directions, in which fluide particules move in forward as well as 
side-to-side directions. Turbulence produces sounds (bruits or murmurs) 
that can be heard by the stethoscope. The friction forces of the turbulent 
flow on vascular endothelium are high. It may 1ead to excess to excessive 
shedding  of  lining  endothelium  (thus  predisposing  to  intravascular 
cloning and development atherosclerosis). 

Methods for measuring the blood flow rate: 

Measuring blood flow through an organ 

1-  Plethysn1oraphy:  recording  change  in  volume  of  an  organ  after 
occluding  its  venous  drainage.  Rate  of  increase  in  volume  of  the  organ 
equals rate of blood flow. 

2- Holds principle. 

3- Plasma clearance: e.g., determination of renal blood flow. 


background image

Measuring blood flow through a blood vessel 

1-Electromagnetic flow meters. 

2-The ultrasonic Doppler flow meters. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

 

 

 

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Ahmed monther Aljial
المشاهدات: لقد قام 3 أعضاء و 92 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل