306

สญญา รอยสมมต

พ.ศ. 2556

หวใจและการไหลเวยนเลอด

เลมท 3 การไหลเวยนเลอดสวนกาย

ภ า ค ว ช า ส ร ร ว ท ย า ค ณ ะ แ พ ท ย ศ า ส ต ร ม ห า ว ท ย า ล ย ข อ น แ ก น

ดร.สญญา รอยสมมต

307

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

พมพเผยแพรเพอการศกษาคนควา

พมพครงท 1 ปพทธศกราช 2556

ภาควชาสรรวทยา คณะแพทยศาสตร มหาวทยาลยขอนแกน

308

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ค าน า

สรรวทยาของหวใจและการไหลเวยนเลอด เลมทสาม การไหลเวยนเลอดสวนกาย เปนสวนหนง

ของชดหนงสอสรรวทยาของหวใจและการไหลเวยนเลอด ล าดบของบททและเลขหนาจงตอเนองจากเลมท

หนงและสอง เลมทสามนประกอบดวยเนอหาทเกยวของกบเซลลบผวหลอดเลอด กลามเนอเรยบหลอด

เลอด พลศาสตรของเลอด ระบบหลอดเลอดแดง ระบบหลอดเลอดฝอย ระบบน าเหลอง และระบบหลอด

เลอดด า เปนหนงสอทมเปาหมายเพอใชเปนแหลงศกษาคนควา ส าหรบนกศกษาทกระดบ คร อาจารย และ

นกวชาการทสนใจ มเนอหาเชงลกในวงวชาการ มการสอดแทรกวธการศกษาทดลอง การเสนอแนวคด

กลไก และความเปนไปได ซงบางสวนเปนขอมลของผเขยน นกศกษาบณฑตทผเขยนเปนอาจารยทปรกษา

วทยานพนธ และกลมทท างานวจยรวมกน โดยจดท าเปนหนงสออเลกทรอนกเผยแพรเพอเปนวทยาทาน

ภาพและตารางสวนใหญ ผเขยนไดวาดและจดท าขนเอง แตมภาพและตารางบางสวนทน ามาจากแหลงอน

จงอาจมลขสทธขององคกรอนๆ ซงไดระบทมาไวแลว

เนองจากเปนหนงสออเลกทรอนก ผเขยนจงไมแนะน าใหพมพเปนกระดาษ การสบคนจงกระท าได

งายดวยค าสงคนหาของโปรแกรม Adobe reader หรอโปรแกรมอนๆ ทท างานในท านองเดยวกน ผเขยนจง

ไมไดจดท าดรรชนไวเปนการเฉพาะ แตไดท าเปนวธการสบคนแทน จงหวงวาหนงสอเลมนคงจะเปน

ประโยชนตอทานทสนใจตอไป

ดร. สญญา รอยสมมต ภาควชาสรรวทยา คณะแพทยศาสตร มหาวทยาลยขอนแกน 1 ตลาคม 2556

309

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

สารบญ

หนา

ค าน า 308

สารบญ

บทท 10 เซลลบผวหลอดเลอด

309

312 ผนงหลอดเลอก โครงสราง บทบาทในรางกาย ปฏสมพนธระหวางเซลลบผวกบเมดเลอด การสรางสารทส าคญ การควบคม การซอมแซมและการสรางหลอดเลอด ความผดปกต บรรณานกรม

บทท 11 กลามเนอเรยบหลอดเลอด

312 314 315 317 321 337 339 341 343

345 หนวยหดตว ซารโคพลาสมกเรทควลม เอมแอลซเค (myosin light chain kinase) เอมแอลซพ (myosin light chain phosphatase) การควบคมฟลาเมนตบางโดยแคลเซยมไอออน ชองไอออนของกลามเนอเรยบหลอดเลอด การรกษาสมดลแคลเซยมไอออนภายในเซลล การควบคมพเอชในเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอด โครงรางเซลล คณสมบตทางไฟฟาของกลามเนอเรยบหลอดเลอด การควบคการเรารวมการหดตว กลไกการหดตวของกลามเนอเรยบหลอดเลอด สารน ารหสทตยภมภายในกลามเนอเรยบหลอดเลอด ความผดปกต

346 348

349 350 351 352 360 361 362 362 365 366 374 376

310

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

บรรณานกรม

บทท 12 พลศาสตรของเลอด

376

379 ความเรวในการไหล ความเรวและความดน ความดนและการไหล การไหลและความตานทาน ลกษณะการไหล ความเคนเฉอนของผนงหลอดเลอด ความตงของผนงหลอดเลอด การไหลในทอทมความยดหยน ความหนดของเลอด อตราการไหลของเลอดไปเลยงอวยวะตางๆ การวดอตราการไหลของเลอด คณสมบตทางกายภาพของระบบไหลเวยนสวนกาย การควบคมการไหลของเลอด บรรณานกรม

บทท 13 ระบบหลอดเลอดแดง

379 380 382 383 387 389 390 393 394 397 400 400 403 411

413 บทบาทในการไหลเวยน ความยดหยนของหลอดเลอดแดง ความตานทานเชงซอนของหลอดเลอด การไหลและความดนเลอดแบบพลเซไทล ความดนเลอด ปจจยทมอทธพลตอความดนเลอด การวเคราะหการเปลยนแปลงความดนเลอด บรรณานกรม

413 414 416 418 424 435 442 447

บทท 14 ระบบหลอดเลอดฝอยและระบบน าเหลอง กายวภาคศาสตรของระบบหลอดเลอดฝอย การแลกเปลยนทหลอดเลอดฝอย การกรองและการดดซมของเหลวทหลอดเลอดฝอย ระบบน าเหลอง ภาวะบวมน า

449 449 450 455 461 463

311

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

บรรณานกรม

บทท 15 ระบบหลอดเลอดด า กายวภาคศาสตร ความดนเลอดด า การไหลของเลอดกลบหวใจ บรรณานกรม

วธการใชหนงสอและการสบคนขอความ

466

467 467 471 476 481

483

312

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

บทท 10 เซลลบผวหลอดเลอด

ผนงหลอดเลอด

หลอดเลอดเปนโครงสรางทกระจายไปยงอวยวะตางๆ ทวรางกาย อนชวยใหอวยวะตางๆ เหลานตดตอถงกนดวยกระแสเลอด การแลกเปลยนสารระหวางเลอดกบเซลลในหลอดเลอดและเนอเยอ เกดขนโดยกระบวนการขนสงผานเซลลบผวหลอดเลอด การไหลของเลอดไปยงอวยวะหนงๆ ถกควบคมดวยความตงและการหดตวของหลอดเลอดแดง โดยเฉพาะหลอดเลอดแดงเลก (arteriole) การไหลของเลอดกลบหวใจขนกบความตงและการหดตวของหลอดเลอดด า นอกจากนผนงหลอดเลอดยงมหนาทอนอก เชน การกลายเปนลมเลอด (blood coagulation) การรวมตวของเกลดเลอด (platelet aggregation) การแบงเซลล (cell division) การตอบสนองของภมคมกนโรค (immune response) การตอบสนองตอความดนและการไหลของเลอด เปนตน ความผดปกตของหลอดเลอด เชน การฉกขาดของหลอดเลอด การลอกหลดของเซลลบผวหลอดเลอด ผนงหลอดเลอดหนาตวขน หรอความซมไดของผนงหลอดเลอดฝอย (capillary permeability) เปลยนไป เปนตน จงน าไปสความผดปกตของรางกายทมความรนแรงและเปนอนตรายตอรางกายแตกตางกนไป การสอสารกน (communication) ของเซลลมความจ าเปนมากส าหรบหนาทของผนงหลอดเลอด ทงนเพราะระบบหลอดเลอดตองตอบสนองไดอยางทนทวงทตอความตองการ และความส าคญของแตละอวยวะ คณลกษณะของผนงหลอดเลอดเชนนท าใหแบงบทบาทของผนงหลอดเลอดไดดงน 1. ปฏสมพนธ (interaction) ตามปกตระหวางเซลลทประกอบเปนผนงหลอดเลอด 2. การควบคมความตงของผนงหลอดเลอด ดวยการสอสารกนของเซลลทประกอบเปนผนงหลอดเลอด 3. การควบคมการเคลอนยายเซลลผานผนงหลอดเลอด 4. ปฏสมพนธระหวางเซลลทเหนยวน าโดยไซโทไคน (cytokine) 5. การสอสารกนของเกลดเลอดกบเซลลบผวหลอดเลอด (endothelium) 6. การปรบ (modulate) การเกดลมในหลอดเลอด (thrombosis) โดยเซลลบผนงหลอดเลอด ระบบหลอดเลอดในรางกายอาจแบงไดเปนสามสวนคอ หลอดเลอดแดง หลอดเลอดด า และหลอดเลอดฝอย หลอดเลอดฝอยประกอบดวยเซลลบผวหลอดเลอดเรยงตอกนเปนผนงหลอดเลอดเพยงชนเดยวไมมชนกลามเนอเรยบ หลอดเลอดฝอยยดตดกบเนอเยอดวยเนอเยอเกยวพน (connective tissue) หลอดเลอดด าและแดงมสวนประกอบแบงไดเปนสามชน (รปท 10-1) ดานใน (intima) คอดานทตดกบเลอด ประกอบดวยเซลลบผวหลอดเลอดและสวนทอยใตเซลลบผว (subendothelium) ชนใตเซลลบผวนคอ เยอกนสวนฐาน (basement membrane) ซงประกอบดวยคอลลาเจน (collagen) อลสตน (elastin) ไมโครไฟ

313

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

บรล (microfibril) มวโคโพลแซคคาไรด (mucopolysaccharide) แลมนน (laminin) ไฟโบรเนคตน (fibronectin) วอนวลลแบรนดแฟคเตอร (von Willebrand factor) และธรอมโบสปอนดน (thrombospondin) ชนใตเซลลบผวนท าหนาทเปนแผนกนทตยภม (secondary barrier) รองจากชนเซลลบผวหลอดเลอด ในหลอดเลอดขนาดใหญ เยอบผวดานในของหลอดเลอดถกลอมรอบดวยเนอเยอชนกลาง (media) ทประกอบดวยกลามเนอเรยบหลอดเลอด (vascular smooth muscle) และแมทรกซนอกเซลล (extracellular matrix) ถดจากชนกลางเปนชนนอกหรอแอดเวนทเทย (adventitia) ชนนมปลายเสนประสาท ซงคดหลงสารทมอทธพลตอหลอดเลอด (vasoactive substance) มลกษณะเปนกระเปาะแผกระจาย หรอวารโคซต (varicosity) ปลายเสนประสาทซมพาเทตกคดหลงนอรอนเนฟรน (norepinephrine) และเอทพ (ATP) ปลายประสาทพวรเนอรจก (purinergic fiber) คดหลงเอทพ สวนปลายเสนประสาทรบรสกคดหลงเอทพ เปปไทดยนสคลายแคลซโทนน (calcitonin-gene related peptide) สบสแตนซพ (substance P) หรอวไอพ (VIP, vasoactive intestinal polypeptide) ชนกลางและชนในเปนสวนทก าหนดคณสมบตทางกล (mechanical property) ของผนงหลอดเลอด กลามเนอเรยบหลอดเลอดหดตวจะท าใหหลอดเลอดตบ แตถาคลาย หลอดเลอดจะขยาย การเปลยนแปลงนก าหนดความตานทานการไหลของเลอดไปเลยงอวยวะตางๆ ตลอดจนความตานทานรอบนอกทงหมดของระบบหวใจรวมหลอดเลอด และความดนเลอด ตามล าดบ บทบาทของเซลลทประกอบเปนผนงหลอดเลอดตอกระบวนตางๆ ขนกบชนดหลอดเลอดหนงๆ วามสดสวนของเซลลเหลานตางกนมากนอยเพยงใด อยางไรกตาม เซลลบผวหลอดเลอดจ าเปนตองมอยางเหมาะสมในทกหลอดเลอด รวมทงหลอดเลอดฝอย

รปท 10-1 โครงสรางของผนงหลอดเลอดแดงและหลอดเลอดด าปกต สวนหลอดเลอดฝอยมเฉพาะชนเซลลบผวหลอดเลอด

314

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

โครงสราง เซลลบผวหลอดเลอดมความแตกตางกนทงโครงสรางและหนาท ขนกบชนดของหลอดเลอดและอวยวะทเกยวของ แตอาจแบงออกไดเปนสามกลมใหญและหกกลมยอยดงน (รปท 10-2) ชนดทหนง (type I) เปนเซลลบผวชนเดยวเรยงตอเนองกนและมเยอกนสวนฐานเชอมตดตอกนอยางด (continuous endothelium) สวนฐานนประกอบดวยสารหลายชนด เชน แลมนน ไฟโปรเนคตน วนค-ลน (vinculin) และเดสมน (desmin) เปนตน สารเหลานสรางโดยเซลลบผวในระหวางกระบวนการสรางหลอดเลอด (angiogenesis) เซลลบผวชนดนแบงยอยไดเปน ชนดหนงเอ (type IA) ซงเยอกนสวนฐานเรยงตอเนองกน (continuous basement membrane) และชนดหนงบ (type IB) ซงประกอบดวยเซลลทมความสงแตกตางกนเรยงตอกนอยางตอเนอง และไมมรคน สองกลมยอยนมลกษณะปลกยอยอกคอ สปเฟรคชนแอลฟา (subfraction ) เปนชนดทหนงซงมเซลลอนเชน เพอรไซต (pericyte) หอหมอยเปนชวงๆ พบไดทสมอง กลามเนอลาย กลามเนอหวใจ ปอด และผวหนง ชนดทสอง (type II) แยกไดสองชนดยอย ชนดแรกประกอบดวยเซลลบผวทแบนราบและมร (fenestration) แทรก ถารนถกปดดวยเยอกน เรยกวา ชนดทสองเอ (type IIA) แตถารเปด (pore) เรยกวา ชนดทสองบ (type IIB) เซลลชนดทสองเอพบไดทตอมไรทอ สวนชนดทสองบพบทโกลเมอรลสของไต

รปท 10-2 การเรยงตวของเซลลบผวหลอดเลอดแบบตางๆ ของหลอดเลอดฝอย (1, continuous endothelial lining attached to a continuous basal membrane. 2, Flattened endothelial lining with fenestrations closed by the basal membrane or real openings called “pores.” 3, The endothelial lining is interrupted by intercellular “gaps” and rests on a discontinuous basal membrane. Type Ia and Ib are found in myocardium, skeletal muscle, skin, and lung; type IIa in innersecretory glands; IIb in renal glomerular capillaries; IIIa in hepatic sinusoids; and IIIb in splenic sinusoids.) (Bassenge, 1996)

315

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ชนดทสาม (type III) ประกอบดวยเซลลบผวหลอดเลอดทเรยงตอกนอยางไมตอเนอง (discontinuous endothelium) มชองเปด (pore) มาก ทงในบรเวณรอยตอระหวางเซลลและบรเวณเยอกนสวนฐาน ชนดทสามเอ (type IIIA) เปนเซลลบผวหลอดเลอดทมขนาดแบนราบ พบไดทไซนซอยด (sinusoid) ของตบ สวนชนดทสามบ (type III B) เปนเซลลบผวหลอดเลอดทมความหนามากกวา พบไดทไซนซอยดของมาม หลอดเลอดฝอยบรเวณนจงยอมใหสารโมเลกลใหญ และเมดเลอดขาวแพรผานไดงายกวาหลอดเลอดสวนอนๆ การพฒนาการทแตกตางกนของหลอดเลอดเหลาน ท าใหมแอนตเจน (antigen) ทแตกตางกนไปในแตละชนดของหลอดเลอดและระบบน าเหลอง เซลลบผวหลอดเลอดชนดทเรยงตวตอเนองกนมแอนตเจนชนด CD31, CD34 และ 1F10 ในขณะทชนดทเรยงตวกนไมตอเนอง เซลลบผวของไซนซอยดทมรอยตอ (gap) ภายในเซลลและระหวางเซลล และเซลลบผวหลอดเลอดทเยอกนสวนฐานเรยงตวกนไมตอเนอง มแอนตเจนชนด MS-1 สวนเซลลบผวของระบบน าเหลองไมมแอนตเจนเหลาน ดงนนความผดปกตของเซลลบผวหลอดเลอดจงมความจ าเพาะตอกลมหลอดเลอด และสมพนธกบสาเหตของโรคแตกตางกนไป คนไขกลมอาการภมคมกนโรคบกพรอง (acquired immunodeficiency syndrome) ทมความผดปกตของภมคมกนโรคเหมอนกน จะมการเจรญเพมจ านวนหลอดเลอดฝอย (angiomatosis) เหมอนกน การขยายของไซนซอยดทสมพนธกบการท าลายเซลลบผว และการเกดซส (cyst) ขนกบโครงสรางของหลอดเลอดในแตละอวยวะ อยางไรกตามขอมลเกยวกบชนดของเซลลบผวหลอดเลอดทแตกตางกน ตอการเกดโรคทแตกตางกนนน ยงคงตองมการศกษาตอไป

บทบาทในรางกาย

เซลลบผวหลอดเลอด รวมทงเซลลบผวหองหวใจ เปนโครงสรางทกนระหวางเลอดกบของเหลวแทรกของอวยวะตางๆ จงไดรบอทธพลจากทงปจจยทางชวเคม เชน ฮอรโมน และสารเคมอนๆ ซงอยในเลอด และจากปจจยทางกายภาพทกระท าตอผนงหลอดเลอด เชน ความดนเลอด การยดขยาย การไหลของเลอด และความเคนเฉอน (shear stress) เปนตน นอกจากนยงไดรบอทธพลจากปจจยภายในเนอเยอดวย เชน ฮอรโมน สารสอประสาท สารเคมจากเมดเลอดขาว (cytokines, histamine, and serotonin) เซลลบผวหลอดเลอดจงมความส าคญและบทบาทตางๆ มากในระบบหวใจรวมหลอดเลอด (ตารางท 10-1) คณสมบตในการเปนผนงกนการแพรของสาร มความแตกตางกนในแตละอวยวะดงกลาวแลวกอนหนาน เซลลบผวหลอดเลอดปกตไมมคณสมบตกระตนการกลายเปนลมภายนอก (extrinsic coagulation) สามารถสรางสารทตานการกลายเปนลม (anticoagulation) และพรอสทาแกลนดนสไอสอง หรอพรอสทาไซคลน (prostaglandin I2 or prostacyclin, PGI2) ซงชวยปองกนการรวมตวของเกลดเลอด (platelet aggregation) ได ยงไปกวานน ในปจจบนพบวา เซลลบผวหลอดเลอดสรางและคดหลงสารทขยายหลอดเลอด ไดแก ไนตรก-ออกไซด (nitric oxide, NO) สารทท าใหหลอดเลอดหดตว ไดแก เอนโดธลนส (endothelins) และทรอมบอกแซนเอสอง (thromboxane A2) และพรอสทาแกลนดนสเอฟสองแอลฟา (prostaglandin F2α, PGF2α)

316

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

นอกจากนเซลลบผวหลอดเลอดและหองหวใจ สามารถสอสารกบเซลลขางเคยงไดดวยการคดหลงสารดงกลาวแลว โดยผานของเหลวแทรก (paracrine communication) สารเหลานมอทธพลตอทงเซลลบผวหลอดเลอด กลามเนอเรยบหลอดเลอด กลามเนอหวใจ ปลายเสนประสาททเลยง และเซลลอนๆ ยงไปกวานนเซลลตางๆ เหลานยงสอสารกน โดยผานชองวางทเชอมระหวางเซลล หรอรอยตอชองวาง (gap junction) ดวย ตารางท 10-1 บทบาทของเซลลบผวหลอดเลอดตอกระบวนการตางๆ ในรางกาย

Processes Consequences EDNO synthesis and release Vasodilation, antiaggregation PGI2 synthesis and release Inhibition of platelet aggregation cGMP synthesis and release Effects on contractility TXA2 synthesis and release Platelet aggregation, proliferation ET synthesis and release Vasoconstriction, proliferation Synthesis of adhesion molecules (ELAM;ICAM-

1,VCAM-1) Adhesion of monocytes, leucocytes

Synthesis of chemoattractants (MCP-1) Migration of monocytes in arterial intima Synthesis of growth factors (bFGF and PDGF) Proliferation of smooth muscle cells,

neointimal thickening Synthesis of colony stimulating factors (M-CSF,

GM-CSF) Proliferation of monocytes

Synthesis of protein C and control of synthesis of TF Suppression of thrombin generation and platelet aggregation

Synthesis of t-PA and inhibition of PAI-1 Control of fibrinolysis Abbreviations: EDNO, endothelium-derived nitric oxide; ELAM, endothelium leukocyte adhesion molecule; bFGF, basic fibroblast growth factor; GM-CSF, granulocyte-macrophage colony stimulating factor; ICAM, intercellular adhesion molecule; M-CSF, macrophage colony stimulating factor; MCP-1, monocyte chemoattractant protein-1; PAI, plasminogen activator inhibitor; PDGF, platelet-derived growth factor TF; tissue factor; t-PA, tissue-type plasminogen activator; VCAM, vascular adhesion molecule (Bassenge, 1996) เซลลบผวหลอดเลอดมคณสมบตปองกนการเกดลมในหลอดเลอด (antithrombosis) โดยยบย งการจบของเมดเลอดกบผนงหลอดเลอด อนชวยใหเลอดไหลในหลอดเลอดแบบราบเรยบ (laminar flow) ได อยางไรกตาม เซลลบผวสามารถสรางและคดหลงสารทเรงการจบของเมดเลอดกบเซลลบผวและเรงการเกดลมในหลอดเลอดดวย นอกจากนเซลลบผวหลอดเลอดยงมอทธพลตอการเจรญเตบโตและปรบสภาพ (growth and differentiation) ของกลามเนอเรยบหลอดเลอด และการสรางหลอดเลอด โดยการคดหลงสารกระตนการเจรญเตบโต (growth factor) ตางๆ มากมาย เชน พดจเอฟ (PDGF, platelet-derived growth factor) และอจเอฟ (EGF, epidermal growth factor) เปนตน

317

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

การทเซลลบผวหลอดเลอดสรางสารทมคณสมบตตรงขามกน ในเวลาเดยวกนนน ชใหเหนวา ความสมดลของสารทงสองกลม เปนตวก าหนดอทธพลของเซลลบผวหลอดเลอดตอกระบวนการตางๆ มากกวาการเปลยนแปลงสารใดสารหนง นนคอ ความผดปกตทเกดจากเซลลบผว เปนผลจากการเสยสมดลของการสรางและคดหลงสารดงกลาวแลวเปนสวนใหญ ซงความผดปกตนอาจสมพนธหรอท างานรวมกบเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอด เมดเลอด สารเคม และปจจยจากภายนอกของเลอด

ปฏสมพนธระหวางเซลลบผวกบเมดเลอด

เซลลบผวหลอดเลอดมไดเพยงคดหลงสารออกสของเหลวใตเซลลบผวเทานน แตคดหลงสเลอดดวย สารเหลานจงมคณสมบตคลายฮอรโมน ในภาวะปกตเซลลบผวหลอดเลอดคดหลงสารทตานการเกาะของเมดเลอด (ดตารางท 10-1) อยางไรกตาม ในภาวะทผดปกต เซลลบผวสามารถสรางสารบางชนดไปเหนยวน าใหเมดเลอดขาวเคลอนทมาใกลกบผนงหลอดเลอด แลวเกาะตดกบเซลลบผว การเหนยวน าการเกาะของเมดเลอดน เกดจากเซลลบผวหลอดเลอดมสารหรอโมเลกลทเฉพาะบนเยอหมเซลล ซงสามารถเกาะกบเซลลเมดเลอดขาวและเกลดเลอดได โมเลกลเพอเกาะ (adhesion molecule) ทเซลลบผวหลอดเลอดสรางขนมหลายชนด แบงไดเปนสามกลมคอ (รปท 10-3)

รปท 10-3 กระบวนการเกาะของเมดเลอดขาวทเซลลบผวหลอดเลอด และการเคลอนยายผานผนงหลอดเลอดเขาสเนอเยอ (ICAM, intracellular adhesion molecules; JAM-1, junctional adhesion molecule 1; PECAM1, platelete endothelial-cell adhesion molecule; VCAM, vascular cell-adhesion molecule; VE-Cadherin, vascular endothelial cadherin) (Yuan el al., 2012)

318

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

1. ซเลกตนส (selectins) แบงไดเปนซเลกตนอ (E-selectin) และซเลกตนแอล (L-selectin) 2. อนทกลนส (integrins) ไดแก แอลอเอหนง (LEA-1, leucocyte function-associated antigen) 3. ซปเปอรยนสของอมมโนกลอบวลน (a supergene of immunoglobulins) ไดแก ไอซเอเอมหนง (ICAM-1, intercellular adhesion molecule) และวซเอเอม (VCAM, vascular cell adhesion molecule) การแสดงออกของโมเลกลเพอเกาะน จะเกดขนเมอเซลลบผวหลอดเลอดถกกระตนดวยปจจยทเฉพาะ เชน ทเอนเอฟแอลฟา (TNF-, tumor necrosis factor ) การแสดงออกของโมเลกลเหลานจะมากขน เมอเซลลบผวหลอดเลอดถกท าลายอยางเรอรง ดวยปจจยเสยงตางๆ ทท าใหหลอดเลอดมไขมนเกาะเปนแผน (atherosclerosis) เชน การสบบหร ความดนเลอดสง และภาวะเลอดมคลอเรสเทอรอลเกน (hypercholesterolemia) วซเอเอมจะแสดงออกทเซลลบผวหลอดเลอดในชวงตนของการท าลายเสนไขมน (fatty streak lesion) กระตายทกนคลอเรสเทอรอลมาก วซแอเอมจะแสดงออกกอนทจะมโมโนไซตสะสมอยใตเซลลบผวหลอดเลอด แสดงวา วซเอเอมกระตนการท าลายผนงหลอดเลอด โปรตนไขมนความหนาแนนต าหรอแอลดแอล (LDL, low density lipoprotein) และแอลดแอลทถกออกซไดซ (oLDL) อาจเหนยวน าใหเกดวซเอเอมได เพราะสารเหลานท าใหเซลลบผวเกาะกบโมโนไซดไดมากขนในหลอดทดลอง ซงการกระตนดวยสารทงสองน ถกเรงเราดวยไลโซฟอสฟาทดลโคลน (lysophosphatidylcholine) ซงเปนองคประกอบหนงของแอลดแอล

ความผดปกตตางๆ (เชน ภาวะเลอดมกลโคสเกน และภาวะเลอดมไขมนเกน เปนตน) ไมเพยงกระตนใหเซลลบผวหลอดเลอดแสดงออกโมเลกลเพอเกาะเทานน (รปท 10-5) แตยงกระตนใหเมดเลอดขาวและเกลดเลอดแสดงออกโมเลกลทจะมาเกาะ เรยกวา ลแกนด (ligand) ดวย (โดยเฉพาะอนทกรนส) โมเลกลนเกาะกบโมเลกลเพอเกาะของเซลลบผวหลอดเลอด การเกาะของเมดเลอดกบเซลลบผวหลอดเลอดมผลตอการเกดโรคหลอดเลอดทมไขมนเกาะหลายประการ การเกาะดงกลาวท าใหเลอดทไหลราบเรยบ (laminar flow) เปลยนเปนไหลปนปวน (turbulent flow) ภาวะนเรงเราการรวมตวของเกลดเลอดและการเกดลมในหลอดเลอด การเกาะกนท าใหเซลลบผวหลอดเลอดและเมดเลอดขาวสรางและคดหลงอนมลออกซเจน ซงท าปฏกรยาได (activated oxygen species) และสารอนๆ ขอมลเหลานสวนหนงไดจากการศกษาการเกาะของโมโนไซตกบกลยโคซเลตโปรตน (glycosylated protein) ในภาวะเลอดมกลโคสเกน เซลลนมตวรบทผวส าหรบเอจอ (AGE, advanced glycosylation end-product) และถกเรงดวยการจบของ กลยโคซเลตโปรตนทผนงหลอดเลอด ท าใหสารเหลานมฤทธ (activation) สงผลใหมการคดหลงไซโทไคนจากเซลลตางๆ ทเกยวของ รวมทงสารกระตนการเจรญเตบโต เชน ทจเอฟบตา (TGF-, transforming growth factor ) อนเทอรลวคนส (interleukins) และทเอนเอฟแอลฟา

319

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

รปท 10-4 การท างานของเซลลบผวหลอดเลอดทผดปกต เปนกลไกทส าคญทน าไปสภาวะหลอดเลอดแขง (atherosclerosis) ซงอาจเกดจากปจจยเสยงหลายอยาง โดยเฉพาะโรคความดนเลอดสง เบาหวาน และภาวะไขมนในเลอดผดปกต (Endothelial dysfunction induces the production of radical oxygen species (ROS) and the expression of cellular adhesion molecules (CAMs), cytokines, and chemokines which facilitate adherence and endothelial transmigration of leukocytes (monocytes and T helper lymphocytes). Monocytes residing in the arterial wall become activated by proinflammatory cytokines and differentiate into macrophages. Activated macrophages and lymphocytes increase the expression of CAMs, cytokines, growth factors, and metalloproteinases which result in recruitment of more leukocytes into the arterial wall, activate the complement pathways of the immune system and the acute phase response, stimulate proliferation and migration of smooth muscle cells (SMCs), and promote fibrous tissue deposition. Furthermore, oxidized low-density lipoproteins (ox-LDL) can easily be taken up by macrophages via the scavenger receptor LOX-1 leading to foam cells formation; Francisco et al., 2006)

320

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

รปท 10-5 การควบคมการกลายเปนลมเลอดโดยผนงหลอดเลอด เกยวของกบการสรางและการคดหลงสารหลายชนด (http://medicinembbs.blogspot.com/2011/02/normal-hemostasis.html) เซลลบผวหลอดเลอดมคณสมบตตานการเกดลมในหลอดเลอด เซลลบผวหลอดเลอดสงเคราะหทรอมโบโมดลน (thrombomodulin, TM) ซงจบกบทรอมบน ท าใหทรอมบนไมสามารถเปลยนไฟบรโนเจนเปนไฟบรนได (รปท 10-6) สารประกอบเชงซอนทรอมโบโมดลนกบทรอมบนนกระตนโปรตนไคเนสซ ในภาวะทมโปรตนเอสทผวของเซลลบผวหลอดเลอด (endothelial surface protein S) โปรตนซทมฤทธ (activated protein C) นจะท าใหปจจยหาและแปดทมฤทธ (activated factor V and VIII) ไมสามารถท างานในกระบวนการกลายเปนลมได นอกจากนโปรตนทมฤทธนยงท าใหตวยบย งตอสารทกระตนพลาสมโนเจน (plasminogen activator inhibitor) เสยคณสมบตไปดวย การยบย งนท าใหกระบวนการสลายลมเลอด (fibrinolysis) ท างานไดดขนดวย ไนตรกออกไซดและพรอสทาไซคลนเปนสารทยบย งการท างานของเกลดเลอด การท าลายเซลลบผวหลอดเลอดไมเพยงกระตนการกลายเปนลม (coagulation) แตยงลดการสลายลมเลอดดวย ในภาวะปกตความสมดลของสองกระบวนการน เปนตวก าหนดการเกดลมในหลอดเลอด (thrombosis) เซลลบผวหลอดเลอดสรางสารปลกฤทธพลาสมโนเจน (plasminogen activating factor) ท าใหพลาสมโนเจนเปลยนเปนพลาสมน (plasmin) และพลาสมนกระตนการสลายลมเลอดอกทอดหนง

321

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

เซลลบผวหลอดเลอดสามารถสรางและคดหลงโปรตนแมทรกซ (matrix protein) ได จงมบทบาทตอการเกาะของไขมนตามผนงหลอดเลอด ในภาวะเลอดมกลโคสเกน การแสดงออกของคอลลาเจนส (collagen IV) และไฟโบรเนคตนของเซลลบผวหลอดเลอดจะเพมขน เปนกระบวนการทถกกระตนในระดบของยนส การกระตนนจะคงอยตอไปนานหลายสปดาห ทงๆ ทระดบน าตาลในเลอดไดคนสปกตแลว

รปท 10-6 กระบวนการพนฐานในการสราง การกระจาย และเมแทบอลซมของไนตรกออกไซด ในรางกายมนษย (http://www.medscape.com/viewarticle/491704_2)

การสรางสารทส าคญ 1. ไนตรกออกไซด (nitric oxide)

สารขยายหลอดเลอดจากเซลลบผวหลอดเลอดหรออดอารเอฟ (EDRF) ถกคนพบครงแรกในเอออรตาของกระตาย โดยเฟอรชกอตตและซาวดซก (Furchgott and Zawadzaki, 1980) เปนอนมลอสระ (free radicle) หรอสารประกอบไนโตรโซ (nitroso compound) เรยกวา ไนตรกออกไซด สารนสรางมาจากแอลอารจนน (L-arginine) ซงเขาเซลลโดยกระบวนการทอาศยตวพาเฉพาะ ทเยอหมเซลลบผวหลอดเลอด แอลอารจนนสองโมลท าปฏกรยากบออกซเจน (O2) 2.5 โมล ไดเปนไนตรออกไซด 2 โมล แอลซทรลลน (L-citrulline) 2 โมล และน า 1 โมล โดยอาศยไนตรกออกไซดซนเทรสหรอเอนโอเอส (nitric oxide synthase, NOS) เปนการออกซเดชนแอลอารจนน ทปลายกวานดนไนโตรเจน (guanidine-nitrogen

322

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

terminal) กระบวนการนมโคแฟคเตอรเกยวของหลายตว (รปท 10-6) ไดแก เอนเอดพเอส (NADPH) ทบเอชส (TBH4, tetrahydrobiopterin) แคลเซยมไอออน และแคลโมดลน (calmodulin) เปนตน ไนตรกออกไซดซนเทรสถกกระตนจากหลายปจจย โดยเฉพาะแคลเซยมไอออน และถกยบย งดวยสารคลายแอลอารจนน เชน แอลเอนเอมเอมเอ (L-NMMA, L-NG-monomethyl arginine) เอดเอมเอ (ADMA, asymmetrical dimethyl arginine) และแอลเอนเอเอมอ (L-NAME, L-nitroso arginine methylester) เปนตน สารเหลานมประโยชนตอการศกษาบทบาทของไนตรกออกไซดในภาวะตางๆ มาก แอลซทรลลนทเกดขนมความเสถยรมาก จงวดปรมาณสารน เพอใชประมาณอตราการสรางไนตรกออกไซดในภาวะตางๆ ได สวนไนตรกออกไซดอสระมครงชวตเพยง 2-3 วนาท แตอาจจบกบสารทเสถยรเปนสารประกอบไนโตรโซทเสถยรขนได ไนตรกออกไซดซนเทรส มโครงสรางทคลายกบโซโทโครมออกซเดสพสหาศนย (P-450 cytochrome oxidase) คอมฮม (heme) เปนองคประกอบเหมอนกน แบงไดอยางนอยทสด 3 ไอโซฟอรม ไอโชฟอรมหนง (isoform I or n-NOS) มน าหนกโมเลกล 160 กโลดลตน เปนเอนไซมสวนประกอบ (constitutive enzyme) ทพบในเซลลสมองและเสนประสาทรอบนอก ถกควบคมดวยแคลเซยมไอออนและแคลโมดลน

ไอโซฟอรมสอง (isoform II or i-NOS) มน าหนกโมเลกล 130 กโลดลตน เปนเอนไซมทถกเหนยวน าใหเกดขน (inducible enzyme) ในแมโครเฟจ (machophage) ชวยสรางไนตรกออกไซดเพอใหเซลลนมคณสมบตในการก าจดจลชพและเซลลทผดปกตได (NO-induced cytotoxic and biological effects) ไอโซฟอรมสองถกเหนยวน าใหเกดขนในหลอดเลอดโดยไซโทไคนในภาวะชอคเปนพษ (septic shock) และในกระบวนการเกดบวมแดงตางๆ ดงนนในปจจบน “i-NOS” จงหมายถง “ inflammatory NOS” มากกวา “inducible NOS” การท างานของเอนไซมน มไดถกควบคมดวยแคลเซยมไอออน เพราะแคลโมลลน จบอยางเหนยวแนนกบไอโซฟอรมนอยแลว การแสดงออกของไอโซฟอรมสองถกยบย งดวยคอรตโค-สเตอรอยด (corticosteroids)

ไอโซฟอรมสาม (isoform III or e-NOS) มน าหนกโมเลกล 135 กโลดลตน เปนเอนไซมสวนประกอบของเซลลบผวหลอดเลอด (endothelium) ซงรบผดชอบตอการสรางไนตรกออกไซดอยางตอเนอง เอนไซมนถกควบคมดวยแคลเซยมไอออนและแคลโมดลน และถกกระตนหรอยบย งไดดวยปจจยทางพลศาสตรของเลอด (hemodynamic factor) หลายชนด เชน การไหลของเลอด และความเคนเฉอนของเลอด เปนตน ไอโซฟอรมสองทสรางขนในเซลลบผวหลอดเลอด สามารถยบย งฤทธของไอโซฟอรมสามได ไอโซฟอรมสามสรางไนตรกออกไซดเพอท าหนาทตางๆ มากมาย เชน การขยายหลอดเลอด การท างานของหวใจ และปฏสมพนธระหวางเมดเลอดกบเซลลบผวหลอดเลอด โดยทวไปเซลลบผวหลอดเลอดประกอบดวย ไนตรกออกไซดซนเทรสอยางนอยไอโซฟอรมสองและสาม อตราการสรางและคดหลงไนตรกออกไซด โดยเซลลบผวหลอดเลอดถกควบคมดวยปจจยทงทางกายภาพ ไดแก ความเคนเฉอน การไหลของเลอด และความดนเลอด และปจจยทางเคม (รปท 10-7) ไดแก ฮสตามน ทรอมบน (thrombin) อะเซทลโคลน (acetylcholine) และแคทโคลามนส เปนตน สารเคม

323

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

เหลานจบกบตวรบเฉพาะทเยอหมเซลลบผวหลอดเลอด หลงจากนนจะท างานผานโปรตนจ (G protein) ซงมอยางนอยสองชนด ชนดแรกไวตอโบทลนมทอกซน (botulinum toxin) สวนชนดทสองไวตอเพอรทสซสทอกซน (pertussis toxin) ชนดแรกท างานควบคกบฟอสฟอลเพสซ (phospholipase C) ซงสรางอโนซทอลฟอสเฟต (inositol phosphate) และไดอะซลกลเซอไรด (diacylglyceride) สารตวหลงกระตนโปรตนไคเนสซ สวนอโนซทอลฟอสเฟตเหนยวน าการเคลอนยายแคลเซยมไอออน จากแหลงภายในและภายนอกเซลล การไหลเขาเซลลของแคลเซยมไอออนผานชองไอออนบวกทไมเฉพาะ (non-specific cationic channel) ซงอยบนเยอหมเซลล เซลลบผวหลอดเลอดไมมชองแคลเซยมไอออนชนดแอล (L-type calcium channel) ซงตอบสนองตอการเปลยนแปลงศกยไฟฟา (voltage sensitive channel) และตอยากดกนชองแคลเซยมไอออน (calcium channel blocker) แตยากดกนนสามารถยบย งฤทธของไนตรกออกไซดได อาจเนองจากมฤทธทเซลลเปาหมายของไนตรกออกไซด โดยเฉพาะเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอด โปรตนจทไวตอเพอรทสซสทอกซน อาจท างานผานชองโปแตสเซยมไอออนและฟอสฟอลเพสเอสอง (phospholipase A2) อยางไรกตาม กลไกทตวรบหนงๆ ท างานควบคกบโปรตนจ แลวท าใหไนตรกออกไซดคดหลงไดอยางไรนน ยงไมทราบแนชด

รปท 10-7 การกระตนการสรางไนตรกออกไซดทเซลบผวหลอดเลอด และฤทธในการขยายหลอดเลอด (Ach, acetylcholine; BK, bradykinin; ATP, adenosine triphosphate; ADP, adenosine diphosphate; SP, substance P; SOCa2+, store-operated Ca2+ channel; ER, endoplasmic reticulum; NO, nitric oxide; sGC, soluble guanylyl cyclase; cGMP, cyclic guanosine-3’, 5-monophosphate; MLCK, myosin light chain kinase; Sandoo et al., 2010)

324

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ทเซลลบผวหลอดเลอด การไหลเขาของแคลเซยมไอออนซงถกกระตนดวยตวกระตนตางๆ ผานการเปดของชองแคตไอออนทไมเฉพาะ โดยการกระตนของอโนซทอลเตตระบสฟอสเฟต (inositol-1,3,4,5-tetrabisphosphate) ออท (EET, 5,6-epoxyeicosatrienoic acid) และไฮเปอรโพลาไรเซชนของเยอหมเซลลบผวหลอดเลอด ท าใหความแตกตางของพลงงานไฟฟาเคม (electrochemical gradient) สงขน แคตไอออนหรอไอออนทมประจบวกจงไหลเขาเซลลทางชองแคตไอออนมากขน ไฮเปอรโพลาไรเซชนนอาจเกดจากการกระตนชองโปแตสเซยมไอออนโดยผานโปรตนจ หรอเมอแคลเซยมไอออนหรอไซคลกเอเอมพ (cAMP) ภายในเซลลสงขน ไซคลกเอเอมพเกดจากการกระตนอะดนยเลตไซเคลส (adenylate cyclase) โดยผานโปรตนจ ดวยเหตนการยบย งชองโปแตสเซยมไอออนหรอดโพลาไรเซชนเยอหมเซลล ดวยสารละลายทมโปแตสเซยมไอออนมาก จะท าใหการเคลอนยายแคลเซยมไอออนดวยตวกระตนตางๆ เสยไป การคดหลงไนตรกออกไซดนน ขนกบความเขมขนของสารนภายในเซลล โดยไมตองมตวพาเฉพาะ การคดหลงทเกดจากการกระตนนนขนกบสารสอทตยภม (secondary messenger) และวถเมแทบอลซมทเกยวของ การสรางพรอสทาไซคลนทเกดขนในบางอวยวะ สามารถท าใหการคดหลงไนตรกออกไซดคลองขน (facilitation) ในทางตรงกนขามการกระตนใหไนตรกออกไซดคดหลงอยางตอเนอง จะท าใหการขยายหลอดเลอดดวยอดเอชเอฟ (EDHF) ซงเหนยวน าโดยแบรดไคนนเสยไป การไหลเขาเซลลของแคลเซยมไอออน และความเปนดางของของเหลวภายในเซลล ซงเหนยวน าโดยแบรดไคนน เสรมฤทธซงกนและกน อนชวยใหการคดหลงไนตรกออกไซดด าเนนตอไปไดนานขน

เซลลบผวคดหลงไนตรกออกไซดออกสทงเลอด และของเหลวแทรกดานตรงขามกบเลอด สารนมบทบาทตอรางกายหลายประการ (รปท 10-8) เชน ยบย งการหดตวของกลามเนอเรยบหลอดเลอด ยงย งการงอกขยาย (proliferation) ของเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอด ยบย งการรวมตวของเกลดเลอด ออกซเดชนโปรตนไขมนความหนาแนนต า และยบย งการจบของเมดเลอดกบเซลลบผวหลอดเลอด ไนตรกออกไซดคดหลงจากเซลลบผวหลอดเลอด และแพรผานเยอหมเซลลเปาหมาย ตามความแตกตางของความเขมขนภายในเซลลเปาหมาย ไนตรกออกไซดมปฏสมพนธกบฮม เอดพไรโบซลแทรนสเฟอเรส (ADP-ribrosyltransferase) เอนไซมทประกอบดวยเหลกและซลเฟอร (Fe-S enzyme) หลายชนด โปรตนทไมมฮม (non-heme Fe protein) และโปรตนไธออล (protein thiol) ตางๆ ดวยคณสมบตรดอกซ (redox) ของไนตรก ออกไซดเอง กระบวนการทเกดภายหลงปฏกรยาเหลานยงไมทราบแนชด และมสมมตฐานหลายประการ ไนตรกออกไซดกระตนกวานยเลตไซเคลส (guanylate cyclase) โดยการเกดสารประกอบไนโตรซล (nitroxyl complex) กบหนวยยอยของฮม (prosthetic heme subunit) ผลลพธคอ ไดไซคลกจเอมพ (cGMP) ซงจะท างานตอไป โดยอาจมผลลดการไหลเขาเซลลของแคลเซยมไอออน หรอกระตนโปรตนจและโปรตนอนๆ ผลลพธสดทายคอ กลามเนอเรยบหลอดเลอดขยายตว และการงอกขยายกลามเนอเรยบหลอดเลอดถกยบย ง แลวแตกรณไป

325

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

รปท 10-8 ปจจยทกระตนและยบย ง การสรางและการคดหลงไนตรกออกไซด ทเซลลบผวหลอดเลอด (EC, endothelial cell; EPC, endothelial progenitor cell; eNOS, endothelial nitric oxide synthase; NO, nitric oxide; VEGF, vascular endothelial growth factor; TERT telomerase reverse-transcriptase, SIRT1, Sirtuin 1 is a nicotinamide adenine dinucleotide–dependent histone deacetylase) (Lähteenvuo and Rosenzweig, 2012) ในภาวะทไนตรกออกไซดซนเทรส (i-NOS) ถกเหนยวน าใหเกดขนมาก จะท าใหหมไธออลและไทโรซลของนวคลอกอะดโนไรโบซลนวคลโอไทเดส (nucleic adenoribosyl nucleotidase) เสยคณสมบตไป สารนจ าเปนมากส าหรบกระบวนการถอดรหสยนส (gene translation) การท าใหฤทธของหมไธออลเสยไปและการขาดธาตเหลก โดยไนตรกออกไซดน เปนอนตรายตอเซลลมาก เพราะเปนการยบย งโซการหายใจและวงจรเครบส (respiratory chain and Krebs cycle) ซงเปนกระบวนการสรางพลงงานหรอเอทพทส าคญทสดของเซลลทวไป นอกจากมอทธพลตอหลอดเลอดในอวยวะตาง ๆ อนสงผลตอความตานทานการไหลและการไหลของเลอดในอวยวะนนๆ แลว ไนตรกออกไซดยงคดหลงจากเซลลของอวยวะนนๆ เอง และมบทบาทอนๆ อกมากมาย (ตารางท 10-2) เชน เซลลบผวหองหวใจและทบผวนอกของหวใจ คดหลงไนตรกออกไซดซงชวยเพมแรงบบตวของกลามเนอหวใจไดโดยตรง ความผดปกตของเซลลบผวนจะท าใหหวใจบบตวไดแรงนอยลง ดงนนการควบคมการท างานของหวใจนจงอาจเรยกวา การควบคมตวเองซงขนกบเซลลบผว (endothelial dependent autoregulation) ไนตรกออกไซดสรางจากเซลลตางๆ ของไตไดหลายแหง เชน หลอดเลอดสวนไต (renal vessels) หลอดไตฝอยสวนตน (proximal tubule) โกลเมอรลส (glomerulus) วาซาเรกตา (vasa recta) ทอไตรวม (collecting duct) และแมคลาเดนซา (macula densa) ไนตรกออกไซดท า

326

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ใหหลอดเลอดสวนไตขยายตวคลายกบอวยวะอนๆ เพมการกรองผานโกลเมอรลส กระตนการดดกลบสารตางๆ โดยหลอดไต และกระตนระบบเรนนรวมแองจโอเทนซน (renin-angiotensin system) ความผดปกตของการสรางและหรอการคดหลงไนตรกออกไซด ตลอดจนการออกฤทธ มความสมพนธกบโรคไตหลายชนด โดยเฉพาะโรคไตทมโกลเมอรลสอกเสบและแขง (glomerulonephritis and sclerosis) เลอดไหลมาเลยงไตลดลง และการกระจายเลอดภายในไตผดปกต เปนตน สวนไนตรกออกไซดทสมองเกยวของกบการควบคมการไหลของเลอดไปเลยงสมอง และท าหนาทเปนสารสอประสาทดวย

ตารางท 10-2 บทบาทของไนตรกออกไซดในรางกาย อวยวะ บทบาท

หวใจ เพมแรงบบตว ควบคมการไหลเวยนโคโรนาร

หลอดเลอด หลอดเลอดคลายตว ควบคมการเกาะของเมดเลอด ควบคมการกลายเปนลม ควบคมการงอกขยายของผนงหลอดเลอด

สมอง ควบคมอตราการไหลของเลอด สารสอประสาท

ไต ควบคมการไหลของเลอดภายในไต ควบคมการกรองทโกลเมอรลส ควบคมการดดกลบน าและอเลกไทรไลต

กลามเนอลาย ควบคมการไหลของเลอดสวนกลามเนอ ตบ ควบคมการไหลเวยนสวนตน ระบบทางเดนอาหาร ควบคมการดดซมน าและอเลกโทรไลต

ดวยคณสมบตของไนตรกออกไซดดงกลาวแลว ความผดปกตในการสราง และการท างานของไน-ตรกออกไซด จงมความเกยวพนกบความผดปกตทพบบอยในหลอดเลอด ไดแก โรคหลอดเลอดมไขมนเกาะ ผนงหลอดเลอดหนา เกลดเลอดรวมตวกนงาย เกดลมในหลอดเลอดไดงาย ความดนเลอดสง เซลลถกท าลายเนองจากขาดพลงงาน การควบคมเลอดไปเลยงอวยวะตางๆ ผดปกต (โดยเฉพาะกลามเนอลาย ไต หวใจ และสมอง) โรคไต และโรคความดนเลอดสงสวนปอด (pulmonary hypertension) (ตารางท 10-3) อยางไรกตาม ความผดปกตเหลานอาจมไดเกดจากการสราง การคดหลง และหรอการออกฤทธของไนตรก-ออกไซดโดยล าพง แตอาจเกดจากการเสยสมดลของสาร ทงทท างานเหมอนหรอเสรมฤทธไนตรกออกไซด กบสารทมฤทธตรงขาม ภาวะทไนตรกออกไซดท างานไมได อาจชวยสงเสรมใหสารทมฤทธตรงขามมฤทธ

327

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

เดน จนเปนอนตรายตอรางกายขนในทสด เชน การขาดไนตรกออกไซดอาจท าใหเอนโดธลนหนง (endothelin-1) มฤทธเดนมากขน น าไปสความตานทานการไหลเพมขน ความดนเลอดสง และการเกดลมในหลอดเลอด เปนตน นอกจากนความผดปกตของไนตรกออกไซดยงท าใหการออกฤทธของสารบางชนดผดปกตไปดวย เชน แบรดไคนนและฮสตามนมฤทธนอยลงหรอหายไป เมอขาดไนตรกออกไซด เปนตน

ตารางท 10-3 ความผดปกตทเกยวของกบการท างานของเซลลบผวหลอดเลอด

Cardiovascular conditions Hypertension Congestive heart failure Atherosclerotic vascular disease Myocardial infarction Myocardial infarction Unstable angina Variant angina Restenosis after angioplasty Ischemic stroke Subarachnoid hemorrhage Migraine Raynaud’s disease Acute ischemic renal failure Radiocontrast and cyclosporin nephropathy Primary pulmonary hypertension

Conditions associated with cardiovascular disease

Aging Diabetes mellitus Hyperlipidemia Chronic renal failure

Ferro and Webb, 1997

2. พรอสทาแกลนดนส (prostaglandins) ไอโคซานอยด (eicosanoid) เปนอนพนธของกรดอะรคชโดนก (arachidonic acid) ซงพบมากในเกลดเลอด เซลลบผวหลอดเลอด และกลามเนอเรยบหลอดเลอด พรอสทาแกลนดนไอสองหรอพรอสทาไซคลน เปนพรอสทาแกลนดนสทสรางมาก โดยผนงหลอดเลอดในภาวะปกต สารนท าใหหลอดเลอดขยายตว จงจดอยในกลมอดอารเอฟ หลอดเลอดบางแหงสรางพรอสทาแกลนดนดสองและอสอง (PGD2 and PGE2) มากกวาพรอสทาไซคลน ในภาวะทผดปกต เชน ความดนเลอดสง เบาหวาน และภาวะเลอดมคลอเรสเทอรอลเกน ในสตวหลายชนด ผนงหลอดเลอดสรางพรอสทาแกลนดนเอชสอง (PGH2) ทรอมบอกแซนเอสอง (thromboxane A2, TXA2) และพรอสทาแกลนดนเอฟสองแอลฟา (PGF2) มากขน สารเหลานมฤทธตรงขามกบพรอสทาไซคลนและไนตรกออกไซด สภาพเชนนท าใหการขยายหลอดเลอด การยบย งการเกดลมในหลอดเลอด และการควบคมการเกาะของเมดเลอด โดยเซลลบผวหลอดเลอด เสยคณสมบตไป

การสรางพรอสทาแกลนดนส ถกก าหนดโดยการเคลอนยายกรดอะรคชโดนกจากเยอหมเซลล โดยฟอสฟอลเพสเอสอง (phospholipase A2) กรดนถกเปลยนตอไปโดยเอนไซมทส าคญคอ ไซโคลออกซ

328

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

เจเนส (cyclooxygenase, COX) สวนพรอสทาแกลนดนสแตละชนดจะถกสรางขนในล าดบตอไป โดยปฏกรยาและเอนไซมทเฉพาะเพมเตม (รปท 10-9) การสรางพรอสทาแกลนดนสเปนกระบวนการทเกดชวคร เนองจากจลนพลศาสตรของการกระตนฟอสฟอลเพสเอสองโดยตวกระตนตางๆ ทเซลลบผวหลอดเลอด กระบวนการหรอสารอนจะควบคมการคดหลงพรอสทาแกลนดนสตอไป เชน ลปดเปอรออกไซด (lipid peroxide) และโปรตนไคเนสซ กระตนไซโคลออกซเจเนส และการสรางพรอสทาไซคลน ตามล าดบ

รปท 10-9 เมแทบอลซมของกรดอะรคชโดนก และต าแหนงทยบย งดวยแอสไพรนและกลโคตคอยด (In the cyclooxygenase (COX) pathway, COX 1 (constitutive) or, more often, COX 2 (inducible) converts arachidonic acid to PGG2, which enables PG endoperoxide synthase conversion of PGG2 to PGH2, resulting in unstable toxic oxygen radicals (a by-product of this reaction) and a plethora of inflammatory molecules. Conversely, arachidonic acid can also be converted to 5-HPETE via lipoxygenase, resulting in LTD4 and LTE4.) (Goodrich and Nixon, 2006) การออกฤทธของพรอสทาแกลนดนสไอสอง ดสอง และอสอง นนตองจบกบตวรบเฉพาะทเยอหมเซลลเปาหมาย เชน กลามเนอเรยบหลอดเลอด เมดเลอด และเซลลบผวหลอดเลอด ตวรบนไมไดมทกแหง

329

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ทมเซลลเหลาน ดงนนพรอสทาแกลนดนสจงมไดมฤทธในทกหลอดเลอด เมอจบกบตวรบจะกระตนอะดไนเลตไซเคลส ซงจะสรางไซคลกเอเอมพจากเอทพ ไซคลกเอเอมพจะท างานตอไปผานกระบวนการอนๆ อกมากมายจนมฤทธปรากฎออกมาในทสด การออกฤทธในลกษณะดงกลาวของพรอสทาแกลนดนสขนกบปจจยอนดวย ไนตรกออกไซดกระตนการสรางไซคลกจเอมพในเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอด สารนยบย งฟอสฟอไดเอสเทอรส (phosphodiesterase) ซงเรงการท าลายไซคลกเอเอมพ ท าใหระดบไซคลก เอเอมพสงขนในเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอด หลอดเลอดจงขยายไดมาก เมอไนตรกออกไซดและพรอสทาไซคลนเพมขนพรอมกน พรอสทาไซคลนและทรอมบอกแซนเอสองเปนสารทไมคงท (labile) หรอไมเสถยร จงนยมวดเมแทบอไลตของมนซงมความเสถยรมากกวา (เชน 6-keto-PGF1 and TXB2) พรอสทาไซคลนคดหลงสเลอดมากกวาสดานทตดกบกลามเนอเรยบหลอดเลอด จงมฤทธตอเกลดเลอดมาก เชน ลดการรวมตวของเกลดเลอด ยบย งการเกาะของเมดเลอดกบเซลลบผวหลอดเลอด และลดการคดหลงซโรไทนน ทรอมบอกแซนเอสอง และเอดพ (ADP) สารสามชนดหลงนกระตนใหเกลดเลอดรวมตวกน และหลอดเลอดหดตวมากขน ในภาวะปกตพรอสทาไซคลนและทรอมบอกแซนเอสอง มบทบาทนอยตอการควบคมการไหลของเลอดในอวยวะตางๆ แตจะมบทบาทมากในความผดปกตหลายอยาง อนอาจเกดจากความไมสมดลของการสรางพรอสทาไซคลนและทรอมบอกแซนเอสอง ซงมฤทธทตรงขามกน ถาระดบพรอสทาไซคลนลดลง และทรอมบอกแซนเอสองเพมขน หลอดเลอดจะหดตวมาก เกดลมในหลอดเลอดมาก และเมดเลอดเกาะทผวหลอดเลอดมากขน ผลลพธคอ เนอเยอขาดเลอด และอดตาย ตามล าดบ

การสรางพรอสทาไซคลนถกเรงดวยเอทพ แบรดไคนน ฮสตามน แคทโคลามนส ไนฟไดปนส (nifedipine) ดลเทยเซม (diltiazem) ตวยบย งเอนไซมเปลยนแองจโอเทนซน (ACEI, angiotensin-converting enzyme inhibitor) ไนโตรโซเวโซไดเลเตอร (nitrosovasodilator) ไดฟรดาโมล (dipyridamole) และโมลซโดมน (molsidomine) ทรอมบอกแซนเอสองเพมระดบแคลเซยมไอออนภายในเซลล โดยผานการเพมอไนซทอลฟอสเฟต (inositol-1,4,5-triphosphate) และผานการท างานของโปรตนไคเนสซ จงท าใหระดบไซคลกเอเอมพภายในเซลลเปาหมายลดลง เกลดเลอดรวมตวกนมาก และหลอดเลอดหดตวมากขน ดงกลาวแลว พรอสทาแกลนดนสมครงชวตสนมาก โดยทวไประดบในเลอดจงต ามาก แมในภาวะทมการกระตนใหสารนคดหลงมากในเนอเยอตางๆ จงจดอยในกลมของฮอรโมนทมฤทธเฉพาะท (local hormone) การท างานไมเพยงเหมอนฮอรโมนทวไปเทานน แตยงท าหนาทเปนสอกลาง (mediator) ซงไมผานเลอดดวย (paracrine) พรอสทาแกลนดนสมมากมายหลายชนด พบในอวยวะทแตกตางกนและมฤทธแตกตางกนออกไป (ตารางท 10-4) อยางไรกตามฤทธของพรอสทาแกลนดนสสามารถลดหรอยบย งดวยยาหรอสารทกดกนการสรางพรอสทาแกลนดนส โดยเฉพาะตวยบย งโซโคลออกซเจเนส ซงรจกกนดคอ ยาแอสไพรน (aspirin)

330

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ตารางท 10-4 บทบาทของพรอสทาแกลนดนสชนดตางๆ ในรางกาย

Organ/Function Stimulator Inhibitor PANCREAS Glucose-stimulated insulin secretion Glucagon secretion

12-HPETE PGD2, PGE2

PGE2

LIVER Glucagon-stimulated glucose production

PGE2

FAT Hormone-stimulated lipolysis

PGE2

BONE Resorption

PGE2, PGE-m, 6-K-PGE1, PGF1, PGI2

UTERUS Contraction

PGE2, PGF2

OVARY Progesterone

PGF2

PITUITARY Prolactin LH TSH GH

PGE1 PGE1, PGE2, 5-HETE PGA1, PGB1, PGE1, PGE1 PGE1

PARATHYROID PTH

PGE2

PGF2

Becker et al.,1995

3. เอนโดธลนส (endothelins) เอนโดธลนสเปนโพลเปปไทดทประกอบดวยกรดอะมโน 21 ตว แบงได 3 ชนด คอ เอนโดธลน หนงหรออทหนง (ET-1) เอนโดธลนสองหรออทสอง (ET-2) และเอนโดธลนสามหรออทสาม (ET-3) ภายในสายเปปไทดมพนธะไดซลไฟด (-S-S-) เชอมระหวางกรดอะมโนอยสองพนธะ อทหนงเปนไอโซฟอรมทสรางโดยเซลลบผวหลอดเลอด และอาจเปนไอโซฟอรมทมบทบาทมากทสดในระบบหวใจรวมหลอดเลอด ในมนษย อทหนงสรางจากพรโปรเอนโดธลนหนง (preproendothelin-1) ซงประกอบดวยกรดอะมโน 212 ตว สารนถกตดสองขนตอนดวยเอนไซม จนไดอทหนงขนาดใหญ (big ET-1) ซงมกรดอะมโน 38 ตว ซงจะถกเปลยนเปนอทหนงดวยเอนไซมเปลยนเอนโดธลน (ET converting enzyme) (รปท 10-10) การสรางและการคดหลงเอนโดธลนสถกกระตนดวยทรอมบน ทจเอฟบตา อนเทอรลวคนหนง (interleukin-1) อพเนฟรน แองจโอเทนซนสอง อารจนนเวโซเพรสซน สารเปดชองแคลเซยม (calcium

331

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

inophore) และฟอรบอลเอสเตอร (phorbol ester) สวนภาวะขาดออกซเจนและเนอเยอขาดเลอดสามารถกระตนการสรางเอนโดธลนสไดดทสด เอนโดธลนสจบกบตวรบทเยอหมเซลลเปาหมาย ตวรบนม 2 ชนด คอ อทเอ (ETA) และอทบ (ETB) ตวรบอทเอมความจ าเพาะมากตออทหนง ในขณะทตวรบอทบจบไดดกบเอนโดธลนสทงสามไอโซฟอรม ตวรบอทเอพบมากทกลามเนอเรยบหลอดเลอด เมอถกกระตนจะท าใหหลอดเลอดหดตว สวนตวรบอทบพบไดทงเซลลบผวหลอดเลอดและกลามเนอเรยบหลอดเลอด ถาตวรบอทบทกลามเนอเรยบหลอดเลอดถกกระตนจะท าใหหลอดเลอดหดตว แตถากระตนทเซลลบผวหลอดเลอดจะท าใหหลอดเลอดคลายตวทางออม ผานการสรางและคดหลงอดอารเอฟตางๆ โดยเฉพาะไนตรกออกไซดและพรอสทาไซคลน โดยทวไปในมนษยอทหนงท าใหหลอดเลอดหดตวผานตวรบอทเอ การศกษาโดยใชตวยบย งการสรางเอนโดธลนสและตวกดกนตวรบท าใหทราบวา เอนโดธลนสมความส าคญตอการควบคมความตงของหลอดเลอดและความดนเลอดในขณะพกของมนษยและสตวหลายชนด

รปท 10-10 การสรางและการออกฤทธของเอนโดธลน (endothelin, ET) ผานตวรบเอนโดธลนเอและบ (ETA and ETB receptors) ซงขนกบการท างานของโปรตนจตางๆ (Gi, Gq, Gs,…) (Barton and Yanagisawa, 2008)

332

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

นอกจากมฤทธตอหลอดเลอดแลว เอนโดธลนหนงยงมฤทธอนๆ อก ไดแก เพมแรงบบตวของหวใจ (positive inotropic) กระตนการแบงเซลล ยบย งการขบโซเดยมทงโดยไต กระตนประสาทซมพาเทตกทงทสวนกลางและรอบนอก กระตนระบบเรนนรวมแองจโอเทนซน และกระตนการสรางแคทโคลามนส นอกจากนเอนโดธลนหนงยงเสรมฤทธของสารทกระตนการบบตวของหลอดเลอดดวย เชน นอรอพเนฟรน และซโรโทนน เปนตน ดงนนเมอเอนโดธลนหนงเพมขน จะท าใหความตานทานรอบนอกทงหมดเพมขน และความดนเลอดสงขน ตามล าดบ ในสตวทดลองทมความดนเลอดสง ระดบของเอนโดธลนสจะไมสงขน ถาความดนเลอดไมสงมากหรอไตไมผดปกตดวย อยางไรกตาม การคดหลงเอนโดธลนหนงภายในอวยวะหนงๆ อาจสงขนมากโดยไมพบการเปลยนแปลงในพลาสมากได เพราะเอนโดธลนหนงคดหลงจากเซลลบผวหลอดเลอดสดานนอกหลอดเลอดมากกวาดานทตดกบเลอด ในหนความดนเลอดสงบางชนด อทหนงจะมคาสงขนในเอออรตาและหลอดเลอดแดงมเซนเทอรก (mesenteric artery) ในขณะทระดบในพลาสมาไมเปลยนแปลง สตวทดลองกลมนไวตอยาทยบย งอทหนงมาก แสดงวา เอนโดธลนสอาจท าใหเกดความดนเลอดสงขนไดในบางกรณ และในสตวบางชนด การศกษาในหลอดทดลองพบวา หลอดเลอดแดงของสตวความดนเลอดสงมความไวตอเอนโดธลนสสงขน ลดลง หรอปกตกได แตถาฉดอทหนงเขาสตวทดลองเหลาน จะท าใหความดนเลอดสงขนไดมากกวาปกต อยางไรกตาม การตอบสนองนอาจมไดมความจ าเพาะตอเอนโดธลนหนงเทานน สารอนกสามารถกระตนใหเกดการตอบสนองดงกลาวนได เชน แองจโอเทนซนสอง และแคทโคลามนส เปนตน ระดบเอนโดธลนสในพลาสมาของคนไขความดนเลอดสงทไตยงคงท างานไดปกต จะไมสงขน แตถาความดนเลอดสงมาก (malignant hypertension) และไตท างานผดปกต ระดบของเอนโดธลนหนงในพลาสมาจะสงขน อาจเกดจากความสามารถของไตในการขจดเอนโดธลนลดลง แมกระนนกตามความผดปกตบางอยาง เชน เนองอกผวหนง (skin tumor) และเอกแคลมปเชย (eclampsia) ซงไตท างานปกต มกพบวา ระดบเอนโดธลนหนงในพลาสมาสงขน ความดนเลอดสงพบไดในโรคหวใจรวมหลอดเลอดขนรนแรง เชน อาการปวดเคนอก (angina pectoris) กลามเนอหวใจอดตาย (myocardial infarction) โรคหลอดเลอดรอบนอก และโรคหลอดเลอดสมอง ทงนอาจเกดจากเอนโดธลนหนงมบทบาทมากขนในภาวะเหลาน เพราะตรวจพบวา เอนโดธลนหนงในพลาสมาและเนอเยอของผปวยเหลานเพมขน ดงนนจะเหนวา เอนโดธลนมความส าคญทงในภาวะปกตและในภาวะผดปกตหลายอยาง เปนไปไดวา ความสมดลของเอนโดธลน ซงท าใหหลอดเลอดบบตวกบอด อารเอฟตางๆ โดยเฉพาะไนตรกออกไซดมความจ าเปนตอระบบหวใจรวมหลอดเลอดในภาวะปกตมากกวาสารตวใดตวหนง การเสยสมดลนจะท าใหเกดการเปลยนแปลงของปจจยตางๆ หลายประการ ไดแก ความตานทานรอบนอกทงหมดผดปกต การไหลของเลอดไปเลยงอวยวะตางๆ ผดปกต ความดนเลอดเปลยนไป การเกาะของไขมนและเมดเลอดกบเซลลบผวหลอดเลอด การรวมตวของเกลดเลอด การกลายเปนลม และอนๆ

333

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ภาวะขาดออกซเจน (hypoxia) และเนอเยอขาดเลอด (ischemia) เปนตวกระตนการสรางเอนโดธลนสทส าคญทสด ขณะทไนตรกออกไซด เอเอนพ (ANP, atrial natriuretic peptide) และไนโตรโซเวโซไดเลเตอรตางๆ ยบย งการสรางเอนโดธลนส โดยผานการเพมไซคลกจเอมพ ดงนนตวรบอทเอจงแสดงออกมากในภาวะทเนอเยอขาดออกซเจนและหรอขาดเลอด ในคนปกตเอนโดธลนสในพลาสมาจะเพมขนเปนสองเทาเมออยในทสง โรคหวใจและหลอดเลอดสวนมากมระดบเอนโดธลนสในพลาสมาสงขน ไดแก กลามเนอหวใจขาดเลอดและอดตาย (myocardial ischemia and infarction) หวใจวาย (heart failure) ชอคหวใจ (cardiogenic shock) หลอดเลอดโคโรนารหดเกรง (coronary spasm) โรคความดนเลอดสงสวนปอด (pulmonary hypertension) ความดนเลอดแดงสง (arterial hypertension) ไตวาย (renal failure) และกลมอาการโรคตบรวมไต (hepatorenal syndrome) ความเคนเฉอนของหลอดเลอด ซงกระตนการสรางไนตรกออกไซด กกระตนการสรางเอนโดธลนไดเชนกน ขอมลเหลานแสดงใหเหนวาเอนโดธลนมบทบาทมากมายในรางกายและเกยวของกบการเกดโรคระบบหวใจรวมหลอดเลอดดวย (รปท 10-11)

รปท 10-11 เอนโดธลนมบทบาทเกยวของกบการเกดโรคตางๆ โดยเฉพาะโรคระบบหวใจรวมหลอดเลอด (Barton and Yanagisawa, 2008)

4. อดเอชเอฟ (EDHF, endothelial-derived hyperpolarizing factor) การยบย งการสรางไนตรกออกไซดและพรอสทาไซคลน ซงกระตนหลอดเลอดดวยตวยบย งทเหมาะสมตางๆ สามารถยบย งฤทธของตวกระตนหลายชนด ทกระท าตอเซลลบผวหลอดเลอด แตมอทธพลตอการกระตนดวยแบรดไคนนนอย แบรดไคนนท าใหเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอดเกดไฮเปอรโพลาไรเซชนและคลายตว ตามล าดบ เปนไปไดวาแบรดไคนนกระตนใหเซลลบผวหลอดเลอดสรางและคดหลงอดเอชเอฟ ซงตางไปจากไนตรกออกไซดและพรอสทาไซคลน (รปท 10-12) สารสองตวหลงนสามารถท าใหเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอดเกดไฮเปอรโพลาไรเซชนไดเชนกน อดเอชเอฟทคดหลงนมไดมทกหลอดเลอด แตพบมากทหลอดเลอดแดงโคโรนารของหม สนข และมนษย เมแทบอไลตของกรดอะรคชโดนกท

334

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

เกดจากไซโคลออกซเจเนส ไซโทโครมโมโนออกซเจเนส (cytochrome P450 monooxygenase) และอพอกซเจเนส (epoxygenase) ท าใหกลามเนอเรยบหลอดเลอดเกดไฮเพอรโพลาไรเซชนไดดเชนกน แตถกยบย งดวยตวยบย งเอนไซมทงสามดงกลาวแลว ซงอดเอชเอฟยงคงมฤทธอยไดตอไป ในท านองเดยวกนเมแทบอไลตทไดจากออกซเจน ซงสรางจากเซลลบผวหลอดเลอดดวยกระบวนการอน เชน ไฮโดรเจนเปอรออกไซด ซงมฤทธเหมอนอดเอชเอฟ แตถกยบย งไดดวยแคทะเลส (catalase) แสดงวาเปนสารตางชนดกน

รปท 10-12 บทบาทหนาทของเซลลบผวหลอดเลอด ในการสรางสารทควบคมการท างานของกลามเนอเรยบหลอดเลอด (AA, arachidonic acid; AC, adenylate cyclase; BH4, tetrahydrobiopterin; cAMP, 3'-5'-cyclic adenosine monophosphate; cGMP, cyclic guanosine monophosphate; Cox, cyclooxygenases; EDHF, endothelium-derived hyperpolarizing factor; EET, epoxyeicosatrienoic acids; eNOS, endothelial nitric oxide synthase; H2O2, hydrogen peroxide; L-arg, L-arginine; L-NAME, L-nitroarginine methylester; Lox, lipoxygenases; NADPH, nicotinamide adenine dinucleotide phosphate; •O2

-, superoxide anion; •ONOO-, peroxynitrite; PDE5, phosphodiesterase type 5; PGI2, prostacyclin; sGC, soluble guanylyl cyclase; SOD, superoxide dismutase; SNP, sodium nitroprusside) (Meyrelles et al. Lipids in Health and Disease 10:211, 2011)

335

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

เราทราบวาอดเอชเอฟมฤทธสนๆ เพยงชวคร แตกลไกการสราง การคดหลง วถเมแทบอลซม และโครงสราง ยงไมทราบแนชด กลไกการออกฤทธททราบคอ กระตนชองโปแตสเซยมทไวตอเอทพ (ATP-sensitive K+ channel) และหรอโซเดยม-โปแตสเซยมเอทพเอส (Na+-K+ATPase) ทกลามเนอเรยบหลอดเลอด ท าใหโปแตสเซยม (ไอออนประจบวก) แพรออกจากเซลล และเกดไฮเพอรโพลาไรเซชน ตามล าดบ ภาวะเชนนท าใหชองแคลเซยมไอออนทไวตอศกยไฟฟา (โดยเฉพาะชนดแอล) ปด แคลเซยมไอออนแพรเขาเซลลลดลง และระดบแคลเซยมไอออนภายในเซลลลดลง ตามล าดบ นอกจากนยงลดความไวของโปรตนหดตว (contractile protein) ตอระดบแคลเซยมไอออนภายในเซลล ยบย งการกระตนฟอสฟอลเพสซ (phospholipase C) และยงย งการเคลอนยายแคลเซยมไอออนภายในเซลลเปาหมายดวย ผลลพธคอ ท าใหกลามเนอเรยบหลอดเลอดคลายตวในทสด การออกฤทธของอดเอชเอฟทกลามเนอเรยบน สมพนธโดยตรงกบการออกฤทธของไนตรกออกไซดและไซคลกจเอมพ ดงนนสารทงสามกลมนอาจท างานรวมหรอเสรมฤทธซงกนและกน อยางไรกตาม คณสมบตและบทบาทในภาวะปกตของอดเอชเอฟ ตลอดจนความส าคญในความผดปกตตางๆ ยงคงตองศกษากนตอไป

5. ซเปอรออกไซด (superoxide) เซลลบผวหลอดเลอดสรางอนมลอสระจากออกซเจน (oxygen-derived free radical) และไฮโดรเจนเปอรออกไซด (hydrogen peroxide) เมอถกกระตนดวยความเคนเฉอนและปจจยทางเคมตางๆ (รปท 10-12) ซเปอรออกไซดแอนไอออน (superoxide anion) ชวยท าลายไนตรกออกไซด ดงนนการท าลายซเปอรออกไซดดวยซเปอรออกไซดดสมวเทส (superoxide dismutase) จงเพมฤทธของอดอารเอฟตอหลอดเลอด แตถายบย งเอนไซมนจะลดการคดหลงไนตรกออกไซด อนมลอสระทไดจากออกซเจนจะท าใหหลอดเลอดในสมองของกระตายและแมวขยายตว เมอกระตนดวยแบรดไคนน

6. ระบบเรนนรวมแองจโอเทนซน (renin-angiotensin system) ระบบเรนนรวมแองจโอเทนซนททราบกนด เรมทเซลลเจจ (juxtaglomerular (JG) cell เปนเซลลทพฒนามาจากกลามเนอเรยบหลอดเลอด) ทหลอดเลอดแดงเลกขาเขาทหนวยไต คดหลงเรนน แลวเรนนในเลอดท าหนาทเปนเอนไซมเปลยนแองจเทนซโนเจน ซงเปนโปรตนทสรางจากตบ ใหเปลยนเปนแองจโอเทนซนหนง สารนจะถกเปลยนตอไปเปนแองจโอเทนซนสองโดยเอนไซมเปลยนแองจโอเทนซน ซนหรอเอซอ (ACE, angiotensin converting enzyme) ซงมมากทหลอดเลอดของปอด แองจโอเทนซนสองเปนเปปไทดฮอรโมนทออกฤทธผานตวรบแองจโอเทนซนชนดทหนงและสอง (รปท 10-13) ในปจจบนมหลกฐานยนยนวาระบบเรนนรวมแองจโอเทนซนดงกลาวนสามารถพบไดในเนอเยอตางๆ หลายแหง และมฤทธทเฉพาะในอวยวะนนๆ (local renin-angiotensin system) นอกจากนยงพบการสรางแองจโอเทนซน หนงถงเจด (angiotensin-(1-7)) ทออกฤทธผานตวรบแองจโอเทนซนหนงถงเจด ซงสวนมากเปนฤทธทตรงขามกบฤทธของแองจโอเทนซนสอง

336

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

รปท 10-13 ระบบเรนนรวมแองจโอเทนซน (renin-angiotensin system) ทเซลลบผวหลอดเลอด (ACE, angiotensin conterting enzyme; AT1, AT2, angiotensin receptor subtype 1, 2)

เซลลบผวหลอดเลอดสามารถสรางเรนน (renin) เอนไซมเปลยนแองจโอเทนซน และแองจโอเทนซโนเจน (angiotensinogen) ได นอกจากนเซลลบผวหลอดเลอดอาจไดรบเรนน แองจโอเทนซโนเจน และแองจโอเทนซนหนง (angiotensin I) จากเลอดดวย ภายในเซลลบผวหลอดเลอด เรนนเปลยนแองจโอเทนซโนเจนเปนแองจโอเทนซนหนง หลงจากนนเอซอจะเปลยนแองจโอเทนซนหนงเปนแองจโอเทนซนสอง แองจโอเทนซนสองจะถกขนสงออกจากเซลลบผวหลอดเลอดทงทางดานเลอดและดานตรงขาม แองจโอเทนซนสองจบกบตวรบเฉพาะทเยอหมเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอด แลวท าใหแคลเซยมเขาเซลลมาก หลอดเลอดจงหดตวมากขน ตามล าดบ ในระยะยาวแองจโอเทนซนมฤทธกระตนการงอกขยายของกลามเนอเรยบหลอดเลอด ยงไปกวานน แองจโอเทนซนสองในเลอดยงกระตนใหเกดภาวะหวใจโต เพมการคดหลงอลโดสเตอโรนจากตอมหมวกไตสวนนอก กระตนการหวกระหายทสมอง กระตนประสาทซมพาเทตก และกระตนใหไตดดกลบน าและอเลกโทรไลตเพมขนดวย ดงนนระบบเรนนรวมแองจโอเทนซนจงมความส าคญมากตอการควบคมความดนเลอด ความส าคญของระบบเรนนรวมแองจโอเทนซนทเซลลบผวหลอดเลอดน มมากนอยเพยงใดและมการท างานอยางไร ยงตองศกษากนตอไป แมจะมรายงานวา

337

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ระบบนอาจมความส าคญตอการท างานในอวยวะตางๆ มากมาย เชน สมอง ระบบสบพนธ หวใจ กลามเนอ และไต เปนตน (ตารางท 10-5) แตระบบนอาจมไดสรางจากเซลลบผวหลอดเลอดเพยงอยางเดยว

ตารางท 10-5 บทบาทของระบบเรนนรวมแรงจโอเทนซนภายในอวยวะตางๆ

อวยวะ หนาท Kidney Vascular wale Heart Brain Adrenal gland Ovary Testes Uterus Chorion Gut Immune

Renal blood flow, glomerular hemodynamics, Na reabsorption, growth Vascular tone, growth Cardiac hypertrophy, contractility, electrical conduction, coronary blood flow Sympathetic stimulation, thirst, behavior, release of ACTH, LH, ADH,

neurotransmitter, blunted baroreflex Aldosterone secretion, catecholamine release Ovulation, estrogen production Androgen synthesis, seminiferous tubule contraction, epididymal flow

composition Uterine blood flow, contractility Placental blood flow Absorption of ion and water Inflammation

การควบคม

เซลลบผวหลอดเลอดถกปลกฤทธ (activate) ดวยสงเราทางเคมฟสกส (physicochemical stimuli) หลายชนด เชน ความเคนเฉอน (shear stress) ความดนเลอด ความเรวในการไหลของเลอด และภาวะขาดออกซเจน สวนสารเคมในรางกายทสามารถปลกฤทธเซลลบผวหลอดเลอดไดมดงน (รปท 10-14) 1. อะมนส (amines) เชน แคทโคลามนส ซโรโทนน และฮสตามน 2. นวคลโอไทด (nucleotide) เชน เอดพ (ADP) เอทพ (ATP) และยทพ (UTP) 3. กรดไขมน (fatty acid) เชน กรดอะรคชโดนก

4. เปปไทด (peptide) เชน แบรดไคนน สบสแตนซพ แองจโอเทนซนส (angiotensins) เอนโอธลน เวโซเพรสซน (vasopressin) และวไอพ (VIP)

5. โปรตเอส (protease) เชน ทรอมบน (thrombin) และทรปซน (trypsin) 6. ปจจยเรงการเตบโต (growth factor) 7. ไซโทไคน (cytokines) สารซงปรบเปลยนฟโนไทป (phenotype) เชน ไซโทไคน และปจจยเรงการเตบโตเหนยวน าการแสดงออกของหนวยปฏบตงาน (effector) ใหสรางตวสอกลางของเซลลบผวหลอดเลอด (endothelial

338

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

mediator) ในลกษณะทคงทอยคาหนง (a sustained fashion) สวนเยอบผวดานในของหลอดเลอดสามารถสรางพวรน (purine) เอเอนพ แบรดไคนน สบสแตนซพ และเอนโดธลน สารเหลานมอทธพลตอกระบวนการภายในเซลลบผวหลอดเลอดอกทอดหนง กระบวนการภายในเซลลจดเปนตวน ารหสทตยภม (secondary messenger) ไดแก แคลเซยมไอออน ไซคลกเอเอมพ และไซคลกจเอมพ เปนตน

รปท 10-14 ปจจยทมอทธพลตอเซลลบผวหลอดเลอดและบทบาทในรางกาย (5-HT, serotonin; ACE, angiotensin-converting enzyme; ACh, acetylcholine; ADP, adenosine diphosphate; AI, angiotensin I; AII, angiotensin II; AMPc, cyclic adenosine monophosphate; AT1, angiotensin 1 receptor; B2, bradykinin receptor B2; BK, bradykinin; ECE, endothelin converting enzyme; eNOS, nitric oxide synthase; ET-1, endothelin-1; ETA, endothelin A receptors; ETB, endothelin B receptors; GMPc, cyclic guanosine monophosphate; L-Arg, L-arginine; M, muscarinic receptor; NO, nitric oxide; OH, hydroxyl radical; ONOO, nitric oxide peroxynitrite; P, purine receptor; PGH2, prostaglandin H2; PGI2, prostacyclin, ROS, reactive oxygen species; S1, serotoninergic receptor; TX, thromboxane receptor; TXA2, thromboxane) (Arrebola-Moren et al., 2012) การจบของสารกระตนตอตวรบเฉพาะทเยอหมเซลลบผวหลอดเลอด จะมอทธพลตอไปโดยผานหรอท างานควบคกบโปรตนจ (G protein) ซงแบงไดสองชนดดงไดกลาวแลวกอนหนาน (ดรปท 10-10) ในหลอดเลอดแดงโคโรนารของหม การขยายตวของหลอดเลอดทขนกบการท างานของเซลลบผวหลอดเลอด เมอกระตนตวรบอะดเนอรจกชนดแอลฟาสอง (2-adrenergic receptor) และตวรบซโรโทนนชนด

339

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

หนงด (5-HT1D) จะลมเหลวเมอใหเพอรทสซสทอกซน สารนยบย งโปรตนจทไวตอเพอรทสซสทอกซน สวนโปรตนจทไวตอโบทลนมทอกซน ท างานควบคกบฟอสฟอลเพสซ ซงปลดปลอยอโนซทอลฟอสเฟต และไดอะซลกลเซอไรด (diacylglyceride) ไดอะซลกลเซอไรดกระตนโปรตนไคเนสซ สวนอโนซทอลฟอสเฟตเพมการเคลอนยายแคลเซยมไอออน จากแหลงภายในและภายนอกเซลล การไหลเขาเซลลของแคลเซยมไอออนเกยวของกบชองไอออนบวกทไมเฉพาะ ในเยอหมเซลลบผวหลอดเลอด โปรตนจทไวตอเพอรตสซสทอกซนอาจท างานควบคกบชองโปแตสเซยมไอออนและฟอสฟอลเพสเอ อยางไรกตาม กลไกทโปรตนจปลกฤทธอดอารเอฟไดอยางไรยงไมทราบแนชด ในหลอดเลอดแดงสมองของหนขาว อดอารเอฟมไดเปนตวกลางทท าใหหลอดเลอดนขยายตว เมอกระตนตวรบอะดเนอรจกชนดแอลฟาสอง แตอดอารเอฟชวยใหตวรบอะดเนอรจกชนดแอลฟาสองทกลามเนอเรยบหลอดเลอดถกกระตนได และหลอดเลอดขยายตวในทสด การกระตนตวรบอะดเนอรจกชนดแอลฟาสองจะไมเกดผลใด ถาใหเพอรทสซสทอกซน สนบสนนวา มกลไกผานโปรตนจทไวตอทอกซนน การกระตนและการคดหลงสารหนงๆ โดยเซลลบผวหลอดเลอด เกยวของกบกระบวนการตางๆ มากมาย และแตละกระบวนการมปฏสมพนธตอกน เปนตนวา การคดหลงพรอสทาไซคลนในหลอดเลอดแดงบางชนด อาจชวยใหอดอารเอฟคดหลงดขนดวย สวนการกระตนการสรางอดอารเอฟอยางตอเนอง จะท าใหการขยายหลอดเลอดในหลอดเลอดแดงโคโรนารของสนขเนองจากแบรดไคนน (ท างานผานอดเอชเอฟ) เสยไป การไหลเขาของแคลเซยมไอออนจากแหลงภายนอก และความเปนดางภายในเซลลบผวหลอดเลอด เมอถกกระตนดวยแบรดไคนน ชวยเสรมฤทธซงกนและกน ในการกระตนการคดหลงอดอารเอฟ สารน ารหสทตยภมอนๆ กมอทธพลตอการท างานของเซลลบผวหลอดเลอดเชนกน แคลเซยมไอออนภายในเซลลและโปรตนไคเนสซ กระตนการคดหลง “vWF” สวนการแสดงออกของปจจยเรงการเตบโต ไซโทไคน และสารตางๆ ซงเกยวของกบการกลายเปนลม และการสลายลมเลอด ถกควบคมบางสวนดวยโปรตนไคเนสซ สวนไซคลกเอเอมพกระตน ในขณะทไซคลกจเอมพยบย งการคดหลงเอนโดธลนส

การซอมแซมและการสรางหลอดเลอด (repairment and angiogenesis) ไซโทไคนเปนโปรตนทสรางและคดหลงจากลมโพไซต โมโนไซต และเซลลบผวหลอดเลอด นอกจากนอาจพบอยตามผวของเยอหมเซลลอนๆ อกมากมาย สารกลมนจบกบตวรบเฉพาะทเยอหมเซลลเปาหมาย มความส าคญมากตอการเกดการบวมแดง (inflammation) การตอบสนองของภมคมกนโรค (immune response) การซอมแซมและการสรางหลอดเลอด สารเหลานไดแก อนเทอรลวคนส (IL-1 to IL-8; TNF, interferons; colony stimulating factor, CSF) และปจจยเรงการเตบโต (platelet-derived growth factor, PDGF; acidic and basic fibroblast growth factors, FGFa and FGFb; and platelet-derived endothelial cell growth factor, PD-ECGF)

340

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

รปท 10-15 กระบวนการตางๆ ทเกยวของกบการสรางหลอดเลอด (angiogenesis) (Cysteine-rich angiogenic inducer 61 (CYR61), matrix metalloproteinases (MMPs), urokinase (uPA), uPA receptor (uPAR), tissue-type plasminogen activator (tPA), vascular endothelial growth factor (VEGF), VEGF receptor (VEGFR), fibroblast growth factor (FGF), FGF receptor (FGFR), platelet derived growth factor (PDGF), stromal cell derived factor 1 (SDF1), SDF1 receptor (CXC chemokine receptor; CXCR4), wnt receptor (Frizzled, Fzd), junctional adhesion molecule C (JAM-C), protein kinase A (PKA), protein kinase B (PKB), protein kinase C (PKC), mammalian target of rapamycin (mTOR), cyclooxygenase 2 (COX2), ras related C3 botulinum toxin substrate 1 (Rac1), mitogen activated protein kinase (MAPK), netrin4 receptor (DCC), delta like 4 (Dll4), hypoxia inducible factor (HIF), inhibitor of DNA binding 1/2 (Id1/2), Kruppel-like factor (KLF), forkhead box O (FOXO), nuclear factor kappa B (NFκB), early growth response transcription factor 1 (EGR1)) (Bridges and Harris, 2011)

เซลลบผวหลอดเลอดปกตมอายมากกวา 10 ป แตถาถกท าลายจะมกระบวนการเรงการงอกขยาย โดยปจจยตางๆ มากมาย (รปท 10-15) โดยเฉพาะไซโทไคน การท าลายผนงหลอดเลอดทรนแรง จะท าใหเกดการเคลอนยายและงอกขยายของกลามเนอเรยบหลอดเลอดในชนกลาง และของไฟโปรพลาสตทชนนอก เซลลทงสองกลมนท าใหโครงสรางของผนงหลอดเลอดเปลยนไป (remodeling) โดยการสงเคราะหเนอเยอเกยวพน และคดหลงอลสเทสและคอลลาจเนส (elastase and collagenase) สารทกระตนใหผนงหลอดเลอดหนาตวขนได (atherogenic stimuli) เชน ภาวะเลอดมคลอเลสเทอรอลเกน ความดนเลอดสง ภาวะขาดออกซเจน และเลอดไหลปนปวน สามารถท าใหกลามเนอเรยบหลอดเลอดเคลอนทไปยงผว

341

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ดานทตดกบเลอดได (ดานใน) ในบรเวณนกลามเนอเรยบหลอดเลอดจะคดหลงโปรตนแมทรกซภายนอกเซลล (extracellular matrix protein) และงอกขยาย ท าใหผนงหลอดเลอดหนา แขง และเกดแผนกลามเนอรวมเสนใยขน (fibromuscular plaque) กระบวนการเหลานถกควบคมดวยเซลลบผวหลอดเลอด ดวยการคดหลงสารตางๆ มากมาย รวมทงไซโทไคนดวย

องคประกอบหนงของการซอมแซมบาดแผลคอ กระบวนการสรางหลอดเลอด (angiogenesis) เปนการงอกขยายหลอดเลอดขนใหมภายหลงเนอเยอถกท าลาย หรอจ านวนหลอดเลอดไปเลยงไมพอเพยง ประกอบดวยกระบวนการตางๆ ดงน 1. การสลายเยอกนสวนฐานของหลอดเลอดทยงคงอยดวยเอนไซมทเหมาะสม 2. การตอบสนองทางเคมของเซลลบผวหลอดเลอดตอสงกระตนการสรางหลอดเลอด 3. การงอกขยายเซลลบผวหลอดเลอด 4. การสรางหลอดเลอดฝอยขนใหม

กระบวนการเหลานถกควบคมดวยกลมสารไมโทเจนสตางๆ ซงเปนเปปไทดทจบกบเฮพารน (heparin-binding polypeptide mitogens) หรอวอจเอฟ (VEGP, vascular endothelial growth factors) ซงมอย 4 ชนด (121,165,189, and 206 amino acids, respectively) ถกคดหลงจากหลายเซลลรวมทงเซลลมะเรงดวย แตยงไมทราบกลไกแนนอน แตทราบวาสารเหลานมผลเฉพาะมากทเซลลบผวหลอดเลอด นอกจากนยงมสารอนๆ อกทมฤทธกระตนการงอกขยายหลอดเลอด ไดแก เอฟจเอฟเอ (FGFa) เอฟจเอฟบ (FGFb) และพด-อซจเอฟ (PD-EDGF) เปนตน โดยเฉพาะเอฟจเอฟบสรางจากเซลลบผวหลอดเลอดดวย

ความผดปกต เซลลบผวหลอดเลอดมอทธพลตอกระบวนการตางๆ มากมาย โดยมฤทธทงกระตนและยบย งกระบวนการเดยวกนในเวลาเดยวกน เชน กระตนและยงย งการหดตวของหลอดเลอด กระตนและยบย งการกลายเปนลม ควบคมการคงสภาพของผนงหลอดเลอดและสรางหลอดเลอด ยบย งและกระตนการจบของเมดเลอดกบเซลลบผวหลอดเลอด เปนตน การท างานในลกษณะนอาศยความสมดลของปจจยทท างานตรงขามกน การเสยสมดลจะท าใหเกดความผดปกตขนในรางกายได ซงมปจจยเสยงทเกยวของหลายประการ โดยเฉพาะระดบไขมนในเลอด ความดนเลอด ระดบน าตาลในเลอด และภาวะภมคมกนในรางกาย เปนตน (รปท 10-16)

ความผดปกตของเซลลบผวหลอดเลอดทส าคญอาจแบงไดเปนสองลกษณะ ดงน 1. ความลมเหลวของอดอารเอฟ ความผดปกตของการสรางและออกฤทธของอดอารเอฟเปนกระบวนหลก ทท าใหเกดเลอดออกในเยอหมสมอง (subarachnoid hemorrhage) เนอเยอขาดเลอด (ischemia) เซลลบผวหลอดเลอดถกท าลาย ผนงหลอดเลอดมไขมนเกาะ ความดนเลอดสง และโรคเบาหวาน ภาวะเลอดมคลอเลสเทอรอลเกนและหลอดเลอดมไขมนเกาะยบย งฤทธของอดอารเอฟ การท าลายเซลลบผวหลอดเลอดท าใหกลามเนอเรยบหลอดเลอดถกกระตนไดโดยตรง ดวยสารกระตนการบบ

342

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ตวของหลอดเลอดตางๆ เชน ทรอมบน ซโรโทนน และเอทพ เนองจากขาดฤทธของอดอารเอฟทจะหกลางและคณสมบตเปนแผนกนของเซลลบผวหลอดเลอดเสยไป ภาวะเชนนจะท าใหเกดภาวะหลอดเลอดหดเกรงเฉพาะท ความดนเลอดสง และหลอดเลอดถกท าลายมากขนอก การกลายเปนลมภายนอกจะถกกระตนมากและมลมเลอดเกดขน อนเปนอนตรายตอเนอเยอตางๆ มากนอยแตกตางกนออกไป

รปท 10-16 ปจจยเสยงตางๆ ทอาจท าใหเกดโรค ซงเกยวของกบเซลลบผวหลอดเลอดท างานผดปกต (Balakumar et al., 2008)

2. ความผดปกตของการงอกขยายเซลลบผวหลอดเลอด การงอกขยายเซลลบผวหลอดเลอดผดปกตเปนสาเหตส าคญของการเกดและแพรกระจายของเนองอก สารจากเนองอกกระตนการสรางหลอดเลอด ซงจ าเปนส าหรบการเตบโตของเนองอก การยบย งกระบวนการนจงชวยปองกนและยบย งการเจรญ

343

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ของเนองอกได ความผดปกตในลกษณะนพบในกรณอนๆ ดวย เชน โรคเรตนา (retinopathy) และโรคขออกเสบรมาตอยด (rheumatoid athritis)

ความผดปกตทเกดขนดงกลาวนนมกมความสมพนธกบความผดปกตอนๆ ทไมใชเซลลบผวหลอดเลอดดวย ความผดปกตของเซลลบผวหลอดเลอดอาจเปนไดทงสาเหตเบองตน ปจจยรวม และเกดความผดปกตขนภายหลงปจจยอนเปนตวเรมตน เชน ความดนเลอดสงเนองจากไตวายเปนเวลานาน จะกระตนใหผนงหลอดเลอดในอวยวะตางๆ มความหนาและแขงตวขนภายหลง และอาจท าใหเซลลบผวบางแหงถกท าลายเรวขนดวย การเปลยนแปลงนอาจท าใหความตานทานรอบนอกทงหมดเพมขน และความดนเลอดสงขนตอไปอก ทงๆ ทในระยะหลงนไตไดปรบตวและชดเชยการท างานไดปกตแลวกตาม

บรรณานกรม Arrebola-Moreno AL, Laclaustra M, Kaski JC. Noninvasive assessment of endothelial function in clinical

practice. Rev Esp Cardiol (Engl Ed) 65:80-90, 2012. Balakumar P, Kaur T, Singh M. Potential target sites to modulate vascular endothelial dysfunction: current

perspectives and future directions. Toxicology 245:49-64, 2008. Barton M, Yanagisawa M. Endothelin: 20 years from discovery to therapy. Can J Physiol Pharmacol

86:485-98, 2008. Bassenge E. Endothelial function in different organs. Progr Cardiovasc Dis 39:20-228, 1996. Becker KL, Bilezikian JP, Bremner WJ, et al. (editors). Principles and practice of endocrinology and

metabolism, 2nd edition, Philadelphia, J.B. Lippincott, chapter 170, 1995. Bridges EM, Harris AL. The angiogenic process as a therapeutic target in cancer. Biochem Pharmacol

81:1183-1191, 2011. Brutsaet DL, DeKeulenaer GW, Fransen P, et al. The cardiac endothelium : functional morphology,

development, and physiology. Progr Cardiovasc Dis 39:2310-262, 1996. Burnett JC, Jr. Coronary endothelial function in health and disease. Drugs 53 [Suppl. 1]:20-29, 1997. Faraci FM, Heistad DD. Regulation of the cerebral circulation : role of endothelium and potassium

channels. Physiol Rev 78:53-97, 1998. Ferro CJ, Webb DJ. Endothelial dysfunction and hypertension. Drugs 53 [Suppl. 1]:30-41, 1997. Francisco G, Hernández C, Simó R. Serum markers of vascular inflammation in dyslipemia. Clin Chim

Acta 369:1-16, 2006. Goodrich LR, Nixon AJ. Medical treatment of osteoarthritis in the horse – a review. Vet J 171:51-69,

2006. Haller H. Endothelial function: general considerations. Drugs 53 [Suppl. 1]:1-10, 1997.

344

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

Kirkpatrick CJ, Wagner M, Hermanns I, Klein CL, Kohler H, Otto M, van-Kooten TG, Bittinger F. Physiology and cell biology of the endothelium : a dynamic interface for cell communication. Int. J Microcirc Clin Exp 17:231-240, 1997.

Kramer BK, Ittner KP, Beyer ME, Hoffmeister HM, Riegger GA. Circulatory and myocardial effects of endothelium. J Mol Med 75:886-890, 1997.

Lähteenvuo J, Rosenzweig A. Effects of aging on angiogenesis. Circ Res 110:1252-1264, 2012. Luscher TF, Barton M. Biology of the endothelium. Clin Cardiol 20 [suppl. 2]:II-3-II-10, 1997. Matsusaka T, Ichikawa I. Biological functions of angiotensin and its receptors. Annu Rev Physiol

59:395-412, 1997. Meyrelles SS, Peotta VA, Pereira TM, Vasquez EC. Endothelial dysfunction in the apolipoprotein E-

deficient mouse: insights into the influence of diet, gender and aging. Lipids Health Dis10:211, 2011.

Rabelink TJ, Kormans HA. Endothelial function and the kidney : an emerging target. Drugs 53 [Suppl. 1]:11-19, 1997.

Rohrer DK, Kobilka BK. G-protein-coupled receptors : functional and mechanistic insights through altered gene expression. Physiol Rev 78:35-52, 1998.

Sandoo A, van Zanten JJ, Metsios GS, Carroll D, Kitas GD. The endothelium and its role in regulating vascular tone. Open Cardiovasc Med J 4:302-312, 2010.

Shah AH, Grocott-Mason RM, Pepper CB, et al. The cardiac endothelium : cardioactive mediators. Progr Cardiovasc Dis 39:263-284, 1996.

Vanhoutte PM, Mombouli JV. Vascular endothelium : vasoactive mediators. Progr Cardiovasc Dis 39:2210-238, 1996.

Yuan SY, Shen Q, Rigor RR, Wu MH. Neutrophil transmigration, focal adhesion kinase and endothelial barrier function. Microvasc Res 83:82-88, 2012.

345

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

บทท 11 กลามเนอเรยบหลอดเลอด

หลอดเลอดทกสวน ยกเวนหลอดเลอดฝอย มกลามเนอเรยบหลอดเลอดเปนสวนประกอบอยบรเวณชนกลาง โดยมความหนาแนนแตกตางกนไปในแตละแหง กลามเนอเรยบในรางกายพบมากในอวยวะชองทอง คอ ระบบทางเดนอาหาร โดยทวไปกลามเนอเรยบอาจแบงยอยไดเปน 6 ชนดคอ กลามเนอเรยบหลอดเลอด (vascular smooth muscle) กลามเนอเรยบหายใจ (respiratory smooth muscle) กลามเนอเรยบปสสาวะ (urinary smooth muscle) กลามเนอเรยบสบพนธ (reproductive smooth muscle) กลามเนอเรยบทางเดนอาหาร (gastrointestinal smooth muscle) และกลามเนอเรยบตา (ocular smooth muscle) ทงหกชนดมคณสมบตหลายประการเหมอนกน โดยเฉพาะเมอศกษาดวยกลองจลทรรศนธรรมดาจะไมพบแถบมดสลบสวางหรอแถบลาย อนเปนลกษณะทพบไดในกลามเนอลายและกลามเนอหวใจ อยางไรกตามกลไกการท างานในรายละเอยดของกลามเนอเรยบทงหกชนด มความแตกตางกนบางสวน ในทนจะกลาวถงเฉพาะกลามเนอเรยบหลอดเลอด เซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอดมรปรางคลายกระสวยหรอมสาขา (spindle-shaped or branched cells) ดวยขนาด 30-60 ไมโครเมตร และมเสนผาศนยกลางทคอนขางคงทประมาณ 4 ไมโครเมตร นวเคลยสมรปกลมไข (ellipse) และวางอยกลางเซลล กนเนอท 20-30% ของปรมาตรเซลล เซลลแทรกตวอยในเนอเยอเกยวพน ซงสงเคราะหโดยกลามเนอเรยบหลอดเลอดเอง (รปท 11-1) ไดแก คอลลาเจน (collagen) อลสตน (elastin) โปรทโอกลยแคนส (proteoglycans) และกลยโคโปรตน (glycoprotein) เนอเยอเกยวพนเหลานชวยใหการกระจายของไอออนรอบๆ เซลล มความเขมขนใกลเคยงกบภายในเซลล และชวยกระจายแรงหดตวของกลามเนอเรยบหลอดเลอดดวย โปรทโอกลยแคนสของเยอกนสวนฐานจบกบเยอหมกลามเนอเรยบหลอดเลอด เสนใยยดหยน และคอลลาเจนทอยภายนอกเซลล กลามเนอเรยบหลอดเลอดถกหอหมดวยเยอกนสวนฐานซงประกอบดวย โซนอเลกตรอนเบาบางไส (light electron-translucent zone) ซงอยใกลกบบรเวณผว (lamina lucida) และโซนอเลกตรอนหนาแนนทบ (dark, electron-dense zone) ซงอยใกลกบดานนอก (lamina densa) ชนลามนาลซดามลามนนซงเปนกลยโคโปรตนทไมใชคอลลาเจน (noncollagenous glycoprotein) บรเวณลามนาสวนฐาน (basal lamina) ประกอบดวยคอลลาเจนชนดส (type IV collagen) เฮพาแรนซลเฟต (heparan sulfate) โปรทโอกลยแคนส และเอนแทกตน (entactin) ดานนอกของลามนาสวนฐานแทรกตวอยในรางแหเสนใยอารเจนโทฟลก (argentoplullic fiber net) ซงหอหมเซลลคลายกบโกดง (stock) และถายทอด (transmit) การเปลยนแปลงตวเซลล (cell body) ไปยงเสนใยยดหยน และคอลลาเจนของเนอเยอเกยวพน อยางสมพนธกบปลอกเสนใย (fiber sheath)

346

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

รปท 11-1 โครงสรางของผนงหลอดเลอดแดงทวไป (SMC, smooth muscle cell; Newby, 2000)

เซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอดหลายเซลล สวนมากเชอมตดกนเปนแผนหรอมด ซงมความหนาแตกตางกน ภายในมดหนงๆ เซลลกลามเนอเรยบเรยงตวกนในแนวขนาน เซลลทอยตดกนสมผสกนดวยรอยตอชองวาง (gap junction) บรเวณนมความตานทานไฟฟาต า เนองจากมชองไอออน จงท าใหเซลลกลามเนอเรยบ สามารถสงสญญาณไฟฟาถงกนได การแผของศกยไฟฟาบรเวณชองวางนมคาคงทความยาว (length constant) ประมาณ 1.5 มลลเมตร คาคงทเวลา (time constant) 300-700 มลลวนาท และความเรวในการน าไฟฟา 0.2 ซม.ตอวนาท ในทกทศทาง ดงนนเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอดจงท างานเหมอนเปนเซลลเดยวกน เรยกวา เซลลรวม (syncytium) คณสมบตเซลลรวมนชวยใหแตละเซลลท างานสมพนธกน ในกระบวนการเกดเอง (automaticity) ทมลกษณะเปนคลนไฟฟาแผตอเนองกนไปอยางชาๆ (slow wave) อนมผลตอการหดตวของหลอดเลอดดวย ดงนนถามปจจยใดท าใหเซลลหนงๆ มศกยไฟฟาเปลยนไป เซลลขางเคยงจะไดรบอทธพลในท านองเดยวกน

หนวยหดตว (contractile element) กลามเนอเรยบหลอดเลอดประกอบดวยโปรตนโครงรางเซลล (cytoskeleton) และโปรตนหดตว (contractile protein) กระจายอยท วเซลล โดยอาจแยกไดสองกลม ดงน 1. ฟลาเมนตมธยนตรตามยาว (longitudinal intermediate filament) กลมนไมมมยโอซน แตประกอบดวยเดสมน (desmin) ไวเมนตน (vimentin) ฟลามน (filamin) แอคตน (actin) และแอลฟาแอคตนน (-actinin) 2. โปรตนหดตว (contractile protein) ประกอบดวยแอคตน มยโอซน (myosin) โทรโปมยโอซน (tropomyosin) และแคลเดสมอน (caldesmon)

347

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

กลามเนอเรยบหลอดเลอดเชอมตดกนเปนอนกรม ทงทางกลและทางไฟฟา ท าใหถกกระตนและเกดแรงกล ในเวลาทพรอมกนหรอเปนล าดบตอเนองกน แมวากลามเนอเรยบหลอดเลอดจะมทงฟลาเมนตหนาและฟลาเมนตบาง (รปท 11-2) แตไมไดเรยงตวกนเปนซารโคเมยร (sarcomere) ทชดเจน ตามลกษณะทพบในกลามเนอลายและกลามเนอหวใจ กลามเนอเรยบหลอดเลอดแดงมฟลาเมนตบาง (thin filament) แผกระจายอยในไซโทพลาซม หนาแนนกวาทพบในเซลลกลามเนอลายถงสองเทา (แตไมเปนแลตทชเหมอนกลามเนอลาย) ฟลาเมนตบางนประกอบดวยแอคตนและโทรโปมยโอซนในสดสวน 7:1 เหมอนในกลามเนอลาย แตเปนไอโซฟอรมของกลามเนอเรยบเอง กลามเนอเรยบไมมโทรโปนน ซงชวยจบแคลเซยมไอออน แตฟลาเมนตบางประกอบดวยโปรตนสองชนดทพบเฉพาะกลามเนอเรยบ ตวแรกคอ แคลโปนน (calponin) ซงอาจมความส าคญตอโครงสรางและการควบคมการหดตว เพราะมปรมาณมากในกลามเนอเรยบ (1 calponin ตอ 1 tropomyosin or actin) โปรตนตวทสองคอ แคลเดสมอน (caldesmon) มปรมาณมากในกลามเนอเรยบทหดตวชวคร (phasic smooth muscle) (1 caldesmon ตอ 22-28 actins) แตพบนอยในกลามเนอเรยบหลอดเลอดแดงทหดตวตง (tonic arterial smooth muscle) (1 caldesmon ตอ 205 actins) ขอมลในปจจบนแสดงใหเหนวา แคลเดสมอน ไมไดเปนสวนประกอบพนฐานของหนวยหดตวของกลามเนอเรยบในภาวะปกต และไมไดอยบนฟลาเมนตบาง ในต าแหนงเดยวกบแคบโปนน

รปท 11-2 ภาพวาดแสดงสวนประกอบทหดตวได (contractile component) ของกลามเนอเรยบหลอดเลอด (www.studyblue.com)

348

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ฟลาเมนตบางเกาะตดกบบรเวณหนาแนนของเยอหมเซลล (membrane dense zone) หรอวตถหนาแน (dense body) ภายในเซลล ซงมคณสมบตคลายกบเสนเซดของกลามเนอลายและกลามเนอหวใจ บรเวณหนาแนนของเยอหมเซลลโยงตดกบวตถหนาแนนภายในเซลล ดวยฟลาเมนตมธยนตร (intermediate filament) ซงประกอบดวยเดสมนหรอไวเมนตน เชอกนวา สวนนชวยถายทอดแรงทเกดจากระบบหดตวใหสมพนธกบแรงกลทสงตอไปยงแมทรกซภายนอกเซลล มยโอซนของกลามเนอเรยบมประมาณรอยละ 25 ของทพบในกลามเนอลาย ความสามารถในการเกดคจบ (cross-bridge) จงคอนขางต า พบอยในฟลาเมนตหนา ซงอยกระจดกระจายเปนกลมๆ ฟลาเมนตหนา 3-5 สาย วางตวสอดประสานคลายนวมอกบฟลาเมนตบาง เปนทยอมรบกนอยางกวางขวางวา โครงสรางสามมตของแลตทซฟลาเมนตกลามเนอ (myofilament lattice) ประกอบดวย จดยดเหนยว (anchor point) ของโครงรางเซลล (cytoskeleton) ฟลาเมนตบาง และฟลาเมนตหนา โดยจดยดเหนยวท าใหโครงสรางเหลานมลกษณะคลายกบเปนซารโคเมยร อยางไรกตาม กลามเนอเรยบไมมโครงสรางทเปนแถบเอและแถบไอ แมกระนนกตามโครงสรางในรายละเอยดยงคงถกเถยงกนอย มขอสงเกตหนงคอ ระบบหดตว (contractile system) ของกลามเนอเรยบอยกระจายทวไปในผนงหลอดเลอด และหนวยหดตวเหลานตดตอถงกนดวยบรเวณหนาแนนทเยอหมเซลล

ซารโคพลาสมกเรทควลม (sarcoplasmic reticulum) กลามเนอเรยบหลอดเลอดมซารโคพลาสมกเรทควลมทเจรญไดไมเตมท และมปรมาณแตกตางกนไปในกลามเนอเรยบหลอดเลอดแตละแหง ในหลอดเลอดแดงยดหยนขนาดใหญและหลอดเลอดด าประกอบดวยโครงสรางนรอยละ 15-45 ของปรมาตรเซลล ท าหนาทสะสมแคลเซยมไอออนเหมอนกลามเนอลายและกลามเนอหวใจ สดสวนของซารโคพลาสมกเรทควลมในหลอดเลอดแดงเลกมมากนอยเพยงใดยงไมแนชด แมกระนนกตามการหดตวของหลอดเลอดในสารละลายทไมมแคลเซยมไอออน จะไดมากหรอนอยขนกบขนาดหรอปรมาณของโครงสรางนในหลอดเลอดนนๆ โดยทวไปพบวา ซารโคพลาส-มกเรทควลมมปรมาณมากในหลอดเลอดขนาดใหญ สวนหลอดเลอดขนาดเลกมออรแกเนลสนนอยหรอมบางแตไมท างาน ดงนน หลอดเลอดขนาดใหญจงหดตวไดด แมในสารละลายทไมมแคลเซยมไอออน เพราะมแหลงสะสมแคลเซยมไอออนไวในเซลลมากนนเอง สวนหลอดเลอดขนาดเลก โดยเฉพาะหลอดเลอดตานทาน (resistant vessel) ตองอาศยแคลเซยมไอออนภายนอกเซลลในการหดตว แมในการตงตวขณะพก และหลอดเลอดเหลานไวตอยากดกนชองแคลเซยมไอออนมาก แคลเซยมไอออนแพรเขาเซลล โดยผานชองแคลเซยมไอออน (โดยเฉพาะทไวตอศกยไฟฟาหรอชนดแอล) ซารโคพลาสมกเรทควลมสมผสกบโครงสรางของเยอหมเซลลทมลกษณะคลายขวดแกว (flask) (หางกน 10-20 นาโนเมตร) ซงคลายกบทอขวาง (transverse or T tubule) ของกลามเนอลายและกลามเนอหวใจ เชอกนวาอาจเปนบรเวณส าคญในการขนสงแคลเซยมไอออนเขาและออกจากเซลล

349

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

เอมแอลซเค (MLCK, myosin light chain kinase) มยโอซนภายในกลามเนอเรยบหลอดเลอดประกอบดวยสายหนก (heavy chain) สองสาย (รปท 11-3) โดยมเปปไทดสายเบา (light peptide chain) สองสายเกาะตดกบสายหนกแตละสาย มยโอซนสายเบาขนาด 20 กโลดลตนหรอแอลซยสบ (LC20) มอยสองไอโซฟอรม ซงอาจเรยกวา สายเบาจ าเปนและควบคม (regulatory and essential light chain) แตละฟอรมอาจอยในรปของโมโนฟอสฟอรเลต หรอไดฟอสฟอรเลต (monophosphosylated or diphosphorylated forms) กได (5-10%) เอมแอลซเคเปนโปรตนไคเนสทท าหนาทเตมหมฟอสเฟต (phosphorylate) ใหแอลซยสบทต าแหนง Ser19 ในภาวะปกต และ Thr18 ในภาวะทเอมแอลซเคมความเขมขนหรอฤทธมาก กระบวนการนจ าเปนมากส าหรบการหดตวของกลามเนอเรยบ เอมแอลซเคเปนโปรตนซงขนกบแคลโมดลน สวนแคลโมดลนจะท างานไดหรอมฤทธเมอแคลเซยมไอออนจบ แคลโมดลน (17 กโลดลดน) หนงโมลจบกบแคลเซยมไอออนไดสงสด 4 โมล การจบนขนกบความเขมขนของแคลเซยมไอออนภายในเซลล (free calcium) โดยระดบทกระตนแคลโมดลนได ปกตมคาระหวาง 10-7 ถง 3 x 10-6 โมล ดงนนแคลโมดลนจงท าหนาทเปนตวควบคมบทบาทของแคลเซยมไอออนตอการหดตวของกลามเนอเรยบหลอดเลอดทส าคญมาก คลายกบโทรโปนนซงมบทบาทในท านองเดยวกนในกลามเนอลายและกลามเนอหวใจ

รปท 11-3 โครงสรางของมยโอซนสอง (A) เอมแอลซเค (MLCK, myosin light chain kinase) (B) และเอมแอลซพ (MLCP, myosin light chain phosphatase) (C) ในกลามเนอเรยบ (SM, smooth muscle) (Cole and Welsh, 2011)

350

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

เมอเปรยบเทยบการเรยงตวของโมเลกลแลวพบวา แคลโมดลนมการเรยงตวของกรดอะมโน ในสวนทจบกบแคลเซยมไอออน คลายกบโปรตนอนทควบคมระดบแคลเซยมไอออนภายในเซลล เชน โทรโปนนซ (troponin C) พารวอลบมน (parvalbumin) แคลซเควสตรน (calsequestrin) เรยกวา ปลายอเอฟ (EF hand, helix-loop-helix motif) เมอแคลเซยมไอออนจบกบแคลโมดลน จะท าใหโครงสรางของแคลโมดลนเปลยนไป ความสามารถในการจบกบเอมแอลซเคจะเพมขน แคลโมดลนจบกบเอมแอลซเคมากขน (1 calmodulin ตอ 1 MLCK) และเอมแอลซเคจะมฤทธท างานตอไปได เอมแอลซเคเปนเอนไซมอลโลสเตอรก (allosteric enzyme) คอ ฤทธในการเตมหมฟอสเฟตจะเพมขนเมอถกกระตนดวยแคลเซยมไอออนและแคลโมดลน ดงนน โครงสรางทมฤทธของเอมแอลซเค จงอยในรปของสารเชงซอนทประกอบดวยเอมแอลซเค แคลโมดลน และแคลเซยมไอออน ซงท าหนาทฟอสฟอรเลตมยโอซน ท าใหมยโอซนจบกบแอคตนได สงผลใหแอกโตมยโอซน-แมกนเซยมเอทพเอส (actomyosin-Mg2+ATPase) ถกกระตน เอทพถกสลาย เกดคจบ เกดการเลอนฟลาเมนตเขาประสานกน และกลามเนอเรยบหดตวในทสด ดวยเหตน สญญาณจากแคลเซยมไอออนจงถกขยายไดมาก โดยผานคณสมบตของสารเชงซอนดงกลาวทปลกฤทธของมยโอซนดวยการฟอสฟอรเรชนมยโมซนสายเบา (LC20)

เอมแอลซพ (MLCP, myosin light chain phosphatase) การฟอสฟอรเลชนและการเกดแรงหดตวของกลามเนอเรยบ มไดขนกบความเขมขนของแคลเซยมไอออนเทานน แตขนกบคณสมบตของเอนไซมอกตวหนงคอ เอมแอลซพ (รปท 11-3) ซงดฟอสฟอรเลตมยโอซนสายเบา การฟอสฟอรเลชนแอลซยสบดวยสารเชงซอนแคลเซยม แคลโมดลน และเอมแอลซเค รวมกบการปลดปลอยฟอสเฟตหรอดฟอสฟอรเลชนโดยเอมแอลซพ มความส าคญมากตอการควบคมการหดตวของกลามเนอเรยบหลอดเลอด เอมแอลซพมฤทธไดเอง (spontaneous activity) โดยไมตองถกกระตนดวยไอออนบวกใดๆ เมอระดบแคลเซยมไอออนภายในเซลลต ากวา 10-7 โมล ซงเอมแอลซเคไมถกกระตน ฤทธของเอมแอลซพจะเดนขน มยโอซนสายเบาจะถกดฟอสฟอรเลต แอคโตมยโอซน-แมกนเซยมเอททเอสถกยบย ง และกลามเนอเรยบคลายตวในทสด ถาเอมแอลซเคถกฟอสฟอรเลตดวยโปรตนไคเนสซงขนกบไซคลกเอเอมพ (cAMP-dependent protein kinase) ทต าแหนงเอ (A site) เอมแอลซเคจะถกกระตนดวยแคลโมดลนไมได และกลามเนอเรยบคลายตว ดงนนเมอระดบไซคลกเอเอมพเพมขนดวยปจจยใดๆ กตาม เชน อพเนฟรน (-adrenergic stimulation) และพรอสทาไซคลน จงท าใหกลามเนอเรยบหลอดเลอดคลายตวได สวนไซคลกจเอมพไมมฤทธดงกลาว เพราะโปรตนไคเนสกลมนขนกบไซคลกจเอมพ (cGMP-dependent protein kinase) การฟอสฟอรเลตเอมแอลซเคทต าแหนงบ (B site) ยงคงท าใหแคลโมดลน กระตนเอมแอลซเคได นอกจากนไดอะซลกลเซอรอล (diacylglycerol) สามารถกระตนโปรตนไคเนสซ (protein kinase C) ซงฟอสฟอรเลตเอมแอลซเค และท าใหกลามเนอเรยบคลายตวได อนมฤทธคลายกบไซ

351

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

คลกเอเอมพ เมอเอมแอลซเคไมสามารถท างานไดดวยกรณใดกตามดงกลาวแลว เอมแอลซพจะมฤทธเดนขน และท าใหกลามเนอเรยบหลอดเลอดคลายตวไดในทสด

รปท 11-4 บทบาทของแคลเซยมไอออนในกลไกการหดตวและคลายตวของกลามเนอเรยบ เมอถกกระตนดวยสารทตวรบจพซอาร (GPCR, G protein-coupled receptor) (DAG, diacylglycerol; PKC, protein kinase C; MLCK, myosin light chain kinase; MLCP, myosin light chain phosphatase; SR, sarcoplasmic reticulum) (Cole and Welsh, 2011)

การควบคมฟลาเมนตบางโดยแคลเซยมไอออน ฟอสฟอรเลชนและดฟอสฟอรเลชนเปนกระบวนการหลก ทควบคมการหดตวของกลามเนอเรยบหลอดเลอด (รปท 11-4) อยางไรกตาม การควบคมฟลาเมนตบางกมสวนชวยเหลอบทบาทดงกลาวดวย โปรตนควบคม (regulatory protein) ของฟลาเมนตบางในกลามเนอเรยบหลอดเลอดคอ แคลเดสมอน (caldesmon) แคลเดสมอนเปนโปรตนขนาด 150 กโลดลตน ซงจบกบแคลโมดลนและแอคตน เปนสวนประกอบของฟลาเมนตบางทควบคมระดบแคลเซยมไอออนภายในเซลล แคลเดสมอนเมอยดเตมทมความยาว 150 นาโนเมตร วางทอดตวสมผสกบแอคตนได 28 โมเลกล ในภาวะทไมมแคลเซยมไอออน

352

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

แคลเดสมอนจบกบแอคตนแตไมจบกบแคลโมดลน จงชวยปองกนการปฏสมพนธระหวางแอคตนกบมยโอซน และการหดตวของกลามเนอเรยบ ในภาวะทแคลเซยมไอออนภายในเซลลเพมขน แคลเดสมอนจะจบกบแคลโมดลน แตไมจบกบแอคตน ฤทธการยบย งปฏสมพนธระหวางแอคตนและมยโอซนจงหมดไป กลามเนอเรยบจงหดตวได ดงนนกลไกการจบและปลอย (flip-flop) ของแคลเดสมอนกบฟลาเมนตบาง จงมความส าคญตอการควบคมแคลเซยมไอออนภายในเซลล เมอระดบแคลเซยมไอออนอสระเพมขน แคลโมดลนจะยบย งแอคโตมยโอซน-แมกนเซยมเอทพเอส (actomyosin-Mg2+ATPase) รวมกบการดฟอสฟอรเลชนมยโอซนโดยเอมแอลซพ ท าใหหนวยหดตวหยดท างาน การฟอสฟอรเลชนมยโอซนสายหนกดวยไคเนส ภายในเซลล ชวยใหกลามเนอเรยบคลายตว รวมกบกระบวนการดงกลาวแลวดวย หลอดเลอดแดงขนาดใหญและหลอดเลอดแดงตานทาน ประกอบดวยมยโอซนสายหนกอยสองไอโซไซม (isozyme) คอ ฟอรมทเคลอนทไดมากและไดนอย และเฉพาะฟอรมทเคลอนทไดนอย (less-mobile form) เทานน ถกฟอสฟอรเลตได อตราสวนของฟอรมทเคลอนทไดมากตอฟอรมทเคลอนทไดนอย จะเพมขนตามขนาดของหลอดเลอดแดงทใหญขน การเปลยนแปลงนสวนหนงเกยวของกบการแสดงออกทางพนธกรรมของมยโอซนสายหนก อนทจรงความไวของหลอดเลอดแดงความตานทานตอการควบคมดวยแคลเซยมไอออนและแคลโมดลน มคามากกวาความไวของหลอดเลอดแดงขนาดใหญ ในการท างานเพอทจะจบกบแคลโมดลนและชวยในการหดตว แคลเดสมอนตองถกฟอสฟอรเลต ดวยโปรตนไคเนสทขนกบแคลโมดลนและแคลเซยมไอออน (Ca2+-calmodulin-dependent protein kinase) การฟอสฟอรเลชนโทรโปมยโอซนโดยโปรตนไคเนสทขนกบแคลโมดลน ชวยเพมความไวตอแคลเซยมไอออนของฟลาเมนตกลามเนอ (myofilament) อนชวยใหระดบแคลเซยมไอออนทต ากวา 1 ไมโครโมลาร สามารถกระตนการหดตวได ดงนนโทรโปมยโอซนจงชวยการหดตวไดด ในภาวะทมยโอซนถกฟอสฟอรเลตไดนอย นอกจากนการเปลยนแปลงโครงสรางเนองจากการฟอสฟอรเลชนทเดสมนและซนมน (desmin and synemin, intermediate filament proteins) เมอกระตนโปรตนไคเนสซ กอาจมสวนชวยรกษาระดบความตงและการหดตวตอเนองของกลามเนอเรยบหลอดเลอดดวย

ชองไอออนของกลามเนอเรยบหลอดเลอด กลามเนอเรยบหลอดเลอดประกอบดวยชองไอออนทส าคญ 2 กลม (รปท 10-5 ) กลมแรกคอ ชองแคลเซยมไอออน ซงประกอบดวย ชนดทไวตอศกยไฟฟา 2 ชนด (L-type และ T-type) และชนดทไวตอสารเคมอกหลายชนด อกกลมหนงคอ ชองโปแตสเซยมไอออน ซงมอยางนอย 4 ชนด (calcium-sensitive, ATP-sensitive, delayed-rectifier, and inward-rectifier K+ channels) สวนชองโซเดยมไอออนทไวตอศกยไฟฟาไมพบในกลามเนอเรยบหลอดเลอด แตอาจพบชองโซเดยมไอออนทไมเฉพาะ (non-selective sodium channel) นอกจากนยงอาจพบชองไอออนทไวตอการยด (stretch-sensitive channel) ดวย

353

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

1. ชองแคลเซยมไอออนทไวตอศกยไฟฟา (voltage-sensitive calcium channel) กลามเนอเรยบหลอดเลอดประกอบดวยชองแคลเซยมไอออนทไวตอศกยไฟฟาอยสองชนด ชนดแรกไวตอไดไฮโดรพรดน (dihydropyridine sensitive channel) และอนแอคตเวชนชา (slow inactivation) เรยกวา ชองแคลเซยมไอออนชนดแอล (L-type Ca+ channel) อกชนดหนงไมไวตอไดไฮโดรพรดนและอนแอคตเวชนเรว เรยกวา ชองแคลเซยมไอออนชนดท (T-type Ca+ channel) ซงมคณสมบตหลายอยางคลายกบทพบในเนอเยออน (รปท 10-6) ชนดแอลพบไดทวไปในกลามเนอเรยบหลอดเลอด สวนชนดทพบไดบางในหลอดเลอดบางชนด บทบาทของชนดแอลตอการรกษาความเขมขนของแคลเซยมไอออนภายในเซลล ไดจากการศกษาดวยการใชสารปฏปกษ (antagonist) ตอไดไฮโดรพรดน ในภาวะทใหสารปฏปกษนพบวา ชองแคลเซยมไอออนชนดท มบทบาทในการควบคมระดบแคลเซยมไอออน ภายในเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอดนอย เพราะชองแคลเซยมไอออนชนดนปดหรออนแอคตเวชน ทศกยไฟฟาของเยอหมเซลลในชวงปกต

รปท 11-5 ชองไอออนตางๆ ของกลามเนอเรยบหลอดเลอดและเซลลบผวหลอดเลอด (SOCC, store-operated Ca2+ channels; SACC, stretch-activated cathion channels; SR, sarcoplasmic reticulum; KIR, inwardly rectified K+ channel; KATP, ATP-sensitive K+ channel; KV, voltage sensitive K+ channel; BKCa, Ca2+-sensitive K+ channel; AC, adenylate cyclase; PKA, cAMP-dependent protein kinase; sGC, soluble guanylate cyclase; PKG, cGMP-dependent protein kinase; EETs, epoxyeicostetraenoic acid (epoxides of arachidonic acid); PLC, phospholipase C; DAG, diacylglycerol; PKC=protein kinase C; and 20-HETE, 20-OH-arachidonic acid) (Jackson, 2000)

354

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลทท าใหชองแคลเซยมไอออนชนดแอลเปดไดรอยละ 50 (V0.5) อยในชวง 20-30 มลลโวลต สงกวาคาศกยไฟฟาในชวงปกตของกลามเนอเรยบหลอดเลอด (-40 ถง -55 มลลโวลต) ดงนนชองแคลเซยมไอออนชนดแอล จงเปดเพยงเลกนอยในภาวะพกปกต (Popen = 0.003 at -50 mV) อยางไรกตามจากการค านวณพบวา การเปดของชองแคลเซยมไอออนชนดแอลในสภาวะสรรวทยาน จะท าใหแคลเซยมไอออนภายในเซลลเพมขน 1 ไมโครโมลตอวนาท ถาไมมการขนสงแคลเซยมออกจากไซโทพลาซม (ทงออกนอกเซลลและเอาเกบในออรแกเนลล) การเปดของชองแคลเซยมไอออนชนดแอลมความสมพนธแบบเอกโพเนนเชยล กบศกยไฟฟาของเยอหมเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอด และไมมขดเรมเปลยนส าหรบการกระตน ชองไอออนนจะเปดเมอดโพลาไรเซชนและปดเมอไฮเปอรโพลาไรเซชน เชน การดโพลาไรเซชนจาก -48 มลลโวลต ไปเปน -43 มลลโวลต ชองแคลเซยมไอออนชนดแอลจะเปดมากขนถง 2.9 เทา แตถาเปลยนเปน -53 มลลโวลต จะเปดลดลง 0.3 เทา ดงนนในภาวะสรรวทยา (การดโพลาไรเซชนปกต) ชองแคลเซยมไอออนชนดแอล จงมบทบาทในการควบคมระดบแคลเซยมไอออนภายในเซลลมาก หรอนยหนงมอทธพลตอความตงของกลามเนอเรยบในขณะพกปกต นนเอง

รปท 10-6 คณสมบตทางไฟฟาของชองแคลเซยมไอออนชนดแอล (L-type voltage-sensitive Ca2+ channel) และชนดท (T-type voltage-sensitive Ca2+ channel) ภาพเอและบเปรยบเทยบการไหลของกระแสเขาเซลล (whole cell current) ภาพซแสดงการเปดของประตแอคตเวชน (activation kinetics, ซาย) และการปดของประตอนแอคตเวชน (inactivation kinetics, ขวา) (Firth et al., 2011)

355

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

2. ชองแคลเซยมไอออนทไวตอสารเคม (chemical-sensitive calcium channel) สารเคมหลายชนด ทงฮอรโมน ยา และสารสอประสาท สามารถเปดหรอปดชองแคลเซยมไอออนได ชองไอออนนไมไวตอศกยไฟฟา การปดเปดปกตขนกบการออกฤทธของสารผานตวรบทเฉพาะ จงอาจเรยกชองไอออนนวา ชองแคลเซยมไอออนท างานโดยตวรบ (receptor operated calcium channel) ชองแคลเซยมไอออนกลมนอาจมหลายชนด ขนกบการตอบสนองทเฉพาะตอตวกระตนนนๆ เชน ซโรโทนน นอรอพเนฟรน แองจโอเทนซนสอง เอนโดธลนส เอทพ และธรอมบน (thrombin) เปนตน อยางไรกตามการท างานของตวกระตนเหลานอาจตองผานโปรตนจ ไมโดยตรงกโดยออม การเปดของชองแคลเซยมไอออนกลมนอาจเกดจากสารน ารหสทตยภม โดยเฉพาะอโนซทอลฟอสเฟต และแคลเซยมไอออนเอง บทบาทของชองแคลเซยมไอออนชนดน ตอความตงของกลามเนอเรยบหลอดเลอด ในขณะพกมมากนอยเพยงใด ยงไมทราบแนชด การคดหลงนอรอพเนฟรน และสารอนในขณะพก อาจท างานผานโปรตนจ ซงสงผลตอการฟอสฟอรเลชน ชองแคลเซยมไอออนชนดแอล แลวท าใหจ านวนชองแคลเซยมไอออนชนดแอลทท างานไดเพมจ านวนขน คลายกบทพบในกลามเนอหวใจ นนคอ แคลเซยมไอออนเขาเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอดมาก เมอกระตนประสาทซพพาเทตกนน อาจไมไดท างานผานชองแคลเซยมไอออนทไวตอสารเคม แตสวนใหญอาจผานชองแคลเซยมไอออนชนดแอล

3. ชองโปแตสเซยมไอออนทไวตอแคลเซยม (calcium-sensitive K+ channel) ชองโปแตสเซยมไอออนทไวตอแคลเซยมมความน า (conductance) 100 พโคซเมนต (PS) กระแสตอชอง (unitary current) ประมาณ 5.0-5.4 พโคแอมแปร ถกกระตนใหเปดดวยการดโพลาไรเซชนและระดบแคลเซยมไอออนภายในเซลลทเพมขน เปนชองไอออนทขนกบศกยไฟฟาอยางมาก ชองโปแตสเซยมไอออนชนดน เปนตวก าหนดศกยไฟฟาของเยอหมเซลล ในกลามเนอเรยบของหลอดเลอดแดงตานทาน เพราะในขณะพกเซลลกลามเนอเรยบในหลอดเลอดเหลาน อยในภาวะดโพลาไรเซชน (-48 มลลโวลต) และระดบแคลเซยมไอออนภายในเซลลมคาสง ปจจยทงสองนท าใหชองโปแตสเซยมไอออนเปดมากขน โปแตสเซยมไอออนแพรออกจากเซลลมาก เยอหมเซลลจงรโพลาไรเซชนหรอเกดไฮเพอรโพลาไรเซชนได ชองโปแตสเซยมไอออนเปดเพยงจ านวนเลกนอย กสามารถท าใหเกดไฮเพอรโพลาไรเซชนได เพราะความตานทานขาเขา (input resistant) ของกลามเนอเรยบหลอดเลอดมคาสง (ลองพจารณา V = IR ตามกฎของโอหม) การเปดชองโปแตสเซยมไอออนเพมขน 3 ชองจากเดม (เซลลหนงๆ มชองโปแตสเซยมไอออนประมาณ 50,000 ชอง) อาจท าใหเกดไฮเพอรโพลาไรเซชนได 2 มลลโวลต ซงท าใหชองแคลเซยมไอออนทไวตอศกยไฟฟาเปดไดนอยลงประมาณรอยละ 30 แคลเซยมไอออนจงแพรเขาเซลลลดลง และกลามเนอเรยบหดตวนอยลง ตามล าดบ ชองโปแตสเซยมทไวตอแคลเซยมแยกไดเปนสองชนดยอย ชนดแรกถกกดกนไดดวยพษแมงปอง (scorpion toxins, charybdotoxin and iberiotoxin) เปนชองไอออนทมความน าไฟฟาสง สวนอกชนดหนงมความน าไฟฟาต ากวาและถกกดกนไดบางสวนดวยพษจากผง (bee venom polypeptide, apamin) ชนดแรกพบไดทวไปในกลามเนอเรยบหลอดเลอด แตมความหนาแนนตางกนไปในแตละชนดของกลามเนอเรยบ

356

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

สวนชนดทมความน าไฟฟาต ากวา ไมพบในกลามเนอเรยบหลอดเลอดทแยกออกมาศกษาในหลอดทดลอง ชองโปแตสเซยมไอออนชนดนอาจถกปรบสภาพ (modulate) ไดดวยปจจยตางๆ หลายประการ การกระตนตวรบอะดเนอรจกชนดบตาทกลามเนอเรยบหลอดลม จะเปดชองโปแตสเซยมไอออนทไวตอแคลเซยม ซงอาจท างานผานไซคลกเอเอมพและฟอสฟอรเลซน กลไกนอาจเกดขนในกลามเนอเรยบหลอดเลอดเชนกน แมวาไซคลกจเอมพไมมฤทธน แตพบวาจเอมพ (GMP) สามารถปลกฤทธหรอเปดชองไอออนชนดนได สวนแองจโอเทนซนสองและทรอมบอกแซนเอสอง (thromboxane A2) ยบย งชองโปแตสเซยมไอออนทไวตอแคลเซยม ในกลามเนอเรยบหลอดเลอดแดงโคโรนาร

4. ชองโปแตสเซยมไอออนทไวตอเอทพ (ATP-sensitive K+ channel) ชองโปแตสเซยมไอออนทไวตอเอทพมความน า 10-30 พโคซเมนต และกระแสตอชองประมาณ 3 พโคแอมแปร จะถกยบย งเมอเอทพทเยอหมเซลลดานในเพมขน การลดลงของเอทพภายในเซลล อาจมใชตวกระตนทส าคญทสดในสภาวะสรรวทยา เพราะชองไอออนนถกควบคมดวยการเพมขนของเอดพ (ADP) จดพ (GDP) จทพ (GTP) และพเอชเปนกรด (พบเมอเอทพลดลง) ยาลดระดบน าตาลในเลอดกลมซลโฟนลยเรย (sulfonylurea) โดยเฉพาะไกลเบนคลาไมด (glibenclamide) สามารถกดกนชองโปแตสเซยมไอออนทไวตอเอทพได ในทางตรงขามสารเปดชองโปแตสเซยมไอออนตางๆ (cromakalin, nicorandil, and prostacyclin) ท าใหกลามเนอเรยบหลอดเลอดคลายตว ผานการเปดของชองโปแตสเซยมไอออนทไวตอเอทพและแคลเซยม ยากลมนจงใชรกษาความดนเลอดสง โรคหอบหด โรคหลอดเลอด โรคหวใจ และโรคเกยวกบหลอดเลอดสมองได ไดอะซอกไซดและพนาซดล (diazoxide and pinacidil) เปนยาทเปดชองโปแตสเซยมไอออนทไวตอเอทพ ซงตรงขามกบยากลมซลโฟนลยเรย นอกจากนชองโปแตสเซยมไอออนทไวตอเอทพ ยงถกควบคมดวยสารขยายหลอดเลอดในรางกายดวยนวโรเปปไทด (neunopeptide) เปปไทดสมพนธกบยนสแคลซโทนน (calcitonin gene-related peptide) และวไอพ (VIP, vasoactive intestinal polypeptide) อาจเปดชองโปแตสเซยมไอออนน ดวยกลไกทผานสารน ารหสทตยภม โดยเฉพาะโปรตนจ ท าใหเซลลเกดไฮเพอรโพลาไรเซชน และกลามเนอหลอดเลอดคลายตวในทสด สวนเอนโดธลนสยบย งชองไอออนนตามความเขมขน อะเซทลโคลนซงกระตนการคลายตวของกลามเนอเรยบหลอดเลอด ท างานผานเซลลบผวหลอดเลอด ซงอาจกระตนการคดหลงอดเอชเอฟ (EDHF) สารนอาจเปดชองโปแตสเซยมไอออนทไวตอเอทพ ท าใหเซลลเกดไฮเพอรโพลาไรเซชน และกลามเนอเรยบคลายตวในทสด อยางไรกตาม เมอยบย งชองโปแตสเซยมไอออนทไวตอเอทพดวยไกลเบนคลาไมค สามารถปองกนการเกดไฮเพอรโพลาไรเซชนเนองจากอะเซทลโคลนได แตยบย งฤทธขยายหลอดเลอดของสารนไดเพยงบางสวนเทานน แสดงวาอดเอชเอฟอาจมฤทธเสรมกนมากกวาเปนทางผานในการออกฤทธ ชองโปแตสเซยมไอออนทไวตอเอทพ อาจมบทบาทตอศกยไฟฟาของเยอหมเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอด ในการตอบสนองตอเมแทบอลซมของเซลลทเปลยนไป และการตอบสนองตอสารทกระท าตอเซลลดวยการจบกบตวรบทเยอหมเซลล เปนทนาสงเกตวา การท างานของชองโปแตสเซยมไอออนทไวตอ

357

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

เอทพ มความจ าเปนตอความตงของหลอดเลอดแดงโคโรนารมาก แสดงวาชองไอออนนอาจท างานไดแมในภาวะปกต ซงเซลลมเอทพพอเพยงในหลอดเลอดบางชนด

5. ชองโปแตสเซยมไอออนขยายไหลเขา (inward-rectifier K+ channel) ชองโปแตสเซยมไอออนขยายไหลเขามความน า 4 พโคซเมนต พบมากในหลอดเลอดแดง คาความน าจะเพมขน เมอศกยไฟฟาของเยอหมเซลลเปนลบมากกวาคาสมดลของโปแตสเซยม (K+ equilibrium) ซงเปนคณสมบตทตางจาก ชองโปแตสเซยมไอออนขยายไหลเขา ทพบในเนอเยออน เชน หวใจ (ชองไอออนนจะปดเมอศกยไฟฟาของเยอหมเซลลเปนลบมากกวาศกยไฟฟาสมดลของโปแตสเซยม) ชองโปแตสเซยมไอออนขยายไหลเขาในกลามเนอเรยบหลอดเลอดน จะปดเมอหลอดเลอดแดงเลกถกดโพลาไรซ เชน โดยประสาทซมพาเทตก ท าใหโปแตสเซยมไอออนแพรออกจากเซลลผานชองไอออนนไมได แบเรยมไอออน (Ba2+) สามารถกดกนชองไอออนนไดอยางจ าเพาะ ชองไอออนนยอมใหโปแตสเซยมไอออนแพรเขาเซลลดกวาแพรออกจากเซลล แตปกตโปแตสเซยมไอออนแพรออกจากเซลลเพราะความเขมขนของโปแตสเซยมไอออนภายในเซลลสงกวาภายนอกเซลลมาก การแพรเขาเซลลของโปแตสเซยมไอออนผานชองนจะเกดได เมอภายในเซลลมศกยไฟฟาเปนลบมากๆ (hyperpolarization) เทานน

6. ชองโปแตสเซยมไอออนขยายชา (delayed-rectifier K+ channel) ชองโปแตสเซยมไอออนขยายชาหรอชองโปแตสเซยมไอออนทไวตอศกยไฟฟา (voltage-sensitive K+ channel) มความน า 5 พโคซเมนต และกระแสตอชองประมาณ 0.4-0.7 พโคแอมแปร ชองไอออนนยอมใหโปแตสเซยมไอออนแพรออกไดด และเปดชาๆ เมอเยอหมเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอดดโพลาไรซ คณสมบตทไวตอศกยไฟฟานเปนลกษณะพเศษ และเปนชองไอออนแรกทพบวาชวยในการรโพลาไรเซชนในกลามเนอลายและกลามเนอหวใจ ชองโปแตสเซยมไอออนขยายไหลเขาและขยายชา เปนตวก าหนดศกยไฟฟาของเยอหมเซลลกลามเนอเรยบในหลอดเลอดแดงตานทานทส าคญมาก ชองโปแตสเซยมไอออนขยายชานถกกดกนดวยอะมโนพรดน (4-aminopyridine) แตแบเรยมไอออนไมมฤทธกดกน

ในภาวะทชองโปแตสเซยมไอออนถกกดกน โดยเฉพาะชองโปแตสเซยมไอออนทไวตอศกยไฟฟาและตอแคลเซยมไอออน จะท าใหโปแตสเซยมไอออนแพรออกจากเซลลไมไดหรอลดลง ไมสมดลกบการแพรเขาเซลลของไอออนบวก เซลลจงเกดดโพลาไรซ แลวท าใหชองแคลเซยมไอออนทไวตอศกยไฟฟาเปดมากขน แคลเซยมไอออนแพรเขาเซลลมาก และกลามเนอเรยบหลอดเลอดหดตวในทสด สวนในภาวะทชองโปแตสเซยมไอออนเปดมากขน จะใหผลตรงขาม คอท าใหกลามเนอเรยบหลอดเลอดคลายตว (รปท 11-7)

358

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

รปท 11-7 บทบาทของชองโปแตสเซยมไอออนทไวตอศกยไฟฟาตอศกยไฟฟาของเยอหมเซลล และการหดตวของกลามเนอเรยบหลอดเลอด (Firth et al., 2011)

7. ชองไอออนทไวตอการยด (stretch-activated ion channel) การยดผนงหลอดเลอดหรอกลามเนอเรยบหลอดเลอด จะท าใหกลามเนอเรยบหลอดเลอดหดตวได อนมความส าคญตอการควบคมการไหลของเลอดในอวยวะตางๆ กลไกทเปนไปไดคอ การยดกลามเนอเรยบหลอดเลอดกระตนใหชองไอออนทไมเฉพาะเปดมากขน คลายกบในกระสวยกลามเนอ (muscle spindle) ของกลามเนอลาย แคลเซยมไอออนและโซเดยมไอออน ซงมความเขมขนมากภายนอกเซลล จงแพรเขาเซลลมาก การดโพลาไรเซชนชวยท าใหชองแคลเซยมไอออนชนดแอลเปดมาก แคลเซยมไอออน

359

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

จงแพรเขาเซลลมากขน และกลามเนอเรยบหดตวมากขน ตามล าดบ อยางไรกตามการดโพลาไรเซชนเพมระดบแคลเซยมไอออนภายในไซโทพลาซม ท าใหชองโปแตสเซยมไอออนทไวตอแคลเซยมถกกระตนใหเปดมากขน โปแตสเซยมแพรออกนอกเซลลมาก จงชวยใหศกยไฟฟาของเยอหมเซลลรโพลาไรซ หรอระดบของดโพลาไรเซชนไมสงจนเกนไป ดงนนบทบาทของชองไอออนทไวตอการยด จงมอทธพลตอความตงของกลามเนอเรยบหลอดเลอดในภาวะปกต ซงความดนเลอดแดงมคาสงอยคาหนง แมกระนนกตาม การยดผนงหลอดเลอดดวยความดนเลอด อาจมกลไกผานเซลลบผวหลอดเลอด ดวยการคดหลงสารกระตนหลอดเลอดตางๆ ดงกลาวแลวในบทท 10

รปท 11-8 การควบคมระดบแคลเซยมไอออนภายในไซโทพลาซม ของเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอดของปอด (http://www.uic.edu/depts/mcph/lab_yuan.htm)

360

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

การรกษาสมดลแคลเซยมไอออนภายในเซลล แคลเซยมไอออนภายในเซลลมอทธพลมากตอการหดตว และเมแทบอลซมของเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอด แคลเซยมไอออนในไซโทพลาซมอาจเพมขนดวยการแพรทเยอหมเซลล ดวยการเปดของชองแคลเซยมไอออนตางๆ หรอการแลกเปลยน นอกจากนแคลเซยมไอออนสามารถคดหลงจากแหลงภายในเซลลไดดวย โดยเฉพาะซารโคพลาสมกเรทดวลม การขจดแคลเซยมไอออนออกจากไซโทพลาซมตองอาศยการท างานของสบไอออนทเยอหมเซลล การแลกเปลยนทเยอหมเซลล และสบไอออนทเยอหมซารโคพลาสมกเรทดวลม ภายในเซลล (รปท 11-8)

1. การน าแคลเซยมไอออนออกจากเซลล เยอหมเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอดประกอบดวย แคลเซยมเอทพเอส (Ca2+ATPase) ซงเปนโปรตนทสลายเอทพและสบแคลเซยมออกจากเซลล (Km = 0.16 mole/l) เปนสบส าคญทสดทควบคมใหระดบแคลเซยมไอออนภายในเซลลมคาต ามากในขณะพก เอนไซมนถกกระตนเมอระดบแคลเซยมไอออนภายในเซลลมคาสงขนโดยผานแคลโมดลน ไซคลกจเอมพกระตนสบน โดยกระตนโปรตนไคเนส ขนาด 240 กโลดลตน และหรอโปรตนไคเนสซ ใหฟอสฟอรเลตเอนไซมน สวนอโนซทอลไตรฟอสเฟต (inositol-1,4,5-triphosphate) ยบย งการท างานของสบแคลเซยมน แคลเซยมเอทพเอสทเยอหมเซลลมขนาดใหญประมาณ 140 กโลดลตน ทอดผานเยอหมเซลลจากภายในสภายนอกเซลล ดานตดกบโซโทพลาซมจบกบแคลเซยมไอออนและแคลโมดลน และถกฟอสฟอรเลตดวยโปรตนไคเนสได กลไกทสองทชวยน าแคลเซยมไอออนออกจากเซลลคอ การแลกเปลยนโซเดยมกบแคลเซยม (Na-Ca exchange) โดยอาศยพลงงานไฟฟาเคมของโซเดยม ซงผลกดนใหโซเดยมไอออนแพรเขาเซลลโดยมตวพาอยทเยอหมเซลล การแพรของโซเดยมเขาเซลลท าใหแคลเซยมไอออนซงจบกบตวพาทดานในถกขนสงออกจากเซลลตานกบพลงงานไฟฟาเคมของแคลเซยมไอออนเอง โดยไมตองอาศยเอทพของเซลล โดยมสดสวน Na+:Ca2+ = 3:1 จงท าใหเกดประจสทธเขาเซลล อยางไรกตามระดบโซเดยมภายในเซลลจะถกควบคมใหต าอยตอไป ดวยการท างานของโซเดยม-โปแตสเซยมเอทพเอส (Na+-K+ATPase) การแลกเปลยนโซเดยมกบแคลเซยมถกกระตนดวยระดบแคลเซยมไอออนทเพมขน โดยเฉพาะในภาวะทเซลลถกกระตน แตเกดไดนอย ถาความเขมขนของโซเดยมไอออนภายในและภายนอกเซลลมคาลดลง เนองจากปจจยใดกตาม การแลกเปลยนนมศกยภาพสง แตแอฟพนต (affinity) ตอแคลเซยมไอออนมคาต ามาก (Km = 1 mole/l) ยงไปกวานนพบวา การแลกเปลยนนมบทบาทมากในกลามเนอเรยบของหลอดเลอดขนาดใหญโดยเฉพาะเอออรตา การแลกเปลยนโซเดยมและแคลเซยมเกดไดทงสองทศทาง ในภาวะทเซลลถกดโพลาไรซมาก โซเดยมจะถกขนสงออกจากเซลล และน าแคลเซยมไอออนเขาเซลล ดงนนการแลกเปลยนนจงขนกบศกยไฟฟาของเยอหมเซลลดวย กระบวนการนอาจไมส าคญในภาวะปกตของรางกายในขณะพก แตอาจชวยใหกลามเนอเรยบหลอดเลอดหดตวไดดขนเมอเกดการดโพลาไรเซชน

361

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

2. การขนสงแคลเซยมไอออนเขาแหลงเกบภายในเซลล ซารโคพลาสมกเรทควลมเปนแหลงเกบแคลเซยมไอออนทส าคญมาก ภายในเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอด ความเขมขนของแคลเซยมไอออนภายในออรแกเนลลน อาจใกลเคยงกบในพลาสมา โดยเฉพาะในหลอดเลอดขนาดใหญ ซงเปนคาทสงกวาความเขมขนในไซโทพลาซม ดงนนแคลเซยมไอออนจงถกขนสงแบบกมมนตเขาซารโคพลาสมกเรทควลม แคลเซยมเอทพเอสเปนโปรตนทสลายเอทพใหกบสบแคลเซยมไอออนน วางแทรกตวอยในเยอหมซารโคพลาสมกเรทควลม มขนาด 105 กโลดลตน ซงเลกกวาทพบในเยอหมเซลล แตมโครงสรางหลกๆ คลายกน ถกกระตนไดดวยไซคลกจเอมพและระดบแคลเซยมไอออนภายในไซโทพลาซม ในภาวะพกถกยบย งดวยฟอสฟอแลมแบน (phospholamban) ซงเปนโปรตนอยทเยอหมซารโคพลาสมกเรทควลมเชนกน ระดบไซคลกจเอมพทเพมขนอาจกระตนโปรตนไคเนส แลวโปรตนนจงฟอสฟอรเลตฟอสฟอแลมแบนอกทอดหนง ในภาวะนฟอสฟอแลมแบนจะสญเสยฤทธ อยางไรกตามระดบแคลเซยมไอออนภายในเซลลทสงขน อาจกระตนแคลเซยมเอทพเอสและยบย งฟอสฟอแลมแบนโดยตรงได

การควบคมพเอชในเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอด ระดบแคลเซยมไอออนภายในเซลลขนกบพเอชภายในเซลลดวย ถาพเอชเปนดาง แคลเซยมไอออนจะคดหลงจากแหลงเกบภายในเซลลมากขน ดวยกลไกทอาจผานซไอซอาร (CIRC, calcium-induced calcium release) ภาวะเซลลเปนกรดกอาจเพมระดบแคลเซยมไอออนในไซโทพลาซมไดเชนกน แตมาจากแหลงทตางกน อาจเกดจากการบฟเฟอรแคลเซยมไอออนภายในเซลลเอง เมอไฮโดรเจนไอออนเพมขน แคลเซยมทจบกบไอออนลบจะถกแยงทดวยไฮโดรเจนไอออน แคลเซยมไอออนอสระจงเพมขน การขนสงแคลเซยมไอออนออกจากเซลลกลามเนอเรยบอาจขนกบพเอชดวย เพราะแคลเซยมเอทพเอส ทงทเยอหมซารโคพลาสมกเรทควลมและเยอหมเซลล สามารขนสงแคลเซยมไอออนโดยแลกเปลยนกบไฮโดรเจนไอออน (Ca+-proton exchanger) ไดดวย ภาวะเซลลเปนกรดลดการขนสงแคลเซยมไอออนออกจากเซลล สวนภาวะเปนดางเรงการขนสงแคลเซยมไอออนออกจากเซลล การควบคมกรดดางภายในเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอด ประกอบดวยอยางนอยสามกระบวนการ (Na+-H+ exchange, Na+-dependent Cl--HCO3

- exchange, and Na+-independent Cl--HCO3- exchange) การ

แลกเปลยนโซเดยมกบไฮโดรเจนไอออน ซงไวตออะมโลไรด (amiloride) ชวยคนพเอชภายในเซลลใหปกตภายหลงเซลลไดรบกรดมาก การแลกเปลยนนถกกระตนดวยสารหลายชนดทกระท าตอหลอดเลอด และปจจยเตบโต (growth factor) กลไกในรายละเอยดยงไมทราบแนชด แตอาจท างานผานอโนซทอลฟอสเฟตและโปรตนไคเนสซ นอกจากนยงพบวา โปรตนแลกเปลยนของกระบวนการนสามารถสรางจากดเอนเอของคนได

362

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

การคนสภาพของเซลลภายหลงไดรบกรด สวนหนงไดรบการชวยเหลอดวยการแลกเปลยนคลอไรดกบไบคารเนตทขนกบโซเดยม การแลกเปลยนนถกกดกนดวยดไอดเอส (DIDS, 4,4-acetamido-4-isothiocyanostilbene-2,2-disulfonic acid) ซงผลการศกษาท าในกลามเนอเรยบหลอดเลอดแดงตางๆ แสดงวานาจะมบทบาทในสภาวะสรรวทยา สวนการแลกเปลยนคลอไรดกบไบคารบอนเนตทไมขนกบโซเดยมพบในกลามเนอเรยบบางแหง โดยในภาวะทคาพเอชของเซลลปกต ( 7.2) มฤทธต ามาก แตถาเซลลเปนดางจะถกปลกฤทธมากขน โปรตนนชวยขนสงไบคารบอเนตออกนอกเซลล อนชวยใหพเอชเปนกรดสภาวะปกตได ไซคลกเอเอมพกระตนการแลกเปลยน ดวยการเพมความไวตอพเอชในภาวะทเซลลเปนดางมากๆ

โครงรางเซลล (cytoskeleton) เสนใยโครงรางในเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอด ชวยคงสภาพและรปรางของเซลล และเปนจดเกาะของหนวยหดตวทเยอหมเซลล โปรตนของเสนใยโครงรางของเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอดนนคลายกบในเซลลอนๆ ไดแก แอลฟาแอคตนน (-actinin) แอคโตมยโอซน (actomyosin) แคลเดสมอน (caldesmon) เดสมน (desmin) แทลน (talin) ไวเมนตน (vimentin) และวนคลน (vinculin) ซงรจกกนในนามของวตถหนาแนน (dense body) อนเปนจดเกาะของแอคตนและโทรโปมยโอซน เดสมนและไวเมนตนในฟลาเมนตบางมปฏสมพนธกบวตถหนาแนนภายในไซโทพลาซม โครงสรางภายในเซลลนเปนจดสมผสของแอคตน อนชวยใหหนวยหดตวเรยงตวกนอยางเหมาะสม แมวาจะอยกระจดกระจาย วตถหนาแนนท าหนาทคลายกบเสนแซดในกลามเนอลาย แคลโปนนและแคลเดสมอนซงไวตอแคลโมดลน กเปนสวนหนงของโครงรางเซลล ถกควบคมดวยฟอสฟอรเลชน โปรตนเหลานยบย งแอคโตมยโอซนเอทพเอสและการเกดคจบ ดงนนโปรตนโครงรางจงมความส าคญมากตอการท างานของเซลล และการมชวตของเซลล

คณสมบตทางไฟฟาของกลามเนอเรยบหลอดเลอด 1. ภาวะพก

ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลกลามเนอเรยบในขณะพกมคาเฉลยประมาณ -48 มลลโวลต ซงเปนบวกมากกวาทพบในกลามเนอลายและกลามเนอหวใจ ศกยไฟฟานถกก าหนดดวยความสามารถซมได (permeability) ของไอออนหลายชนด ตามสมการของโกลดแมนน ความสามารถซมไดของโปแตสเซยมไอออนมากกวาไอออนอนๆ ถง 20 เทา แตศกยไฟฟาของเยอหมเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอดกเปนบวกมากกวาศกยไฟฟาสมดลของโปแตสเซยม การกระจายของไอออนตางๆ ระหวางภายในและภายนอกเซลล จงเปนตวก าหนดศกยไฟฟาของเยอหมเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอดในขณะพก (ซงมความตงอยคาหนง) การปดและเปดของชองโปแตสเซยมไอออน เปนตวก าหนดศกยไฟฟาของเยอหมเซลลมากทสด การเปน

363

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

บวกมากกวาศกยไฟฟาสมดลของโปแตสเซยมไอออนในขณะพก เกดจากการแพรของแคลเซยมไอออนเขาเซลล และคลอไรดแพรออกจากเซลล เนองจากความสามารถซมไดของแคลเซยมและคลอไรดไอออนมคาสงพอควร รวมกบความแตกตางระหวางความตางศกยไฟฟาทเกดขนในขณะพกกบศกยไฟฟาสมดลของแตละไอออน โซเดยมไอออนมบทบาทนอยมากหรอไมมเลย ตอศกยไฟฟาของเยอหมเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอด ทงในขณะพกและขณะดโพลาไรเซชน นอกจากเกดจากการกระจายของไอออนโดยไมตองอาศยเอทพแลว ศกยไฟฟาของเยอหมเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอด ยงขนกบการท างานของสบไอออนทส าคญคอ โซเดยม-โปแตสเซยมเอทพเอส สบนท าใหเกดรโพลาไรเซชนหรอไฮเพอรโพลาไรเซชน ดวยการขนสงโซเดยมออกจากเซลแลกกบการน าโปแตสเซยมเขาเซลล (Na:K = 3:2) สวนการแลกเปลยนโซเดยมกบแคลเซยมมบทบาทเชนกน แตมแนวโนมท าใหเกดดโพลาไรเซชน ดวยการแพรของโซเดยมเขาเซลลแลกกบการขนสงแคลเซยมไอออนออกจากเซลล (Na:Ca = 3:1) เปนกระบวนการทมบทบาทมาก ในการควบคมระดบแคลเซยมไอออนภายในไซโทพลาซม ในขณะทสบโซเดยมแลกโปแตสเซยม ชวยควบคมระดบโซเดยมไอออนภายในเซลลใหมคาต าตลอดเวลา อนมผลตอการควบคมปรมาตรเซลลดวย

2. การเกดศกยะเพองานเอง (spontaneous action potential) แรงทกลามเนอเรยบหลอดเลอดท าไดในภาวะหนงๆ มความสมพนธกบคาศกยไฟฟาของเยอหมเซลลมาก การดโพลาไรเซชนท าใหแรงหดตวเพมขน ในลกษณะกราฟซกมอยด (sigmoid curve) ไมพบการอนแอคตเวชนหรอการกดกนดวยดโพลาไรเซชน (depolarizing block) ซงตรงขามกบกลามเนอหวใจและกลามเนอเลาย แมปกตการเกดศกยะเพองาน ไมจ าเปนส าหรบการหดตวของกลามเนอเรยบหลอดเลอด การดโพลาไรเซชนกท าใหหลอดเลอดหดตวได สวนไฮเพอรโพลาไรเซชนท าใหหลอดเลอดคลายตว (รปท 11-9) ความไมสามารถสรางศกยะเพองานน สวนหนงอาจเกดจากการเปดชองโปแตสเซยมไอออน (calcium-sensitive and delayed-rectifier K+ channels) ดงนนจงไมคอยพบการเปลยนแปลงศกยไฟฟาของเยอหมเซลลอยางรวดเรวและมแอมพลจดเหนอศกยไฟฟาศนย (overshort) แมกระนนกตามกลามเนอเรยบในหลอดเลอดแดงเลก หลอดเลอดด า หลอดน าเหลอง และหรดกอนหลอดเลอดฝอย ในภาวะทมความดนเลอดปกต หรอประสาทซมพาเทตกท างานมาก อาจพบศกยะเพองานเกดขนไดเอง แลวตามดวยการหดตวเพมขน ศกยะเพองานนประกอบดวยพรโพเทนเชยล (prepotential) ตามดวยสไปค (spike) ซงมแอมพลจด 10-45 มลลโวลต แตไมมคาทศกยไฟฟาสงกวาศนย ความเรวของจงหวะขนของศกยะเพองานมคา 1-50 โวลตตอวนาท และมชวงเวลา (duration) 20-200 มลลวนาท สวนศกยะเพองานทแผมาจากเซลลคมจงหวะไมมพรโพเทนเชยล ในขณะพกซงศกยไฟฟาของเยอหมเซลลมคาประมาณ -48 มลลโวลต ชองโซเดยมไอออนทไวตอศกยไฟฟา (ถาม) นาจะอนแอคตเวชนหรอปดแลว ดงนนชองแคลเซยมไอออนทไวตอศกยไฟฟา จงเปนชองไอออนหลก ทยอมใหแคลเซยมไอออนแพรเขาเซลล และเปนตวก าหนดจงหวะขนของศกยะเพองานในกลามเนอเรยบหลอดเลอด ดวยเหตนศกยะเพองานทเกดเองน จงถกยบย งหรอกดกนดวยภาวะทแคลเซยมไอออนภายนอกเซลลไมม หรอใชยากดกนชองแคลเซยมไอออนชนดแอล สวนการร

364

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

โพลาไรเซชนนนเกดจากการเปดของชองโปแตสเซยมไอออนไหลออกชา และชองทไวตอแคลเซยม คลายกบเซลลประสาทและกลามเนอลาย

รปท 11-9 รปแบบการเกดศกยะเพองานและแรงการหดตวทวดไดจากกลามเนอเรยบหลอดเลอดตามอวยวะตางๆ (A, turtle aorta; B, turtle vena cava; C, rat small mesenteric artery; D, small artery in frog's tongue; E, guinea pig portal vein; F, rabbit main pulmonary artery; G, longitudinal muscle of chicken mesenteric artery; H, vein in bat wing; I, sheep carotid artery in Ca- and Mg-free solution; panels A–F show intracellular recordings; panels G–I show recordings by sucrose gap) ( Johansson B, Somlyo AP. Electrophysiology and excitation-contraction coupling. Compr Physiol 2011)

365

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

แมวาการดโพลาไรเซชนเปนตวก าหนด แรงหดตวของกลามเนอเรยบหลอดเลอด ทส าคญในภาวะปกต การหดตวของกลามเนอเรยบหลอดเลอดอาจเพมขนหรอลดลงได โดยทศกยไฟฟาของเยอหมเซลลยงคงปกต สารหรอปจจยบางอยางสามารถเปดชองแคลเซยมไอออนทไวตอสารเคมทเยอหมเซลล หรอเพมการคดหลงแคลเซยมไอออนจากแหลงเกบภายในเซลลได โดยไมมอทธพลตอศกยไฟฟาของเยอหมเซลล เชน คาเฟอน (cafeine) และการกระตนตวรบอะดเนอรจกชนดบตา เปนตน กระบวนการนคลายกบการเพมขนของคอนแทรคไทลตของหวใจ แตตางกนทกลามเนอหวใจตองมศกยะเพองานกอน จงจะหดตวได

การดโพลาไรเซชนของเยอหมเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอด ปกตเกดจากการปดของชองโปแตสเซยมไอออนอยางนอยสชนด ขนกบอทธพลของปจจยทกระท าตอเซลล และต าแหนงของหลอดเลอดทเกยวของ แตความส าคญแตละชองไอออนตองท าการศกษากนตอไป ปกตไมพบชองโซเดยมไอออนทไวตอศกยไฟฟาหรอเตโทรโดทอกซน (tetrodotoxin) ในกลามเนอเรยบหลอดเลอด บทบาทของโซเดยมไอออนไหลเขาเซลล จงไมนาเปนไปได แตการแลกเปลยนโซเดยมกบแคลเซยมไอออนอาจชวยใหเกดดโพลาไรเซชนไดบางสวน สวนการไหลออกของคลอไรดไอออนออกจากเซลลอาจมบทบาทไดในบางกรณ ซงตองศกษากนตอไป

การควบคการเรารวมการหดตว (excitation-contraction coupling) ในภาวะปกตการดโพลาไรเซชน (เกดศกยะเพองานหรอไมกตาม) เปนตวท าใหกลามเนอเรยบหลอดเลอดหดตวมากขน แมมไดพบในทกหลอดเลอดหรอทกกรณกตาม เมอเยอหมเซลลดโพลาไรซไปจากเดม กลามเนอเรยบหลอดเลอดจะหดตวเพมขน ตามมาภายใน 0.2-0.6 วนาท ในภาวะทหลอดเลอดมการยดหด (vasomotion) คลนศกยไฟฟาจะน าจงหวะความตงประมาณ 40 มลลวนาท ดงนนการดโพลาไรเซชนของเยอหมเซลลจงสมพนธกบการหดตวของหลอดเลอด สวนไฮเพอรโพลาไรเซชนท าใหหลอดเลอดคลายตว การหดตวตงของหลอดเลอดทขนกบการเปลยนแปลงศกยไฟฟาน เกดจากการปดหรอเปดชองแคลเซยมไอออนทไวตอศกยไฟฟา ในหลอดเลอดแดงขนาดเลกและหลอดเลอดแดงเลก ซงซารโคพลาส- มกเรทควลมพฒนาไมด การไหลเขาเซลลของแคลเซยมไอออน จากภายนอกเซลลผานชองแคลเซยมไอออนทไวตอศกยไฟฟา เปนกระบวนการหลกทก าหนดการหดตวซงไวตอศกยไฟฟา ความสมพนธระหวางศกยไฟฟาของเยอหมเซลลกบการเปดของชองแคลเซยมไอออน คลายกบความสมพนธระหวางศกยไฟฟา กบอตราสวนของแรงทเกดจากตวกระตน ตอกระแสของชองไอออน ขอมลดงกลาวนชใหเหนวา ในหลอดเลอดขนาดเลก และหลอดเลอดแดงเลก ชวงเวลาทใชของการควบคมการเรารวมการหดตว สวนใหญเกยวของกบการไหลเขาเซลลของแคลเซยมไอออน สวนในหลอดเลอดแดงขนาดใหญซารโคพลาสมก เรทควลมพฒนาไดด การคดหลงแคลเซยมไอออนจากแหลงเกบภายในเซลลจงมสวนรวมดวย โดยเฉพาะในระยะแรกของการหดตว ปจจยตาๆ ทมอทธพลตอกลามเนอเรยบหลอดเลอด ไดแก ไอออนตางๆ สารสอประสาท (เชน นอรอพเนฟรน) ฮอรโมน (เชน อพเนฟรน และแองจโอเทนซนสอง) พรอสทาแกลนดนสไอสอง (PGI2) อด

366

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

อารเอฟ (EDRF) และปจจยทางกายภาพ (เชน ความดนเลอด และอตราเฉอน) เปนตน สวนมากมผลตอแรงหดตวโดยผานการเปลยนแปลงศกยไฟฟาของเยอหมเซลล ไมผานโดยตรงกผานโดยออม เรยกกระบวนการนวา การควบคไฟฟารวมทางกล (electromechanical coupling) ซงมกลไกผานการปดเปดชองแคลเซยมไอออนดงกลาวแลว อนมความหมายคลายกนกบ การควบคการเรารวมการหดตว (excitation-contraction coupling) เพยงแตค าหลงนยมใชอธบายการเกดศกยะเพองานและการหดตวตามมา สวนค าแรกใชทวไปเพออธบายความสมพนธระหวางศกยไฟฟาทเปลยนแปลงไปกบแรงหดตวทเกดขนตามมา

กลไกการหดตวของกลามเนอเรยบหลอดเลอด 1. หลกการทวไป กลไกการหดตวภายในกลามเนอเรยบหลอดเลอด คลายกบกลามเนอลายและกลามเนอหวใจ คอ มการเลอนเขาสอดประสานกนของฟลาเมนตหนาและฟลาเมนตบาง กลไกพนฐานทเหมอนกนคอ กลามเนอเรยบมมยโอซนทจบกบแอคตนในฟลาเมนตบางได แตความแตกตางทชดเจนอยทกลไกในรายละเอยด ในกลามเนอลายโทรโปนนซจบกบแคลเซยมไอออน และสงผลใหเกดคจบ แรงทไดขนกบจ านวนคจบ ในกลามเนอเรยบ กระบวนการควบคมหลกคอ โควาเลนต (covalent) การฟอสฟอรเลชนคจบโดยไคเนสทขนกบแคลโมดลนและแคลเซยมไอออน มความจ าเปนมากตอการจบกนของคจบและการหมนเวยนคจบ (cross-bridge cycling) โควาเลนตนตองใชเอทพในการฟอสฟอรเลชน ยงไปกวานน การฟอสฟอรเลชนดงกลาวไมเพยงก าหนดการหมนเวยนคจบและแรงทได แตก าหนดอตราการหมนเวยนคจบและตวแปรทเกยวของดวย เชน ความเรวในการหดสน และอตราการใชเอทพ เปนตน ความแตกตางในระดบของคจบระหวางกลามเนอเรยบและกลามเนอลาย มผลกระทบตอหนาทการท างานของกลามเนอแตละชนด กลามเนอลายเกาะกบกระดกและไดรบอทธพลแรงโนมถวงของโลกมาก และปกตอยในภาวะคลายตวเมอนอนราบ สามารถระดมพล (recruitment) ในการท างานได (work = force x shortened distance) และมก าลงออกมามาก (working rate = work/time) พรอมกบการใชเอทพมากขนดวย กลามเนอลายมพฒนาการเพอท างานใหมประสทธภาพสงสด (mechanical work produced/ATP consumed) และน าไปสการแบงชนดเปนกลามเนอลายหดตวเรวและหดตวชา สมพนธกบการใชพลงงานแบบไมใชออกซเจน และแบบใชออกซเจน ตามล าดบ

367

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ในทางกลบกน กลามเนอเรยบหลอดเลอดปกตอยในภาวะหดตว แมมแรงหดตวมาก กลบไมมความตานทานทางสรรวทยาส าหรบก าลงทออกมา (ไมเกดงาน) และประสทธภาพมคาเปนศนยในขณะหดตวตง เพราะกลามเนอเรยบไมไดหดสนลง ววฒนาการชวยใหกลามเนอเรยบใชพลงงานนอยทสด ดวยการลดอตราการปลอยคจบ และดวยเหตนจงชวยลดอตราการหมนเวยนคจบ ในขณะรกษาระดบความตงของผนงหลอดเลอด อนทจรงในขณะหดตวตง ความประหยด (economy = force x time/ATP) ของกลามเนอเรยบหลอดเลอดแดงอาจมากถง 300 เทาของกลามเนอลายทหดตวกระตกเรว (fast-twitch muscle) แมวากลามเนอเรยบตองใชเอทพ เพอการฟอสฟอรเลชนมยโอซนสายเบากอนการหดตว ซงกลามเนอลายไมตองใชสวนน ผลรวมแลวกลามเนอเรยบหลอดเลอดใชพลงงานรวมในการหดตวแตละครงหรอเวลาหนงๆ นอยกวากลามเนอลายมาก

2. ล าดบกระบวนการภายในเซลล ปกตกลามเนอเรยบหลอดเลอดในรางกายอยในภาวะทหดตวบางสวนตลอดเวลา ซงแตกตางจากกลามเนอลายและกลามเนอหวใจ ซงมการหดตวและคลายตวทสมบรณได เพอเปรยบเทยบกลไกระดบเซลล จงขออธบายกระบวนการเมอกลามเนอเรยบหลอดเลอดถกดโพลาไรซ การดโพลาไรเซชนนจะมลกษณะของศกยะเพองานหรอไมกได การดโพลาไรเซชนท าใหชองแคลเซยมไอออนทไวตอศกยไฟฟาเปดมากขน ตามศกยไฟฟาของเยอหมเซลลทดโพลาไรซหรอเปนบวกมากขน แคลเซยมไอออนจงแพรเขาเซลลมากขน ตามความแตกตางของพลงงานไฟฟาเคมของแคลเซยมไอออน ระดบแคลเซยมไอออนภายในเซลลจงเพมขน และท าใหแคลเซยมไอออนจบกบแคลโมดลนมากขน สารเชงซอนนจะจบกบเอมแอลซเคไดด ท าใหเอมแอลซเคมฤทธฟอสฟอรเลตมยโอซนสายเบา (LC20) (รปท 11-10) สวนหวของมยโอซนเดมมเอทพเกาะอยแลว (ในรปเอดพและฟอสเฟต) เมอมยโอซนสายเบาถกฟอสฟอรเลตจะสงผลใหสวนหวของมยโอซน ซงอยในมยโอซนสายหนก มฤทธไปจบกบแอคตนทฟลาเมนตบางไดเรยกวา การเกดคจบ (cross-bridge formation) การจบกนนจะกระตนแอคโตมยโอซน-แมกเนเซยมเอทพเอส ซงอยสวนหวมยโอซนใหสลายเอทพและปลดปลอยเอดพและฟอสเฟตออกมา สวนหวของมยโอซนซงจบกบแอคตนตอนแรกอยในแนวตงฉากกบฟลาเมนตหนา จะเกดการงอขน ฟลาเมนตหนาและบางจงเลอนเขาสอดประสานกน (คลายกบกลามเนอลาย) ถาเซลลมเอทพพอเพยง เอทพตวใหมจะเขาจบกบสวนหวของมยโอซน (แอฟฟนตตอเอทพของมยโอซนในภาวะนสงมาก) ท าใหมยโอซนหลดจากแอคตน แลวเหยยดอยในแนวตงฉากกบฟลาเมนตหนาเหมอนเดม ถามยโอซนสายเบายงมฤทธอย (ถกฟอสฟอรเลต) สวนหวของมยโอซนจะจบกบแอคตนอก มการสลายเอทพ แลวสวนหวของมยโอซนงอดงใหฟลาเมนตบางเขาสอดประสานกบฟลาเมนตหนาลกเขาไปอก และเปนกระบวนเชนนตอเนองกนไป การสไลด (sliding) น จะดงวตถหนาแนน และท าใหเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอดมความตงเพมขน ตามล าดบ การหดตวตอเนองเกยวของกบอตราการเกดคจบ และอตราการปลอยคจบ ซงจะไดกลาวรายละเอยดตอไป

368

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

รปท 11-10 การเกดวงจรคจบ (cross-bridge cycling) ในกระบวนการหดตวของกลามเนอเรยบหลอดเลอด ท าใหฟลาเมนตหนาและฟลาเมนตบางเคลอนเขาหากน (sliding) (ภาพบน) สงผลใหรปรางของเซลลเปลยนไป (ภาพลาง) (http://classes.midlandstech.edu/carterp/Courses/bio210/chap09/lecture1.html)

369

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

เมอตวกระตนหมดฤทธ เยอหมเซลลจงเกดรโพลาไรซดวยการเปดของชองโปแตสเซยมไอออนตางๆ (โดยเฉพาะ calcium-sensitive and delayed-rectifier K+ channels) ชองแคลเซยมไอออนทไวตอศกยไฟฟาจงปดคนสภาวะปกต และแคลเซยมไอออนแพรเขาเซลลลดลง ในขณะนแคลเซยมเอทพเอสทเยอหมเซลลหลอดเลอดและเยอหมซารโคพลาส มกเรทควลม (ถาม) ถกกระตนดวยระดบแคลเซยมไอออนในไซโทพลาซมทสงขน แคลเซยมไอออนจงถกขนสงออกจากเซลลและเกบในออรแกเนลลมากขน ระดบแคลเซยมไอออนในไซโทพลาซมจงลดลง แคลเซยมไอออนหลดจากแคลโมดลน และแคลโมดลนหลดจากเอมแอลซเค เอมแอลซเคจงหมดฤทธในการฟอสฟอรเลชนมยโอซนสายเบา ในขณะทเอมแอลซพมฤทธเดนขน จงดฟอสฟอรเลตมยโอซนสายเบา มยโอซนจงไมมฤทธทจะเกดคจบได จ านวนคจบจงลดลง ฟลาเมนตทงสองจงเลอนออกจากกน ตามความยดหยนของเสนใยโครงรางภายในเซลล ความตงของกลามเนอเรยบหลอดเลอดจงลดลง ตามล าดบ

3. การหมนเวยนคจบ หลกฐานโดยตรงทสนบสนนกระบวนการเกดคจบและการเลอนหรอสไลดคอ ขอมลทางชวเคมและทางกล โดยไมมขอมลโดยตรงเกยวกบการเลอนสอดประสานกนของฟลาเมนตทงสองในระหวางการหดตว สวนหวของมยโอซนทฟลาเมนตหนา สามารถหมนเวยนเกดคจบกบแอคตนในฟลาเมนตบางได การหมนเวยนนสมพนธกบการสลายเอทพ สวนหนงของพลงงานชวยในการเลอนของฟลาเมนตทงสองเขาสอดประสานกน และเกดแรงหดตวขน (chemomechanical transduction) มยโอซนและคจบของกลามเนอเรยบแตกตางจากกลามเนอลายในสองกรณคอ (1) อตราการปลอยคจบ (cross-bridge detachment rate) จากฟลาเมนตบางมอตราชามาก ดงนนอตราหมนเวยนคจบ (cross-bridge cycling rate) ความเรวในการหดสน และอตราการใชเอทพจงต ากวา ขอมลนแสดงวา สดสวนของเวลาซงใชเกดคจบและสรางแรงของกลามเนอเรยบมากกวากลามเนอลาย (2) อตราเกดคจบปกตขนกบการฟอสฟอรเลชนสายเบา ซงเปนองคประกอบหนงของคจบ ดวยเอมแอลซเค ซงขนกบแคลเซยมและแคลโมดลน เปนกระบวนการทไมพบในกลามเนอลายและกลามเนอหวใจ

ผลลพธของการหดตวอาจพจารณาในเชงปรมาณในรปของตวแปรสามชนดคอ แรง ความยาว และเวลา ถาวดแรงทเกดขนขณะหดตวโดยใหความยาวคงท (isometric contraction) เราสามารถหาความสมพนธระหวางความยาวกบแรงทเกดขนในสภาวะคงตวหนงๆ ได (steady-state force-length relationship) ซงเปนขอมลหลกทสนบสนนทฤษฎการเลอนของฟลาเมนต ซงกลามเนอเรยบและกลามเนอลายหดตวดวยกระบวนการเดยวกน การทดลองในทางกลบกนคอ การควบคมใหแรงหดตวคงท เราสามารถวดความยาวทเปลยนไปตามเวลาของการหดตวแบบความตงคงท (isotonic contraction) เนองจากความเรวเทากบ ความยาวทเปลยนไปหารดวยเวลาทเปลยนไป จงสามารถค านวณความเรวในการหดสนทน าหนกหนงๆ ได กลามเนอลายและกลามเนอเรยบหดตวดวยความเรวสงสด ( maxV ) เมอไมมน าหนกถวงเลย (zero load) ความเรวจะลดลงในลกษณะควอไซไฮเพอรโบลก (quasi-hyperbolic fashion) ไปยงศนยเมอน าหนกถวงเพมขนจนกลามเนอไม

370

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

สามารถหดสนได พฤตกรรมเชนนอาจอธบายดวยสมมตฐานทวา การหมนเวยนคจบก าหนดการเลอนของฟลาเมนต ลกษณะทเฉพาะของกลามเนอเรยบคอ ความเรวในการหดสนเพมขนเปนสดสวนตรงกบระดบการฟอสฟอรเลชนคจบทกระตนดวยแคลเซยมไอออน ในภาวะทน าหนกถวงมคาหนง (Ca2+-stimulated cross-bridge phosphorylation for any fixed load) การควบคมคจบดวยโควาเลนตจงเปนกระบวนการส าคญ ทควบคมการหมนเวยนคจบทเกดขนขณะกลามเนอเรยบหลอดเลอดหดตว

4. การหดตวตงหรอแลตช (latch) กลามเนอเรยบทกชนดสามารถหดตวแบบชวคร (phasic contraction) เมอถกกระตนในเวลาสนๆ ดวยปจจยตางๆ และหดตวตง (tonic contraction) เมอการกระตนด าเนนตอไป ดวยขอมลการเกดคจบตามทพบในกลามเนอลาย สงทคาดกคอ แรงทไดควรเปนสดสวนกบระดบแคลเซยมไอออนภายในเซลล ลกษณะเชนนพบในการหดตวของกลามเนอเรยบหลอดเลอดแบบชวคร (รปท 11-11) ซงสงเรากระตนใหระดบแคลเซยมไอออนภายในเซลลเพมขนชวคร ตามดวยการฟอสฟอรเลชนชวคร และการหดตวเพยงเวลาสนๆ ชวงเวลาทลาชาขนกบการเคลอนยายแคลเซยมไอออนโดยสงเรา การจบของแคลเซยมไอออนกบแคลโมดลน การกระตนเอมแอลซเค การฟอสฟอรเลชนมยโอซนสายเบา และการหมนเวยนคจบเพอสรางแรง กระบวนการเหลานมทศทางยอนกลบเมอกลามเนอเรยบคลายตว

ถาการกระตนด าเนนตอไปอยางตอเนอง และกลามเนอเรยบหลอดเลอดหดตวตง สงทคาดหวงคอ ระดบแคลเซยมไอออนภายในเซลล การฟอสฟอรเลชนคจบ และแรงควรจะยงคงสงอยอยางเปนสดสวนกบความเขมของสงเรา แรงสงสดเกดขนเมอคจบทงหมดถกฟอสฟอรเลตและมการหมนเวยนสงสด อยางไรกตามกระบวนการเหลานไมพบในกลามเนอเรยบหลอดเลอด เมอถกกระตนในชวงแรก ระดบแคลเซยมไอออนภายในเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอดจะเพมขนอยางรวดเรว ซงในหลอดเลอดแดงขนาดใหญ แคลเซยมไอออนคดหลงจากซารโคพลาสมกเรทควลม อยางไรกตาม ระดบแคลเซยมไอออนภายในเซลลหลงจากนจะลดลง (แตยงคงสงกวากอนการกระตน) ทงๆ ทสงเรายงท างานอยางตอเนอง ระดบแคลเซยมไอออนภายในไซโทพลาซมในชวงหลงน ขนกบความเขมขนของแคลเซยมไอออนภายนอกเซลล การฟอสฟอรเลชนคจบเปนฟงกชนของระดบแคลเซยมไอออนภายในเซลล (ฤทธของเอมแอลซเคเปนฟงกชนของระดบแคลเซยมไอออนภายในไซโทพลาซม แตฤทธของเอมแอลซพไมเกยวของ) แมระดบของแคลเซยมไอออนภายในเซลลและการฟอสฟอรเลชนจะสงนอยกวาในชวงแรก แรงหดตวทไดกลบสงใกลเคยงกบชวงแรกหรอลดลงเลกนอย เมอวดความเรวในการหดสนและการใชเอทพพบวา อตราการหมนเวยนคจบเปนสดสวนกบระดบฟอสฟอรเลชน ขอมลนชใหเหนวา ความตงถกรกษาอยไดดวยอตราการหมนเวยนคจบและการใชพลงงานทลดลง ภาวะเชนนเรยกวา แลตช (latch = การลอกกลอน) แตมขอสงเกตกคอ คณสมบตของอตราการหมนเวยนคจบและอตราการหดสนทลดลงน ไมไดหมายความวา ระบบเสนใยโครงรางและเสนใยหดตวถกลอกคลายใสกลอน เพอคงสภาพการหดตวกอนหนานใหด าเนนตอไป

371

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

รปท 11-11 ความเครยดจากการหดตว (active stress) (กราฟบน) ของกลามเนอเรยบหลอดเลอดแดงแคโรตดของหมในหลอดทดลอง มความสมพนธกบระดบแคลเซยมไอออนในไซโทพลาซม (กราฟลาง) เมอกระตนดวยโปแตสเซยมคลอไรด (100 mM) อยางเดยว หรอรวมกบฮสตามน (Wingard and Murphy, 1999)

ขอมลขางตนดงกลาวแลว สวนใหญไดมาจากการศกษาความสมพนธในสภาวะคงตวหนง ของระดบแคลเซยมไอออนภายในเซลล การฟอสฟอรเลชนคจบ ความเรวในการหดสนสงสด และแรงหดตว ในกลามเนอเรยบหลอดเลอดของสตวทดลอง ทน ามาท าศกษาในหลอดทดลอง แมวาขอมลเชงปรมาณอาจแตกตางกนไปในแตละการทดลอง ขอมลทไดใหผลเหมอนกบทรายงานจากการศกษาในกลามเนอเรยบในเนอเยออนๆ ดวยการใชสารสอประสาทและฮอรโมนกระตนทอณหภมการทดลอง 37 ซ ระดบฟอสฟอรเลชนเปนฟงกชนของระดบแคลเซยมไอออนภายในไซโทพลาซม แมวาอาจมความแตกตางในแตละการทดลองและกลามเนอเรยบตางชนดกนบาง ขดเรมเปลยนของระดบแคลเซยมไอออนภายในไซโทพลาซม เพอเรมการฟอสฟอรเลชนคจบมคาประมาณ 0.1 ไมโครโมลตอลตร ระดบแคลเซยมไอออนภายในเซลลสงสดสวนใหญอยระหวาง 0.5-1.0 ไมโครโมลตอลตร สวนระดบแคลเซยมไอออนภายในเซลลในสภาพคงทหนงๆ เมอถกกระตนดวยสงเราตอเนองมคาอยระหวาง 0.2-0.4 ไมโครโมลตอลตร ขอมลนชใหเหนวา การฟอสฟอรเลชนคจบทขนกบแคลเซยมไอออนอาจแตกตางกนไป ในทางตรงกนขาม การขนตอกนของความเรวหดสนสงสด ( maxV ) และแรงตอการฟอสฟอรเลชนทเหนยวน าดวยดโพลาไรเซชน สารสอประสาท และฮอรโมน ปรากฎวา ตรงกบขอมลทศกษาในกลามเนอเรยบหลอดเลอดแดงแคโรตคของหม

372

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ขอสงเกตกคอ แมวาอตราการหมนเวยนคจบ (ความเรวในการหดสน) เปนสดสวนตรงตอการฟอสฟอรเลชน แตเรงในสภาวะคงทไมเปนเชนนน ประมาณ 20-30% ของระดบฟอสฟอรเลชนมความสมพนธกบแรงเกอบสงสด ทเกดขนในสภาวะคงทหรอถกกระตนตอเนอง (รปท 10-12)

รปท 10-12 กราฟเอ แสดงความสมพนธระหวางการเกดฟอสฟอรเรชนทขนกบแคลเซยมไอออนของเอมอารแอลซ (MRLC, myosin regulatory light chain) กบระดบแคลเซยมไอออนทภาวะคงตวในไซโทพลาซมในภาวะทไว (กราฟเอทรปกราฟโคงขน) และไมไวตอแคลเซยม (กราฟเอทรปกราฟโคงลง) ของกลามเนอเรยบหลอดเลอดแดงแคโรตดของหมในหลอดทดลอง กราฟบ แสดงความสมพนธระหวางความเครยดจากการหดตวทภาวะคงตว (steady-state active stress) กบระดบฟอสฟอรเรชนของเอมอารแอลซ ในกลามเนอเรยบหลอดเลอดแดงแคโรตดของหมในหลอดทดลอง เมอกระตนดวยสารตางๆ (Wingard and Murphy, 1999)

373

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

5. ทฤษฎคจบสสถานะ (four-state cross-bridge theory) ขอมลเกยวกบการหดตวของกลามเนอเรยบทยอมรบกนทวไปประการหนงคอ แคลเซยมไอออนกระตนการฟอสฟอรเลชนของมยโอซนสายเบา (LC20) ซงเปนสวนหนงของการเกดคจบ เปนกระบวนการพนฐานในการหดตวของกลามเนอเรยบหลอดเลอด อยางไรกตาม กระบวนการนไมสามาาถอธบายการหดตวตงหรอแลตช และการหมนเวยนคจบได จงน าไปสสมมตฐานอน แมกระนนกตามแรงทเกดขนจะมากนอยยงคงขนกบการเกดคจบระหวางมยโอซนกบฟลาเมนตบาง สมมตฐานทส าคญคอ ทฤษฎคจบสสถานะ ตามทฤษฎน เอมแอลซเคและเอมแอลซพสามารถท าปฏกรยากบมยโอซนสายเบา ทงทก าลงเกดคจบและในสภาวะทเปนอสระ ในภาวะทระดบแคลเซยมไอออนภายในไซโทพลาซมสงขน เอมแอลซเคจะถกกระตนมาก มยโอซนทงในรปอสระและก าลงจบกบแอคตน สวนใหญอยในรปทถกฟอสฟอรเลต ในภาวะนการหมนเวยนคจบดวยการจบของเอทพทสวนหวมยโอซน และการสลายเอทพ จะเกดขนในอตราทสงและมการใชพลงงานมาก อนเปนการหดตวชวคร เมอระดบแคลเซยมไอออนภายในเซลลลดลง ในขณะหดตวตงแบบแลตช มยโอซนทอยในรปของดฟอสฟอรเลตจะเพมขนเนองจากเอมแอลซเคท างานลดลงจากชวงแรก (แตมากกวาชวงกอนการกระตน) และเอมแอลซพซงท างานเทาเดม แตมฤทธเดนขน มยโอซนทจบกบแอคตน เมอถกดฟอสฟอรเลตจะหลดจากแอคตน ชากวาภาวะทถกฟอสฟอรเลตมาก เรยกคจบนวา คจบแลตช (latch-bridge) อตราการหลดของคจบทถกดฟอสฟอรเลตมเพยง 0.2 เทาของคจบทถกฟอสฟอรเลต ภาวะเชนนไมพบในกลามเนอลายและกลามเนอหวใจ ดงนนกลามเนอเรยบหลอดเลอดจงรกษาความตงตว ดวยการลดอตราการเกดคจบและความเรวในการหลดของคจบ ซงชวยลดอตราการใชเอทพ แตไดแรงหดตวสงอยตอไป ดวยเหตนระดบฟอสฟอรเลชนคจบจงไมสมพนธกบแรงทเกดขนในภาวะแลตช ในภาวะนระดบฟอสฟอรเลชนของมยโอซนสายเบาประมาณรอยละ 20-30 ของการหดตวแบบชวคร กสามารถใหแรงหดตวสงสดได

6. การปรบความไวตอแคลเซยมไอออนของการฟอสฟอรเลชนคจบ การดโพลาไรเซชนหรอภาวะทเยอหมเซลลมความสามารถซมได (permeability) สงขน ท าใหกลามเนอเรยบหลอดเลอดทศกษาในหลอดทดลอง ตองการระดบแคลเซยมไอออนเพอฟอสฟอรเลตคจบมากกวาปกต เรยกวา อยในภาวะไมไว (desensitized condition) ปญหานแกไดโดยใหสารทกระตนการหดตวตางๆ โดยทวไปการฟอสฟอรเลชนยงคงก าหนดแรงหดตวของกลามเนอเรยบหลอดเลอด กลไกการเกดความไมไวนอาจเกยวของกบการฟอสฟอรเลชนของเอมแอลซเค ดวยโปรตนไคเนสเอหรอโปรตนไคเนส-สอง ทขนกบแคลเซยมและแคลโมดลน (ซงชวยลดความไวของเอมแอลซเคตอสารเชงซอนแคลเซยมและแคลโมดลน) หรอดวยการเพมฤทธของโปรตนฟอสฟาเทส ซงภาวะนท าใหความตองการแคลเซยมไอออนเพอฟอสฟอรเลตคจบเพมขน บทบาททางสรรวทยาของการเปลยนแปลงความไวตอแคลเซยมไอออนของการฟอสฟอรเลชนคจบน ไดรบการศกษาอยางกวางขวาง มเปาหมายเพอทราบกลไกในภาวะตอไปน

1. การน ารหสการคลายตวของกลามเนอเรยบหลอดเลอด ดวยไซคลกเอเอมท และไซคลกจเอมพ 2. การปรบฟอสฟอรเลชนของมยโอซนสายเบาชวครและการเหนยวน าภาวะแลตซ

374

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

3. การปองกนการเพมขนของระดบแคลเซยมไอออนภายในเซลล

สารน ารหสทตยภมภายในเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอด กลามเนอเรยบหลอดเลอดถกควบคมดวยปจจยตางๆ มากมาย ไดแก ฮอรโมน สารสอประสาท สารเคมในเลอด เซลลบผวหลอดเลอด และยาตางๆ เปนตน สารเหลานมผลตอความตงของกลามเนอเรยบหลอดเลอด ตลอดจนการเจรญเตบโตและการปรบสภาพเซลล ถาไดรบอทธพลอยเปนเวลานาน โดยทวไปสารเหลานออกฤทธทตวรบเฉพาะทอยบนเยอหมเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอด หลงจากนนจะท าใหเกดการเปลยนแปลงระดบสารตางๆ ภายในเซลล สารหลกทเปนสอกลางของการออกฤทธภายในเซลล เรยกวา สารน ารหสทตยภม (secondary messenger) ซงมอยมากมายหลายชนด (รปท 11-13)

รปท 11-13 กลไกการออกฤทธของสารตางๆ ภายในเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอด (cGKI, cGMP-dependent protein kinase I; DAG, diacylglycerol; IP3, inositol 1,4,5-triphosphate; MLC20, regulatory chain of myosin II; MLCK, myosin light-chain kinase; MPP, myosin phosphatase; PIP2, phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate; PKA, cAMP-dependent kinase; PLC-β, phospholipase C-β; RhoGEF, Rho specific guanine nucleotide exchange factor; ROCK, Rho kinase; TRP, transient receptor potential channel) (Wettschureck and Offermanns, 2005)

375

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

1. ฟอสฟออโนซไทด สารทกระตนใหหลอดเลอดบบตว ไดแก เอนโดธลนหนง นอรอพเนฟรน แองจโอเทนซนสอง และแบรดไคนน เปนตน จบกบตวรบทเยอหมเซลล แลวกระตนฟอสฟอลเพสซ (phospholipase C) ทมฤทธเฉพาะตอฟอสฟออโนซไทดโดยผานโปรตนจคว (Gq protein) การตดพนธะฟอสฟอไดเอสเตอรของ Ptd- InsP2 (phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate) จะไดฟอสฟออโนซทอลไตรฟอสเฟต (inositol-1,4,5-triphosphate) และไดอะซลกลเชอรอล (diacylglycerol) อโนซทอลไตรฟอสเฟตเปนสารน ารหสทตยภมทเพมระดบแคลเซยมไอออนภายในไซโทพลาซม ดวยการกระตนการคดหลงแคลเซยมไอออนจากออรแกเนลลภายในเซลล โดยเฉพาะซารโคพลาสมกเรทควลม สวนไดอะซลกลเซอรอลเปนสารน ารหสทตย-ภมทท างานผานโปรตนไคเนสซ ฤทธของสารน ารหสทงสองถกหยดดวยปฏกรยาเคม ทเปลยนอโนซทอลไตรฟอสเฟตเปนอโนซทอลไดฟอสเฟต (inositol-1,4-diphosphate) โดยเอนไซม 5-ฟอสฟาเทส (5-phosphatase) และถกฟอสฟอรเลตเปนอโนซทอลเตตระฟอสเฟต (inositol-1,3,4,5-tetraphosphate) ดวย 3-ไคเนส (3-kinase) สวนไดอะซลกลเซอรอลถกเมแทบอไรตดวยไดอะซลกลเซอรอลไคเนสและลเพส (diacylglycerol kinase and lipase)

2. ไซคลกนวคลโอไทด (cyclic-nucleotide) สารทขยายหลอดเลอดได เชน พรอสทาไซคลน ซจอารพ (CGRP, calcitonin gene-related peptide) และอะดโนซน เปนตน ออกฤทธผานตวรบเฉพาะทเยอหมเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอด แลวมผลกระตนอะดไนเลตไซเคลส (adenylate cyclase) ทเยอหมเซลลดานใน โดยผานโปรตนจเอส (Gs protein) เอนไซมนสรางไซคลกเอเอมพจากเอทพภายในเซลล สวนไนตรกออกไซดแพรเขาเซลลกลามเนอเรยบหลอดเลอดไปกระตนกวไนเลตไซเคลส (guanylate cylase) ทละลายอยในไซโทพลาซมไดโดยตรง ท าใหไดไซคลกจเอมพ สารน ารหสทตยภมทงสองท างานตอไป โดยผานโปรตนไคเนสทขนกบไซคลกเอเอมพหรอไซคลกจเอมพ ตามล าดบ ผลสดทายของปจจยเหลานคอ ระดบแคลเซยมไอออนภายในเซลลลดลง และกลามเนอเรยบหลอดเลอดคลายตว ไซคลกนวคลกโอไทดทงสองถกท าลายดวยฟอสฟอไดเอสเทอเรส (phosphodiesterase) ในเซลล ไดเปนเอเอมพและจเอมพ ซงไมมฤทธเปนสารน ารหสทตยภม กลไกทไซคลกนวคลโอไทดท าใหกลามเนอเรยบหลอดเลอดคลายตว ประกอบดวย การกระตนการแลกเปลยนโซเดยมกบแคลเซยม กระตนแคลเซยมเอทพเอส ทงทเยอหมออรแกเนลลและเยอหมเซลล และยบย งฤทธของฟอสฟออโนซไทด นอกจากนไซคลกนวคลโอไทดอาจยบย งการไหลเขาเซลลของแคลเซยมไอออน ดวยการเปดชองโปแตสเซยมไอออน (โดยเฉพาะ delayed-rectify and ATP-sensitive K+ channels) ท าใหเซลลเกดไฮเพอรโพลาไรเซชน และชองแคลเซยมไอออนทไวตอศกยไฟฟาปดมากขน แคลเซยมไอออนจงไหลเขาเซลลลดลง

376

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

3. สารน ารหสทตยภมอนๆ นอกจากการเคลอนยายแคลเซยมไอออน ดวยอโนซทอลฟอสเฟตและไซคลกนวคลโอไทดแลว ระดบแคลเซยมไอออนภายในเซลลอาจเพมขนดวยปจจยอนๆ อก ไดแก การเปดชองแคลเซยมไอออนโดยตรงโดยผานโปรตนจ ซงยงไมทราบชนดแนนอน (G? protein) และโดยออมโดยผานชองไอออนทไวตอสารเคม หรอชองไอออนทไวตอศกยไฟฟา นอกจากนการคดหลงแคลเซยมไอออนจากแหลงเกบภายในเซลลอาจถกกระตนดวยแคลเซยมไอออนเอง โดยผานชองซไอซอาร (CICR, calcium-induced calcium release channel) กรณเชนน แคลเซยมไอออนจงท าหนาทเปนสารน ารหสทตยภมไดเชนกน ภาวะทแคลเซยมไอออนภายในแหลงเกบของเซลลลดลง สามารถชวยใหแคลเซยมไอออนไหลเขาเซลลและการขนสงจากไซโทพลาซมเขาออรแกเนลลเพมขนได โดยผานการกระตนชองแคลเซยมไอออนทเยอหมเซลลและแคลเซยมเอทพเอสทเยอหมซารโคพลาสมกเรทควลม

ความผดปกต กลามเนอเรยบหลอดเลอดไดรบอทธพลจากหลายปจจยดงกลาวแลว ความผดปกตทพบไดคอ ความไวในการตอบสนองตอสงเราเปลยนไป เชน ในผปวยความดนเลอดสง ความไวตอสารกระตนสงขนโดยเฉพาะตอแองจโอเทนซนสอง และนอรอพเนฟรน สวนความไวตอสารขยายหลอดเลอดลดลง เชน ในตรกออกไซด และทอรน เปนตน กลามเนอเรยบหลอดเลอดสามารถงอกขยาย เมอถกกระตนดวยปจจยทเหมาะสม เชน ในผปวยโรคไขมนในเลอดเกน เปนตน การเปลยนแปลงเหลานมอทธพลตอการเกดลมเลอด ความตานทานการไหล ความดนเลอด และการท างานของอวยวะตางๆ อยางมาก ความผดปกตนอาจถกโปรแกรมโดยยนสและหรอปจจยทควบคมการแสดงออกของยนส (genetic and/or epigenetic factors) ซงเกดขนไดในชวงกอนและหลงคลอด หรออาจเปนความผดปกตทเกดขนจากปจจยตางๆ ในวยผใหญ หรอเกดรวมกนกได

บรรณานกรม Aalkjaer C, Peng HL. pH and smooth muscle. Acta Physiol Scand 161:557-566, 1997. Allen BG, Walsh MP. The biochemical basis of the regulation of smooth muscle contraction. Trends

Biochem Sci 19:362-368, 1994. Clapp LH, Tinker A. Potassium channels in the vasculature. Curr Opin Nephrol Hypertens 7:91-98,

1998. Cole WC, Welsh DG. Role of myosin light chain kinase and myosin light chain phosphatase in the

resistance arterial myogenic response to intravascular pressure. Arch Biochem Biophys 510:160-173, 2011.

377

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

Firth AL, Remillard CV, Platoshyn O, Fantozzi I, Ko EA, Yuan JX. Functional ion channels in human pulmonary artery smooth muscle cells: Voltage-dependent cation channels. Pulm Circ 1:48-71, 2011.

Fozzard HA, Haber E, Jennings RB, Katz AM, Morgan HE (editors). The heart and cardiovascular system. Raven Press, New York, Page 1295-1324, 1992.

Gerthoffer WT, Pohl J. Caldesmon and calponin phosphrylation in regulation of smooth muscle contraction. Can J Physiol Pharmacol 72:1400-1404, 1994.

Gollasch M, Nelson MT. Voltage-dependent Ca2+ channels in arterial smooth muscle cells. Kidney Blood Press Res 20:355-371, 1997.

Greger R, Windhorst U (editors). Compehensive haman physiology from cellular mechanisms to integration. Springer-Verlag, Berlin, volume 2, chapter 96, page 1941-1964, 1996.

Himpens B, Missiaen L, Casteels R. Ca2+ homeostasis in vascular smooth muscle. J Vasc Res 32:207-219, 1995.

Horowitz A, Constance MB, Laporte R, Morgan KG. Mechanisms of smooth muscle contraction. Physiol Rev 76:967-1003, 1996.

Huber PA. Caldemon. Int J Biochem Cell Biol 28:1047-1051, 1997. Isomoto S, Kurachi Y. Function, regulation, pharmacology, and molecular structure of ATP-sensitive K+

channels in the cardiovascular system. J Cardiovasc Electrophysiol 8:1431-1446, 1997. Jackson WF. Ion channels and vascular tone. Hypertension 35(1 Pt 2):173-178, 2000. Katz AM. Molecular biology of calcium channels in the cardiovascular system. Am J Cardiol 80

(9A):171-221, 1997. Newby AC. An overview of the vascular response to injury: a tribute to the late Russell Ross. Toxicol Lett

112-113:519-529, 2000. Pato MD, Tulloch AG, Walse MP, Kerc E. Smooth muscle phosphatases : stracture, regulation, and

function. Can J Physiol Pharmacol 72:1427-1433, 1994. Quayle JM, Nelson MT, Standen NB. ATP-sensitive and inwardly rectifying potassium channels in

smooth muscle. Physiol Rev 77:1165-1232, 1997. Rembold CM. Regulation of contraction and relaxation in arterial smooth muscle. Hypertension 20:129-

137, 1992. Savineau JP, Marthan R. Modulation of calcium sensitivity of the smooth muscle contractile apparatus:

molecular mechanisms, pharmacological and pathophysiological implications. Fundam Clin Pharmacol 11:289-299, 1997.

378

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

Somlyo AP, Somlyo AV. Smooth muscle : excitation-contraction coupling, contractile regulation, and the cross-bridge cycle. Alcohol Clin Exp Res 18:138-143, 1994.

Srivastava AK, StoLouis J. Smooth muscle contractility and protein tyrosine phosphorylation. Mol Cell Biochem 176:47-51, 1997.

Stull JT, Tansey MG, Tang DC, Word RA, Kamm KE. Phosphorylation of myosin light chain kinase: a cellular mechanism for Ca2+ desensitization. Mol Cell Biochem 127-128:229-237, 1993.

van-Breemen C, Skarsgard P, Laher I, McManus B, Wang X. Endothelium-smooth muscle interactions in blood vessels. Clin Exp Pharmacol Physiol 24:989-992, 1997.

Vogel HJ. The Merck Frosst Award Lecture 1994. Calmodulin: a versatile calcium mediator protein. Biochem Cell Biol 72:357-376, 1994.

Walsh MP, Kargacin GJ, Kendrick-Jones J, Lincoin TM. Intracellular mechanisms involved in the regulation of vascular smooth muscle tone. Can J Physiol Pharmacol 73:565-573, 1995.

Wettschureck N, Offermanns S. Mammalian G proteins and their cell type specific functions. Physiol Rev 85:1159-1204, 2005.

Wingard CJ, Murphy RA. Inhibition of Ca2+-dependent contraction in swine carotid artery by myosin kinase inhibitors. Gen Pharmacol 32:483-494, 1999.

Zhang Y, Moreland S, Moreland RS. Regulation of vascular smooth muscle contraction : myosin light chain phosphorylation dependent and independent pathways. Can J Physiol Pharmacol 72:1386-1391, 1994.

379

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

บทท 12 พลศาสตรของเลอด

ความเรวในการไหล อตราการไหลของเลอดหรอของเหลวใดๆ ผานทอทมพนทภาคตดขวางคงทคาหนงมความสมพนธ

กบความเรวดงสมการตอไปน

Q = Av เมอ Q = อตราการไหล (ปรมาตรตอเวลา)

A = พนทภาคตดขวางของทอ (ความยาว x ความยาว) v = ความเรวในการไหล (ความยาวตอเวลา)

ถาของเหลวไหลในทอดวยอตราคงทเทากนทกจด และถาพนทภาคตดขวางของทอในแตละจด

แตกตางกน ความเรวในการไหลในทอชวงทมขนาดเลก จะมากกวาความเรวทไหลในทอขนาดใหญกวา นนคอ (รปท 12-1) ถา Q1 = Q2 และ A1 > A2 จะไดวา A1v1 = A2v2 และ v1 < v2

รปท 12-1 ความเรว (v) ในการไหลของของเหลว (Q) ในทอทมขนาดตางกน (A)

380

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ระบบไหลเวยนสวนกาย (systemic circulation) มเลอดไหลจากหวใจหองลางซายสเอออรตา หลงจากนนจงผานหลอดเลอดแดงสวนตางๆ ซงมแขนงและขนาดเลกลงเรอยๆ แตจ านวนและพนทภาคตดขวางรวมของหลอดเลอดเหลาน เพมขนตามจ านวนของแขนงทแตกออกไป สวนสดทายของระบบหลอดเลอดแดงคอ หลอดเลอดแดงเลก (arteriole) และหรดกอนหลอดเลอดฝอย (precapillary sphincter) หลงจากนนเลอดจะไหลผานหลอดเลอดฝอย ซงมขนาดเสนผาศนยกลางเลกทสด แตมจ านวนและพนทภาคตดขวางมากทสดในระบบหลอดเลอดสวนกาย จากหลอดเลอดฝอย เลอดไหลเขาหลอดเลอดด าเลก หลอดเลอดด าขนาดเลก หลอดเลอดด าขนาดใหญในบรเวณตางๆ วนาคาวาสวนบนและสวนลาง และหวใจหองบนขวา ตามล าดบ ในระบบหลอดเลอดด า หลอดเลอดด าแตละสวนมขนาดใหญขนเรอยๆ แตมจ านวนลดลง ดงนนพนทภาคตดขวางรวมของหลอดเลอดด าในแตละสวน จงลดลงเรอยๆ ตามจ านวนแขนงทรวมกนเปนหลอดเลอดด าขนาดใหญขน อตราการไหลของเลอดทงหมดทผานกลมหลอดเลอดสวนตางๆ เหลาน เชน ไหลผานหลอดเลอดแดงขนาดใหญทงหมด ไหลผานหลอดเลอดแดงเลกทงหมด ไหลผานหลอดเลอดฝอยทงหมด และไหลผานหลอดเลอดด าทงหมด เปนตน โดยทวไปมคาใกลเคยงกนมากจนถอวาเทากน เพราะแมจะมของเหลวถกกรองสทธออกไปยงของเหลวแทรกทหลอดเลอดฝอย แตกมปรมาณนอยมากเมอเทยบกบปรมาตรเลอดทรางกายมทงหมด

ดวยคณสมบตเหลาน ความเรวในการไหลของเลอดทหลอดเลอดฝอยจงชาทสด ในขณะทเลอดไหลในเอออรตาและวนาคาวามความเรวมากกวาในหลอดเลอดสวนอน การไหลชาทสดในหลอดเลอดฝอยน นบวาเหมาะสมอยางยงกบบทบาทของหลอดเลอดฝอย ซงท าหนาทแลกเปลยนสารและของเหลวกบของเหลวแทรกและเนอเยอ หลอดเลอดฝอยและบางสวนของหลอดเลอดด าเลก เปนบรเวณหลกของระบบไหลเวยน ทมการแลกเปลยนสารระหวางเลอดกบเนอเยอ

ความเรวและความดน ตามหลกเทอรโมไดนามกสทวา "พลงงานยอมไมสญหายไปจากระบบแยกตวอสระ แตสามารถ

เปลยนรปได" ท าใหเราทราบวา "พลงงานรวมของของเหลวทจดใดๆในทอทของเหลวนนไหลผานดวยความเรวและมความดนคาหนง ยอมมคาคงทเสมอ ถาไมมการสญเสยความรอนและแรงเสยดทานระหวางจดทเปรยบเทยบกน" เนองจากพลงงานรวมของของเหลวขนกบมวลดวย ดงนนเพอใหสามารถเปรยบเทยบกนไดงาย จงนยมพจารณาพลงงานรวมของของเหลวทจดใดๆ ตอหนงหนวยปรมาตร นนคอ ถาไมมการถายเทความรอนและแรงเสยดทาน พลงงานรวมของของเหลวทจดใดๆ ในทอจะเปนไปตามสมการของแบรนลล (Bernoulli's equation) ดงน

gh + P + 2

2ρv = คาคงท

381

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

เมอ = ความหนาแนนของของเหลว g = คาคงทแรงโนมถวงของโลก h = ระยะทางจากจดศนยกลางของโลก P = ความดนขางของของเหลว (lateral pressure) v = ความเรวในการไหลของของเหลว

gh เปนพลงงานศกยของของเหลวตอหนงหนวยปรมาตร อนเนองจากแรงโนมถวงของโลก ถา

เปนของเหลวชนดเดยวกนและอยในระดบเดยวกน คานจะเทากน แตในทายน อทธพลนจะมากขน จงท าใหความดนเลอดทขาสงกวาความดนเลอดทศรษะ สวน v2/2 เปนพลงงานจลนของของเหลวตอหนงหนวยปรมาตร ดวยความสมพนธของตวแปรดงกลาว ถาพจารณาการไหลของเลอดในระดบเดยวกน การไหลของของเหลวในทอทมขนาดแตกตางกน ดวยอตราการไหลทเทากน การไหลในทอขนาดเลกจะมความเรวมาก แตมความดนขางนอย สวนการไหลในทอทมขนาดใหญจะมความเรวนอย แตมความดนขางสงกวา (รปท 12-2)

รปท 12-2 ความดนขาง (LP, lateral pressure)) และความดนทงหมด (TP, total pressure) ของของเหลวในทอทมขนาดตางกน ถาไมมความเสยดทานและการสญเสยพลงงาน ความดนทงหมดของของเหลวทต าแหนงทงสามจะเทากน แตถามความตานทานหรอการสญเสยพลงงานในการไหล (จาก 1 ไป 4) ความดนทงหมดทต าแหนง 2, 3 และ 4 จะต ากวาคาทต าแหนง 1

382

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ถาท าการวดความดนเลอดในทอทสวนตางๆ ซงมขนาดแตกตางกน แตอตราการไหลเทากน เมอตอทอวดเขาดานขางของทอ ความดนทไดคอ ความดนขาง (lateral pressure) เปนความดนของของเหลวทพยายามดนใหทอขยายออกในทกทศทาง ความดนเลอดทเราวดไดทแขนกคอ ความดนขาง นนเอง ถาดนใหปลายทอวดเขาไปอยกลางทอ โดยใหปลายทอวดสวนทางกบทศทางการไหลของเลอด จะอานความดนไดสงกวาความดนขางเรยกวา ความดนทงหมด (total pressure) เปนผลรวมของความดนขาง และความดนของของเหลวเนองจากการไหลดวยความเรวคาหนง (pressure component of kinetic energy) ความดนทงหมดระหวางจดใดๆ ทไมมแรงเสยดทานจะมคาเทากนเสมอ แมวาความดนขางและหรอความเรวในการไหลจะแตกตางกนกตาม ซงเปนความสมพนธตามกฎของแบรนลล นนเอง

ความดนและการไหล อตราการไหลของของเหลว (Q) จากจด P1 ถง P2 (รปท 12-3) เปนสดสวนตรงกบความแตกตาง

ของความดนระหวางสองจด (P1 - P2) และรศมของทอ (r4 ) แตแปรผกผนกบระยะทางระหวางสองจดนน (L) และความหนดของเลอด () เปนไปตามสมการของพวเซยล (Poiseuille's equation) ดงน

Q = η 8

r )(

L

PP4

21

รปท 12-3 ปจจยทมอทธพลตอการไหลแบบราบเรยบตามสมการของพวเซยล (Q, fluid flow; P, hydrostatic pressure; L, distance, length; r, radius; , fluid viscosity)

ในมนษยและสตวชวงอายหนงๆ ความยาวของระบบหลอดเลอดมคาคงท ความหนดของเลอดกเชนเดยวกน ความดนเลอดแดงถกควบคมใหคงทอยคาหนง ดวยวงจรรเฟลกซบาโรรเซฟเตอร ในขณะทความดนเลอดเฉลยทหวใจหองบนขวามคา 2-7 มม.ปรอทเทานน ดงนนการไหลของเลอดจากเอออรตา ผานหลอดเลอดแดง หลอดเลอดฝอย หลอดเลอดด า จนกลบเขาหวใจหองบนขวา ตามล าดบนน จงขนกบ

383

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

การเปลยนแปลงขนาดของหลอดเลอดเปนสวนใหญ โดยเฉพาะหลอดเลอดแดงเลก (arteriole) และการปดเปดของหรดกอนหลอดเลอดฝอย (precapillary sphincter) หลอดเลอดเหลานมกลามเนอเรยบมากกวาหลอดเลอดสวนอน ๆ

การไหลและความตานทาน จากกฎทางไฟฟาของโอหม เราสามารถน ามาใชกบของเหลวไดดวยความสมพนธดงน

Q = R

P

เมอ Q = อตราการไหลของของเหลวในทอ

P = ความแตกตางของความดนระหวางจดตนกบจดปลายของการไหล R = ความตานทานการไหล

เมอเปรยบเทยบกบสมการของพวเซยล (Poiseuille's equation) จะไดวา

R = 4r

η L8

ความสมพนธนท าใหเราทราบวา ถาความหนดคงท ความตานทานของหลอดเลอดตอหนงหนวย

ความยาว แปรผกผนกบรศมของหลอดเลอดยกก าลงส (r4 ) ดงนน ถาพจารณาแตละหลอดเลอดจะพบวา หลอดเลอดขนาดใหญมความตานทานนอยกวาหลอดเลอดขนาดเลก อยางไรกตาม ถาอตราการไหลของเลอดเทากน ความตานทานรวมในกลมหลอดเลอดขนาดตางๆ มคาสงสดทหลอดเลอดแดงเลก ทงๆ ทหลอดเลอดแดงเลกมพนทภาคตดขวางรวม มากกวาเอออรตาและวนาคาวา ทงนสวนหนงเกยวของกบความไมสม าเสมอของรศมหลอดเลอดแดงเลก ซงมกลามเนอเรยบมากกวาหลอดเลอดสวนอน การเปลยนแปลงรศมเพยงเลกนอย กสามารถท าใหความตานทานตอการไหลเปลยนไปไดมาก

ในระบบไหลเวยนตามปกต ความดนเลอดแดงถกควบคมใหคงทอยคาหนง ในขณะทความดนเลอดทหวใจหองบนขวามคาเฉลยใกลศนย หรอมคานอยกวาความดนเลอดแดงมาก ดงนนความดนทผลกดนใหเลอดไหลในระบบไหลเวยนสวนกาย จงมคาคอนขางคงท และขนกบความดนเลอดแดงมากทสด นอกจากนในสภาวะหนงๆ ความหนดและความยาวของระบบหลอดเลอดในรางกายกมคาคงทคาหนง ดงนนจากความสมพนธของความตานทานดงกลาวขางตน แสดงใหเหนวา ความตานทานของระบบหลอดเลอดสวนกาย ถกก าหนดโดยการเปลยนขนาดรศมของหลอดเลอดเปนหลก หลอดเลอดแดงเลกเปนบรเวณทมกลามเนอเรยบมากทสด การบบตวและคลายตวขนกบการท างานของระบบประสาทอตโนวต ฮอรโมน

384

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

และการท างานดวยตวเอง หลอดเลอดสวนนจงเปนปจจยส าคญทสด ทก าหนดความตานทานการไหลของเลอดไปเลยงอวยวะตางๆ และของรางกายทงหมด นอกจากจะมอทธพลตอการไหลแลว การท างานของหลอดเลอดแดงเลกยงก าหนดความดนเลอดแดงดวย หลอดเลอดแดงเลกเปนสวนสดทายของระบบหลอดเลอดแดง เมอหลอดเลอดนบบตว ความตานทานการไหลจะเพมขน เลอดจงไหลไปยงหลอดเลอดฝอยลดลง แตสะสมอยในหลอดเลอดแดงมากขน อนสงผลใหความดนเลอดแดงเพมขน ตามล าดบ หลงจากนนจงมการปรบดลการไหลในระบบไหลเวยนใหม จนผลงานของหวใจเทากบอตราการไหลของเลอดไปยงหลอดเลอดฝอย โดยสมดลใหมอาจมอตราการไหลของเลอดรวมเทากบปกตหรอลดลงเลกนอย ขนกบความดนเลอดแดงและความตานทานการไหลทเปลยนไป

ความตานทานรอบนอกทงหมด (total peripheral resistance) ในระบบไหลเวยน ขนกบความหนดของเลอด ความยาวของระบบหลอดเลอด และรศมของหลอดเลอด โดยการเปลยนแปลงขนาดหลอดเลอดมอทธพลมากทสดดงไดกลาวมาแลว ความตานทานรอบนอกทงหมดเปนผลรวมของความตานทานของระบบหลอดเลอดในอวยวะตางๆ และหลอดเลอดขนาดใหญ เชน เอออรตา และวนาคาวา เปนตน หลอดเลอดในอวยวะตางๆ แตกแขนงจากเอออรตาและหลอดเลอดแดงขนาดใหญ แบบขนานเปนสวนใหญ (รปท 12-4) ดงนนความตานทานรวมจงเปนไปตามกฎของโอหม ดงน

tR

1 = 1R

1 + 2R

1 + 3R

1 + ---

เมอ Rt = ความตานทานรวมเมอตอแบบขนาน R1,R2,R3,... = ความตานทานของหลอดเลอดในอวยวะท 1,2,3,... ตามล าดบ

สวนความตานทานการไหลของหลอดเลอดขนาดใหญตางๆ และความตานทานการไหลในแตละหลอดเลอด มลกษณะเปนการตอแบบอนกรม ซงมความตานทานรวมดงสมการตอไปน

Rt = R1 + R2 + R3 + ---

เนองจากหลอดเลอดในรางกายมการเรยงตวแบบขนานเปนสวนใหญ ความตานทานในแตละอวยวะจงมคามากกวาความตานทานรอบนอกทงหมด และยงเปนปจจยหนงทท าใหความตานทานรวมของหลอดเลอดแดงเลก มคามากกวาความตานทานของเอออรตา ทงๆ ทเอออรตามพนทภาคตดขวางนอยกวา ซงสามารถอธบายดวยขอมลตอไปน สมมตให หลอดเลอดขนาดใหญหลอดหนงมพนทภาคตดขวาง = Aw

หลอดเลอดขนาดเลกแตละหลอดมพนทภาคตดขวาง = An

385

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

เนองจากความตานทานการไหลแปรผกผนกบ r4 และ A2 = (r2) 2 จงไดวา

Rw = 2

wA

k และ Rn = 2

nA

k

เมอ Rw = ความตานทานของหลอดเลอดขนาดใหญ

Rn = ความตานทานของหลอดเลอดขนาดเลกแตละหลอด k = คาคงทของความสมพนธ

รปท 12-4 ความตานทานรอบนอกทงหมดของระบบไหลเวยนสวนกาย สวนใหญเกดจากความตานทานการไหลในแตละอวยวะ ซงเชอมโยงกบหลอดเลอดขนาดใหญแบบขนาน

386

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ถา Aw = 4 An และ Rtn คอความตานทานรวมของหลอดเลอดขนาดเลกสหลอด จะไดวา

tnR

1 = nR

1 + nR

1 + nR

1 +nR

1 = nR

4

นนคอ Rn = 4 Rtn และ Rtn = k/4An

2 เนองจาก k/4An

2 = 4k/(4An) 2 และ 4k/(4An)

2 = 4k/Aw2

ดงนน Rtn = 4 Rw นนคอ ถา Aw = 4 An จะไดวา Rtn = 4 Rw -------------- (1)

สมมตให An มขนาด ¼ เทา ของ Aw (ขนาดเทาเดม) และมจ านวน 8 หลอดตอกนแบบขนาน จะไดวา Rtn = Rn/8 = 2 k/ (4Aw)2 นนคอ Rtn = 2 Rw -------------- (2) ในท านองเดยวกน ถา An เพมเปน 16 หลอด และมพนทภาคตดขวางเปนสเทาของ Aw จะไดวา Rtn = Rw -------------- (3) และถา An เพมมากกวา 16 หลอด และมพนทภาคตดขวางมากกวาสเทาของ Aw จะไดวา

Rtn < Rw -------------- (4) ขอมลขางตนนชใหเหนวา ความตานทานการไหลในหลอดเลอดทตางกนระหวางหลอดเลอดขนาดเลกและขนาดใหญ ขนกบวาหลอดเลอดขนาดเลกมพนทภาคตดขวางเปนกเทาของหลอดเลอดขนาดใหญ และปรมาณของหลอดเลอดทตอกนแบบขนานและอนกรม โดยพนทภาคตดขวางและจ านวนหลอดเลอดขนาดเลกทตอขนานกนตาม (2) นน อธบายคณสมบตทหลอดเลอดแดงเลกมความตานทานรวมกนแลวมากกวาเอออรตาได ทงๆ ทมพนทภาคตดขวางรวมมากกวา สวนคณสมบตตาม (4) นน อธบายการทหลอดเลอดฝอยมความตานทานรวมกน นอยกวาความตานทานรวมของหลอดเลอดแดงเลก เอออรตา หรอหลอดเลอดขนาดใหญอนๆ นอกจากนการทหลอดเลอดแดงเลกมความตานทานมากกวาหลอดเลอดสวนอนๆ ความดนเลอดฝอยจงมคาลดลงมาก เมอเทยบกบความดนเลอดแดงกอนทเลอดจะไหลผานหลอดเลอดแดงเลก เพราะตองสญเสยพลงงานเพอเอาชนะความตานทานการไหลมาก นนเอง

เนองจากเลอดไหลแบบพลเซไทลคลายไฟฟากระแสสลบ ความตานทานการไหลจงมใชเพยงความตานทานทค านวณไดจากอตราการไหลเฉลยและความดนเลอดเฉลยเทานน แตขนกบคณสมบตของความตานทาน (resistance) ความจ (capacitance) และความเหนยวน า (inductance) ของระบบหลอดเลอด ในลกษณะเดยวกนกบวงจรไฟฟากระแสสลบแบบอารแอลซ (RLC circuit) ปจจยทก าหนดความสามารถดงกลาวเรยกวา ความตานทานเชงซอน (impedance) ระบบหลอดเลอดในรางกายมความตานทานเชงซอนอยคาหนง อนมอทธพลตอการไหลและความดนเลอดแดงมาก การเปลยนแปลงความตานทานและความ

387

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ยดหยนของหลอดเลอด ตลอดจนความหนดของเลอด จะท าใหความตานทานเชงซอนของระบบไหลเวยนเปลยนไปดวย

รปท 12-5 สองภาพบนแสดงลกษณะการไหลแบบราบเรยบ (laminar flow บนซาย) และแบบปนปวน(turbulent flow บนขวา) ภาพลางแสดงความสมพนธระหวางความเรวการไหลกบความดนของเหลวทท าใหเกดการไหลแตละแบบ

ลกษณะการไหล การไหลของของเหลวและแกสจ าแนกไดเปนการไหลแบบราบเรยบ (laminar flow) และการไหล

แบบปนปวน (turbulent flow) การไหลแบบราบเรยบนนโมเลกลในแตละแนวเคลอนทไปขางหนา โดยมไดกระทบกบแนวของเหลวทอยตดกนแตมแรงเสยดทานตอกน การเคลอนทในลกษณะน ท าใหของเหลวสวนทอยตดกบทอหรอหลอดเลอด เคลอนทดวยความเรวนอยทสด เนองจากการเสยดทานกบผนงทอซงไมไดเคลอนท แนวของเหลวใกลทอจงเกดแรงเสยดทานกบแนวของเหลวแนวถดไป และเปนเชนนโดยล าดบจนถงกงกลางทอ ดงนนการไหลแบบราบเรยบนแนวของเหลวทอยกลางทอจะมความเรวสงสด และลดลงอยางเหมาะสมเมอแนวของเหลวอยใกลกบผนงทอมากขน ท าใหผวหนาของเหลวมลกษณะโคงแบบพาราโบลา (รปท 12-5) สวนการไหลแบบปนปวน แนวของเหลวแตละแนวมไดมทศทางแนนอน มการกระทบกระทงและสวนทศทางกน และความเรวของเหลวทผวหนามคาเทากน การไหลในลกษณะนท าให

388

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

โมเลกลของของเหลวและโครงสรางทเกยวของเกดการสนสะเทอน จนเกดเสยงดงเบาๆ ขน ตวอยางการไหลในลกษณะนคอ การบบปลายสายยางรถน าตนไมใหตบลง จะท าใหน าไหลไปไกล และมเสยงดงเกดขน เนองจากการไหลปนปวนของน า เมอรเมอรทเกดในหวใจและหลอดเลอดทตบแคบ กเกดจากกระบวนการนเชนกน ตวแปรทใชก าหนดวา ของเหลวจะมการไหลราบเรยบหรอปนปวนเมอใดคอ เลขเรยโนลด (Reynold's number) ซงมความสมพนธดงน

Re = η

dρv

เมอ Re = เลขเรยโนลด v = ความเรวเฉลยในการไหลของของเหลว

d = ขนาดเสนผาศนยกลางของทอกลม = ความหนดของของเหลว = ความหนาแนนของของเหลว

ถาความหนาแนนและความหนดคงท ของเหลวจะไหลในทอชนดหนงแบบใดขนกบความเรวใน

การไหล ตามปกตถาเลขเรยโนลดมคานอยกวา 2,000 ของเหลวจะไหลแบบราบเรยบ แตถาเลขเรยโนลดมคามากกวา 3,000 จะมการไหลแบบปนปวน สวนการไหลทเลขเรยโนลดมคาอยระหวาง 2,000 ถง 3,000 ของเหลวอาจไหลแบบใดกได ขนกบคณสมบตของของเหลวและลกษณะของทอ นอกจากน ทอทมขนาดแตกตางกนหรอผวทอไมสม าเสมอ กอาจพบการไหลแบบปนปวนได แมวาเลขเรยโนลดอาจนอยกวา 2,000 กตาม

การไหลแบบปนปวนตามปกต อาจพบไดทสวนตนของเอออรตาและหลอดเลอดแดงพลโมนาร ในชวงทหวใจบบตว โดยเฉพาะในชวงตนๆ ทหวใจบบเลอดออกจากหวใจหองลาง การไหลนมเลขเรยโนลดมากกวา 2,000 เมอมการไหลปนปวนจะเกดเสยงในชวงคลนทสามารถรบฟงได แตมความดงนอยมาก จงตองฟงดวยเครองฟงตรวจ (stethoscope) เสยงทเกดในลกษณะนในรางกายมนษยเรยกวา เมอรเมอร (murmur) ในหวใจเสยงนมกเกยวของกบโรคลนหวใจรว ลนหวใจตบ และผนงประจนของหวใจรว สวนทหลอดเลอดมกเกดจากหลอดเลอดตบ เนองจากถกกดทบ อดตน หรอผนงหลอดเลอดหนาขน ซงท าใหเลอดไหลผานบรเวณเหลาน ดวยความเรวทสงจนเกดการไหลปนปวนและเมอรเมอรขน การวดความดนเลอดดวยวธการฟงเสยง (auscultatory method) กอาศยหลกการบบหลอดเลอดใหตบ จนเกดการไหลแบบปนปวน นนเอง เมอรเมอรในหวใจทไดยนตามปกต ซงไมไดเกดจากโครงสรางของหวใจผดปกต

389

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

เรยกวา "เมอรเมอรของหวใจตามหนาท (functional cardiac murmur)" จะไดยนชดเจนมากขนในผปวยโลหตจาง เนองจากความหนดของเลอดลดลง

ลมเลอด (thrombus) เกดขนในการไหลแบบปนปวน มากกวาการไหลแบบราบเรยบ ในการผาตดเปลยนลนหวใจเปนแบบสงเคราะห มกท าใหเกดการไหลแบบปนปวนในบรเวณลนใหมนไดงาย และมกอนลมเกดขน กอนลมนเกดแลวอาจแตกเปนชนเลกชนนอย และถกเลอดพาแพรกระจายไปทวรางกาย ซงเรยกวา เอมบอไล (emboli) ถาหลอดเลอดใดมขนาดเลกกวาเอมบอไล หลอดเลอดนนจะถกอดตน อนสงผลใหเซลลหรอเนอเยอทเลยงโดยหลอดเลอดนน เกดภาวะขาดเลอดและอดตายได (ischemia and infarction) ซงถาเปนอวยวะทมหนาทส าคญมาก เชน สมองและหวใจ อาจท าใหถงแกชวตได

ส าหรบความสมพนธระหวางอตราการไหลกบความดนนน ถาของเหลวไหลแบบราบเรยบ จะไดความสมพนธเปนไปตามกฎของโอหมและพวเซยล แตถาของเหลวไหลแบบปนปวน จะไดความสมพนธดงน

P = K1Q + K2Q2

เมอ P = ความแตกตางของความดนระหวางจดตนกบจดปลาย

K1, K2 = คาคงทของความสมพนธ Q = อตราการไหล

ความเคนเฉอนของผนงหลอดเลอด การไหลของเลอดในหลอดเลอด ท าใหเกดแรงเฉอนทกระท าตอผวหนาของผนงหลอดเลอด ใน

แนวขนานกบผวหนาของหลอดเลอด ความเคนเฉอน (T) คอแรงทกระท าตอผนงหลอดเลอด (F) ในแนวขนานกบพนทของผนงหลอดเลอด (A) นนคอ

T = A

F = L

P

r 2

r 2

เมอ 2 r L = พนทผนงหลอดเลอดทถกกระท าทงหมด

P r2 = แรงทงหมดทกระท าตอผวหนาผนงหลอดเลอดในแนวขนาน

จาก Q = η

r

L8

P4

และ Q = A v

จะไดวา

390

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

T = 3r

ηQ 4 = 3

2

r

vr η 4

นนคอ

T = r

vη 4

จากความสมพนธดงกลาวจะเหนวา ถาความหนดของเลอดมคามาก หรอเลอดไหลดวยความเรวสง

ความเคนเฉอนทกระท าตอเซลลบผวดานในของหลอดเลอดจะเพมขน ในผปวยความดนเลอดสง ผนงหลอดเลอดชนถดจากเซลลบผวดานในหลอดเลอดมการท าลายตวเอง เนองจากอทธพลของความเคนเฉอนท าใหเลอดไหลผานเซลลบผว เขาไปเฉอนชนตางๆ ของผนงหลอดเลอด จนเกดโปงพองขน เรยกวา "การโปงพองเพราะถกตด (dissecting aneurysm)" พบไดบอยทสวนตนของเอออรตา ซงเปนบรเวณทเลอดไหลเรวกวาสวนอนๆ ภาวะเชนนเปนอนตรายมากตอรางกาย เพราะหลอดเลอดทโปงพองมกแตกงาย

ความตงของผนงหลอดเลอด ในหลอดเลอดหลอดหนงๆ ซงมเลอดหรอของเหลวบรรจอย จะมแรงทดนใหหลอดเลอดขยายออก

คอ ความดนของของเหลวในหลอดเลอดหรอความดนเลอด แรงดนนท าใหเกดความตงของผนงหลอดเลอด แรงตงของผนงหลอดเลอดนเปนแรงทตานแรงดนภายในหลอดเลอด ดวยคณสมบตดงกลาวเราสามารถหาความสมพนธไดดงน (รปท 12-6)

รปท 12-6 ความสมพนธระหวางความดนภายนอก ความดนภายใน และความตงของผนงหลอดเลอด ตามแนวยาวของหลอเลอด

391

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

F1 = T2L และ F2 = PT2rL เมอ F1 = แรงตงรวมของผนงหลอดเลอด ซงปองกนการถกเฉอนใหแตกออกเปนสองซก

T = แรงหรอความตงของผนงหลอดเลอดตอหนงหนวยความยาวของหลอดเลอด L = ความยาวของหลอดเลอด F2 = แรงดนภายในหลอดเลอด ซงพยายามดนใหหลอดเลอดแตกออกเปนสองซก r = รศมภายในของหลอดเลอด PT = ความดนผานทอ (transmural pressure) ซงเทากบความดนภายในหลอดเลอดลบ

ดวยความดนนอกหลอดเลอด ในภาวะสมดลหนงๆ จะไดวา

F1 = F2 และ T2L = PT2rL นนคอ

T = PTr สมการนคอ กฎของลาปลาซ (law of Laplace) ซงมารคส เดอร ลาปลาซ (Marquis de Laplace) ไดคนพบเมอท าการศกษาในฟองสบ ในป พ.ศ. 2363 ความสมพนธนใชกบหลอดเลอดทมผนงบางมาก เชน หลอดเลอดฝอย เปนตน แตถาหลอดเลอดมความหนา จะไดความสมพนธดงน

Tw = h

rTP

เมอ Tw = ความตงหรอความเคนของผนงหลอดเลอด (wall tension or stress)

h = ความหนาของผนงหลอดเลอด

จากความสมพนธนจะเหนวา (ตารางท 12-1) หลอดเลอดฝอยซงมผนงบางมาก ความตงของผนงหลอดเลอดไมสงจนหลอดเลอดแตก เพราะความดนเลอดและรศมของหลอดเลอดฝอยมคาต า นนเอง สวนหลอดเลอดแดงทมความดนเลอดและรศมมากนน กมผนงหลอดเลอดทหนาชวยลดความเคนของผนงหลอดเลอด ในผปวยความดนเลอดสง ผนงหลอดเลอดแดงมกจะหนามากกวาปกต ลกษณะเชนนอาจเปนการ

392

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ปรบตวของหลอดเลอดแดง เพอลดความเคนของผนงหลอดเลอด ซงเพมขนเนองจากความดนเลอดมคาสงขนมากกวาปกต

ในภาวะทความดนนอกหลอดเลอดมคาคงท ความดนผานทอจะขนกบความดนเลอด ประกอบกบหลอดเลอดทวไปมความยดหยนอยคาหนง ดงนน ความดนเลอดจงตองสงมากพอทจะเอาชนะแรงยดหยนน มฉะนนหลอดเลอดจะตบ ความดนเลอดต าสดทจ าเปนตองมเพอใหหลอดเลอดเปดเปนทออยได เรยกวา ความดนวกฤต (critical pressure) ถาความดนเลอดต ากวาน หลอดเลอดจะตบ การชวยหายใจโดยการเปาลมเขาปอดดวยอปกรณใดๆ กตาม จ าเปนตองควบคมความดนอากาศใหพอเหมาะ มฉะนนจะท าใหความดนผานทอของหลอดเลอดในถงลมมคาลดลง จนท าใหหลอดเลอดตบได อนสงผลใหการแลกเปลยนแกสผดปกตในทสด การทหลอดเลอดตามผวหนงตบลงเมอเราแชอยในน า สวนหนงกดวยเหตผลในท านองเดยวกน ในภาวะเหลานความดนเลอดไมไดลดลงมาก เพยงแตความดนผานทอมคานอยกวาความดนวกฤตของหลอดเลอด นนเอง

ตารางท 12-1 ความดน รศม และความตงของผนงหลอดเลอดสวนตาง ๆ

Vessel Mean internal pressure Radius Wall tension Elastic content

(mm Hg) (dynes/cm2) (dynes/cm)

Aorta Large artery

100 1.3 x 105 1.3 cm or less

170,000 Very elastic, two coats

Small arteries 90 1.2 x 105 0.5 cm 60,000 Much elastic tissue but more muscular

Arterioles 60 8.0 x 104 0.062- 0.15 mm

500-1200 Thin elastic intimae only

Capillaries 30 4.0 x 104 0.004 mm 16 None

Venules 20 2.6 x 104 0.010 mm 26 None except in largest

Veins 15 2.0 x 104 0.200 mm

or more 400 Elastic fiber reappear

Vena cava 10 1.3 x 104 1.6 cm 21,000 Very elastic, fibers

increasing in size Ruch TC, Patton HD (editors). Physiology and biophysics, 19th edition. W.B. Saunders, Philadelphia, 1966.

393

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

การไหลในทอทมความยดหยน หลอดเลอดตาง ๆ มความยดหยน (elasticity) หรอความหยน (compliance) แตกตางกนไป ความ

ยดหยนของหลอดเลอด (E) มความสมพนธดงน

E = V

P

สวนความหยนของหลอดเลอด (C) เปนสวนกลบของความหยดหยน นนคอ

C = P

V

เมอ V = ปรมาตรของหลอดเลอดทเปลยนไป

P = ความดนภายในหลอดเลอดทเปลยนไป

ความยดหยนของหลอดเลอดขนกบคณสมบตของเสนใยยดหยน (elastic fiber) และการท างานของกลามเนอเรยบทบผนงหลอดเลอด การท างานของกลามเนอเรยบขนกบคณสมบตของกลามเนอเรยบเอง รวมกบบทบาทของระบบประสาทอตโนวต ฮอรโมน และการควบคมตวเองของอวยวะ กลามเนอเรยบสามารถหดตวไดเอง สวนหนงเนองจากมเซลลคมจงหวะอยภายในกลามเนอเรยบ ถากลามเนอเรยบรอบหลอดเลอดหดตว ความยดหยนของหลอดเลอดจะเพมขน แตความหยนจะลดลง

จากกฎของลาปลาซรวมกบขอมลขางตนจะพบวา ถาความดนในหลอดเลอดหรอความดนเลอดเพมขน ผลโดยตรงกคอ หลอดเลอดจะขยาย และความตานทานการไหลลดลง แตถาความดนเลอดลดลง หลอดเลอดจะบบตวลง และความตานทานการไหลจะเพมขน (สมมตวาไมมการตอบสนองของรเฟลกซบาโรรเซฟเตอร) และถาความดนเลอดต ากวาความดนวกฤต หลอดเลอดจะตบแคบ ผลโดยตรงของการเปลยนแปลงความดนเลอดน เกดจากหลอดเลอดมความยดหยนอยคาหนง นนเอง ถาความยดหยนสง ความดนวกฤตกตองสงดวย ดวยคณสมบตดงกลาวน ความสมพนธระหวางความดนและอตราการไหลในหลอดเลอดหลอดหนงๆ จงมไดเปนเสนตรง เนองจากความตานทานการไหลไมคงทตามกฎของโอหม นนคอ ถาความดนเลอดเพมขน (โดยไมมรเฟลกซบาโรรเซฟเตอรหรอปจจยอนเกยวของ) อตราการไหลในหลอดเลอดนน จะเพมขนในสดสวนทมากกวาการไหลตามกฎของโอหม (รปท 12-7)

394

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

รปท 12-7 เปรยบเทยบความสมพนธระหวางอตราการไหล กบความดนในทอทมความหยนและทอทมผนงแขง ในกรณน สมมตใหทอทมความยดหยนสามารถขยายไดเตมท จนมขนาดเสนผาศนยกลางใกลเคยงกบทอทมผนงแขง

ความหนดของเลอด ในขณะทของเหลวไหลแบบราบเรยบนน ความเรวในแตละแนวไมเทากน ท าใหแนวโมเลกลของ

ของเหลวในแตละชนมการเสยดทานกน คลายกบการเคลอนแทงไมแขงไปบนผวหนาของโตะ ความตานทานภายในของเหลวนเรยกวา ความหนด (viscosity) สมประสทธของความหนด (viscosity coefficient) เปนอตราสวนระหวางความเคนเฉอน (shear stress) กบอตราเฉอน (shear rate) ดงน (รปท 12-8)

รปท 12-8 ความแตกตางของความเรว (dv) ในแนวรศมของทอ (r) ในการไหลแบบราบเรยบ ท าใหเกดอตราเฉอนในแนวของแหลวทไหลอยตดกน

395

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

= dr

dv

A

F

เมอ = สมประสทธของความหนด

A

F = ความเคนเฉอน เปนแรง (F) ในทศทางการไหลทกระท าตอผวของเหลวหรอทอ

ในแนวขนานกบพนทผว (A) (พาสคล หรอไดนตอตารางเซนตเมตร)

dr

dv = อตราเฉอน เปนความแตกตางของความเรวในการไหลในแนวรศมของทอ (r)

(1 ตอวนาท)

การวดความหนดอาจกระท าไดโดยอาศยกฎของลาปลาซ ดวยการวดอตราการไหลของของเหลวในทอทมรศมและความยาวคงท เมอจดตนและจดปลายมความดนตางกนคาหนง ถาวดในหนวยทเปน นวตน-เวลาตอตารางเมตร (ตามระบบเซนตเมตร-กรม-วนาท หรอ CGS system) ความหนดมหนวยเปน ปวส (poise) หนงปวส มคาเทากบ หนงไดน-วนาทตอตารางเซนตเมตร โดยทวไป การวดความหนดของสารแตละชนดมความยงยากมาก จงนยมวดความหนดในรปของอตราสวนหรอความหนดสมพทธ (relative viscosity) โดยเทยบอตราการไหลของของเหลวผานทอทมขนาดเทากน ภายใตอณหภมและความแตกตางของความดนทเทากน ของเหลวทนยมใชเปนตวเปรยบเทยบคอ น า ความหนดสมพทธเปนอตราสวนจงไมมหนวย เนองจากความหนดขนกบหลายปจจย และของเหลวบางชนดกมความหนดไมคงท (non-neutonian fluid) ความหนดทวดในแตละสภาวะจงไมเทากน ความหนดทวดไดในสภาวะก าหนดหนงๆ เรยกวา "ความหนดปรากฏ (apparent viscosity)" ของเหลวทมความหนดไมคงท และเปลยนแปลงตามอตราเฉอน เชน เลอดและสารแขวนลอยตางๆ เรยกคณสมบตนวา "ความหนดวปรต (anomalous viscosity)"

เลอดเปนสารแขวนลอยแบบนนนวโทเนยน และมความหนดไมคงท แตมพลาสมาเปนสวนประกอบ ซงเปนสารเนอเดยวกน และมความหนดคงท (neutonian fluid) ถาวดความหนดในทอขนาดเสนผาศนยกลางหนงมลลเมตร ความหนดของพลาสมามคา 1.2 ถง 1.3 เทาของน า ทงนขนกบความเขมขนและคณสมบตของพลาสมา (รปท 12-9) สวนความหนดของเลอดขนกบฮมาโทครต ถาฮมาโทครตเทากบรอยละ 45 ความหนดของเลอดมคาประมาณ 24 เทาของน า ถาฮมาโทครตสงขน ความหนดของเลอดกจะเพมขนดวย ความหนดของเลอดขนกบขนาดของทอหรอหลอดเลอดดวย ถาหลอดเลอดมเสนผาศนยกลางนอย ความหนดของเลอดจะลดลง ทงนเนองจากการไหลในทอหรอหลอดเลอดขนาดเลกนน เมดเลอดแดงจะอยกนหนาแนนบรเวณกลางทอ (axial skimming) และไหลไดเรวกวาพลาสมา ท าใหฮมาโทครตในทอขนาดเลกมคาต ากวาในทอขนาดใหญ (รปท 12-10) ขอมลนไดรบการสนบสนนจากการทดลอง ทใหเลอดไหลจากภาชนะหนงผานทอไปยงอกภาชนะหนง ซงพบวา ในเวลาหนงๆ เลอดในแตละภาชนะจะมฮมาโทครตเทากน แตฮมาโทครตของเลอดในทอมคานอยกวาในภาชนะ เมอวดความเรวในการ

396

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ไหลของเมดเลอดพบวา เมดเลอดแดงไหลในทอขนาดเลกไดเรวกวาพลาสมา ถาทอมขนาดใหญ เชน มากกวา 500 ไมโครเมตร เมดเลอดแดงจะไหลดวยความเรวเดยวกบพลาสมา

รปท 12-9 ผลของฮมาโทครต (ภาพซายมอ) และขนาดของหลอดเลอด (ภาพขวามอ) ตอความหนดปรากฏของเลอด

รปท 12-10 การไหลแบบราบเรยบในทอขนาดเลก ท าใหเมดเลอดแดงถกดนไปรวมกนบรเวณกลางทอ (บน) เมดเลอดแดงจงมความหนาแนนมาก บรเวณกลางหลอดเลอดแดงเลกและหลอดเลอดด าเลก (ลาง)

แรงทท าใหเมดเลอดไปรวมกนทแกนกลางของทอ สวนหนงอาจเกยวของกบความเรวในการไหลของของเหลวบรเวณกลางทอมากกวาของเหลวทอยใกลกบผนงทอ ซงถาใชสมการของแบรนลลอธบายจะพบวา ความดนของของเหลวบรเวณใกลกบผนงทอมคามากกวาความดนบรเวณกลางทอ ลกษณะเชนนท าใหเมดเลอดถกดนใหไปรวมกนกลางทอมากขน คณสมบตเชนนสวนหนงเกยวของกบความงอได (flexibility) ของเมดเลอดแดง การศกษาพบวา อนภาคทแขงไมสามารถเกดการรวมตวกนทกลางทอได

397

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ในขณะทอนภาคซงงอไดสามารถเกดปรากฏการณดงกลาวได ปรากฏการณนจะเกดไดดยงขน ถาอตราเฉอนของของเหลวเพมขน

ความหนดของเลอดจะลดลง ถาอตราเฉอนหรอความเรวในการไหลของเลอดเพมขน เนองจากเมดเลอดแดงไปรวมกนบรเวณกลางหลอดเลอด เรยกคณสมบตนวา "เชยรทนนงก (shear thinning) ถาอตราเฉอนลดลง เมดเลอดแดงมแนวโนมทจะจบตวกนเปนกลม (aggregation) ซงท าใหความหนดของเลอดเพมขนไดอกปจจยหนง ความสมพนธระหวางอตราเฉอนและการจบตวกนของเมดเลอดแดง จะเกดไดงายยงขน ถาพลาสมามโปรตนมาก โดยเฉพาะไฟบรโนเจน (fibrinogen) นอกจากนการทความหนดเพมขนเมออตราเฉอนลดลง ยงอาจเกดจากเมดเลอดขาวเกาะตามผนงหลอดเลอด อนสงผลใหความตานทานการไหลเพมขน

เมดเลอดแดงสามารถเปลยนแปลงรปรางได (deformability) ดวยคณสมบตน เมดเลอดแดงทมขนาดเสนผาศนยกลางแปดไมโครเมตร จงสามารถเคลอนทผานหลอดเลอด ซงมขนาดเสนผาศนยกลางเพยงสามไมโครเมตรได ถาใหเลอดทมฮมาโทครตสงไหลผานทอขนาดเลกดวยความเรวเพมขน เมดเลอดแดงจะมรปรางเปลยนไปมากขน มลกษณะทไมกลม แตมความยาวและความกวางมากขน ผลรวมคอ ความหนดปรากฏลดลง สวนความงอไดของเมดเลอดแดงจะเพมขน ถาเลอดมความเขมขนของไฟบรโนเจนมาก โรคบางชนด ซงเมดเลอดแดงมรปรางกลมและความงอไดลดลง ไมเพยงเมดเลอดแดงจะแตกงายเพราะถกแรงเฉอนของพลาสมา แตยงท าใหความหนดของเลอดเพมขนดวย

ความหนดเปนปจจยหนงทก าหนดความตานทานการไหลของเลอด ในระบบหลอดเลอดของรางกายมนษย ถาความหนดของเลอดเพมขน ความตานทานการไหลจะเพมขนดวย ความตานทานการไหลก าหนดงานของหวใจ ถาความตานทานมากหวใจจะบบตวแรงมากขนเพอเอาชนะแรงตานดงกลาว ดงนน ถาเลอดมความหนดมาก หวใจจะท างานมาก ถาภาวะเชนนเปนอยนานหรอรวมกบปจจยอน จะท าใหเกดภาวะหวใจโต โรคหวใจขาดเลอดและอดตาย และหวใจวายในทสด

อตราการไหลของเลอดไปเลยงอวยวะตางๆ อวยวะในรางกายมมวลและบทบาทแตกตางกนออกไป ปจจยเหลานก าหนดอตราการไหลของ

เลอดไปเลยงอวยวะนนๆ ในภาวะปกตขณะพก (ตารางท 12-2) เลอดไหลไปเลยงอวยวะชองทองประมาณรอยละ 30 ไต รอยละ 20 สมองรอยละ 15 กลามเนอรอยละ 15 หวใจรอยละ 5 ผวหนงและเนอเยออนรวมกนรอยละ 10 ของผลงานของหวใจ ถาพจารณาอตราการไหลตอน าหนกเนอเยอ 100 กรม จะพบวา เลอดไหลไปเลยงไตประมาณ 400 มล.ตอนาท ผวหนง 200 มล.ตอนาท หวใจ 70 มล.ตอนาท ระบบประสาทสวนกลาง 50 มล.ตอนาท ตอมน าลาย 40 มล.ตอนาท กระเพาะอาหารและล าไส 35 มล.ตอนาท ตบ 29 มล.ตอนาท และเนอเยอไขมน 8 มล.ตอนาท โดยทวไปอตราการไหลของเลอดไปเลยงอวยวะตางๆ ถกก าหนดโดยเมแทบอลซมของอวยวะนนๆ แตในขณะพก อตราการไหลของเลอดไปเลยงไต มคามากเกนความจ าเปนส าหรบกระบวนการเมแทบอลซมของไต ทงนเปนเพราะการไหลดงกลาว มไดถกควบคมดวย

398

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ปจจยทเกยวของกบเมแทบอลซมของไต แตการไหลของเลอดมเปาหมายเพอการกรอง การดดซม และการคดหลงของหนวยไต เปนสวนใหญ สวนเลอดไหลไปผวหนงนน มปรมาณมากกวาทจะใชเกยวของกบเมแทบอลซม แตไหลไปเพอการระบายความรอนของรางกายเปนสวนใหญ

ในขณะพกเลอดไหลไปเลยงกลามเนอเพยงรอยละสบหาของผลงานของหวใจ อตราการไหลจะเพมขนเมอกลามเนอท างานเพมขน เชน ในขณะออกก าลงกาย อตราการไหลของเลอดไปเลยงกลามเนอจะเพมขน อยางเปนสดสวนตรงกบอตราการใชออกซเจนของกลามเนอ อตราการไหลของเลอดไปเลยงหวใจและอวยวะชองทอง กมปรากฏการณเดยวกบทพบในกลามเนอลาย สวนอตราการไหลของเลอดไปเลยงสมองคอนขางคงท แมวาอตราการใชออกซเจนของสมองแตละสวนอาจตางกนไปในแตละสภาวะ ทงนเปนเพราะเมแทบอลซมของสมองทงหมด มคาคอนขางคงทในหลายๆ สภาวะ การคดมาก ท างานมาก หรอการใชสมองมากตามทเราพดกน มไดท าใหเมแทบอลซมของสมองทงหมดเปลยนแปลงแตอยางใด อตราการไหลของเลอดไปเลยงไตขนกบสภาวะของรางกายและของไต โดยทวไปอตราการไหลของเลอดไปเลยงไต เปนตวก าหนดอตราการใชออกซเจนของไต ถาเลอดไหลไปเลยงไตมาก อตราการใชออกซเจนของไตจะเพมขน ซงสวนใหญเกยวของกบการขนสงโซเดยม โดยหลอดไตฝอยสวนตางๆ

นอกเหนอจากเมแทบอลซมและหนาทแลว อตราการไหลของเลอดไปเลยงเนอเยอตางๆ ยงขนกบการท างานของหวใจ และการควบคมความดนเลอดดวย ถาเกดภาวะหวใจวาย ความดนเลอดจะลดลง ผลโดยตรงคอ เลอดไหลไปเลยงอวยวะตางๆ ลดลง สวนผลทางออมคอ ระบบควบคมความดนเลอดจะพยายามปรบใหความดนเลอดเขาสปกต และท าใหหลอดเลอดในบางอวยวะบบตวมความตานทานเพมขน และอตราการไหลของเลอดไปเลยงอวยวะเหลานน ลดลงมากกวาชวงกอนทระบบควบคมจะตอบสนอง หลอดเลอดทไวตอประสาทซมพาเทตก คอ ไต อวยวะชองทอง และกลามเนอ ตามล าดบ สวนหลอดเลอดในสมองและหวใจไดรบอทธพลโดยตรงของประสาทซมพาเทตกและฮอรโมนนอยมาก

399

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ตารางท 12-2 อตราการไหลของเลอดไปเลยงอวยวะตางๆ หนาทหลก และกลไกการควบคม

Tissues Values/vessels Main function Regulation

Brain 15% of cardiac output (CO) 50-54 ml/min/100 g 750ml/min Basilar artery & vertebral artery

Maintain brain function Distribute to brain areas depending on activity with constant brain blood flow

Metabolic autoregulation in each brain area Myogenic autoregulation for whole brain Arterial pressure Intracranial pressure

Heart 5% of CO 60-100 ml/min/100 g 250 ml/min Coronary artery

Maintain cardiac function Blood flow much more to left ventricle

Metabolic autoregulation Arterial pressure Cardiac contraction force

Lung 100% from right ventricle Small from bronchial artery 20-60 ml/min/100 g

Gas exchange Maintain lung function and structure

Cardiac contraction Local control by chemicals Lung inflation and deflation

Skin 5% of CO resting 250 ml/min resting to 6-8 l/min heating

Heat exchange Maintain skin function

Sympathetic noradrenergic and cholinergic related to cardiovascular control and thermoregulation Parasympathetic vasodilator related to orofacial pain

Muscle 20% of CO resting to 80% heavy exercise 1-4 ml/100 g resting to 50-100 ml/100 g heavy exercise

Maintain adequate muscular function

Metabolic autoregulation Sympathetic noradrenergic vasoconstrictor related to arterial pressure control Vasoactive hormones

Kidney 20-25% of CO 150-400 ml/min/100 g 1.0-1.2 l/min Renal artery

Filtration for fluid, electrolyte and chemicals excretion Maintain renal function Flow determines renal function

Myogenic autoregulation Intrarenal control Sympathetic adrenergic vasoconstrictor related to arterial pressure control

Liver 20-30% of CO 50-100 ml/min/100 g 1-2 l/min Portal vein, hepatic artery, splenic and mesenteric veins

Gastrointestinal transport and metabolism Maintain hepatic function (20% total body oxygen consumption)

Metabolic and myogenic autoregulation Sympathetic noradrenergic vasoconstrictor related to arterial pressure control Vasoactive hormones

Spleen 1-2% of CO 40-70 ml/min/100 g Splenic artery and vein to portal vein

Destroy old red blood cell Reserve blood Immune function like lymph node

Sympathetic noradrenergic vasoconstrictor related to arterial pressure control Vasoactive hormones

400

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

การวดอตราการไหลของเลอด อตราการไหลของเลอดไปยงอวยวะตางๆ สามารถวดไดหลายวธเชนเดยวกบการวดผลงานของ

หวใจ (ดบทท 7) ไดแก เทคนคการเจอจาง (dilution technique) เทคนคการขจด (clearance technique) หลกการแมเหลกไฟฟา (electromagnetic flow meter) และหลกการคลนเสยงอลตราโซนกของดอปเปลอร (ultrasonic Doppler flow meter) เปนตน เทคนคการเจอจางอาจใชวธการฉดสารทเฉพาะ เขาหลอดเลอดแดงทไปเลยงอวยวะนนๆ โดยผานหลอดสวน แลววดความเขมขนของสารชนดเดยวกนในหลอดเลอดด า เทคนคการขจดใชกบอวยวะทขบสารออกนอกรางกายได เชน ตบ และไต อตราการไหลของเลอดไปไตวดจากการขจดกรดพาราอะมโนฮปปรก (p-aminohippuric acid or PAH) ทงทางปสสาวะ กรดนไหลผานไตครงหนงๆ จะเหลออยในหลอดเลอดด านอยมาก เพราะถกขบทงทางปสสาวะทางการกรองและการคดหลง หลกการแมเหลกไฟฟาและหลกการคลนเสยงอลตราโซนกของดอปเปลอร วดโดยการวางอปกรณเฉพาะทหลอดเลอดซงตองการวด คาทไดเปนความเรวในการไหลของเลอด ซงเมอทราบขนาดของหลอดเลอดนน สามารถค านวณเปนอตราการไหลได (Q = Av) นอกจากนเราอาจวดอตราการไหลของเลอดไปเลยงสวนตางๆ ของอวยวะหนงๆ ได ดวยการฉดสารรงสหรอสารเรองแสงตางๆ เขาหลอดเลอดด า สารเหลานจะแพรกระจายไปอยตามสวนตางๆ มากหรอนอยตามอตราการไหลของเลอดไปเลยงสวนนนๆ ซงสามารถวดปรมาณรงสหรอการเรองแสงไดโดยอปกรณหรอเครองมอเฉพาะ ในปจจบนหลกการเหลานมการพฒนาและความกาวหนามาก ท าใหสามารถวดการไหลของเลอดไปเลยงสมองแตละสวน ในกจกรรมตางๆ ได

คณสมบตทางกายภาพของระบบไหลเวยนสวนกาย 1. ความดนเลอด ความดนเลอดในหลอดเลอดแดงมลกษณะเปนพลเซไทล (รปท 12-11) ความดนสงสดเรยกวา

ความดนระยะหวใจบบตว (systolic pressure) ความดนต าสดเรยกวา ความดนระยะหวใจคลายตว (diastolic pressure) ความแตกตางระหวางสองตวแปรนคอ ความดนชพจร (pulse pressure) ความดนระยะหวใจบบตวมคาสงขนเลกนอย (ดรายละเอยดในบทท 13) ในหลอดเลอดแดงขนาดใหญทอยใกลหวใจ และลดลงในหลอดเลอดแดงขนาดเลกทอยไกลหวใจออกไป จนถงหลอดเลอดแดงเลก (arteriole) ในขณะทความดนระยะหวใจคลายตวและความดนเลอดเฉลยมคาลดลง ตามระยะทางทอยหางจากหวใจ ความดนชพจรจะหายไป เมอเลอดไหลเขาหลอดเลอดฝอย พรอมกบการลดลงอยางมากของความดนเลอดเฉลย หลงจากนน ความดนเลอดเฉลยจะลดลงอยางชาๆ จนมคาใกลศนยหรอต าทหวใจหองบนขวา ความดนเลอดลดลงดงกลาวสวนหนงเกดจาก การสญเสยพลงงานไปเพอเอาชนะความตานทานการไหล

2. ความเรวในการไหล ความเรวในการไหลของของเหลวขนกบอตราการไหลและพนทภาคตดขวาง เนองจากอตราการ

ไหลรวมในหลอดเลอดกลมตางๆมคาเทากนหรอใกลเคยงกนมาก ปจจยทก าหนดความเรวในการไหลจง

401

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ไดแก พนทภาคตดขวางของหลอดเลอดแตละกลม หลอดเลอดฝอยมพนทภาคตดขวางมากทสด รองลงมาเปนหลอดเลอดด าขนาดเลก หลอดเลอดแดงขนาดเลก หลอดเลอดด าขนาดใหญ หลอดเลอดแดงขนาดใหญ วนาคาวา และเอออรตา ตามล าดบ (รปท 2-12) ดวยเหตน ความเรวในการไหลจงชาทสดทหลอดเลอดฝอย และเพมขนในหลอดเลอดอน ตามล าดบของพนทภาคตดขวางซงลดลง การทเลอดไหลในหลอดเลอดฝอยชาทสดนน นบวาเหมาะสมกบหนาทของหลอดเลอดฝอยมาก เพราะชวยใหการแลกเปลยนทหลอดเลอดฝอย เกดขนไดอยางดอกสวนหนงดวย

รปท 12-11 ลกษณะความดนเลอดในหลอดเลอดสวนตาง ๆ ความดนเลอดแดงประกอบดวยความดนระยะหวใจบบตว (systolic pressure) ความดนระยะหวใจคลายตว (diastolic pressure) และความดนเลอดเฉลย (mean arterial pressure) สวนหลอดเลอดฝอยและหลอดเลอดด ามความดนเลอดคาเดยว

3. การกระจายของปรมาตรเลอด ผใหญทวไปมเลอดประมาณรอยละแปดของน าหนกรางกาย เลอดเหลานกระจายอยในหลอดเลอด

สวนตางๆ แตกตางกน ขนกบอวยวะและความจของหลอดเลอด (ตารางท 12-3) เลอดประมาณรอยละหาสบอยในหลอดเลอดด าขนาดเลก อกประมาณรอยละยสบอยในหลอดเลอดด าขนาดอนทเหลอ หลอดเลอดแดงมเลอดรวมกนประมาณรอยละยสบ ในขณะทหลอดเลอดฝอยมปรมาตรเลอดประมาณรอยละสบ เลอดในหลอดเลอดด าอาจแบงไดเปนสองสวน สวนแรกเรยกวา ปรมาตรเลอดพลวต (dynamic volume) เปนเลอดสวนทมการไหลเวยนชดเชยกนอยตลอดเวลา อกสวนหนงเรยกวา ปรมาตรเลอดสถต (static volume) เปนเลอดสวนทไมมการไหลเวยนชดเชยในระบบไหลเวยนตามปกต แตในภาวะทรางกายขาดแคลนหรอประสาทซมพาเทตกท างานมากขน เลอดสวนนจะถกน าไปใชในการไหลหมนเวยนมากขน ประสาทซมพา

402

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

เทตกกระตนใหหลอดเลอดด าบบตว จงท าใหความจของหลอดเลอดด าลดลง และเลอดไหลกลบหวใจเพมขน

รปท 12-12 ความสมพนธระหวางพนทภาคตดขวางรวม (cross-sectional area) ความเรวในการไหล (blood velocity) และความจของหลอดเลอดสวนตางๆ (blood capacity)

ตารางท 12-3 ปรมาตรเลอดในหวใจและหลอดเลอดสวนตางๆ ของผใหญอาย 40 ป หนก 75 กก.

บรเวณ ปรมาตร (มล.) %

หวใจระยะคลายตว 360 7.2 หลอดเลอดสวนปอด หลอดเลอดแดง หลอดเลอดฝอย หลอดเลอดด า

130 110 200

2.6 2.2 4.0

หลอดเลอดสวนกาย เอออรตาและหลอดเลอดแดงใหญ หลอดเลอดแดงเลก หลอดเลอดฝอย หลอดเลอดด าเลก หลอดเลอดด าใหญ

600 400 300

2,300 900

6.0 8.0 6.0

46.0 18.0

ปรมาตรเลอดทงหมด 5,000 100.0

West, 1991

403

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

4. ความตานทานการไหล หลอดเลอดตางๆ มความตานทานการไหลแตกตางกนไป เอออรตา หลอดเลอดแดงขนาดใหญ

และขนาดกลาง และหลอดเลอดแดงทยาว มความตานทานรวมกนประมาณรอยละสบเกาของความตานทานรอบนอกทงหมด สวนหลอดเลอดแดงรอบนอกและหลอดเลอดแดงเลกมความตานทานรวมกนมากถงรอยละหาสบของความตานทานรอบนอกทงหมด ซงจะเหนวา ความตานทานการไหลสวนใหญอยในหลอดเลอดชวงความยาวเพยงสองสามมลลเมตรเทานน ดวยคณสมบตดงไดกลาวแลวขางตน หลอดเลอดฝอยมความตานทานรวมกนประมาณรอยละยสบหาของความตานทานรอบนอกทงหมด หลอดเลอดด าขนาดเลกมความตานทานรวมกนประมาณรอยละส สวนหลอดเลอดด าทเหลอมความตานทานรวมกนประมาณรอยละสามของความตานทานรอบนอกทงหมด ส าหรบความตานทานรอบนอกทงหมดนน มคานอยกวาความตานทานการไหลในแตละอวยวะ เนองจากระบบหลอดเลอดในรางกายมการเรยงตวกนแบบขนานเปนสวนใหญ เราไมสามารถวดคาความตานทานรอบนอกทงหมดไดโดยตรง แตสามารถค านวณไดโดยอาศยความสมพนธตอไปน

TPR = CO

MAP

เมอ TPR = ความตานทานรอบนอกทงหมด (total peripheral resistance)

MAP = ความดนเลอดแดงเฉลย (mean arterial pressure) CO = ผลงานของหวใจ (cardiac output)

อยางไรกตาม ความตานทานทค านวณไดน เปนความตานทานสถตทพจารณาจากความดนเลอดแดง

เฉลยและผลงานของหวใจเทานน ความตานทานรอบนอกทงหมดจรงมคามากกวาน เนองจากความดนเลอดและอตราการไหลของเลอดมลกษณะเปนพลเซไทล ปจจยทตานทานการไหลอยในรปของความตานทานเชงซอน (impedance) ดงกลาวแลวขางตน

การควบคมการไหลของเลอด 1. หลกการทวไป อตราการไหลของเลอดไปยงอวยวะตางๆ ขนกบความแตกตางของความดนเลอดแดงกบความดน

เลอดด า และความตานทานการไหลในแตละอวยวะ ตามปกตความดนเลอดด ามคาใกลศนย จงอาจมอทธพลตอการไหลในเนอเยอตางๆ นอย สวนความดนเลอดแดงกถกควบคม ใหมคาคงทอยในชวงแคบๆ หนง ดวยระบบควบคมความดนเลอด ดงนนอตราการไหลของเลอดไปยงอวยวะตางๆ จงขนกบการเปลยนแปลงความตานทานการไหลในแตละอวยวะ โดยเฉพาะทหลอดเลอดแดงเลกในแตละอวยวะ แม

404

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

กระนนกตาม การเปลยนแปลงความดนเลอดด า อาจมอทธพลตอการไหลของเลอดในบางอวยวะได โดยเฉพาะตบ ความดนเลอดในไซนซอยดของตบมคาคอนขางต า ถาความดนเลอดในหลอดเลอดด าสวนตบเพมขน เชน โรคหวใจวาย ซงมเลอดคงในหลอดเลอดด ามาก จะท าใหเลอดไหลจากตบเขาวนาคาวาไดนอย และเลอดไหลผานตบลดลงในทสด แตถาหวใจท างานเพมขนแลวท าใหผลงานของหวใจเพมขนทนททนใด เชน การกระตนดวยยา อตราการไหลของเลอดไปเลยงอวยวะตางๆ อาจเพมขนเพยงเลกนอย และในเวลาอนสน เนองจากอตราการไหลของเลอดไปเลยงอวยวะตางๆ ทเพมขนนน ลดลงสคาปกตอยางรวดเรว ทงๆ ทความดนเลอดแดงยงคงสงอย ทงนเนองจากการควบคมตวเองของอวยวะ

2. ระบบประสาทอตโนวต หลอดเลอดแดงและหลอดเลอดด า ถกเลยงดวยประสาทซมพาเทตกเปนสวนใหญ ประสาทพารา

ซมพาเทตกมบทบาทนอย หลอดเลอดแดงเลกมประสาทซมพาเทตกไปเลยงมากกวาหลอดเลอดสวนอน ในขณะทหลอดเลอดด ามประสาทซมพาเทตกเลยงเพยงบางสวน ประสาทซมพาเทตกทไปยงอวยวะตางๆ สวนใหญเปนชนดนอรอะดเนอรจก ซงปลายประสาทซมพาเทตกคดหลงนอรอพเนฟรน และมตวรบชนดแอลฟามากกวาชนดบตา ถาจบกบตวรบชนดบตาจะท าใหหลอดเลอดแดงขยายตว แตถาจบกบตวรบชนดแอลฟาจะท าใหหลอดเลอดแดงบบตว ผลตอหลอดเลอดด ากเปนไปในท านองเดยวกน ตามปกตเมอประสาทซมพาเทตกท างานมากขน หลอดเลอดจะบบตวมากขน นนคอ มฤทธสทธผานตวรบชนดแอลฟา ในบางอวยวะ เชน กลามเนอลาย และผวหนง เซลลหลงแกงเกลยนของประสาทซมพาเทตก คดหลงอะเซทลโคลน แลวจบกบตวรบมสคารนก และท าใหหลอดเลอดขยายตว อยางไรกตามประสาทซมพาเทตก ชนดโคลเนอรจกน มบทบาทนอยมากเมอเปรยบเทยบกบชนดนอรอะดเนอรจก เชน อาจชวยใหหลอดเลอดทกลามเนอลายขยายตวเมอเรมตนออกก าลงกาย สวนประสาทพาราซมพาเทตกท าใหหลอดเลอดขยายตวผานการคดหลงอะเซทลโคลน และออกฤทธผานตวรบมสคารนก อยางไรกตาม ประสาทพาราซมพาเทตกมบทบาท ในการควบคมความตานทานของหลอดเลอดนอยมาก เมอเทยบกบประสาทซมพาเทตก

ประสาทซมพาเทตกมอทธพลตอการไหลในอวยวะตาง ๆ ดวยการควบคมการบบตวและคลายตวของหลอดเลอดแดงเลก นนคอ ควบคมความตานทานการไหลในแตละอวยวะ การตอบสนองของประสาทซมพาเทตกทไปยงอวยวะตางๆ ไมเทากน ขนกบปจจยทกระตนและความหนาแนนของประสาทซมพาเทตก ในอวยวะนนๆ เมอความดนเลอดลดลงและบาโรรเซพเตอรท างาน หลอดเลอดทไตจะไวตอประสาทซมพาเทตกมากทสด รองลงมาเปนหลอดเลอดในอวยวะชองทอง และกลามเนอลาย ตามล าดบ หลอดเลอดโคโรนารของหวใจและหลอดเลอดในสมอง ไดรบอทธพลโดยตรงของประสาทซมพาเทตกนอยทสด ในกรณทประสาทซมพาเทตกถกกระตนใหท างานมากขน หลอดเลอดทไตมกจะหดตวมากขนและเลอดไหลไปเลยงไตลดลง แมวาความดนเลอดอาจจะเปลยนแปลงเพยงเลกนอย ซงไตนาจะควบคมการไหลไดเองอยกตาม สวนทกลามเนอลายในขณะออกก าลงกาย ประสาทซมพาเทตกไมสามารถกระตน ใหหลอดเลอดทกลามเนอลายบบตวมากขนได เนองจากการควบคมตวเองของกลามเนอลาย มอทธพลเหนอระบบประสาท แตในภาวะทความดนเลอดแดงลดลงเนองจากการเสยเลอดมาก ชอค หรอหวใจวาย แมความดนเลอดจะอย

405

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ในชวงทกลามเนอลายสามารถควบคมตวเองไดกตาม ประสาทซมพาเทตกกสามารถกระตนใหหลอดเลอดในกลามเนอลายบบตวมาก และมความตานทานเพมขนได

ประสาทซมพาเทตกกระตนใหหวใจท างานเพมขน และสงผลใหความตานทานของหลอดเลอดโคโรนารลดลง และอตราการไหลของเลอดไปเลยงหวใจเพมขน ประสาทซมพาเทตกมอทธพลโดยตรงตอหลอดเลอดโคโรนารนอยมาก แมวาการทดลองในหวใจทหยดเตน ประสาทซมพาเทตกกระตนการบบตวของหลอดเลอดโคโรนารไดกตาม ทงนเปนเพราะกระบวนการควบคมตวเองของหวใจ มฤทธเดนกวากระบวนการอน นนเอง ประสาทซมพาเทตกไปเลยงสมองเพยงบางสวน แตไมสามารถท าใหหลอดเลอดในสมองบบตวได เนองจากการควบคมตวเองของสมอง มฤทธเดนกวากระบวนการอน คลายกบหวใจ

3. ฮอรโมนและสารเคม ฮอรโมนในรางกายหลายชนดมฤทธตอหลอดเลอด (ตารางท 12-4) ไดแก แองจโอเทนซนสอง เว

โซเพรสซน แคทโคลามนส โพรสทาแกลนดนส ไนตรกออกไซด ซปเปอรออกไซด เอนโดธลน ฮสตามน ซโรโทนน และแบรดไคนน เปนตน แบรดไคนนชวยควบคมการไหลของเลอดไปยงตอมน าลาย สารนถกกระตนใหคดหลงจากเซลลตอมน าลาย ดวยประสาทพาราซมพาเทตก แลวกระตนใหหลอดเลอดทตอมน าลายขยายตว และเลอดไหลไปเลยงตอมน าลายมากขน ภาวะเชนนพบไดในขณะทหวมากหรอก าลงรบประทานอาหาร สวนฮอรโมนอนยงไมทราบบทบาททควบคมการไหลในอวยวะตางๆ อยางชดเจน เราทราบเพยงวา สารเหลานมอทธพลตอความตานทานรอบนอกทงหมดและความดนเลอด โดยอาจมฤทธทเฉพาะตอหลอดเลอดในบางอวยวะหรอทวไปกได แองจโอเทนชนสอง เวโซเพรสซน และแคทโคลามนส เปนสารทกระตนใหหลอดเลอดบบตวไดแรงกวาตวอนๆ และมบทบาทแนชดในการควบคมความดนเลอด ถายบย งฤทธของฮอรโมนตวใดตวหนง ความดนเลอดเฉลยอาจลดลงไดเพยง 10 มม.ปรอท ถายบย งสองตวรวมกน ความดนเลอดเฉลยจะลดลงไดมากกวา 20 มม.ปรอท และถายบย งฮอรโมนทงสามตวพรอมกน ความดนเลอดจะลดลงมากกวา 30 มม.ปรอท แสดงวา ฮอรโมนทงสามมฤทธเสรมกนในการควบคมความตานทานและความดนเลอด บทบาทในลกษณะน อาจมไดเปนการควบคมอตราการไหลไปเลยงอวยวะใดอวยวะหนงโดยเฉพาะ แตอาจเปนการควบคมอตราการไหลของเลอดทงระบบไหลเวยน ใหเหมาะสมกบความตองการของรางกาย และความส าคญของแตละอวยวะ ฮอรโมนเหลานมฤทธตอหลอดเลอดในไต กลามเนอลาย และอวยวะชองทอง คลายกบประสาทซมพาเทตก และมอทธพลนอยมากตอหลอดเลอดของสมองและหวใจ ลกษณะเชนน ฮอรโมนทงสามจงอาจมหนาทกระจายเลอดใหไปเลยงอวยวะตามความส าคญ โดยเฉพาะในภาวะทรางกายขาดแคลน เชน ถารางกายเสยเลอดมาก ฮอรโมนทงสามจะคดหลงมาก กระตนใหหลอดเลอดของไต กลามเนอ และอนๆ บบตวมาก และความตานทานรอบนอกทงหมดเพมขน ซงปองกนมใหความดนเลอดลดลงมากเกนไปและคนสภาวะปกตได การท างานเชนนชวยใหเลอดยงคงไหลไปเลยงสมองและหวใจ ไดดกวาอวยวะอนทตอบสนองตอฮอรโมนทงสามดงกลาว

406

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ตารางท 12-4 ฮอรโมนและสารตางๆ ทมฤทธตอหลอดเลอดแดง

สาร หลอดเลอดบบตว หลอดเลอดขยายตว

แคทโคลามนส - ตวรบอะดเนอรจกชนดบตา + - ตวรบอะดเนอรจกชนดแอลฟา +

เวโซเพรสซน + แองจโอเทนซนสอง + แบรดโคนน

- ตวรบบหนง + - ตวรบบสอง +

ฮสตามน - ตวรบเอชหนง หลอดเลอดแดงขนาดใหญ + หลอดเลอดแดงขนาดเลก + - ตวรบเอชสอง +

ซโรโทนน - 5-HT1 + - 5-HT2 +

โพรสทาแกลนดนส - TxA2, PGF2a, LTC4, LTC5 + - PGD2, PG E1, PGE2, PGI2 +

ไนตรกออกไซด + เอนโดธลน + อนซลน + ทอรน + อะเซทลโคลน + อะดโนซน + โปแตสเซยมและไฮโดรเจนไอออน + แคลเซยมและโซเดยมไอออน + ออสโมลารตของพลาสมามาก +

407

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

โพรสทาแกลนดนสในรางกายมหลายชนด ท าหนาทเปนฮอรโมนทคดหลงและมฤทธเฉพาะท บางชนดสามารถขยายหลอดเลอดไดในบางอวยวะ ในขณะทท าใหหลอดเลอดในอวยวะอนบบตว ขนกบวาอวยวะนนๆ สรางและคดหลงโพรสทาแกลนดนสชนดใด โพรสทาแกลนดนสชนดอตางๆ (PGEs) ชวยในการกระจายเลอดในไตของผปวยความดนเลอดสง ความดนเลอดสงกระตนใหสารนคดหลงมากขนในเนอไตสวนใน แลวถกพาโดยเลอดไปท าใหหลอดเลอดทเนอไตสวนนอกขยายตว เลอดจงไหลไปทเนอไตสวนนอกมากขน อตราการกรองจงเพมขน และการขบปสสาวะเพมขน ตามล าดบ สวนโพรสทาแกลนดนสชนดไอมฤทธขยายหลอดเลอดในหลายอวยวะ คลายกบไนตรกออกไซด (ดบทท 10)

ฮสตามนชวยใหหลอดเลอดขยายตวในภาวะภมแพ แมวาสารนสามารถกระตนใหหลอดเลอดในบางอวยวะบบตวไดกตาม สารนคดหลงจากเบโซฟลสและเซลลแมสต ฤทธขยายหลอดเลอดชวยใหเลอดไหลไปยงบรเวณทเกดการตดเชอหรอบาดเจบเพมขน จนเกดการบวมแดง แตบทบาทในการควบคมอตราการไหลของเลอด ใหเหมาะกบความตองการและความส าคญของเนอเยอ ยงไมทราบแนชด สวนซโรโทนนคดหลงจากหลายเซลล โดยเฉพาะเกลดเลอดและเบโซฟลส มฤทธกระตนและยบย งการบบตวของหลอดเลอด ขนกบชนดของตวรบและอวยวะเปาหมาย บทบาทในการควบคมการไหลของเลอดในอวยวะตางๆ ยงคงตองศกษาตอไป ซโรโทนนกระตนการบบตวของหลอดเลอด เมอหลอดเลอดมการบาดเจบหรอฉกขาด อนชวยใหเลอดหยดไหล และการกลายเปนลมเกดไดดขน

รปท 12-13 ผลการลดลงของความดนเลอดแดง ตอความตานทานการไหลและอตราการไหลของเลอดในอวยวะหนงๆ ขนกบวาอวยวะนนมหรอไมมกลไกการควบคมอตราการไหลดวยตวเอง (autoregulation of tissue blood flow)

408

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

4. การควบคมตวเอง (autoregulation) การศกษาในเนอเยอทแยกออกจากรางกาย หรอตดเสนประสาททมาเลยงทงทงหมด แลวควบคม

การไหลของเลอดหรอของเหลวผานอวยวะนน ดวยอปกรณและเครองมอทเฉพาะพบวา ถาเพมความดนเลอดแดงขนและคงทไวคาหนง อตราการไหลของเลอดไปยงอวยวะทศกษาจะเพมขนทนททนใดตามความดนเลอดทเพมขน แตหลงจากนนอตราการไหลของเลอดจะลดลงสคาปกต ทงๆ ทความดนเลอดยงคงสงอย (รปท 12-13) แสดงวา ในชวงหลงนความตานทานการไหลของอวยวะทศกษาเพมขน กระบวนการนเกดขนได ทงๆ ทไมมระบบประสาทและฮอรโมนมาเกยวของจงเรยกวา การควบคมตวเอง (autoregulation) กอนหนานมค าอธบายอยหลายทฤษฎ แตทยอมรบกนมากในปจจบนมอยสองทฤษฎ ซงมขอมลทางการทดลองสนบสนนมาก คอ ทฤษฎไมโอเจนก (myogenic theory) และทฤษฎเมแทบอลซม (metabolic theory)

4.1 ทฤษฎไมโอเจนก ทฤษฎนมหลกอยวา กลามเนอเรยบทบผนงหลอดเลอดแดงมความตงอยคาหนง และพยายามรกษาความตงของตวเองใหคงทไว ตามกฎของลาปลาซ (T = PTr) เมอความดนเลอดเพมขน ความดนผานทอจะเพมและท าใหผนงหลอดเลอดมความตงเพมขน ภาวะนกระตนชองไอออนทไวตอการยดทเยอหมเซลลกลามเนอเรยบใหเปดมากขน กลามเนอเรยบรอบหลอดเลอดจงดพาราไรซ และหดตวมากขน รศมของหลอดเลอดลดลง และความตานทานการไหลเพมขน ตามล าดบ ความตานทานการไหลในอวยวะทเพมขนน ชวยชดเชยการเพมขนของความดนเลอด (Flow = Pressure/Resistance) จงท าใหอตราการไหลของเลอดคนสคาปกต ทงๆ ทความดนเลอดยงคงสงกวาปกต (รปท 12-14) ถาท าลายหรอยบย งการท างานของกลามเนอเรยบตามหลอดเลอด แลวศกษาดวยวธการเดยวกนพบวา อตราการไหลของเลอดจะเพมขนตามความดนเลอดทเพมขน โดยไมเกดการควบคมตวเองแตอยางไร ซงสนบสนนบทบาทของกลามเนอเรยบในการควบคมตวเองดงกลาว

ทฤษฎไมโอเจนกสามารถอธบายการควบคมตวเองไดด ในภาวะทเมแทบอลซมของอวยวะทศกษามคาคงทอยคาหนง โดยเฉพาะการควบคมการไหลของเลอดไปเลยงสมองและไต เพราะถาเมแทบอลซมของอวยวะเปลยนไป อตราการไหลของเลอดจะเปลยนไปดวย แมวาความดนเลอดแดงอาจคงทหรอเพมขนกตาม ซงแสดงวา ยงมกลไกอนอกทเกยวของกบการควบคมตวเอง ทฤษฎไมโอเจนกมขอจ ากดอยประการหนงคอ ในกรณทความดนเลอดแดงเพมขน หลอดเลอดแดงทวรางกายจะตบและความตานทานรอบนอกทงหมดเพมขน การเปลยนแปลงนจะท าใหความดนเลอดแดงยงเพมมากขน ซงเปนอนตรายอยางยงตอรางกาย แตปกตปรากฏการณเชนนไมเกดขน อาจเปนเพราะบางอวยวะเทานนทมการควบคมตวเองไดดจากคณสมบตของกลามเนอเรยบ ในขณะทหลอดเลอดในอวยวะอนอาจไดรบอทธพลของระบบประสาทและฮอรโมน อนเกยวของกบการควบคมความดนเลอด มากกวาการควบคมตวเอง แมกระนนกตามทฤษฎนใชอธบายกลไกการเกดความดนเลอดสง เนองจากการเพมปรมาตรเลอดเปนสาเหตเบองตนไดด

409

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

รปท 12-14 แผนภมแสดงกลไกการควบคมอตราการไหลของเลอดไปเลยงอวยวะ ดวยกลไกภายในตวอวยวะเองแบบไมโอเจนก (myogenic autoregulation) (Roysommuti and Wyss, 2013)

4.2 ทฤษฎเมแทบอลซม การศกษาในกลามเนอลาย ซงตดเสนประสาทอตโนวตทไปเลยง และควบคมการไหลของเลอดผานกลามเนอลายมดนน ดวยอปกรณและเครองมอเฉพาะพบวา ถาควบคมความดนเลอดทางหลอดเลอดแดงใหคงท แลวกระตนการท างานของกลามเนอดวยไฟฟา อตราการไหลของเลอดไปเลยงกลามเนอทศกษาจะเพมขน อยางเปนสดสวนกบอตราการใชออกซเจนของกลามเนอ การศกษาในมนษยในขณะออกก าลงกายหนกปานกลาง พบวา อตราการไหลของเลอดไปเลยงกลามเนอลายทท างานเพมขน เนองจากความตานทานการไหลของกลามเนอนลดลง ในขณะทความดนเลอดแดงเฉลยในภาวะนคอนขางคงท ดงนนจงสรปไดวา ถากลามเนอลายท างานมาก ความตานทานการไหลของกลามเนอลายเองจะลดลง ปญหาตอไปคอ "เมออวยวะหนงๆ ท างานกอใหเกดปจจยใดไปท าใหหลอดเลอดขยายตว" จากการศกษาพบวา มการเปลยนแปลงปจจยทเกยวของกบเมแทบอลซมของอวยวะ ในขณะทอวยวะนนท างานมากขน ซงสามารถท าใหหลอดเลอดขยายตวได ไดแก ความดนยอยของออกซเจนลดลง ความดนยอยของคารบอนไดออกไซดเพมขน ความเขมขนของโปแตสเซยมรอบหลอดเลอดเพมขน พเอชลดลง ออสโมแลลตของเลอดเพมขน ระดบอะดโนซนเพมขน ไนตรกออกไซดและโพรสทาแกลนดนสชนดไอคดหลงมากขน เปนตน ในบรรดาปจจยเหลาน บทบาทของอะดโนซนไดรบการศกษากนมาก อะดโนซนเปนผลตผลของการสลายเอเอมพ ซงไดจากการสลายเอดพและเอทพ ตามล าดบ ถาเนอเยอท างานมาก จะสลายเอทพมาก และระดบอะดโนซนจะเพมขน อะดโนซนแพรจากเซลลกลามเนอลาย แลวจบกบตวรบบนเยอหมเซลล

410

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

กลามเนอเรยบหลอดเลอด ท าใหชองโปแตสเซยมไอออนทไวตอเอทพเปดมากขน กลามเนอเรยบหลอดเลอดเกดไฮเปอรโพลาไรซ และคลายตว ตามล าดบ สารอนๆ ขางตนสามารถออกฤทธทเฉพาะ และท าใหหลอดเลอดขยายตวได ในท านองเดยวกน แมมกลไกแตกตางกน การขยายตวของหลอดเลอดเฉพาะทน ท าใหความตานทานการไหลลดลง ในขณะทความดนเลอดแดงถกควบคมใหคงทไว อตราการไหลของเลอดไปเลยงอวยะจงมากขน ตามอตราเมแทบอลซมหรอความตองการ (รปท 12-15) การท างานในลกษณะนเกดไดเองภายในอวยวะหนงๆ จงเรยกวา "การควบคมตวเองจากเมแทบอลซม (metabolic autoregulation)"

เมแทบอลซมของทงรางกายก าหนดผลงานของหวใจ เมอรางกายใชพลงงานมาก ความตานทานรอบนอกทงหมดจะลดลง ในขณะทผลงานของหวใจเพมขน ความเกยวพนกนเชนนสวนหนงอาจเนองจากการควบคมตวเองจากเมแทบอลซมดงกลาว การเปลยนแปลงในลกษณะนชวยใหความดนเลอดไมเปลยนแปลงมาก แตเลอดไหลไปเลยงอวยวะทท างานมาก ไดเหมาะสมกบความตองการ ในขณะทอวยวะอนๆ ทท างานตามปกต เชน สมอง ยงคงไดรบเลอดในอตราเทาเดมตามความตองการ

สวนกรณทความดนเลอดเพมขน แลวอวยวะหนงๆ สามารถควบคมอตราการไหลไดนน นอกแหนอจากอธบายดวยทฤษฎไมโอเจนกแลว การควบคมตวเองจากเมแทบอลซมอาจอธบายไดดงน ในชวงแรกทความดนเลอดแดงเพมขน อตราการไหลของเลอดผานอวยวะทศกษาเพมขน จงชะลางเอาอะดโนซน (และหรอปจจยทขยายหลอดเลอดอนๆ) ไปมาก เมอระดบสารนในอวยวะนนลดลง หลอดเลอดจงบบตวมากขน ความตานทานการไหลจงเพมขน และอตราการไหลของเลอดคนสปกต ตามล าดบ แมวาในชวงหลงนความดนเลอดแดงยงคงสงกวาปกตอยกตาม

รปท 12-15 แผนภมแสดงกลไกการควบคมอตราการไหลของเลอดไปเลยงอวยวะ ดวยกลไกภายในตวอวยวะเองทเกดจากเมแทบอลซม (metabolic autoregulation) (Roysommuti and Wyss, 2013)

411

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

การควบคมตวเองเมอความดนเลอดเพมขนนน แมจะชวยใหอตราการไหลของเลอดไปเลยงอวยวะ

นนมคาคงท แตเนองจากขนาดหลอดเลอดลดลงจากการทบบตวมากขน จงท าใหเลอดไหลผานอวยวะนนดวยความเรวทสงมากกวาปกต (จาก Q = Av) ดงนน แมอตราการไหลจะคงท ความสามารถในการแลกเปลยนสารระหวางเลอดกบเนอเยออาจจะลดลง นอกเหนอจากการทความเรวในการไหลเพมขนแลว อกสวนหนงอาจเกดจากพนทผวในการแลกเปลยนสารลดลงดวย ดงนน การควบคมตวเองของอวยวะตางๆ เพอใหเลอดไหลไปเลยงดวยอตราทคงท เมอความดนเลอดเปลยนไปนน อาจมไดหมายความวาอวยวะนนยงคงมการท างานและกระบวนการเมแทบอลซมเหมอนปกต ดงนน การควบคมตวเองจงท างานเพยงเพอปองกนไมใหเลอดไหลไปเลยงอวยวะหนงๆ มากขนหรอนอยลง อยางรนแรงเทานนเอง

4.3 กระบวนการอนๆ นอกจากการควบคมตวเองเนองจากคณสมบตของกลามเนอเรยบและเมแทบอลซมของอวยวะแลว ยงคงมกระบวนการอนอกทอาจท างานเฉพาะในแตละอวยวะ โดยเฉพาะไต ไตอาจควบคมการไหลของเลอดไปเลยงไตเอง ดวยกระบวนการปอนกลบโดยอาศยความสมพนธระหวางหลอดไตฝอยสวนปลายตอนตนหรอแมคลาเดนซา (macula densa) หลอดเลอดแดงเลกขาเขา และหลอดเลอดแดงเลกขาออก ซงเรยกวา จกซตาโกลเมอรลารแอพพะเรตส (juxtaglomerular apparatus) นอกจากนมรายงานวา หลอดเลอดขนาดเลกมตวรบรความเรวในการไหลของเลอดดวย ซงรายละเอยดยงคงตองศกษากนตอไป

บรรณานกรม Berne RM, Levy MN, Koeppen BM, Stanton BA (editors). Physiology, 5th edition, Mosby, St. Louis,

2004. Berne RM, Sperelakis N, Geiger SR (editors). Handbook of physiology. Section 2: the cardiovascular

system. Volume I: the heart. American Physiological Society, Bethesda/Maryland, 1979. Bohr DF, Somlyo AP, Sparks HV (editors). Handbook of physiology. Section 2: the cardiovascular

system. Volume II: vascular smooth muscle. American Physiological Society, Bethesda/Maryland, 1980.

Boron WF, Boulpaep EL (editors). Medical physiology: a cellular and molecular approach, and update edition. Elsevier, Philadelphia, 2005.

Fozzard HA, Haber E, Jennings RB, Katz AM (editors). The heart and cardiovascular system. Raven Press, New York, 1991, volume 12-2.

Lund-Johansen P. The hemodynamics of the aging cardiovascular system. J Cardiovasc Pharmacol 12 (Suppl 8):S20-S30, 1988.

412

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

Milner WR. Hemodynamics, 2nd edition. Williams & Wilkins, Baltimore, 1989. Mouncastle VB (editor). Medical physiology, 14th edition. C. V. Mosby, St. Louis, 1980, volume II.

Patton HD, Fuchs AF, Hille B, Scher AM, Steiner R. Textbook of physiology, 21st edition. W.B. Saunders, Philadelphia, volume 2, 1989.

Renkin EM, Michel CC (editors). Handbook of physiology. Section 2: the cardiovascular system. Volume IV: microcirculation, part 12-2. American Physiological Society, Bethesda/Maryland, 1984.

Roysommuti S, Wyss JM. Chapter 10 Taurine effects on arterial pressure control. In: Watson RR, Preedy, VR (editors). Bioactive food as dietary interventions for cardiovascular disease. Boston, Elsevier, pages 183-195, 2013.

Shepherd JT, Abboud FM (editors). Handbook of physiology. Section 2: the cardiovascular system. Volume III: peripheral circulation and organ blood flow, part 1-2. American Physiological Society, Bethesda/Maryland, 1983.

West JB (editor). Physiological basis of medical practice, 12th edition. Williams & Wilkins, Baltimore, 1991.

413

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

บทท 13 ระบบหลอดเลอดแดง

บทบาทในการไหลเวยน ระบบหลอดเลอดแดงสวนกายเรมตนทเอออรตา และไปสนสดทหลอดเลอดแดงเลกสวนปลายและ

หรดกอนหลอดเลอดฝอยในอวยวะตางๆ สวนระบบหลอดเลอดแดงสวนปอด เรมทหลอดเลอดแดงพลโมนาร สนสดทหลอดเลอดแดงเลก และหรดกอนหลอดเลอดฝอยทถงลม ระบบหลอดเลอดแดงถกแบงตามหนาทไดสองสวน สวนแรกมความยดหยนและท าหนาทเปนตวน าเลอด ไดแก เอออรตา และหลอดเลอดแดงขนาดใหญจนถงขนาดเลก หลอดเลอดกลมนมกลามเนอเรยบนอย แตมความยดหยนสงกวาหลอดเลอดสวนอนๆ สวนทสองคอ หลอดเลอดความตานทาน ไดแก หลอดเลอดแดงเลก หลอดเลอดแดงเลกสวนปลาย และหรดกอนหลอดเลอดฝอย มความยาวรวมกนประมาณสองถงสามมลลเมตร เปนสวนทมความตานทานการไหลสงทสดในระบบไหลเวยน ท าหนาทปรบความตานทานรอบนอกทงหมดของระบบไหลเวยน และเปนสวนสดทายของระบบหลอดเลอดแดงดวย จงท าหนาทส าคญในการปรบอตราการไหลของเลอดไปเลยงอวยวะตางๆ และความดนเลอดแดง

หวใจบบเลอดเขาสเอออรตาเปนจงหวะแบบพลเซไทล คอมชวงบบเลอดสลบกบชวงหยด เลอดจงไหลในหลอดเลอดแดงแบบพลเซไทล โดยเพมขนในขณะหวใจบบตว และลดลงในขณะหวใจคลายตว คณสมบตนเกยวของกบความยดหยน ความตานทาน และความเฉอยของระบบหลอดเลอดแดง เลอดทหวใจบบออกไดในระยะหวใจบบตว มไดไหลผานหลอดเลอดแดงเลกไปยงหลอดเลอดฝอยทงหมด เนองจากอทธพลของความตานทานของหลอดเลอดแดงเลก เลอดสวนหนงจงสะสมในหลอดเลอดแดงเพมขนในขณะหวใจบบตว ปรมาตรเลอดนดนใหผนงหลอดเลอดแดงขยายออก ซงมลกษณะคลายกบวา พลงงานจลนของการไหลเปลยนเปนพลงงานศกยของการยดหลอดเลอด (รปท 13-1) เมอถงระยะหวใจคลายตวซงไมมเลอดออกจากหวใจ การคนสภาพความยดหยนของหลอดเลอดแดงดงกลาว ชวยผลกดนใหเลอดแดงไหลไปยงหลอดเลอดฝอยและหลอดเลอดด า การท างานเชนนเลอดจงไหลในระบบหลอดเลอดอยตลอดเวลา แมในชวงทหวใจคลายตวตามปกต สวนเลอดในหลอดเลอดฝอยและหลอดเลอดด า ไหลคอนขางสม าเสมอ และมลกษณะของพลเซไทลเพยงเลกนอยหรอไมมเลย โดยเฉพาะในภาวะทความตานทานรอบนอกทงหมดเพมขน คณสมบตของระบบหลอดเลอดแดง ทชวยเปลยนจากการไหล (และความดนเลอด) แบบพลเซไทล เปนแบบคงทอยางตอเนองดงกลาว เรยกวา วนดเคสเซล (Windkessel) ค านมาจากภาษาเยอรมนซงใชอธบายระบบการเปลยนความดนแบบพลเซไทลของเครองจกรไอน า เปนความดนตอเนอง โดยอาศยทอทบรรจดวยอากาศ การท างานในลกษณะดงกลาวเรยกวา การกรองไฮดรอลก (hydraulic filter) การบบตวของหวใจเพอใหเลอดไหลแบบพลเซไทล จะใชพลงงานมากกวาการบบเลอด

414

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ใหไหลอยางตอเนอง คณสมบตในการกรองแบบไฮดรอลกของหลอดเลอดดงกลาว ชวยลดงานของหวใจลงไดมาก ท าใหงานทหวใจตองท าแบบพลเซไทลตามปกตนน เพมขนจากงานทเกยวของกบ ความดนเลอดและผลงานของหวใจแบบสถต อกเพยงประมาณ 10%

รปท 13-1 ในขณะบบตว เลอดทไหลออกจากหวใจ สวนหนงไหลไปยงหลอดเลอดฝอยและหลอดเลอดด า ในขณะทอกสวนหนงสะสมอยในหลอดเลอดแดง และดนใหผนงหลอดเลอดแดงขยาย (บน) เมอหวใจคลายตว การคนสภาพความยดหยนของหลอดเลอดแดง ชวยดนใหเลอดไหลไปยงหลอดเลอดฝอยและหลอดเลอดด าไดตอไป (ลาง)

ความยดหยนของหลอดเลอดแดง

สมประสทธความยดหยนของหลอดเลอด (elastance) เปนอตราสวนของการเปลยนแปลงปรมาตรในหลอดเลอดตอความดนในหลอดเลอดทเปลยนไป ความยดหยนของหลอดเลอดตางๆ วดไดจากชนหลอดเลอดนนๆ ซงตดจากรางกายมนษย โดยเฉพาะผปวยทตองรบการผาตดเกยวกบหลอดเลอด น าหลอดเลอดมาผกปลายดานหนงกบอปกรณวดความดน และอกดานหนงตอเขากบทอส าหรบเพมปรมาตรในหลอดเลอด ดวยวธนท าใหไดกราฟความสมพนธ ระหวางความดนในหลอดเลอดกบปรมาตรทเปลยนไป ความชนของกราฟนกคอ สมประสทธความหยน (capacitance) (รปท 13-2) จากการศกษาพบวา ความหยนของหลอดเลอดขนกบอาย หลอดเลอดแดงของผสงอายมความหยนนอยกวาของคนวยหนมสาว ยงกวานน

415

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ชวงความดนทหลอดเลอดมความหยนสง ในผสงอายกแคบกวาของคนวยหนมสาว คออยระหวาง 30-60 มม.ปรอท เทานน ในขณะทของคนวยหนมสาวอยระหวาง 50-150 มม.ปรอท ความแตกตางของความหยนนเปนสาเหตหนง ทท าใหผสงอายมความดนเลอดตามปกตสงกวาคนวยหนมสาว ความหยนทความดนเลอดมากกวา 80 มม.ปรอท ลดลงตามอาย เนองจากคอลลาเจนและอแลสตน (collagen and elastin) ซงเปนสวนประกอบของหลอดเลอดมคณสมบตเปลยนไป ในภาวะนไมเพยงความหยนจะลดลงเทานน ความยดหยนกลดลงดวย เพราะหลอดเลอดมความแขงเพมขน (rigidity) หวใจไมสามารถบบเลอดสระบบหลอดเลอดทมความหยนนอย ไดเรวเทากบระบบหลอดเลอดทมความหยนสง จงตองใชเวลานานในการบบเลอดใหไดปรมาตรสโตรกเทาเดม

รปท 13-2 ความสมพนธระหวางปรมาตรกบความดนภายในเอออรตา ซงไดจากคนในชวงอายตางๆ ความชนของกราฟคอความหยนของเอออรตา (วาดใหมจาก Berne and Levy, 1988)

416

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ในภาวะปกต การเปลยนแปลงปรมาตรและความดนเลอดในรางกาย มไดเปนแบบสถตดงกลาวแลว แตมลกษณะพลวต ดงนน ความดนเลอดทเปลยนแปลง จงขนกบทงปรมาตรทเปลยนไปและอตราการเปลยนแปลงปรมาตรดวย คณสมบตนเรยกวา ความเหนยวหนดรวมความยดหยน (viscoelasticity)

ความตานทานเชงซอนของหลอดเลอด (vascular impedance) หลอดเลอดแดงมคณสมบตของความหยน (compliance) ความตานทาน (resistance) และความ

เฉอยหรอความเหนยวน า (inductance) เมอหวใจบบเลอดใหไหลแบบพลเซไทล การไหลและความดนเลอดในหลอดเลอดแดงจงมลกษณะพลเซไทลดวย โดยมลกษณะเปนคลนพลเซไทล คลนแตละสวนหรอแตละบรเวณในหลอดเลอด เปนผลรวมของคลนเนองจากการไหลของเลอดออกจากหวใจ รวมกบคลนสะทอนจากหลอดเลอดตางๆ ดงนน เมอพจารณาอตราสวนของความดนเลอดแดง (PA) ตออตราการไหลในหลอดเลอดแดง (QA) คานเรยกวา ความตานทานเชงซอนขาเขา (input impedance) เปนปจจยทตานการไหลแบบพลเซไทล ถา PA คอความดนเลอดแดงเฉลย และ QA คอผลงานของหวใจ อตราสวนนคอ ความตานทานรอบนอกทงหมด นนเอง (เนองจากความดนเลอดทหวใจหองบนขวามคาใกลศนย) อนเปนปจจยทตานการไหลแบบราบเรยบและคงทคลายกบการไหลของไฟฟากระแสตรง แตความตานทานเชงซอนเปนปจจยทตานการไหลแบบพลเซไทล คลายกบการไหลของไฟฟากระแสสลบ ซงมทงความตานทาน ความจไฟฟา และความเหนยวน า (คลายกบ RLC circuit ของวงจรไฟฟาแบบงาย)

ในเอออรตา ความตานทานเชงซอนขนกบความถทเปนสวนประกอบของคลนความดนเลอด และคลนอตราการไหลของเลอด (frequency components of arterial pressure pulse and blood flow) (รปท 13-3) ในชวงความถสง คาความตานทานเชงซอนจะลดลง ในทางกลบกน คานจะมากขน ในชวงความถต ามาก หรอความถทใกลศนย คณสมบตเชนนขนกบชนดของหลอดเลอดและสภาพของรางกายดวย เชน ถาหลอดเลอดแดงเลกบบตวมาก คลนสะทอนในระบบหลอดเลอดแดงจะมาก ความตานทานเชงซอนจะเพมขน เปนตน นอกจากนยงพบอกวา หลอดเลอดแดงขนาดกลางและเลกมความตานทานเชงซอนมากกวาเอออรตา สวนมมทตางกนระหวางคลนความดนเลอดและคลนการไหลนน ตามปกตจะเปนลบ (ความถ 2 เฮรทซ) นนคอ คลนการไหลน าคลนความดนเลอด ในชวงคลนความถต า แตถาคลนมความถต ามากหรอสงมากเกนไป มมทตางกนจะมคาใกลศนยมากขน แสดงถงวา คลนความดนเลอดและคลนการไหลมมมหรอเฟสใกลกน ความตานทานเชงซอนดงกลาวน มอทธพลตอการท างานของหวใจ มากกวาความตานทานรอบนอกทงหมด

417

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

รปท 13-3 ความสมพนธระหวางความตานทานเชงซอนขาเขาของหลอเลอด (vascular input impedance (Zart)) กบความถของคลน (frequency) ทเปนสวนประกอบของคลนความดนเลอดและคลนอตราการไหลของเลอด ซงศกษาในคนปกต (เสนทบ) คนทหวใจวาย (เสนปะเปนขดและจด) ววปกต (เสนปะเปนขด) และหมปกต (เสนปะเปนจด) ท าการวดทอตราการเตนของหวใจ 100 ครงตอนาท (The vascular input impedance is represented by: (a) magnitude modulus for DC and 10 harmonics; (b) expanded view of magnitude modulus for harmonics 1 to 10; and (c) phase modulus for DC and 10 harmonics; Koenig et al., 2008)

418

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

รปท 13-4 ความเรวในการไหลและความดนเลอดในหลอดเลอดสวนตางๆ (http://ai.stanford.edu/)

การไหลและความดนเลอดแบบพลเซไทล เมอหวใจบบเลอดออกสเอออรตา (และหลอดเลอดแดงพลโมนาร ซงมกระบวนการตางๆ คลายกบ

ระบบไหลเวยนสวนกาย ซงจะไดกลาวถงตอไป) โมเลกลของเลอดสวนน จะผลกดนโมเลกลของเลอดในเอออรตา ใหเคลอนทไปขางหนา ลกษณะเชนนท าใหเกดเปนคลนการไหลสงตอกนไปขางหนาอยางตอเนอง ดวยความเรวทมากกวาความเรวในการไหล แตเนองจากหลอดเลอดมการแตกแขนงและมขนาดเลกลงเรอยๆ และปลายระบบหลอดเลอดแดงมความตานทานการไหลมาก ซงท าหนาทคลายกบเปนก าแพงกนคลนการไหล เมอคลนการไหลแผไปกระทบกบผนงทางแยก และหลอดเลอดความตานทานสวนปลายของระบบหลอดเลอดแดง จงเกดเปนคลนสะทอนหลายแหง แผยอนทศทางกบการแผของคลนเดม คลนสะทอนและคลนเดมจงเกดการรวมตวกน โดยมผลลพธทงทเสรมและหกลางแอมพลจดซงกนและกน

419

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ขนกบต าแหนงในหลอดเลอดแดง จงท าใหลกษณะการไหลและความดนเลอดในแตละหลอดเลอดแดงแตกตางกนออกไป (รปท 13-4)

ในระยะแรกทหวใจบบเลอดออกสเอออรตา ปรมาตรเลอดทเขาเอออรตาจะมากกวาปรมาตรเลอดทไหลออกไปจากเอออรตาในเวลาเดยวกน เนองจากความตานทานเชงซอนของระบบหลอดเลอดแดง ปรมาตรเลอดในเอออรตาจงเพมขน ท าใหความดนเลอดในเอออรตาเพมขน และดนใหผนงเอออรตาโปงออก แลวความดนทสงในเอออรตาน กดนใหเลอดไหลออกไปขางหนาอกทอดหนง หลอดเลอดแดงสวนถดไปกเกดปรากฏการณเดยวกนกบทเอออรตา ลกษณะเชนนจงเกดคลนความดนเลอดเนองจากการท างานของหวใจ แผจากเอออรตาไปยงหลอดเลอดแดงสวนถดไปคลายกบคลนการไหล และดวยคณสมบตของความตานทานเชงซอน จงเกดคลนสะทอนและการรวมคลนขนในท านองเดยวกบการไหล แตผลลพธมลกษณะเสรมกนมากกวา จงท าใหไดความดนสงสดในระยะทหวใจบบตว เรยกวา ความดนระยะหวใจบบตว (systolic pressure)

ในชวงปลายของระยะหวใจบบเลอดออกสเอออรตา ความดนเลอดในหวใจหองลางซายนอยกวาความดนเลอดในเอออรตา เลอดจงไหลยอนกลบเขาสหองหวใจ ท าใหอตราการไหลในเอออรตาในระยะนเปนลบเมอเทยบกบคาเฉลยตามปกต ลกษณะเชนนจงเกดเปนคลนการไหลยอนอกคลนหนง หลงจากนนลนเอออรตกจะถกดนใหปด เลอดทไหลยอนเขาหวใจจงกระทบกบผนงลนหวใจ ท าใหเกดคลนสะทอนออกจากลนเอออรตกสเอออรตาในชวงแรกทหวใจคลายตว เรยกวา คลนไดโครตก (dicrotic wave) ซงมทงคลนการไหลและคลนความดนเลอด คลนไดโครตกนพบในหลอดเลอดแดงสวนอนดวยเชนกน แตมแหลงตางกน ทเอออรตาและหลอดเลอดแดงใกลเคยง คลนไดโครตกเกดจากคลนทสะทอนจากลนเอออรตกเนองจากการไหลยอนเปนสวนใหญ ในขณะทหลอดเลอดแดงสวนอน คลนไดโครตกเกดจากคลนสะทอนจากหลอดเลอดทอยขางหนา เชน หลอดเลอดแดงเลก เปนตน รวมกบคลนการไหลหรอความดนเลอด เนองจากการคนสภาพความยดหยนของหลอดเลอดแดง เมอไมมเลอดออกจากหวใจ ดงนนลกษณะการไหลรวมทงความดนระยะหวใจคลายตวจงอาจแตกตางกนไปในแตละหลอดเลอดแดง

เนองจากการไหลยอนและคลนสะทอนในชวงทลนเอออรตกปด จงเกดแองความดนเลอดขนในชวงแรกทหวใจคลายตว ถาเปนความดนเลอดทเอออรตา แองนเรยกวา อนซซรา (insisura) ซงเปนต าแหนงในความดนเลอดทบงถงชวงทลนเอออรตกปด สวนความดนเลอดซงสงขนหลงจากแองนเรยกวา คลนไดโครตก (dicrotic wave) (รปท 13-5) ในหลอดเลอดแดงสวนอน คลนไดโครตกเกดจากคลนเนองจากการไหลจากเอออรตา รวมกบคลนสะทอนจากหลอดเลอดขางหนา แองความดนเลอดนนเรยกวา แองไดโครตก (dicrotic notch) คลนการไหลและคลนความดนเลอดทเกดขนจากบรเวณหนงๆ อาจมความเรวในการแผ แอมพลจด ความยาวคลน เฟสหรอมม ความถ และระยะทางทแผไปได แตกตางกน ความดนเลอดทปรากฏในต าแหนงใดๆ จงขนกบผลรวมของคลนซงมความแตกตางกนในลกษณะดงกลาว ความส าคญของคลนความถหนงๆ ทก าหนดลกษณะความดนเลอดหรอการไหลของเลอด เรยกวา ก าลง (power) ซงคานจะมากหรอนอยสามารถวเคราะหไดโดยใช “Fourier transformation technique” กราฟทแสดงก าลงแตละคลนท

420

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

เปนสวนประกอบของคลนความดนเลอด (และคลนอนๆ) เรยกวา “frequency component power spectrum of arterial pressure pulse” (รปท 13-6) จะสงเกตเหนวา ความดนเลอดแดงประกอบขนจากคลนความถต าเปนสวนใหญ ซงคลนสวนนเกยวของกบการท างานของประสาทซมพาเทตกเปนสวนใหญเชนกน

รปท 13-5 สวนประกอบของคลนความดนเลอดแดงทเอออรตา

ในปจจบนการวเคราะหคลนทเปนสวนประกอบของความดนเลอด สามารถน าไปศกษาบทบาท

ของระบบประสาทอตโนวตทควบคมความดนเลอดได โดยเฉพาะในสตวทดลอง สวนในมนษยคลนทเปนสวนประกอบของอตราการเตนของหวใจไดรบการยอมรบมากกกวา โดยก าลงของชวงคลน 0.3-0.5 เฮรทซ มความสมพนธกบการท างานของประสาทซมพาเทตก ในขณะทก าลงในชวง 0.5-4.0 เฮรทซ มความสมพนธกบการท างานของประสาทพาราซมพาเทตก รายละเอยดในการค านวณอาจมความแตกตางกนไป ซงผอานสามารถศกษาไดจากเอกสารอางองทวไป รวมทงผลงานของผเขยนเอง ซงท าการศกษาเรองนทงในคนไทยและหนทดลอง ขอมลนมประโยชนในการตรวจรางกายเพอหาความผดปกตในการท างานของหวใจ และกลไกในการควบคมความดนเลอด โดยเฉพาะการตรวจเพอการปองกนและตดตามการรกษา นอกจากการวเคราะหคลนทเปนสวนประกอบความดนเลอดแลว การวดความเรวในการไหลของคลนความดนเลอดหรอคลนชพจร (pulse wave velocity) ดวยการวดความดนเลอดทหลอดเลอดแดงใกลหวใจเปรยบเทยบกบทวดไดทหลอดเลอดแดงปลายแขนหรอปลายขา หรอระหวางสองต าแหนงทศกษา ในปจจบนใชเครองมอทวางบนผวหนงโดยไมมผลใดๆ ตอรางกาย โดยวดสองต าแหนงในเวลาเดยวกน ระยะหางระหวางสองจด หารดวยเวลาทเรมความดนเลอดระยะหวใจบบตวในจงหวะเดยวกน ทแตกตางกนระหวางสองจด คอความเรวในการไหลของคลนความดนเลอดระหวางสองจดดงกลาว (รปท 13-7) นอกจากนอาจวดคลนไฟฟาหวใจพรอมกบคลนความดนเลอด แลวใชเวลาจากคลนอาร ไปยงจดทเรมเหนคลนความดนทตามมา น าไปหารระยะทางจากหวใจถงต าแหนงทวด กจะไดคาความเรวคลนชพจรเชนกน

421

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

คาทไดสามารถบอกถงความตานทานเชงซอนและความยดหยนของหลอดเลอดได โดยหลอดเลอดทมความตานทานเชงซอนมาก ความเรวคลนจะชา ในขณะทหลอดเลอดทมความยดหยนนอยหรอหลอดเลอดแขง ความเรวคลนจะมากขน ขอมลนมประโยชนในทางการแพทยและการวจย เพออธบายการเกดโรคหวใจและหลอดเลอดได

รปท 13-6 กราฟแสดงก าลงของคลนทเปนสวนประกอบของความดนเลอดแดง (AP, arterial pressure) ในหนขาววยโตเตมท ซงในชวงกอนและหลงคลอดไดรบอาหารปกต (C, control) ขาดทอรน (TD, taurine depletion) หรอไดรบทอรนเสรม (TS, taurine supplementation) คาทแสดงเปนคาเฉลยทไดจากการวดความดนเลอดแดงในหนทวางยาสลบ (9-10 ตวตอกลม) และวเคราะหดวย Fast Fourier Transformation (Khimsuksri et al., 2013)

คลนสะทอนตานทานการไหลของเลอด และตานทานการบบตวของหวใจ คอเปนแอฟเตอรโหลด (afterload) ถาคลนสะทอนมมาก เชน เมอหลอดเลอดแดงบบตวมาก หวใจจะบบตวแรงขนเนองจากแรงตานทานมาก แมวาความดนเลอดเฉลยในเอออรตาอาจเทาปกตกตาม ในภาวะทหลอดเลอดแดงเลกขยายตวมาก คลนสะทอนจะนอย การบบตวของหวใจและการไหลของเลอดจะสะดวกขน นอกจากน เลอดในหลอดเลอดฝอยและหลอดเลอดด าอาจไหลและมความดนแบบพลเซไทลไดบางสวน โดยมแอมพลจดนอยกวาในหลอดเลอดแดง ดงนน ดวยคณสมบตของความตานทานเชงซอนดงกลาว หวใจจงท างานมากกวาคาทค านวณไดจาก ความดนเลอดเฉลย ผลงานของหวใจ และความเรวในการไหลของเลอด อกประมาณรอย

422

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ละ 5-15 อยางไรกตาม งานทตองท าเพมดงกลาวถอวานอยมาก ถาเทยบกบการทหวใจตองท างานในหลอดเลอดทแขงและไมมความยดหยน หรอไมมความตานทานเชงซอน

รปท 13-7 หลกการวดคลนความดนเลอดหรอคลนชพจร (pulse wave velocity) ในรปความเรวของคลนความดนเลอดจากเอออรตาถงหลอดเลอดตนขา มคาเทากบระยะทางทตางกนหารดวยเวลาทตางกน

ถาท าการวเคราะหคลนการไหลและความดนเลอดจะพบวา คลนพลเซไทลเหลานมสวนประกอบของคลนยอยๆ ทมฮารโมนกส (harmonics) แตกตางกนไป (รปท 13-8) โดยมคลนเนองจากการบบเลอดออกจากหวใจเปนจงหวะหรออตราการเตนของหวใจ เปนคลนหลกทก าหนดคลนการไหลและคลนความดนเลอด สวนคลนอนเปนคลนเนองจากการคนสภาพความยดหยนของหลอดเลอดแดง และคลนสะทอน ซงอาจเกดจากคลนเดม และคลนสะทอนดวยกนกได คลนความดนเลอดในระยะหวใจบบตวมแนวโนมทจะรวมแอมพลจดกน ในหลอดเลอดแดงขนาดเลก (small artery) มากกวาเอออรตาและหลอดเลอดแดงขนาดใหญ (large artery) ความดนเลอดระยะหวใจบบตว จงเพมขนเลกนอยหรอลดลงชาๆ จากเอออรตาไปยงหลอดเลอดแดงขนาดเลก ในขณะทความดนเลอดในระยะหวใจคลายตวลดลงตามความดนเลอดเฉลย ทลดลงเมอเลอดอยหางหวใจ เนองจากมการเสยพลงงานไปเพอเอาชนะความตานทานการไหลในหลอดเลอด คลนความดนเลอดทเอออรตาและหลอดเลอดแดงขนาดใหญ เปนผลของคลนการไหล จงเกดหลงคลนการไหลเลกนอย แตในหลอดเลอดแดงขนาดเลก คลนความดนเลอดอาจน าคลนการไหล

423

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

เนองจากความเรวในการแผของคลนและอทธพลของคลนสะทอนทตางกน การไหลในสวนนยงคงเกดไดอยางตอเนอง เนองจากความดนเลอดเฉลยลดลงตามระยะทางทหลอดเลอดอยหางจากหวใจ จงมความแตกตางของความดนเลอดเฉลยเพยงพอทจะคงสภาพการไหลไดตอไป

รปท 13-8 การวเคราะหของเฟอเรยร (Fourier analysis) แสดงผลการรวมคลนความถ 0-1, 0-2, 0-3, 0-6, 0-10 และ 0-20 ฮารโมนกส (รปดานซายแสดงคลนความดนเลอด 0 (mean) ถง 6 ฮารโมนกส) วาท าใหเกดลกษณะความดนเลอดเปนอยางไรเมอเทยบกบคาจรง (original) (รปดานขวา) จะเหนวา คลนความดนเลอดทเอออรตาเปนผลรวมของคลนทมความถและแอมพลจดตางกนถง 20 ฮารโมนกส ฮารโมนกสแรกมความถเทากบอตราการเตนของหวใจปกต สวนฮารโมนกสถดไปมความถเปนเทาของฮารโมนกสแรก (Westerhof and Huisman, 1987)

424

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ความดนเลอด 1. ความรทวไป ความดนเลอดในหลอดเลอดแดงมลกษณะเปนพลเซไทล (รปท 13-5) ความดนเลอดสงสดซงวดได

ขณะหวใจบบตวเรยกวา ความดนระยะหวใจบบตว (systolic pressure) สวนความดนเลอดต าสดทวดไดในขณะหวใจคลายตวคอ ความดนระยะหวใจคลายตว (diastolic pressure) ความแตกตางของความดนเลอดทงสองคาคอ ความดนชพจร (pulse pressure) ความดนเลอดเฉลยในแตละรอบท างานของหวใจทวดดวยเครองมอตางๆ ในปจจบน คอมพวเตอรค านวณไดจากการอนทเกรชนพนทใตกราฟของคลนความดนเลอดแดงแตละรอบท างานของหวใจ หารดวยเวลาทใช (รปท 13-9) เปนคาทถกตองทสด อยางไรกตาม การวดความดนเลอดดวยวธนตองอาศยเครองมอทเฉพาะ ซงอาจวดโดยการใสหลอดสอนเขาหลอดเลอดแดง หรอวดทผวหนงเหนอหลอดเลอดแดงทตองการศกษากได โดยทวไปการวดความดนเลอดตามมาตรฐานทวไปเปนการวดโดยออมทหลอดเลอดแดงตนแขน (brachial artery) ซงไดฉพาะคาความดนเลอดระยะหวใจบบตว และระยะหวใจคลายตว ความดนเลอดแดงเฉลยบรเวณนมคาประมาณดวยความสมพนธตอไปน

รปท 13-9 เปรยบเทยบลกษณะความดนเลอดแดงทเอออรตากบทหลอดเลอดตนแขน ความแตกตางนท าใหคาความดนเลอดเฉลย มความสมพนธกบความดนระยะหวใจบบตว และความดนระยะหวใจคลายตว ตางกน (DP, diastolic pressure; SP, systolic pressure)

425

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

MAP = DP + 3

1 (SP – DP)

เมอ MAP = ความดนเลอดแดงเฉลย DP = ความดนระยะหวใจคลายตว SP = ความดนระยะหวใจบบตว

รปท 13-10 ลกษณะของความดนเลอดแดงทวดไดในหลอดเลอดแดงขนาดตางๆ ในรอบท างานของหวใจหนงๆ (Shah N, Bedford RF. Invasive and noninvasive blood pressuring monitoring. In: Lake CL, Hines RL, Blitt CD (editors). Clinical monitoring: practical applications in anesthesia and critical care medicine. W.B. Saunders, Philadelphia, page 182, 2001)

ความดนระยะหวใจบบตวมคาเพมขนเลกนอยจากเอออรตา ในหลอดเลอดแดงขนาดใหญ ขนาด

กลาง จนถงขนาดเลก ตามล าดบ เนองจากอทธพลของคลนสะทอน หลงจากนนจะมคาลดลงตามระยะทางทอยหางจากหวใจ ในขณะทความดนระยะหวใจคลายตวและความดนเลอดแดงเฉลยลดลง ตามระยะทางทอยหางจากหวใจ ดงกลาวแลวกอนหนาน ดวยเหตนความดนชพจรจงกวางมากขนในหลอดเลอดแดงขนาดใหญ ขนาดกลาง และขนาดเลก (รปท 13-10) แตเมอเลอดไหลผานหลอดเลอดแดงเลก (arteriole) เขาสหลอดเลอดฝอย ความดนชพจรจะหายไปหรอคงอยเลกนอย เนองจากหลอดเลอดแดงเลกมความตานทานการไหลมาก สวนความดนเลอดแดงเฉลยลดลงตามระยะทางทหลอดเลอดอยหางจากหวใจ และลดลงมากเมอเลอดแดงไหลเขาหลอดเลอดฝอย ดวยคณสมบตของความตานทานของหลอดเลอดแดงและหลอดเลอด

426

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

แดงเลกดงกลาวแลว การทรปรางของความดนเลอดแดงเปลยนไปในลกษณะทมจงหวะขนและจงหวะลงแตกตางกน เมออยในหลอดเลอดแดงขนาดตางกน ท าใหการประมาณคาความดนเลอดเฉลยดวยสมการขางตน มความคลาดเคลอนจากความเปนจรงมากขน โดยทวไปสตรประมาณคาความดนเลอดแดงเฉลยนใชไดดเฉพาะทหลอดเลอดตนแขนเทานน ยงไปกวานนการวดทถกตองอาจตองมการปรบคาใหสอดคลองกบอตราการเตนของหวใจดวย

2. การวดความดนเลอด ความดนเลอดสามารถวดไดดวยสองวธใหญๆ คอ การวดโดยตรง และการวดโดยออม การวด

โดยตรงกระท าโดยการสอดหลอดสวน เขาหลอดเลอดแดงแลวตอหลอดสวนน เขากบอปกรณเปลยนความดนเปนไฟฟา (pressure transducer) คาทไดจะถกบนทกดวยเครองวดทเหมาะสม อาศยวธการนเราสามารถวดความดนเลอดไดทกคา และอตราการเตนของหวใจดวย ความดนเลอดทวดไดอาจเปนความดนขางหรอความดนทงหมดกไดขนกบการวางปลายหลอดสวน ถาปลายหลอดสวนโผลทดานขางของหลอดเลอด เชน เอออรตา ความดนนคอความดนขางของหลอดเลอดหรอเอออรตา แตถาปลายหลอดสวนอยกลางหลอดเลอด เชน เอออรตา ในทศทางทสวนกบการไหลแตไมอดตนหลอดเลอด ความดนนคอความดนขางรวมกบความดนเนองจากการไหลของเลอดดวยความเรว หรอความดนทงหมด นนเอง อยางไรกตาม ความดนขางและความดนทงหมดอาจตางกนเพยง 5-10 มม.ปรอท เทานน

สวนการวดทางออมทแพรหลาย อาศยหลกการบบหลอดเลอดใหตบลงจนอดกลน แลวจงลดแรงบบลงจนเลอดไหลผานหลอดเลอดทตบนนได ดวยความเรวสง จนเกดการไหลหมนวนและเมอรเมอรขน การเกดเสยงรบรไดโดยใชเครองฟงตรวจ (stethoscope) วางใกลๆ กบบรเวณทหลอดเลอดตบ เรยกวา การวดแบบฟงเสยง (auscultatory methold) สวนการวดการหายไปและการคนของความดนชพจร คล าไดโดยใชนวมอวางบนหลอดเลอดแดงใตบรเวณทหลอดเลอดถกบบ เรยกวธนวา การวดดวยการคล าชพจร (palpatory method) ความดนเลอดทวดได อานคาจากอปกรณทใชบบหรอรดหลอดเลอด ซงสมพนธกบชวงทไดยนเสยงหรอการรบรสกชพจร เปนความดนเลอดระยะหวใจบบตวหรอคลายตวแลวแตกรณ ในปจจบนการวดดวยวธการนไดมการพฒนาใหงายขนในการใชงาน ราคาถก และเปนระบบอเลกโทรนก ซงบอกไดทงความดนเลอดระยะหวใจบบตว ความดนระยะหวใจคลายตว และอตราการเตนของหวใจ

นอกจากนการวดทางออมทคลายการวดดวยการคล าชพจร ยงพฒนาเปนการใชอปกรณอเลกโทรนก ทตรวจรบรความดนเลอดระยะหวใจบบตว หลงการบบใหหลอดเลอดทศกษาตบ ดวยการวดการไหลของเมดเลอดแดงดวยระบบอนฟาเรด หรอการรบรสกความดน (pressure sensor) ซงนยมใชในสตวทดลอง โดยเฉพาะการวดทหางหน (tail cuff plethysmography) ยงไปกวานนในปจจบนไดมการพฒนาการวดทางออมเปนการวดความดนเลอดและอตราการเตนของหวใจ ดวยอปกรณทตดตวคลายนาฬกา และสามารถบนทกขอมลไวเพอการเตอนและวเคราะหไดดวย

427

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

รปท 13-11 มาโนมเตอรแบบปรอท (บนซาย) มาโนมเตอรแบบทางกล (บนขวา) และเครองฟงตรวจ (ลางสด)

ในการวดความดนเลอดตองอาศยอปกรณวดคาความดนเรยกวา มาโนมเตอร (manometer) หรอ สฟกโมนาโนมเตอร (sphygmomanometer) และหรออปกรณเสรม เชน เครองฟงตรวจ หลกการวดความดนมสวธ คอ

(1) มาโนมเตอรแบบปรอท (mercury manometer) เปนอปกรณวดมาตรฐานหลกทยอมรบโดยทวไปทงในอดตและปจจบน ใชหลกแรงดงดดของโลกทกระท าตอมวลของเหลวในแนวดง ของเหลวทใชคอ ปรอท เพราะมความเสถยร ไมระเหย และมน าหนกทพอเหมาะในการวดความดนเลอดเปนความสงในระดบมลลเมตรของปรอทได (รปท 13-11) ความดนทศนยมลลเมตรคอความดนบรรยากาศ ความดนเลอดจงเปนคาทเทยบกบความดนบรรยากาศ โดยทวไปการวดความดนเปนความสงของปรอทนน ไมตองมการปรบคาเปนระยะๆ เหมอนอปกรณอน แตตองมการบ ารงรกษาอปกรณประกอบ เชน ทอยาง กระเปาะผา และการรวซมของปรอท เปนตน เปนอปกรณการวดทไมตองเทยบคากบอปกรณอน และใชเปนอปกรณหลกในการเทยบคาของอปกรณอนๆ จงจดเปนอปกรณเทยบคาปฐมภม (primary calibrator) ในปจจบนอปกรณนถกจ ากดการใชในบางประเทศ เชน เนเธอรแลนด และสวเดน เนองจากผลกระทบของสารปรอทตอรางกาย และสงแวดลอม ในกรณทมการรวไหล หรอตองก าจด ทงๆ ทเปนอปกรณทวดความดนเลอดไดแมนย าและเทยงตรงมากทสด

428

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

(2) มาในมเตอรแบบทางกลหรอแอนรอยดมาโนมเตอร (aneroid manometer) เปนอปกรณวดความดนทไมใชความสงของของเหลว ความดนของเหลวหรออากาศทจะวดจะดนแผนโลหะหรอวสดทมความยดหยน ซงแรงนจะสงตอไปยงเกลยรและกลไกทางกล เพอขบเคลอนใหเขมทหนาปดสเกลเคลอนทไป ลกษณะคลายการท างานของลกสบเครองยนต (รปท 13-11) อปกรณวดความดนบรรยากาศกอาศยหลกการน คาทสเกลตองมการเทยบคากบความสงของปรอท มหนวยเปนมลลเมตรของปรอท เชนกน การวดความดนเลอดแบบนเปนการวดทน ามาทดแทนการวดโดยใชปรอท แมวาความแมนย าและถกตอง จะนอยกวาแบบปรอท นอกจากนยงตองมการบ ารงรกษาและเทยบคาสม าเสมอดวย แตกนยมใชกนทวไปในปจจบน

(3) การวดความดนเลอดทางอเลกโทรนก (electronic manometer) เปนการวดความดนโดยอาศยอปกรณเปลยนความดนเปนไฟฟา (pressure transducer) ซงโดยทวไปอาศยการเปลยนแปลงความตานทานกระแสไฟฟา เมอความดนเปลยนแปลงไป (resistance-modulation transducer) แลวบนทกดวยเครองวดทางไฟฟาตางๆ ซงในปจจบนเปนระบบคอมพวเตอร การวดความดนเลอดโดยตรงกอาศยอปกรณน

การวดความดนเลอดทางออมใชอปกรณนวดการเปลยนแปลงความดน ในกระเปาะผาอยางตอเนอง (pressure pulse oscillation) บรเวณหลอดเลอดตนแขน (หรอทอนๆ) หลงการการบบใหตบ ความสงของการแกวงของคลนความดนทวดได จะนอยในชวงแรกทลดความดนในกระเปาะผา แลวสงขนเรอยๆ จนสงสด หลงจากนนจะลดลง (รปท 13-12) (การเหนผวปรอทกระเพอมขนลง ในการวดแบบมาตรรฐาน กเกดจากกระบวนการน) ความดนทวดได เมอความสงของการแกวงของคลนความดนทวดได มคาสงสด คอความดนเลอดเฉลย สวนความดนเลอดระยะหวใจบบตวและคลายตวจะเทยบกบความดนเลอดเฉลย โดยขนกบต าแหนงและลกษณะการแกวงของคลนความดนทวดได หลกการน (oscillometric measurement) ใชในอปกรณวดความดนเลอดแบบอตโนมต ซงอาศยการท างานของระบบคอมพวเตอรในการควบคมและประมวลผล การวดแบบอตโนมตนมความสะดวกและงายในการใช จงใชกนอยางแพรหลายในปจจบน แตมความแมนย านอยกวาวธอนๆ โดยมกจะไดคาความดนเลอดนอยกวาคาจรง จงมขอจ ากดในการใชในผปวยทเปนโรคหวใจและความดนเลอดสง

(4) ความเรวคลนชพจร (pulse wave velocity) และเวลาทใชในการสงคลนชพจร (pulse wave transit time) ความเรวคลนชพจรเปนความเรวทคลนชพจรทเกดจากการบบเลอดออกจากหวใจ เคลอนจากหวใจไปถงสวนอน เชน ปลายมอ ลายเทา เปนตน การวดอาศยการวดระยะทางจากหวใจถงต าแหนงทวางอปกรณวด และระยะเวลาจากคลนอารถงจดเรมคลนความดนทตามมาในจงหวะบบตวของหวใจจงหวะเดยวกน (รปท 13-7) ความเรวคลนชพจรและเวลาทใชในการสงคลนชพจร ขนกบความดนเลอดแดง ความดนเลอดมากท าใหความเรวคลนชพจรมากขน และเวลาทใชสนลง แตความสมพนธไมไดเปนเสนตรง เนองจากหลอดเลอดมความยดหยน การค านวณจงตองอาศยระบบคอมพวเตอร ความถกตองและแมนย าตองอาศยการเทยบคาทถกตอง แมยงมขอถกเถยงอย วธการวดความดนเลอดดวยหลกกการนไดมการพฒนาเปนการวดความดนเลอดทางออมแบบตอเนอง โดยอาศยการบนทกและประมวลผลดวยคอมพวเตอร และไมตองบบหลอดเลอดกอนอานคาเหมอนกบวธอนๆ

429

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

รปท 13-12 เปรยบเทยบการวดความดนเลอดแบบฟงเสยงโครอตกอฟฟ (บน) กบการวดการแกวงของคลนความดนในกระเปาะผา (cuff pressure oscillation) (SP, systolic pressure; DP, diastolic pressure; MAP, mean arterial pressure; Am, maximum oscillation amplitude for MAP measurement; As, oscillation amplitude for SP measurement; Ad, oscillation amplitude for DP measurement) (Adapted from Home blood pressure monitoring. Arch Intern Med 160(9):1251-1257, 2000)

2.1 การวดแบบฟงเสยง การวดแบบฟงเสยงประกอบดวย ผาหรอสายรดทมถงซงสามารถบบลมเขาได (cuff) พรอมกบ

อปกรณวดความดนลมในถงดวย ซงอาจเปนปรอท (mercury sphygmomanometer) หรอแบบทางกล และเครองฟงตรวจ (stethoscope) (รปท 13-11) เรมการวดดวยการใชผาทมกระเปาะหรอถงลมวางทบบนหลอดเลอดแดงตนแขน (brachial artery) ใหอยเหนอแขนพบประมาณหนงนว แลวพนผารดรอบแขนใหแนนพอสมควร คล าชพจรของหลอดเลอดตนแขนบรเวณแขนพบ ซงอยประมาณหนงในสามทางดานใน แลววางเครองฟงตรวจบนบรเวณนนใหแนบพอด ซงในชวงนจะไมไดยนเสยงอะไร (รปท 13-13) เพมความดนเขาไปในถงลมจนไดยนเสยงดงเบาๆ จนกระทงเสยงหายไป หรอเพมความดนเลอดใหสงประมาณ 140 มม.ปรอท (ส าหรบคนปกตทวไป หรอสงกวาส าหรบผปวยความดนเลอดสง) ในคนปกตความดนกระเปาะผาขนาดนจะกดหลอดเลอดจนตบสนท ไมมเลอดไหลผานบรเวณทตบ และไมมเสยงใดๆ หลงจากนนลดความดนในถงลงชาๆ ดวยความเรวประมาณ 2-3 มม.ปรอทตอวนาท พรอมกบฟงเสยงดวยเครองฟง

430

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ตรวจ เสยงแรกทไดยนเบาๆ ตรงกบความดนในถงลมเทาใด นนคอ คาความดนระยะหวใจบบตว เสยงทไดยนชวงนเกดจากความดนระยะหวใจบบตวสามารถดนใหเลอดไหลผานหลอดเลอดทตบไดเลกนอย และไหลอยางเรวจนเกดหมนวนและเมอรเมอรขน เมอลดความดนในถงลมตอไปจะไดยนเสยงดงชดขนเรอยๆ แลวแผวลงจนเสยงหายไป ความดนในถงลมทอานไดเมอเสยงหายไปนนคอ ความดนระยะหวใจคลายตว เสยงหายไป เพราะหลอดเลอดตนแขนไดขยายจนเลอดไหลผานเทาปกต โดยไมมการไหลปนปวนตามปกตการวดดวยวธฟงเสยง ไดคาความดนเลอดนอยกวาการวดโดยตรงประมาณ 3-5 มม.ปรอท ส าหรบเสยงทไดยนในขณะวดความดนเลอดนนเรยกวา เสยงของโครอตคอฟฟ (Korotkoff's sound) เกดจากการไหลหมนวนของเลอดผานบรเวณทตบ เปนเมอรเมอรชนดคลนกวน (noisy murmur) เมอลดความดนในถงลมจะไดยนเสยงแบงไดหาระยะดงน (รปท 13-13)

ระยะแรก เสยงดงเบาและแหลม ระยะทสอง เสยงดงมากและยาวขน ระยะทสาม เสยงดงทบและเบาลง ระยะทส เสยงดงแผวลงๆ ระยะทหา เสยงหายไป

รปท 13-13 วธการวดความดนเลอดโดยออมดวยการฟงเสยง (auscultatory method) ทหลอดเลอดตนแขน (ซาย) (http://www.rcisreview.com/AskTheInstructorMay2010.htm) และการเกดเสยงโครอตคอฟฟ ซงใชเปนจดอานคาความดนระยะหวใจบบตว (ความดนในกระเปาะผา เมอทไดยนเสยงแรก) และระยะหวใจคลายตว (ความดนในกระเปาะผา เมอเสยงหายไป) (http://pttmedstudent.pbworks.com)

431

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

2.2 การวดความดนเลอดโดยการคล าชพจร การวดความดนเลอดโดยการคล าชพจร บอกไดเพยงคาความดนระยะหวใจบบตวเทานน โดยม

วธการวดในท านองเดยวกบวธการวดแบบฟงเสยง เพยงแตไมใชเครองฟงตรวจ แตใชนวมอ (นวชและกลาง) จบชพจรบรเวณแขนพบใตทพนแขน หรอขอมอดานนอกของแขนขางเดยวกน ซงตรงกบหลอดเลอดแดงเรเดยล (radial artery) ตามปกตเมอคล าชพจรจะพบการเตนของชพจรอยางตอเนอง แตเมอเพมความดนในถงลมใหมากเกนความดนระยะหวใจบบตว ชพจรจะหายไป เมอลดความดนในถงลมลงจนเรมรบรชพจรได ความดนในถงลมขณะนนคอ ความดนเลอดระยะหวใจบบตว การคล าดวยมออาจไดคาความดนระยะหวใจบบตวนอยกวาการใชเครองฟงตรวจ สวนหนงเนองจากการรบรสกเสยงทเกดจากการไหลหมนปนปวนดวยเครองฟงตรวจ ไวกวาการรบรสกความดนเลอดทางผวหนงดวยนวมอสมผส

รปท 13-14 ตวอยางเครองวดความดนเลอดกงอตโนมต (1) เครองวดความดนเลอดอตโนมตพนฐาน (2) และเครองวดความดนเลอดอตโนมตคณภาพสง (3)

2.3 เครองวดความดนเลอดอตโนมต เครองวดความดนเลอดอตโนมต อาศยหลกการวดคลนการแกวงของความดนในกระเปาะผาในชวง

ทลดความดน ดงกลาวแลวขางตน เครองมอท างานดวยไฟฟาหรอแบตเตอร ประกอบดวยผารดแขนเชนเดยวกบการฟงเสยง ซงใชพนแขนทต าแหนงและหลกการเดยวกนกบการวดแบบฟงเสยง ตางกนท

432

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

เครองวดนท างานดวยระบบคอมพวเตอรทตรวจรบคลนความดนในกระเปาะผา ไมไดตรวจรบคลนเสยงโครอตคอฟฟ (รปท 13-14) เมอกดปมเรม เครองจะเพมลมในกระเปาะผาอตโนมต ความดนในกระเปาะผาจะมากเทาใดขนกบการตงทเครองวด เครองจะปลอยลมเองอตโนมตอยางชา เมอวดเสรจจะแสดงคาเปนตวเลขทหนาจอ ซงปกตเปนคาความดนระยะหวใจบบตว ความดนระยะหวใจคลายตว และอตราการเตนของหวใจ ควรท าการวดอยางนอยสามครงและใชคาเฉลย เครองวดในกลมนมการพฒนาไปอยางรวดเรว โดยมสวนประกอบอนๆ เพมขน รวมทงระบบคอมพวเตอรทซบซอน เพอการควบคมการท างาน การประมวลผล ตลอดจนการแปลผลการตรวจโดยเทยบกบคามาตรฐาน

เครองวดความดนเลอดกงอตโนมต อาศยหลกการวดคลายกบแบบอตโนมต ตางกนทผตรวจตองบบลมเขากระเปาะผา แบบเดยวกบการฟงเสยง เมอลดความดนในกระเปาะผาลง เครองวดจะท าการวดคลนการแกวงของความดนในกระเปาะผา และประมวลผลในท านองเดยวกบแบบอตโนมต แบบกงอตโนมตมขอดคอ ผตรวจสามารถเพมความดนในกระเปาะผา ใหเหมาะสมกบความดนระยะหวใจบบตวของผรบการตรวจได ซงเครองวดแบบอตโนมตสวนมากก าหนดคาความดนสงสดไวแนนอน ไมสอดคลองกบความดนเลอดของผปวย

2.4 เครองวดความดนเลอดตอเนองแบบรกราน (continuous invasive blood pressure monitor) การวดความดนเลอดตอเนองททราบกนด เปนการวดความดนเลอดดวยการสอดหลอดสวนเขา

หลอดเลอดทตองการวด โดยเฉพาะหลอดเลอดทแขน และขา หลอดสวนบรรจดวยน าเกลอไอโซทอนก ทเชอมตอกบอปกรณเปลยนความดนเปนไฟฟา แลววดดวยเครองวดทใชไฟฟา ซงในปจจบนเปนระบบคอมพวเตอร ในสตวทดลอง เชน หน สามารถวดไดดในหนทวางยาสลบ สวนหนทมสต ตองผาตดใสหลอดสวนเขาหลอดเลอดตนขาหรอทคอ โดยปลายหลอดสวนอยทเอออรตา สวนปลายอกดานหนง สอดใตผวหนงไปโผลทคอดานหลง ยดตดกบหนงคอดวยอะครลกท าฟน (dental acrylic) ปกตจะใหหนฟนและพกกอนวดสองวน ในการวดกเพยงตอหลอดสวนนกบอปกรณและเครองมอดงกลาวแลวขางตน สามารถวดความดนเลอดไดตอเนองและแมนย า ขอเสยคอตองท าในหองทดลอง และตองมผดแลตลอดเวลา จงไมเหมาะในการวดตดตอกนเปนวน จงไดมการพฒนาการวดเปนระบบไรสาย ดวยการผาตดใสอปกรณวดทใชแบตเตอรไวทในทองโดยสอดหลอดสวนเขาเอออรตา (blood pressure telemetry) อปกรณนวดความดนเลอดแลวแปลงเปนคลน สงไปยงเครองรบทอยภายนอก ซงแปลงคลนสญญาณเปนไฟฟา และบนทกดวยระบบคอมพวเตอร (รปท 13-15) วธนสามารถวดความดนเลอดไดตอเนองเปนเวลาหลายเดอนขนกบความจของแบตเตอร

วธการวดความดนเลอดในสตวทดลองดงกลาวสามารถน ามาใชกบคนได ในท านองเดยวกน ยกเวนการวดดวยอปกรณทสงคลนสญญาณ ไดมการพฒนาเปนเครองมอขนาดเลกทตดตวแบบภายนอก ซงอาจมระบบบนทกและประมวลผลในเครองเอง หรอสงคลนสญญาณไปยงอปกรณอนได แมวธนจะวดความดนเลอดตอเนองไดถกตองแมนย า แตการทตองสอดหลอดสวนเขาหลอดเลอด จงไมเหมาะในการวดตอเนอง

433

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ในระยะยาว โดยเฉพาะการวดนอกโรงพยาบาล เพราะตองมการดแลการตดเชออยางด จงใชเพอการดแลรกษาผปวยในสถานพยาบาล หรอเพอการวจยทไดรบการรบรองทางจรยธรรมแลวเทานน

รปท 13-15 แผนภาพแสดงการวดความดนเลอด ดวยการผาตดฝงอปกรณวดความดนและสงคลนสญญาณ (blood pressure telemetry) ในสตวทดลอง การวดตวแปรอนกสามารถท าไดท านองเดยวกน เพยงเปลยนอปกรณทจะใชวดใหเหมาะสม (http://www.ibiscanada.com/DSI_technology.html)

2.5 เครองวดความดนเลอดตอเนองแบบไมรกราน (continuous non-invasive blood pressure monitor)

เทคโนโลยการวดความดนเลอดตอเนองแบบไมรกรานไดมการพฒนาอยางตอเนอง เปนอปกรณทวางอยภายนอกและไมมการสอดหลอดสวนหลอดเลอด ในปจจบนมหลกกการผลตเครองมอนอยสามแบบ ดงน

2.5.1 เทคนคของพแนสซ (Penaz technique) ในหลอดเลอดหนงๆ ความดนเลอดมคาเทากบปรมาตรเลอดหารดวยความหยนของหลอดเลอด (pressure = volume/compliance) ถาความหยนของหลอดเลอดมคาคงท ปรมาตรเลอดทวดไดในต าแหนงนนจะบอกคาความดนเลอดได ปรมาตรเลอดทเปลยนไปในแตละรอบหวใจในบรเวณหนงๆ สามารถวดภายนอกไดตอเนองดวยเครองวดทใชระบบแสงอนฟราเรดหรอระบบคลนเสยง ในระยะหวใจบบตว ปรมาตรเลอดทหลอดเลอดปลายนวจะเพมขน ตามความดนเลอดระยะหวใจบบตว เนองจากหลอดเลอดขยายตว ถาตองการควบคมใหหลอดเลอดทปลายนวมปรมาตรคงทตลอดเวลา คอควบคมหลอดเลอดไมใหหดหรอขยายตามความดนเลอด ตองเพมหรอลดความดนรอบหลอด

434

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

เลอดจากภายนอก ความดนภายนอกทใชขณะหวใจบบตวคอ ความดนระยะหวใจบบตว สวนความดนภายนอกทใชขณะหวใจคลายตวคอ ความดนระยะหวใจคลายตว ดวยหลกการน ในป พ.ศ. 2516 เจน พแนสซ (Jan Penaz) นกวทยาศาสตรชาวเชคไดคดคนระบบ “electro-pneumatic control loop” เพอใชในการวดความดนเลอดทปลายนวขน ประกอบดวยระบบการวดปรมาตรดวยแสงและการควบคมความดนในกระเปาะหรอคฟฟ (cuff) รอบนว เทคนคนไดรบการพฒนาตอมาโดยกลมนกวทยาศาตรชาวเนเธอรแลนด ในราวป พ.ศ. 2520 เปนระบบฟนาเพรส (Finapres system ) ซงใชแพรหลายในวงการแพทย สวนการพฒนาเปนระบบดจตอลทสมบรณเปนผลงานของนกวทยาศาสตรชาวออสเตรเลย ในป พ.ศ. 2549 (รปท13-16)

เนองจากการวดความดนเลอดทปลายนวไดคาตางจากคามาตรฐานทวดไดทตนแขน จงมการปรบคาทวดไดใหสอดคลองกบคาจรง ซงเครองวดอาจก าหนดไวเปนคาคงท หรอมระบบเทยบคาอตโนมตเปนระยะๆ กได ขนกบบรษทผผลตและเทคโนโลยทใช

รปท 13-16 ตวอยางเครองมอวดความดนเลอดตอเนองแบบไมรกราน (continuous non-invasive blood pressure monitor) แบบวดทนวมอ (ซาย) และแบบวดทขอมอ (ขวา)

2.5.2 โทโนมเตอร (tonometer) โทโนมเตอรเปนเครองมอวดความดนเลอด ดวยการวดความดน ชพจร (pulse pressure) ทผวหนงเหนอหลอดเลอดขนาดใหญ (รปท 13-16) ในทนคอหลอดเลอดแดงเรเดยล (radial artery) วธการคอวางอปกรณรบรความดน (pressure sensor or tonometer) เหนอหลอดเลอดแดงเรเดยลพอด โดยมสายรดใหอปกรณนกดลงบนหลอดเลอดแดงเรเดยล จนหลอดเลอดนแบนราบแตไมตบ

435

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ความดนเลอดจะถายทอดไปยงตวรบรความดนทางผวหนง (คลายกบการวดโยตรง ทสอดหลอดสวนเขาหลอดเลอดแดงตนขา แลวใหปลายไปโผลทเอออรตา ความดนเลอดทเอออรตาจงกระทบปลายหลอดสวนโดยตรงตามทศทางการไหลของเลอด กรณนความดนเลอดทหลอดเลอดแดงเรเดยลเหนอจดทถกบบ ดนผนงหลอดเลอดตรงต าแหนงทถกบบในแนวการไหล แลวสงความดนออกมาทางผวหนง สอปกรณรบรความดน) ความดนในการบบนค านวณจากคาความดนเลอดระยะหวใจบบตว ความดนเลอดระยะหวใจคลายตว และความดนชพจร ทวดดวยวธฟงเสยง (หรอวธอตโนมต) ทตนแขน

วธนไดคาใกลเคยงความดนเลอดมากกวาการวดทปลายนว เพราะวดทหลอดเลอดขนาดใหญใกลกบหลอดเลอดตนแขน แตเครองมอมราคาแพง และมโอกาสผดพลาดมาก โดยเฉพาะการวางและการบบหลอดเลอดตองพอเหมาะมาก จงจะไดคาทถกตอง การเคลอนไหวมากกจะใหคาผดจากความจรงไปดวย 2.5.3 การวดเวลาในการเคลอนทของคลนความดน (pulse transit time) ในกลาวแลวกอนหนานวา เวลาทคลนความดนใชในการเคลอนทจากอออรตาไปยงปลายแขนปลายขานน มความสมพนธกบความดนระยะหวใจบบตว จงมการพฒนาเครองมอวดความดนเลอดตอเนองแบบไมรกราน ตามหลกการนขน อยางไรกตาม วธการนยงคงมขอถกเถยงทตองศกษาเพมเตมอกมาก และยงไมเปนทยอมรบกนอยางแพรหลายในทางวชาการและการแพทย

การเทคโนโลยและวธการวดความดนเลอดทางออมทกลาวมาขางตนนน มการเปลยนแปลงและพฒนาอยางตอเนอง จากระบบทางกลธรรมดาเปนระบบดจตอลทประมวลผลดวยคอมพวเตอร หวใจส าคญของเครองมอวาจะใหคาความดนเลอดตรงกบความดนเลอดทวดไดโดยตรงมากเพยงใดนน ตองอาศยการเทยบคากบการวดแบบมาตรฐานอยางถกตอง การบ ารงรกษาอยางสม าเสมอ การใชอยางถกตอง และผใชทราบขอจ ากดของแตละวธและเครงมอ (ตารางท 13-1)

ปจจยทมอทธพลตอความดนเลอด ความดนเลอดแดงขนกบหลายปจจย แมในคนคนเดยวกน ในรอบ 24 ชวโมง ความดนเลอดกมได

คงท แตอาจมการขนลงแตกตางกนไป 10-20 มม.ปรอท (รปท 13-17) โดยความดนเลอดแดงจะมคาต ามากเมอนอนหลบในเวลากลางคน และสงขนในเวลากลางวน สวนในสตวทหากนกลางคน และนอนในเวลากลางวน เชน หน ความดนเลอดจะสงขนในเวลากลางคน และลดลงนเวลากลางวน การเปลยนแปลงกลางวนกลางคนน สวนหนงถกก าหนดโดยระบบประสาทสวนกลางทควบคมจงหวะรอบวน (diurnal rhythm) ผานทางระบบประสาทอตโนวต สวนปจจยพนฐานอนทมอทธพลตอความดนเลอดแดงมดงน

436

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ตารางท 13-1 เปรยบเทยบการวดความดนเลอดดวยเทคนคตางๆ

Techniques Methods of measurement Advantages Limitations Korotkoff Manual auscultatory

technique where cuff is inflated and slowly deflated while practitioner listens over brachial artery for Korotkoff sounds (phase I–V)

Clinical “gold standard” for non-invasive monitoring Inexpensive No risk to the patient

Relies on “trained” personnel Subjective method with possible human error Cuff sizing error Cannot be done continuously

Oscillometric Automated technique where cuff is inflated and slowly deflated while a pressure sensor detects oscillations

Convenient Inexpensive Requires little to no operator skill

Cuff sizing error Cannot be done continuously

Arterial line Direct arterial catheterization (radial, femoral, brachial, etc.) connected through a fluid column to a pressure transducer

“Gold standard” for invasive monitoring Continuous monitoring

Risk to the patient Requires “trained” personnel to place appropriately

Peñás Volume clamp method which utilizes a finger cuff that adjusts pressure order to keep optically measured finger vascular volume constant

Convenient Non-invasive Continuous monitoring

Expensive Affected by factors such as cold extremities, vasopressors Needs calibration via another method

Tonometry Uses applanation (flattening) of the radial artery and measures pressure transmitted through skin

Non-invasive Continuous monitoring

Expensive Manual positioning of tonometer over radial artery not always accurate

Pulse transit time (photometric)

Pulse transducers located at two different sites records the time it takes for a arterial wave to travel between these two points

Non-invasive Continuous monitoring Requires no additional monitors over standard ASA monitors

Not fully developed to correlate pulse transit time to blood pressure

From Chung et al., 2013

437

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

รปท 13-17 ความดนเลอดแดงในรอบ 24 ชวโมง ของคนปกต

1. อาย ความดนเลอดปกตขนกบอาย อายมากขนความดนเลอดระยะหวใจบบตวจะสงขน สวนความดน

ระยะหวใจคลายตวจะเพมตามอายจนถงอายประมาณ 60 ป หลงจากนนจะมคาลดลง (รปท 13-18) การเพมขนสวนหนงเกยวของกบความยดหยนของหลอดเลอดแดงลดลงตามอาย และความตานทานรอบนอกทงหมดเพมขนตามอาย สวนการลดลงของความดนระยะหวใจคลายตวเมออายมากกวา 60 ป อาจเกดจากความยดหยนของหลอดเลอดลดลงมาก (หลอดเลอดแขงมาก) ในวยหนมสาว ความดนระยะหวใจบบตวมคาระหวาง 100-140 มม.ปรอท หรอประมาณ 120 มม.ปรอท ความดนระยะหวใจคลายตวมคาระหวาง 60-90 มม.ปรอท หรอประมาณ 80 มม.ปรอท และความดนเลอดเฉลยประมาณ 100 มม.ปรอท ในชวงอายนอยกวา 45 ป คนทวไปควรมความดนเลอดไมเกน 130/85 มม.ปรอท แตถาอายมากกวา 45 ป ผชายและผหญงควรมความดนเลอดไมเกน 140/90 มม.ปรอท ถาคาสงเกนขดจ ากดแสดงวา เปนโรคความดนเลอดสง (hypertension) สวนความดนเลอดระหวาง 130/85 -140/90 มม.ปรอท จดวาอยในกลมเสยง

2. เพศ ในชวงอายนอยกวา 60 ป ผหญงมความดนเลอดนอยกวาผชาย แตถาอายมากกวาน ผหญงสวน

ใหญมความดนเลอดมากกวาผชาย สวนหนงเกดจากระดบอสโทรเจนในผหญงลดลงในชวงหมดประจ าเดอน (menopause) รวมกบประสาทซมพาเทตกท างานมากขน นอกจากนผหญงมกมไขมนสะสมมากขนตามอายมากกวาผชาย ความดนเลอดสงพบมากในคนอวนและผสงอาย

438

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

3. น าหนก ความดนเลอดมความสมพนธโดยตรงกบน าหนกรางกาย โดยมสวนตางระหวาง 10-15 มม.ปรอท

(รปท 13-19) สวนหนงเกยวของกบปรมาณไขมนทสะสมในรางกาย ไขมนมากอาจท าใหผนงหลอดเลอดหนาขน ความยดหยนลดลง และหลอดเลอดบางสวนตบตน จงท าใหความดนเลอดระยะหวใจบบตวและคลายตวเพมขน

รปท 13-18 ความสมพนธระหวางความดนเลอดแดงกบอายของคนปกต

รปท 13-19 ความสมพนธระหวางความดนเลอดแดงกบน าหนกตว

439

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

4. เชอชาต ความดนเลอดระยะหวใจบบตวและคลายตว ในชาวอเมรกนผวด ามคาสงกวาคนผวขาวและคน

เอเชย ในทกกลมอายและเพศ ซงอาจเปนลกษณะทถกก าหนดทางพนธกรรม 5. สงแวดลอม ความชกของโรคความดนเลอดสงพบในประชาการทอยในเขตเมอง มากกวาในเขตชนบท ซงอาจ

เกดจากสภาพสงแวดลอมและฐานะทางเศรษฐกจและสงคม ทแตกตางกน ตลอดจนความเครยด อาหาร น า และอนๆ กอาจเปนปจจยเสรมดวย การรบประทานอาหารทมไขมน น าตาล และเนอสตวมากเปนประจ ากท าใหความดนเลอดสงขน สวนการรบประทานอาหารจ าพวกปลาและผกมาก เชน ชาวญปนและเกาหล ความชกของความดนเลอดสงจะมคาต า

เดกทเกดมามน าหนกนอยกวาปกต ซงอาจเกดจากแมขาดสารอาหาร โดยเฉพาะโปรตน เมอโตขนเปนผใหญ เดกกลมนจะมน าหนกตว และความดนเลอดสงกวาเดกทคลอดตามปกต สวนหนงเกดจากในชวงกอนและหลงคลอดขาดทอรน ซงเปนกรดอะมโนชนดบตา ทเดกตองไดจากแมหรออาหารเสรม สารนมมากในเนอปลา ไมมในพช (ยกเวนพชทะลบางชนด) แมทเปนมงสะวรตกจะมปญญหานเชนกน การเปลยนแปลงนสามารถถายทอดไปยงลกหลานได โดยเปลยนแปลงกระบวนการแสดงออกของยนส (epigenetic modulation of gene expression) แตไมไดเปลยนแปลงการเรยงตวของดเอนเอ นอกจากอาหารแลว การเลยงดในวยเดกยงมอทธพลตอความดนเลอดในวยผใหญดวย การใชยาและฮอรโมนในชวงกอนและหลงคลอด เชน สเตอรอยด และยายบย งการสรางหรอการออกฤทธของแองจโอเทนซนสอง กท าใหลกทโตเปนผใหญมโอกาสเกดโรคความดนเลอดสงไดมากกวาคนปกต ทงนอาจตองอาศยสงแวดลอมภายนอกเปนตวเรงการเกดดวย เชน ความเครยด อาหารรสเคม การรบประทานน าตาลและหรอไขมนมาก เปนตน (รปท 13-20)

6. ทาทรงตว ความดนเลอดในหลอดเลอดแดงสวนตางๆ ของรางกายแตกตางกนดงไดกลาวแลว เกยวของกบการ

ท างานของหวใจและความตานทานเชงซอนของหลอดเลอด นอกจากนปจจยภายนอกกมอทธพลตอความดนเลอดดวย การทเลอดเปนของเหลวจงมพลงงานทเกยวของคอ พลงงานศกยเนองจากความดน พลงงานจลน และพลงงานศกยเนองจากแรงโนมถวงของโลก ในทายนนงน าหนกของเลอดจากระดบหวใจกดทบลงไปยงหลอดเลอดทอยลางกวาเนองจากแรงโนมถวงของโลก ความดนเลอดจงเพมขนในหลอดเลอดแดงทอยต ากวาหวใจตามความสงทหางจากหวใจ อนเปนผลรวมของความดนเลอดทวดไดในทานอน บวกกบความดนเนองจากระยะทางทหางจากหวใจตามแนวดง สวนความดนเลอดทคอและศรษะจะต ากวาทานอนราบ (รปท 13-21)

440

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

รปท 13-20 แผนภมแสดงกลไกทการไดรบทอรนมากหรอนอยเกนไป ในชวงกอนและหลงคลอด ท าใหเกดความดนเลอดสงในวยผใหญไดงาย ผานกระบวนการเปลยนแปลงการแสดงออกของยนส

อยางไรกตาม ถาวดความดนเลอดทตนแขนตามปกต อทธพลของแรงโนมถวงดงกลาวมนอยมาก แมกระนนกตามเมอเปลยนจากทานอนเปนทายนทนททนใด ความดนระยะหวใจบบตวอาจต าลง ความดนระยะหวใจคลายตวอาจคงทหรอสงขน ในขณะทความดนเลอดเฉลยอาจลดลงหรอคงท ทงนเนองจากในทายนนง เลอดไหลกลบหวใจลดลง ปรมาตรสโตรกลดลง และความดนเลอดระยะหวใจบบตว และความดนเลอดเฉลยลดลง ตามล าดบ รเฟลกซบาโรรเซฟเตอรท างานมากขนไดขณะยนเกดจากความดนเลอดทหลอดเลอดแคโรตดซงอยเหนอหวใจลดลง ตามความสงทหางจากหวใจ การท างานของรเฟลกซบาโรรเซฟเตอรทรวดเรวตงแตเปลยนทาทรงตวน ชวยใหความตานทานรอบนอกทงหมด หวใจบบตวแรงขน และอตราการเตนของหวใจเพมขน ซงมสวนส าคญท าใหความดนระยะหวใจบบตว ความดนระยะหวใจคลายตว และ

441

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ความดนเลอดเฉลยทวดไดระดบหวใจหรอทตนแขนในคนปกต ในทานงหรอยนชวคร ไมแตกตางไปจากทานอน แตจะพบวาอตราการเตนของหวใจเพมขน อยางไรกตาม ถายนนงๆ นานขน เลอดจะไหลกลบหวใจลดลงมากขน ปรมาตรสโตรกจะลดลงมาก และความดนเลอดทกคาจะลดลง รวมทงความดนชพจรดวย ทงนเพราะความดนระยะหวใจบบตวลดลงในสดสวนทมากกวาความดนระยะหวใจคลายตว

รปท 13-21 ความดนเลอดแดงและความดนเลอดด าทต าแหนงตางๆ ในทานอน (ซายบนและลาง) และทายน (ขวา)

เมอคนปกตเปลยนจากทานอนเปนทายน อาจตรวจพบวา ความดนระยะหวใจบบตวและคลายตวเพมขน และความดนชพจรกวางขน เมอวดทตนแขน แทนทจะคงทหรอลดลงดงกลาวแลวขางตน นอกเหนอจากกลไกหลกเนองจากความดนเลอดทหลอดเลอดแดงแคโรตดลดลง เพราะอยสงกวาหวใจ และท าใหรเฟลกซบาโรรเซฟเตอรท างานมากขน โดยผานการท างานของประสาทซมพาเทตกทเพมขน และประสาทพาราซมพาเทตกทลดลงแลว ในทายน เลอดไหลกลบหวใจลดลง ความดนเลอดด าทหวใจหองบนลดลง บาโรรเซฟเตอรบรเวณนจะถกกระตนลดลง และเกดรเฟลกซบาโรรเซฟเตอร ไปกระตนการท างานของหวใจและหลอดเลอด ผานการเสรมฤทธการท างานของรเฟลกซบาโรรเซฟเตอรจากหลอดเลอดแดงแคโรตด หรอแคโรตดไซนส นอกจากนการยนตามปกต กลามเนอลายตามขอตอท างานเพมขน จงมลกษณะคลายกบการท างานของกลามเนอในขณะออกก าลงกายเบาๆ สวนหนงเกดจากรเฟลกซรบรภายในกาย

442

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

(proprioceptor reflex) จากกลามเนอไปกระตนการท างานของหวใจและหลอดเลอด ผานการเสรมฤทธการท างานของรเฟลกซบาโรรเซฟเตอรจากหลอดเลอดแดงแคโรตด หรอแคโรตดไซนส อตราการเตนของหวใจและแรงบบตวของหวใจจงเพมขน ผลทตามมาคอ ความดนเลอดระยะหวใจบบตวเพมขน โดยความดนระยะหวใจคลายตวอาจคงทหรอเพมขนเลกนอย ดวยหลกการเชนน ถาเรายนแตไมไดอยนงๆ มการขยบขาบางเปนระยะๆ ความดนเลอดแดงจงอาจมคาปกต เพมขน หรอลดลงเลกนอย แลวแตกรณ

7. การออกก าลงกาย ในขณะออกก าลงกาย ความดนระยะหวใจบบตวเพมขนอยางชดเจนตามความหนกของงานทท า

เนองจากแรงบบตวของหวใจและปรมาตรสโตรกเพมขน ความดนระยะหวใจคลายตวในชวงออกก าลงกายหนกปานกลาง อาจคงทหรอเพมขนเลกนอย เนองจากความตานทานรอบนอกทงหมดลดลง ถาออกก าลงกายหนกมากขน ความดนระยะหวใจคลายตวจะเพมขน เนองจากอตราการเตนของหวใจเพมขนมาก แตดวยสดสวนทนอยกวาความดนระยะหวใจบบตว ท าใหความดนชพจรกวางมากขน ดวยขอมลดงกลาว กอนทจะวดความดนเลอดตองใหผปวยหรอผรบการตรวจไดพกผอนกอน 5-10 นาท เพอมใหอทธพลของการออกก าลงกายหรอการท ากจกรรมมอทธพลตอความดนเลอด

การวเคราะหการเปลยนแปลงความดนเลอด ความดนเลอดทต าแหนงใดๆ ในหลอดเลอดแดง (Pa) เปนผลรวมของอทธพลของความดนแบบ

สถต (static pressure) เนองจากความหยนของหลอดเลอดแดง (arterial compliance, Ca) และปรมาตรเลอดแดง (arterial volume, Va) ดวยความสมพนธดงน

Pa = a

a

C

V

ความดนอกสวนหนงเกยวของกบการไหลแบบพลเซไทล อยางไรกตาม ความดนเลอดสวนใหญ

ถกก าหนดโดยความดนแบบสถตมากกวา 80% ดงนน ในทนจงจะวเคราะหความดนเลอดโดยค านงถงความดนแบบสถตเปนสวนใหญ และกลาวถงปจจยแบบพลเซไทลบางเพยงเลกนอย จากความสมพนธ

Pa = a

a

C

V

จะไดวา dt

d aP = dt

a

a

dV

C

1

a

oi

C

)Q - (Q

นนคอ

dPa = a

oi

C

)Q - (Q dt

443

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

เมอ dPa = ความดนเลอดแดงทเปลยนไป

dVa = ปรมาตรเลอดแดงทเปลยนไป dt = เวลาทเปลยนไปในภาวะหนงๆ Ca = ความหยนของหลอดเลอดแดง สมมตใหคงท Qi = อตราการไหลของเลอดจากหวใจเขาระบบหลอดเลอดแดง Qo = อตราการไหลของเลอดออกจากระบบหลอดเลอดแดง

ถาพจารณาในหนงรอบท างานของหวใจ (cardiac cycle) ความดนเลอดจะเกดขนดวยความสมพนธดงน

ความดนเลอดเฉลย (Pa) = a

a

C

V

ความดนเลอดระยะหวใจบบตว (Ps) = Pa + dPa

= Pa+ a

oi

C

)Q - (Q dt

เมอ dt คอชวงเวลาทหวใจบบเลอดออกสเอออรตา (systolic time) และ Qi > Qo

ความดนระยะหวใจคลายตว (Pd) = Pa + dPa

= Pa+ a

oi

C

)Q - (Q dt

เมอ dt คอชวงเวลาทหวใจคลายตว (diastolic time) และ Qi = 0

Qi ขนกบแรงบบตวของหวใจ ถาหวใจบบตวแรงและเรว Qi จะเพมขน ในขณะหวใจคลายตว Qi มคาเทากบศนย สวน Qo เทากบ (Pa-Pra)/R เมอ Pra คอความดนเลอดของหวใจหองบนขวา ซงปกตมคาต าจนถอวาเทากบศนย (2-7 มม.ปรอท) เมอเทยบกบความดนเลอดแดง (100 มม.ปรอท) และ R คอความตานทานรอบนอกทงหมด ดวยเหตน Qo จงมคาประมาณ Pa/R ชวงเวลาบบตวของหวใจนนมคาใกลเคยงกนในแตละสภาวะ สวนชวงเวลาทหวใจคลายตวขนกบอตราการเตนของหวใจ จากขอมลทงหมดทกลาวมานจะเหนวา ความดนเลอดแดงขนกบแรงบบตวของหวใจ ปรมาตรสโตรก ความหยนของหลอดเลอดแดง ความตานทานรอบนอกทงหมด ปรมาตรเลอดแดงเฉลย อตราการเตนของหวใจ และอตราเรวการบบเลอดออกจากหวใจ

1. แรงบบตวของหวใจ แรงบบตวของหวใจก าหนดปรมาตรสโตรก และอตราเรวในการบบเลอดออกจากหวใจ ถาปจจย

อนคงท เมอหวใจบบตวแรงมปรมาตรสโตรกเพมขน จะท าใหเลอดไหลเขาระบบหลอดเลอดแดงในขณะหวใจบบตวมากกวาทไหลออกไปทางหลอดเลอดฝอย ปรมาตรเลอดแดง และความดนระยะหวใจบบตว

444

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

จงเพมขน ตามล าดบ เมอหวใจคลายตว ความดนเลอดแดงทสงจากชวงหวใจบบตว ยงคงดนใหเลอดไหลไปทางหลอดเลอดฝอยมากกวาปกต แตเนองจากปรมาตรเลอดแดงเพมในขณะหวใจบบตวมาก ท าใหปรมาตรเลอดแดงต าสดในขณะหวใจคลายตวมคาสงขนดวยเมอปรมาตรสโตรกเพมขน โดยความดนระยะหวใจคลายตวเพมขนดวยสดสวนทนอยกวาความดนระยะหวใจบบตว จงท าใหความดนชพจรเพมขนตามปรมาตรสโตรกทเพมขน (ถาปจจยอนคงท) ดวยเหตนเราจงอาจประมาณการเปลยนแปลงปรมาตรสโตรกไดอยางคราวๆ โดยเทยบกบความดนชพจรทวดได (รปท 13-22) อยางไรกตาม เนองจากในภาวะปกต การเปลยนแปลงความดนเลอดขนกบหลายปจจย การเปลยนแปลงปรมาตรสโตรก จงไมจ าเปนตองท าใหความดนชพจรเปลยนไปในท านองเดยวกนเสมอไป

นอกจากน แมวาปรมาตรสโตรกและอตราการเตนของหวใจจะคงท แตถาหวใจบบตวใหเลอดออกไปยงเอออรตาดวยอตราเรวมาก ซงพบในภาวะทคอนแทรคทลต (contractility) ของหวใจเพมขน ลกษณะเชนนจะท าใหเลอดไหลเขาระบบหลอดเลอดแดง มากกวาอตราการไหลของเลอดไปยงหลอดเลอดฝอย จงท าใหความดนระยะหวใจบบตวสงขนมากกวาปกต ในขณะทความดนระยะหวใจคลายตวอาจสงขนเพยงเลกนอยหรอคงท จงท าใหความดนชพจรเพมขนดวย

รปท 13-22 ดชนปรมาตรสโตรก (stroke volume per body surface area) มความสมพนธเชงเสนตรงกบความดนชพจรทวดทหลอดเลอดแคโรตด (carotid pulse pressure, PP) ในนกกฬา (r = 0.48; P < 0.008) แตไมพบความสมพนธนในคนปกต (Laurent et al., 2011)

445

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

2. อตราการเตนของหวใจ อตราการเตนของหวใจมอทธพลมากตอชวงเวลาคลายตวของหวใจ จงมอทธพลตอความดนเลอด

ระยะหวใจคลายตวมากดวย ถาอตราการเตนของหวใจเพมขน ชวงเวลาทเลอดไหลออกจากระบบหลอดเลอดแดงไปยงหลอดเลอดฝอย กอนถงรอบท างานหวใจครงตอไป จะลดลง ปรมาตรเลอดแดงต าสดในขณะหวใจคลายตวจงเพมขนมากกวาปกต ท าใหความดนระยะหวใจคลายตวเพมขนดวย ในขณะทอทธพลตอความดนระยะหวใจบบตวจะนอยกวา แมวาเมออตราการเตนของหวใจเพมขนจะท าใหหวใจบบตวแตละครงแรงขนกตาม ดงนน ถาอตราการเตนของหวใจเพมขน ในขณะทปรมาตรสโตรกและปจจยอนคงท ความดนชพจรจะลดลง สวนในภาวะทอตราการเตนของหวใจลดลง จะเกดผลทตรงขามกน

รปท 13-23 ผลการเปลยนความหยน (C, g-1cm4s2) และความตานทานรอบนอก (Rp, gs-1cm-4) ของหลอดเลอดแดง ตอความดนเลอด (P) และอตราการไหล (F) ในเอออรตา เมออตราการเตนของหวใจ ปรมาตรหวใจหองลางกอนบบตว และคอนแทรคทลตของหวใจ ถกควบคมใหคงทไว กราฟนศกษาจากหวใจของแมว (isolated cat heart) (Westerhof and Huisman, 1987)

446

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

3. ความหยนของหลอดเลอดแดง จากความสมพนธ dPa = dVa/Ca ท าใหทราบวา ถาปรมาตรสโตรกเทากน เมอความหยนของหลอด

เลอดแดงลดลง ปรมาตรเลอดแดงทเพมขนจากคาเฉลยเทาเดมในระยะหวใจบบตว จะท าใหความดนระยะหวใจบบตวเพมขนมากกวาปกต สวนในขณะหวใจคลายตว ปรมาตรเลอดทลดลงเทากน ความดนทลดลงจะมากกวาปกต จงท าใหความดนเลอดระยะหวใจคลายตวลดลงมากกวาปกต (รปท 13-23) ผลรวมกคอ ถาความหยนของหลอดเลอดลดลง (หลอดเลอดแขงตวมากขน) ความดนชพจรจะเพมขน สวนในภาวะทความหยนของหลอดเลอดแดงเพมขนจะใหผลตรงขาม อยางไรกตาม ในภาวะทหลอดเลอดมความหยนลดลงอยางถาวร เชน ในผปวยหลอดเลอดตบหรอแขง ในขณะทหวใจบบเลอดออกสเอออรตา จะมแรงตานการบบตวมาก (แอฟเตอรโหลดเพม) หวใจจะปรบตวดวยการเพมแรงบบตวมากขน เพอใหปรมาตรสโตรกเทาเดม (cardiac homeometric autoregulation) ท าใหเกดอทธพลของอตราเรวในการบบเลอดออกสเอออรตาดวย ความดนระยะหวใจบบตวจงอาจสงมากกวา ทคาดคะเนจากผลโดยตรงของการทความหยนลดลงดงกลาวแลว ในระยะยาวความดนเลอดเฉลยจะเพมขนจนอยในภาวะความดนเลอดสง และมภาวะหวใจโต ซงเปนภาวะทพบไดบอยในผปวยโรคหลอดเลอดตบและแขง

4. ความตานทานรอบนอกทงหมด ถาอตราการเตนของหวใจและปรมาตรสโตรกคงท เมอความตานทานรอบนอกทงหมดเพมขน ใน

ระยะหวใจคลายตว เลอดจะไหลออกจากหลอดเลอดแดงไปหลอดเลอดฝอยลดลง ปรมาตรเลอดแดงต าสดจงเพมขน ท าใหความดนระยะหวใจคลายตวเพมขนมากกวาปกต ถาหวใจบบเลอดออกสเอออรตาเทาปกต ปรมาตรเลอดแดงในระยะหวใจบบตวจะเพมมากกวาปกต และท าใหความดนระยะหวใจบบตวเพมขนดวย ผลรวมคอความดนเลอดแดงเฉลยเพมขนดวย อยางไรกตาม ในทางปฏบต ถาความตานทานรอบนอกทงหมดเพมขน ในระยะแรกหวใจอาจจะบบเลอดออกไดลดลงเนองจากมแรงตานมาก จงท าใหความดนเลอดระยะหวใจบบตวเพมขน ในสดสวนทนอยกวาความดนระยะหวใจคลายตว ผลรวมคอ ความดนชพจรจะลดลง (รปท 13-23) ในระยะยาวเนองจากหวใจมการปรบตวเพมแรงบบตวไดมากขน ปรมาตรสโตรกอาจเทาเดม จะพบวา ความดนระยะหวใจบบตวเพมขนในสดสวนทมากกวาความดนระยะหวใจคลายตว จงท าใหความดนชพจรเพมขนดวย ซงพบไดในผปวยโรคความดนเลอดสงทวไป แตถาความตานทานรอบนอกทงหมดลดลงจะใหผลตรงขาม

5. ปจจยผสม จากทกลาวมาเปนเพยงบทบาทหลกของแตละปจจยตอความดนเลอดแดงเทานน ในทางปฏบต การ

เปลยนแปลงความดนเลอดจะเกดจากหลายปจจยรวมกน ซงมกเปนผลรวมของสาเหตและผลของการชดเชยของรางกาย เมอความดนเลอดเปลยนไป ดงนนความดนเลอดทเปลยนไปจงยากแกการคาดคะเนวาเกดจากปจจยใด ยงไปกวานนการเปลยนแปลงความหยนของหลอดเลอด ความตานทานการไหล และอตราการเตนของหวใจ ยงมอทธพลตอความตานทานเชงซอนและคณสมบตพลเซไทลของความดนเลอดดวย เชน ถา

447

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ความตานทานรอบนอกทงหมดเพมขน ในขณะหวใจบบตว จะมคลนสะทอนตานการบบตวของหวใจมาก หวใจเองกปรบตวดวยการบบตวแรงขน จงท าใหความดนระยะหวใจบบตวเพมขนมากกวาอทธพลของปจจยสถต เปนตน ดงนนการพจารณาปจจยตางๆ วามอทธพลตอความดนเลอดแดงมากนอยเพยงใด จงตองค านงถงเหตและการชดเชยรวมกน เชน ถารางกายเสยเลอดมาก เลอดจะไหลกลบหวใจลดลง ปรมาตรสโตรกลดลง ผลงานของหวใจลดลง และความดนเลอดแดงเฉลยลดลง ตามล าดบ รางกายจะชดเชยโดยผานรเฟลกซบาโรรเซฟเตอร แลวท าใหความตานทานรอบนอกทงหมดเพมขน ความหยนของหลอดเลอดแดงลดลงเลกนอย ความแรงในการบบตวและอตราการเตนของหวใจเพมขน ผลรวมทพบคอ ความดนเลอดแดงเฉลย ความดนระยะหวใจบบตว และความดนระยะหวใจคลายตวลดลง เนองจากการลดลงของปรมาตรสโตรกเพราะรางกายเสยเลอดมาก ความดนระยะหวใจคลายตวลดลงในสดสวนทนอยกวาความดนระยะหวใจบบตว เนองจากอตราการเตนของหวใจและความตานทานรอบนอกทงหมดเพมขน ผลรวมกคอ ความดนชพจรลดลงเมอเราเสยเลอดมาก

ในการพจารณาปจจยทก าหนดความดนเลอดในสภาวะตางๆ นน ใหค านงถงปจจยหลกกอนวามอทธพลอยางไร สวนปจจยอนอาจมอทธพลดวยเชนกนแตอาจนอยกวา และตองตระหนกเสมอวาทกปจจยทกลาวมาแลวมอทธพลตอความดนเลอดได ดงนนการคาดคะเนการเปลยนแปลงความดนเลอดจงตองพจารณาอยางรอบคอบ และตองค านงถงขอมลการตรวจวดอยางอนประกอบดวย บรรณานกรม Berne RM, Levy MN, Koeppen BM, Stanton BA (editors). Physiology, 5th edition, Mosby, St. Louis,

2004. Berne RM, Sperelakis N, Geiger SR (editors). Handbook of physiology. Section 2: the cardiovascular

system. Volume I: the heart. American Physiological Society, Bethesda/Maryland, 1979. Bohr DF, Somlyo AP, Sparks HV (editors). Handbook of physiology. Section 2: the cardiovascular

system. Volume II: vascular smooth muscle. American Physiological Society, Bethesda/Maryland, 1980.

Boron WF, Boulpaep EL (editors). Medical physiology: a cellular and molecular approach, and update edition. Elsevier, Philadelphia, 2005.

Chung E, Chen G, Alexander B, Cannesson M. Non-invasive continuous blood pressure monitoring: a review of current applications. Front Med 7:91-101, 2013.

Fozzard HA, Haber E, Jennings RB, Katz AM (editors). The heart and cardiovascular system. Raven Press, New York, volume 1-2, 1991.

448

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

Khimsuksri S, Wyss JM, Thaeomor A, Paphangkorakit J, Jirakulsomchok D, Roysommuti S. Perinatal taurine exposure programs patterns of autonomic nerve activity responses to tooth pulp stimulation in adult male rats. Adv Exp Med Biol 775:121-134, 2013.

Koenig SC, Giridharan GA, Ewart DL, Schroeder MJ, Ionan C, Slaughter MS, Sobieski M, Pantalos GM, Dowling RD, Prabhu SD. Human, bovine and porcine systematic vascular input impedances are not equivalent: implications for device testing and xenotransplantation in heart failure. J Heart Lung transplant 27:1340-1347, 2008.

Laurent P, Marenco P, Castagna O, Smulyan H, Blacher J, Safar ME. Differences in central systolic blood pressure and aortic stiffness between aerobically trained and sedentary individuals. J Am Soc Hypertens 5:85-93, 2011.

Milner WR. Hemodynamics, 2nd edition. Williams & Wilkins, Baltimore, 1989.

Mouncastle VB (editor). Medical physiology, 14th edition. C. V. Mosby, St. Louis, volume II, 1980.

Patton HD, Fuchs AF, Hille B, Scher AM, Steiner R (editors). Textbook of physiology, 21st edition, W.B. Saunders, Philadelphia, volume 2, 1989.

Roysommuti S and Wyss JM. Taurine effects on arterial pressure control. In: Watson RR, Preedy VR (editors). Bioactive food as dietary interventions for cardiovascular disease. Boston, Elsevier, 2013, chapter 10, pages 183-195.

Shepherd JT, Abboud FM (editors). Handbook of physiology. Section 2: the cardiovascular system. Volume III: peripheral circulation and organ blood flow, part 1-2. American Physiological Society, Bethesda/Maryland, 1983.

West JB (editor). Physiological basis of medical practice, 12th edition. Williams & Wilkins, Baltimore, 1991.

Westerhof N, Huisman RM. Arterial hemodynamics of hypertension. Clin Sci 72: 391-398, 1987.

449

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

บทท 14 ระบบหลอดเลอดฝอยและระบบน าเหลอง

กายวภาคศาสตรของระบบหลอดเลอดฝอย ระบบหลอดเลอดฝอยประกอบดวย หลอดเลอดฝอยทมขนาด 5-10 ไมโครเมตร ซงแตกแขนงจาก

หลอดเลอดแดงเลก (100-300 ไมโครเมตร) และเมทารเทอรโอล (metarteriole) หลอดเลอดแดงเลกเปนสวนสดทายของระบบหลอดเลอดแดง (รปท 14-1) สวนเมทารเทอรโอลเปนหลอดเลอดคลายหลอดเลอดแดงเลก มขนาดประมาณ 10-20 ไมโครเมตร ซงเชอมระหวางหลอดเลอดแดงเลกกบหลอดเลอดด าเลก ท าหนาทเปนทางลดส าหรบใหเลอดผานจากหลอดเลอดแดงไปยงหลอดเลอดด า โดยไมผานหลอดเลอดฝอย และไมมการแลกเปลยนสารระหวางเลอดกบเนอเยอ บรเวณทางแยกของหลอดเลอดแดงเลกและเมทารเทอรโอลไปยงหลอดเลอดฝอย เปนบรเวณทมกลามเนอเรยบหนาแนนมาก เรยกวา หรดกอนหลอดเลอดฝอย (precapillary sphincter) เปนสวนส าคญทควบคมการไหลของเลอดเขาสหลอดเลอดฝอย ถาหรดนหดตว เลอดจะไหลเขาหลอดเลอดฝอยไดนอย แตไหลผานเมทารเทอรโอลไปยงหลอดเลอดด าไดด ปกตหรดนจะปดและเปดสลบกนเปนชวงๆ เลอดจงไหลผานหลอดเลอดฝอยเปนชวงๆ เชนเดยวกน

หลอดเลอดฝอยประกอบดวยเซลลบผวรปแบนธรรมดา (simple squamous endothelium) เรยงตอกนเปนชนเดยว โดยทวไปมรระหวางรอยตอของเซลล (pore) ใหญพอทจะใหโมเลกลขนาดเลก เชน กลโคส และกรดอะมโน ผานไดอยางอสระ แตเลกเกนไปส าหรบโปรตนขนาดใหญ เชน อลบมน อยางไรกตามรนมเพยงรอยละ 0.02 ของพนทผวทงหมดเทานน หลอดเลอดฝอยเชอมตอกนเปนรางแห แตละชวงมความยาวประมาณ 0.5-1.0 มลลเมตร หลอดเลอดฝอยทสมองไมมรระหวางเซลลและมเยอกนสวนฐานทแนนมาก ในขณะทหลอดเลอดฝอยของไตทโกลเมอรลสมรระหวางเซลล กวางพอทโปรตนขนาดใหญจะผานไปได แตมเยอกนสวนฐานทแนนชวยจ ากดการแพรของโปรตนขนาดใหญไดด หลอดเลอดฝอยในอวยวะตางๆอาจมไดเปดอยางเตมททงหมด แตบางสวนอาจตบหรอมเลอดไหลผานบางครงในขณะพก หลอดเลอดฝอยจะเปดมากขนเมอเนอเยอนนใชพลงงานและตองการเลอดไปเลยงมาก เชน กลามเนอลายในขณะออกก าลงกาย เปนตน แมหลอดเลอดฝอยจะมขนาดสน และมปรมาตรนอยกวาระบบหลอดเลอดอน แตเมอรวมพนทภาคตดขวางทงหมดเขาดวยกนแลว กลบมคามากกวาระบบหลอดเลอดอนและสงทสดในระบบไหลเวยนเลอด ดงนน ดวยอตราการไหลของเลอดผานทเทากน ความเรวในการไหลของเลอดผานหลอดเลอดฝอยจงชาทสด ดวยคณสมบตดงกลาวแลว หลอดเลอดฝอยจงท าหนาทเปนหลอดเลอดสวนทมการแลกเปลยนระหวางเลอดกบเนอเยอไดด และเปนสวนเดยวของระบบไหลเวยนของรางกายทมบทบาทดงกลาวอยางเดนชด ถาพจารณาการแลกเปลยนทหลอดเลอดฝอยในแตละอวยวะจะพบวา หลอดเลอดแดงและหลอด

450

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

เลอดด า ท าหนาทเพยงเปนทางผานของเลอด โดยเชอมระบบหลอดเลอดฝอยในแตละอวยวะเขาดวยกน คลายวงจรไฟฟาทตอกนแบบขนาน นนเอง แมแตผนงของหลอดเลอดขนาดใหญกมระบบหลอดเลอดฝอยทท าหนาทแลกเปลยนสารและของเหลวเชนกน

รปท 14-1 การไหลเวยนในหลอดเลอดขนาดเลก เรมทหลอดเลอดแดงเลก (arteriole) ผานหลอดเลอดฝอย (capillary) ไปยงหลอดเลอดด าเลก (venule) (http://www.vhlab.umn.edu/atlas/physiology-tutorial/blood-vessels.shtml)

การแลกเปลยนทหลอดเลอดฝอย 1. ความรทวไป สารตางๆ ในหลอดเลอดและของเหลวแทรก สามารถแลกเปลยนกนไดทหลอดเลอดฝอย ดวยส

กระบวนการใหญ คอ (1) การแพรผานรระหวางเซลลหรอรของผนงหลอดเลอด (fenestration) (2) การแพรผานเซลลทบผนงหลอดเลอดฝอย (transcellular transport) (3) พโนไซโตซส (pinocytosis) (4) การไหลตามตวท าละลายหรอน า (solvent drag) น ามโมเลกลเลก จงสามารถแพรผานผนงหลอดเลอดไดอยางอสระเสร โดยแพรผานรระหวางเซลล

และผานชองน า (water channel) ทเยอหมเซลลบผนงหลอดเลอด อตราการแลกเปลยนของเหลวระหวางเลอดกบของเหลวแทรก มคาสงกวาอตราการไหลของเลอดในหลอดเลอดฝอยถง 40 เทา อยางไรกตามในภาวะปกต อวยวะสวนใหญมอตราการแลกเปลยนทงสองทางทสมดลกน จนไมเกดการแลกเปลยนสทธไปทางดานใดดานหนงอยางมากมาย การไหลของน าผานรทผนงหลอดเลอด ชวยพาสารทมโมเลกลขนาดเลก

451

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ผานไปดวย เชน ไอออน ยเรย กรดอะมโน กลโคส และอนภาคอน เรยกวา การไหลตามน า (solvent drag) สวนใหญการแลกเปลยนดวยการแพรผานเซลลมสดสวนมากกวาการแพรผานรทผนงหลอดเลอด เพราะพนทของรมเพยงรอยละ 0.02 ของพนทผวแลกเปลยนทงหมด และขนาดเสนผาศนยกลางของรมคาเฉลยประมาณ 4 นาโนเมตร เทานน การแลกเปลยนผานรจงมบทบาทเพยงเลกนอย สารโมเลกลเลกซงไมละลายในไขมนแพรผานผนงหลอดเลอดโดยผานรทผนงหลอดเลอดเปนสวนใหญ การแพรนขนกบความแตกตางของความเขมขนของสาร ระหวางสองดานของหลอดเลอด สารจะแพรจากททมความเขมขนสง ไปยงททมความเขมขนต ากวา และการแพรสามารถเกดไดทงสองทาง

สารทละลายในไขมนได แพรผานหลอดเลอดฝอย โดยผานเซลลบผนงหลอดเลอดฝอยเปนสวนใหญ สารเหลานไดแก ยเรย กรดไขมน และแกสทกชนด เปนตน ความสามารถในการแพรขนกบความแตกตางของความเขมขน ความสามารถละลายในไขมน และพนทผวในการแลกเปลยน สวนอนภาคทมขนาดใหญและไมละลายในไขมน ขนสงผานหลอดเลอดไดดวยกระบวนการพโนไซโตซส ซงเรมจากเยอหมเซลลเวาตวโอบลอมอนภาคจากภายนอกเซลล แลวน าเขาสเซลลในรปของกระเปาะเลก (vesicle) กระเปาะเลกจะถกขนสงภายในเซลลไปยงเยอหมเซลลอกดานหนง ถดจากนนเยอหมของกระเปาะเลกจะสมผสและเชอมตดกบเยอหมเซลล แลวกระเปาะเลกจงแตกออก และสารในกระเปาะแพรออกจากเซลลไดในทสด ถามการขนสงสารเหลานมาก อาจเหนกระเปาะเลกมากมายเรยงตอกนเปนสาย คลายทอจากผนงเซลลดานหนงไปยงอกดานหนง อยางไรกตาม ปกตกระบวนการพโนไซโตซสเกดขนเพยงเลกนอย และมความจ ากดเฉพาะตอสารบางชนดเทานน ส าหรบสารทมโมเลกลใหญ เชน อลบมน กลอบลน และไฟบรไนเจน ขนสงผานผนงหลอดเลอดฝอยไดนอยมาก เพราะมขนาดใหญกวารทผนงหลอดเลอด ละลายในไขมนไมได และหรอเยอกนสวนฐานอยชดกนมาก กรณหลงสดพบทโกลเมอรลสของไตและผนงกนสมองกบเลอด

จากกระบวนการขนสงทงสแบบดงกลาว ถาแยกพจารณาตามคณสมบตของหลอดเลอดฝอยในแตละอวยวะ ซงมรายละเอยดแตกตางกนออกไป สามารถแบงหลอดเลอดฝอยตามการเรยงตวของเซลลบผวไดสกลมใหญ และแตละกลมมกระบวนการขนสงในรายละเอยดแตกตางกน (รปท 14-2)

(1) เซลลบผวตอเนองกน (continuous endothelium) พบในหลอดเลอดฝอยทผวหนง กลามเนอทกชนด และปอด เซลลมความหนา 0.1-0.2 ไมโครเมตร ยกเวนบรเวณนวเคลยส และมรอยตอระหวางเซลลทยดแนน (tight junction) เปนชวงๆ น าและสารโมเลกลใหญบางสวนซงละลายในไขมนไมได จงแพรผานชองวางระหวางเซลลได (บรเวณทไมม tight junction) รวมทงโปรตนขนาดเลกหรอเปปไทดในพลาสมาดวย (เชน อนซลน และกลคากอน) สวนสารขนาดเลกทละลายในไขมนได แพรผานเซลลตามความแตกตางของความเขมขน ไดแก คารบอนไดออกไซด ออกซเจน แกสเฉอย และแกสยาสลบตางๆ น ากสามารถแพรผานเซลลไดเชนกน สารขนาดใหญอนบางสวนถกขนสงดวยกระบวนการพโนไซโตซส ซงอาจเหนเปนกระเปาะเลกๆ อยภายในเซลล หรอเปนทอททะลผานเซลล เนองจากการเชอมตดกนของกระเปาะเลกดงกลาว กระบวนการขนสงทงหมดนสามารถเกดขนไดทงสองทาง

452

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

(2) เซลลบผวมรมาก (fenestrated endothelium) พบไดทมวโคซาของกระเพาะอาหารและล าไส ตอมตางๆ โกลเมอรรสของไต และหลอดเลอดฝอยรอบหลอดไต เซลลบผวกลมน รอยละ 5-50 มความหนานอยกวา 0.05 ไมโครเมตร และเปนบรเวณทมรระหวางเซลลมาก (fenestrae) สวนเซลลบผวสวนทเหลอมคณสมบตคลายกบกลมเซลลบผวทตอเนองกน รของผนงหลอดเลอดฝอยในกลมนมเสนผาศนยกลาง 50-60 นาโนเมตร ซงอาจเปดเปนชองทะลเยอกนสวนฐาน เชน หลอดเลอดโกลเมอรลสของไต หรอถกปดดวยไดอะแฟรมบางๆ เชน มวโคซาของกระเพาะอาหารและล าไส และหลอดเลอดฝอยรอบหลอดไต เปนตน รนมความสามารถซมไดสงมากตอน า และสารทมโมเลกลเลก แตมความสามารถซมไดตอโปรตนในพลาสมาต ามาก

รปท 14-2 การขนสงสารผานหลอดเลอดฝอยแบบตางๆ ปกตเปนกระบวนการทเกดขนไดทงจากเลอดไปของเหลวแทรกและจากของเหลวแทรกสเลอด ขนกบอวยวะและความเขมขนของสาร

(3) เซลลบผวไมตอเนอง (discontinuous endothelium) พบไดทไซนซอยดของตบและไขกระดก หลอดเลอดฝอยในกลมน มชองวางระหวางเซลลกวางมากกวาหนงไมโครเมตร และผานทะลเยอกนสวนฐานดวย โปรตนและสารโมเลกลใหญตางๆ สามารถแพรผานไดอยางอสระ

(4) เซลลบผวมรอยตอทแนน (tight-junction endothelium) พบไดทผนงกนสมองกบเลอด (blood-brain barrier) และเรตนา หลอดเลอดฝอยกลมนมเซลลทคอนขางหนา และมรอยตอทแนนยดระหวางเซลลโดยตลอด เซลลมกระเปาะเลกจ านวนเลกนอย แตมไมโตคอนเดรยและแกรนลมาก การขนสงผานหลอดเลอดฝอยจงตองผานเซลลบผวเปนสวนใหญ น าและสารโมเลกลขนาดเลกทละลายในไขมนไดแพรผานเซลลไดอยางอสระ สวนไอออนและสารทละลายในไขมนไมได เชน กลโคส กรดอะมโน และโคลน เปนตน ขนสงผานเซลลดวยกระบวนการทตองอาศยตวพาเฉพาะ ซงอยในเยอหมเซลล

453

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ตามกฎของฟกค (Fick's principle) สารจะแพรจากบรเวณหนงผานเยอกนไปยงอกบรเวณหนงขนกบความแตกตางของความเขมขน พนทผวของการแลกเปลยน และความสามารถซมไดของเยอกน ดวยความสมพนธดงน

J = PS (Ci-Co)

เมอ J = ปรมาณสารทแพรผานผนงหลอดเลอดฝอยไดในหนงหนวยเวลา P = ความสามารถซมไดของผนงหลอดเลอดฝอย S = พนทผวของหลอดเลอดฝอยทมการแลกเปลยนได Ci,Co = ความเขมขนของสารภายในและภายนอกหลอดเลอด ตามล าดบ

2. ปจจยทก าหนดการแพรของสาร จากความสมพนธของฟกคจะเหนวา สารจะแพรจากทมความเขมขนสงไปยงทมความเขมขนต ากวา

เชน ออกซเจนในหลอดเลอดฝอยแพรไปยงเนอเยอ ในขณะทคารบอนไดออกไซดแพรจากเนอเยอเขาสหลอดเลอดฝอย เปนตน ความเขมขนในหลอดเลอดฝอยของสารทเนอเยอใช สวนหนงขนกบอตราการไหลของเลอดผานหลอดเลอดฝอย ถาเลอดไหลดวยอตราสง สารในหลอดเลอดฝอยจะถกชดเชยและมความเขมขนสง แตถาอตราการไหลนอย ความเขมขนของสารในหลอดเลอดฝอยจะลดลง เพราะถกใชโดยเนอเยอ แตไมถกทดแทนใหมจากหลอดเลอดแดง ถาเปนสารโมเลกลขนาดเลกหรอละลายในไขมนไดด การแลกเปลยนจะถกก าหนด โดยอตราการไหลของเลอดผานหลอดเลอดฝอย (flow-limited transport) การไหลของเลอดผานหลอดเลอดฝอย ขนกบการปดและเปดของหรดกอนหลอดเลอดฝอย ซงถกควบคมดวยกระบวนการควบคมการไหลดงกลาวแลวในบทท 12 นอกจากมอทธพลตอความเขมขนแลว การปดเปดของหรดและอตราการไหลดงกลาว ยงมอทธพลตอพนทผวการแลกเปลยนดวย เพราะถาหลอดเลอดฝอยเปดมาก พนทผวการแลกเปลยนจะเพมขนดวย เชน ในขณะออกก าลงกาย อตราการไหลของเลอดไปเลยงกลามเนอลายเพมขน ในภาวะนปรมาตรเลอดในกลามเนอลายจะเพมขนดวย ซงสวนหนงเนองจากหลอดเลอดฝอยเปดมากขน การเปดของหลอดเลอดฝอยเมออตราการไหลของเลอดผานเนอเยอเพมขน ชวยใหความเรวในการไหลผานหลอดเลอดฝอยแตละหลอด ไมเพมมากจนการแลกเปลยนถกจ ากดดวยการไหล (จาก Q = Av)

ความสามารถในการซมไดของผนงหลอดเลอดตอสารตางๆ แตกตางกนขนกบขนาด รปราง และความสามารถละลายในไขมน สารทมโมเลกลเลกและหรอละลายในไขมนไดด สามารถแพรผานผนงหลอดเลอดฝอยไดงายดงกลาวแลวกอนหนาน ความสามารถซมไดของหลอดเลอดฝอยตอสารแตละชนดมความแตกตางกนไปและขนกบอวยวะดวย (ตารางท 14-1) ในภาวะปกต คาเหลานมคาคอนขางคงทในแตละ

454

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

อวยวะ อยางไรกตามความสามารถซมไดของหลอดเลอดอาจเพมขน เนองจากฤทธของฮสตามนหรอสารอนๆ ดวยการเปลยนแปลงคณสมบตของเยอหมเซลลบผนงหลอดเลอดฝอย และหรอเปลยนแปลงการเรยงตวของเซลลดงกลาว จนท าใหขนาดของรตามผนงหลอดเลอดใหญขน และการแพรของสารตางๆ เกดไดดขน ปรากฏการณน เปนกระบวนการหนงทท าใหเกดการบวมน า ในภาวะภมแพตางๆ (inflammation) ตารางท 14-1 ความสามารถซมไดของหลอดเลอดฝอยทขาหลงของแมวตอสารตางๆ

สาร น าหนกโมเลกล (ดลตน)

เสนผาศนยกลาง (นาโมเมตร)

สมประสทธการแพร

(ซม.2วนาท-110-5)

ความสามารถซมได

(ซม.3วนาท-1/100 กรม)

น า 18 0.30 3.20 3.70 ยเรย 60 0.52 1.95 1.83 กลโคส 180 0.74 0.91 0.64 ซโครส 342 0.96 0.74 0.35 รฟฟโนส 504 1.14 0.56 0.24 อนลน 5,500 2.80 0.23 0.036 ไมโอโกลบน 16,500 3.80 0.15 0.005 อลบมน 69,000 7.20 0.085 <0.001

จาก Honig, 1988

สวนความเขมขนของสารในเนอเยอ ขนกบอตราการใชหรอการผลตของแตละเนอเยอ รวมกบความเขมขนของสารในหลอดเลอด ถาอตราการใชปกต เมอความเขมขนของสารในเลอดเพมขน ความเขมขนของสารในเนอเยอกจะเพมขนดวย ในสดสวนทเหมาะสมคาหนง ถาความเขมขนของสารในเลอดคงท เมออตราการใชสารนนเพมขน ความเขมขนของสารในเนอเยอจะลดลง แตถาเปนการผลตสาร เชน คารบอนไดออกไซด จะมการเปลยนแปลงทตรงขามกน โดยทวไปปรมาณการแลกเปลยนสทธ ถกก าหนดโดยอตราการใชหรอการผลตของเนอเยอเปนส าคญ การแลกเปลยนเปนกระบวนการซงบงชความสามารถของระบบหลอดเลอดฝอยวา สามารถท างานไดเหมาะสมกบความตองการของเนอเยอเพยงใด อยางไรกตาม ในหลายอวยวะ อตราการไหลของเลอดไปเลยงอวยวะ เปนปจจยหลกทก าหนดความสามารถในการใชและการผลตสาร เชน อตราการใชออกซเจนสงสดของกลามเนอลาย ขนกบอตราการไหลของเลอดสงสดทไปเลยงกลามเนอลาย มากกวาความสามารถในการใชออกซเจนของกลามเนอลายเอง เปนตน

ตามทไดกลาวแลววา การแลกเปลยนสารทมโมเลกลขนาดเลกและหรอละลายในไขมนไดด ถกจ ากดดวยอตราการไหลของเลอดผานหลอดเลอดฝอย ในทางตรงขาม สารทมโมเลกลขนาดใหญ และหรอ

455

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ละลายในไขมนไดนอย ถกจ ากดโดยความสามารถซมไดหรอการแพรมากกวาอตราการไหลของเลอด (diffusion-limited transport) โดยทวไปในอวยะตางๆ ไมพบการขนสงแบบกมมนตของสารระหวางเลอดกบเนอเยอ หรอการขนสงแบบใชตวพาแบบอนๆ แตอาจพบการขนสงแบบใชตวพา เชน กลโคส และกรดอะมโน บรเวณเยอกนสมองกบเลอด ดวยเหตน จงไมพบการขนสงสารแบบมความอมหรอมคาสงสดคงท (transport maximum, Tm) ทหลอดเลอดฝอยในอวยวะทวไป ยกเวนสมอง

รปท 14-3 ภาพวาดแสดงสวนประกอบของระบบหลอดเลอดฝอยอยางงายๆ และความสมพนธระหวางความดนเลอดและความตานทานการไหลในแตละสวน

การกรองและการดดซมของเหลวทหลอดเลอดฝอย 1. หลกการทวไป การกรองและการดดซมของเหลวทหลอดเลอดฝอยนน มความซบซอนและรายละเอยดมากพอควร

แตเพอใหสามารถท าความเขาใจไดงาย จงนยมสมมตใหหลอดเลอดฝอยมลกษณะเปนหลอดเลอดเดยวๆ ทปลายดานหนงตดกบหลอดเลอดแดงเลก และอกปลายหนงตดกบหลอดเลอดด าเลก (รปท 14-3) การกรองและการดดซมของเหลวขนกบความดนสถตของน าในพลาสมา (plasma hydrostatic pressure, Pc) ความ

ดนสถตของน าในของเหลวแทรก (interstitial fluid hydrostatic pressure, Pi) ความดนออสโมตกของ

พลาสมา (plasma colloid osmotic pressure, c) ความดนออสโมตกของของเหลวแทรก (interstitial fluid

colloid osmotic pressure, i) และคาคงทของการแลกเปลยน (k) ดวยความสมพนธดงน

การเคลอนทสทธของของเหลว = k[(Pc + i) - (Pi + c)]

456

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

สมการนเรยกวา สมมตฐานของสตารลงก (Starling's hypothesis) ซงคนพบโดยสตารลงกในป พ.ศ. 2439 ความดนสถตของน าในหลอดเลอดฝอย ความจรงกคอ ความดนเลอดฝอย นนเอง คานแตกตางกนไปในแตละอวยวะ ขนกบความตานทานของหลอดเลอดแดงเลกและหลอดเลอดฝอยในอวยวะเหลานน ในกลามเนอลาย ความดนเลอดฝอยดานทตดกบหลอดเลอดแดงเลกมคาประมาณ 35 มม.ปรอท ความดนนจะลดลงไปมคาประมาณ 15 มม.ปรอท ทหลอดเลอดฝอยดานทตดกบหลอดเลอดด าเลก เนองจากเสยพลงงานไปเพอเอาชนะความตานทานของหลอดเลอดฝอย (รปท 14-4) ความดนเลอดฝอยเฉลย ค านวณไดโดยอาศยกฎของโอหมและสมมตใหอตราการไหลของเลอดเขาและออกหลอดเลอดฝอยมคาเทากน ดงน

Qi = a

ca

r

PP

Qo = v

vc

r

PP

เมอ Qi = Qo จะไดวา

a

ca

r

PP = v

vc

r

PP

Pc =

a

v

va

a

v

r

r1

Pr

rP

เมอ Qi = อตราการไหลของเลอดเขาหลอดเลอดฝอย

Qo = อตราการไหลของเลอดออกจากหลอดเลอดฝอย

Pc = ความดนสถตของน าในหลอดเลอดฝอยโดยเฉลยหรอความดนเลอดฝอยเฉลย

Pa = ความดนเลอดแดงเลกเฉลย

Pv = ความดนเลอดด าเลกเฉลย

ra = ความตานทานของหลอดเลอดแดงเลกและหรดกอนหลอดเลอดฝอย

rv = ความตานทานของหลอดเลอดด าเลก

ในทางทฤษฎ ความดนเลอดฝอยเฉลยพบไดบรเวณประมาณกงกลางของความยาวของหลอดเลอด

ฝอยดงแสดงในรปท 14-4 แตในทางปฏบตมไดเปนเชนนน เพราะระบบหลอดเลอดฝอยมลกษณะเปนรางแหและมความยาวแตกตางกนไป ดวยความสมพนธตามสมการขางบนนนจะเหนวา ถาความดนเปลยนไปเทากน การเปลยนแปลงความดนเลอดด า มอทธพลตอความดนเลอดฝอยเฉลยมากกวาการ

457

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

เปลยนแปลงความดนเลอดแดง ถาความตานทานของหลอดเลอดแดงเลกเพมขน ความดนเลอดฝอยเฉลยจะลดลง แตถาความดนเลอดด าเลกและ/หรอความตานทานของหลอดเลอดด าเลกเพมขน ความดนเลอดฝอยเฉลยจะเพมขน ความดนสถตของน าในของเหลวแทรกมคาอยระหวาง +3 ถง -10 มม.ปรอท ขนกบอวยวะ โดยทวไปในภาวะปกตสามารถอนมาณใหความดนนมคาเทากบศนย คานจะสงขนในภาวะบวมน า ซงปรมาตรของเหลวแทรกเพมขน ดงนนในภาวะปกตความดนสถตของน าสทธระหวางเลอดกบของเหลวแทรก จงขนกบความดนเลอดฝอยเปนหลก

รปท 14-4 ความดนเลอดฝอย (capillary hydrostatic pressure) และความดนออนโคตกหรอความดนออสโมตกสารแขวนลอยของพลาสมา (plasma colloid osmotic or oncotic pressure) ทมอทธพลตอการกรอง (filtration) และการดดซม (absorption) ทหลอดเลอดฝอยมาก ในภาวะปกตความดนน าในของเหลวแทรก (interstitial hydrostatic pressure) และความดนออสโมตกสารแขวนลอยของของเหลวแทรก (interstitial colloid osmotic pressure) มคาใกลกบศนย ของเหลวแทรกสวนหนงไหลเขาสระบบน าเหลองตามความแตกตางของความดนน าและเปนการไหลทางเดยว

458

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ความดนออสโมตกของพลาสมาในหลอดเลอดฝอย ขนกบความเขมขนของโปรตนในพลาสมาทงหมด เนองจากสารโมเลกลเลกอนสามารถแพรผานหลอดเลอดฝอยได ความดนออสโมตกเนองจากโปรตนนเรยกวา ความดนออนโคตก (oncotic pressure) อลบมนเปนโปรตนทมขนาดใหญ แพรผานเยอหมเซลลไดยาก และมความเขมขนในพลาสมาสงสด จงเปนปจจยทก าหนดความดนออนโคตกของพลาสมามากทสด ถาความเขมขนของโปรตนในพลาสมาเพมขน ความดนออนโคตกจะเพมขน ความดนออนโค-ตกของพลาสมาเปนความดนทพยายามดนน าใหไหลเขาหลอดเลอดฝอย หรอแรงดดน าไวในหลอดเลอดฝอย นนเอง ความดนออนโคตกของพลาสมาโดยเฉลยมคาประมาณ 25 มม.ปรอท ตลอดความยาวของหลอดเลอดฝอย สวนความดนออนโคตกของของเหลวแทรกมคาประมาณ 0.1 ถง 5 มม.ปรอท เนองจากโปรตนในพลาสมาบางสวนแพรผานหลอดเลอดฝอยออกไปไดบางเลกนอย โปรตนในของเหลวแทรกทส าคญคอ อลบมน เชนเดยวกบพลาสมา

ดวยเหตผลดงกลาวแลวทงหมดจะเหนวา การแลกเปลยนของเหลวทหลอดเลอดฝอย สวนใหญขนกบความดนเลอดฝอยและความดนออนโคตกของพลาสมา ซงทงสองแรงมทศทางตรงขามกน ถาความดนเลอดฝอยสงกวาความดนออนโคตกของพลาสมา ของเหลวจะแพรออกนอกหลอดเลอดเรยกวา การกรอง (filtration) แตถาความดนเลอดฝอยนอยกวาความดนออนโคตก ของเหลวแทรกจะแพรเขาสหลอดเลอดฝอยเรยกวา การดดซม (absorption) การกรองของเหลวทหลอดเลอดฝอยเปนแบบบอลตราฟลเตรชน (ultrafiltration) คอเปนการกรองทเปนไปตามกฎการกระจายตวของสาร ระหวางผนงของเยอกนกงซมได (semipermeable membrane) ซงอธบายไดดวยสมดลของกบสและดอนแนน (Gibbs-Donnan equilibrium) นนคอ ถาโปรตนในพลาสมา ซงแพรผานหลอดเลอดฝอยไมได มประจสทธเปนลบ ความเขมขนของไอออนบวกในพลาสมาจะสงกวาในของเหลวแทรกเลกนอย ในขณะทไอออนลบอนในพลาสมามความเขมขนนอยกวาในของเหลวแทรกเลกนอย

สมการของสตารลงกดงกลาวแลว มประโยชนในการบอกทศทางการแพรของของเหลววามทศทางสทธไปทางใด แตมไดบอกวา ของเหลวมอตราการกรองหรออตราการดดซมมากนอยเพยงใด และมความเรวเทาใด นอกจากนในอวยวะหนงๆ ตามความเปนจรงแลว หลอดเลอดฝอยกลมหนงอาจมการกรองสทธเกดขน ในขณะทอกกลมหนงมการดดซมสทธเกดขน หลอดเลอดโกลเมอรลสทไตมการกรองสทธตลอดความยาวของหลอดเลอดฝอย เนองจากความดนเลอดฝอยสงกวาความดนออนโคตกของพลาสมา สวนหลอดเลอดฝอยทผนงล าไสเลกและปอดมการดดซมสทธเกดขน เนองจากความดนออนโคตกในพลาสมาสงกวาความดนเลอดฝอย

2. อตราการเคลอนท อตราการเคลอนทของของเหลวผานหลอดเลอดฝอย (Qf) ไมวาจะมคาสทธไปทางใดกตาม ขนกบ

ความแตกตางของความดนทงหมด (P) ซงขนกบความดนเลอดฝอยและความดนออนโคตกของพลาสมา พนทผวในการแลกเปลยน (Am) ความหนดของของเหลว (n) ความหนาของผนงหลอดเลอดฝอย (L) และคาคงทของการแลกเปลยน (k) ดวยความสมพนธดงน

459

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

Qf = L

PA

n

k m

ความสมพนธนคอ กฎของพวเซยล (Poiseulle's law) นนเอง ถาเทยบกบกฎของโอหมทวา Qf = kfP เมอ kf คอสมประสทธของการแลกเปลยน จะไดวา

kf = L

A

n

k m

ในหลอดเลอดฝอยของอวยวะหนงๆ คาคงทของการแลกเปลยน ความหนดของของเหลวทกรอง

หรอดดซม และความหนาของผนงหลอดเลอดฝอย มคาคอนขางคงท ดงนน การเปลยนแปลงสมประสทธของการแลกเปลยนจงขนกบพนทผวในการแลกเปลยน พนทผวในการแลกเปลยนของหลอดเลอดฝอย ขนกบจ านวนหลอดเลอดฝอยทเปดเพอใหมการแลกเปลยน ซงขนกบการท างานของหรดกอนหลอดเลอดฝอย อกทอดหนง ปกตหลอดเลอดฝอยในอวยวะหนงๆ อาจมไดเปดเพอใหเลอดไหลไดพรอมกน แตจะเปดและปดสลบกน และมชวงเวลาแตกตางกนไป ถาหรดกอนหลอดเลอดฝอยเปดพรอมกน เลอดจะไหลผานหลอดเลอดฝอยเพมขน ท าใหปรมาตรและพนทผวของหลอดเลอดฝอยเพมขน การแลกเปลยนและน าหนกของเนอเยอกจะเพมขนเชนกน การเปดของหลอดเลอดฝอยดงกลาวเรยกวา การระดมของหลอดเลอดฝอย (capillary recruitment) ลกษณะเชนนพบในกลามเนอลายและปอดในขณะออกก าลงกาย ปรากฏการณนไมเพยงชวยใหการแลกเปลยนทหลอดเลอดฝอยดขนเทานน แตยงท าใหความตานทานการไหลลดลงดวย นอกจากนสมประสทธในการแลกเปลยนยงขนกบ ความสามารถในการซมไดของผนงหลอดเลอดดวย ซงอาจเพมขนเมอไดรบสารบางอยาง เชน ฮสตามน และภาวะเลอดมอลบมนนอยไป อลบมนอาจจบกบต าแหนงทเฉพาะบนเยอหมเซลลบผนงหลอดเลอดฝอย เพอคงสภาพความสามารถในการกรองไว อยางไรกตาม ความสามารถซมไดมกคอนขางคงทในหลายสภาวะ การเปลยนแปลงนจงมอทธพลตอการแลกเปลยนดงกลาวนอยมาก ยกเวนในภาวะทเกดบวมแดง (inflammation)

3. การควบคมการแลกเปลยน หลอดเลอดฝอยไมมกลามเนอเรยบ ไมมเสนประสาทอตโนวตเลยง และไมตอบสนองตอฮอรโมน

หรอสารอนๆในเลอด ซงมความเขมขนตามทพบในรางกายตามปกต ดงนน ความสามารถซมไดของหลอดเลอดฝอย จงไมอยในวสยทรางกายจะควบคมได ความดนเลอดแดงและความดนเลอดด ามคาคอนขางคงท ดวยรเฟลกซบาโรรเซฟเตอรและรเฟลกซรบรปรมาตรเลอดด า ดงนนตามความสมพนธของสตารลงกท าใหทราบวา การเปลยนแปลงความตานทานของหลอดเลอดแดงเลก และหลอดเลอดด าเลก เปนปจจยส าคญทสด ทรางกายใชควบคมการแลกเปลยนทหลอดเลอดฝอย บรเวณเหลานมกลามเนอเรยบมาก มประสาทซมพาเทตกเลยง และตอบสนองตอฮอรโมนและสารในเลอดอนได (ตารางท 14-2) ถาความตานทานของ

460

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

หลอดเลอดแดงเลกลดลง เนองจากหลอดเลอดนขยายตวและหรดกอนหลอดเลอดฝอยเปด เลอดจะไหลผานหลอดเลอดฝอยเพมขน ความดนเลอดฝอยเฉลยจะเพมขน ปรมาตรและพนทผวในการแลกเปลยนจะเพมขนดวย ปรากฏการณนท าใหเกดการกรองสทธขน โดยทวไปการเปลยนแปลงเชนน เกดจากประสาทซมพาเทตกท างานลดลง สวนการบบตวของหลอดเลอดด าเลก ท าใหความดนเลอดฝอยเพมขน เนองจากเลอดไหลจากหลอดเลอดฝอยเขาหลอดเลอดด ายาก ปรมาตรเลอดฝอย ความดนเลอดฝอย และพนทผวในการแลกเปลยนจงเพมขน ในท านองเดยวกบการทความตานทานของหลอดเลอดแดงลดลง และมการกรองสทธเกดขนเชนกน ตารางท 14-2 การเปลยนแปลงปจจยตางๆ ทมอทธพลตอการกรองและการดดซมทหลอดเลอดฝอย

ปจจย ความดนเลอดฝอยเฉลย

ความดนของเหลวแทรก

ความดนออสโมตกของ

พลาสมา

ความดนออสโมตกของของเหลวแทรก

ผลลพธสทธ

หลอดเลอดแดงคลายตว เพมขน เพมขนตาม ปกต ปกต การกรองออก หลอดเลอดแดงหดตว ลดลง ลดลงตาม ปกต ปกต การดดซมเขา หลอดเลอดด าคลายตว ลดลง ลดลงตาม ปกต ปกต การดดซมเขา หลอดเลอดด าหดตว เพมขน เพมขนตาม ปกต ปกต การกรองออก ความดนเลอดแดงลดลง ลดลง ลดลงตาม ปกต ปกต การดดซมเขา ความดนเลอดแดงเพมขน เพมขน เพมขนตาม ปกต ปกต การกรองออก ความดนเลอดด าลดลง ลดลง ลดลงตาม ปกต ปกต การดดซมเขา ความดนเลอดด าเพมขน เพมขน เพมขนตาม ปกต ปกต การกรองออก ความดนออสโมตกของพลาสมาเพมขน

ปกต ลดลงตาม เพมขน ปกต การดดซมเขา

ความดนออสโมตกของพลาสมาลดลง

ปกต เพมขนตาม ลดลง ปกต การกรองออก

หลอดน าเหลองอดตน ปกต เพมขน ปกต ปกต การดดซมเขา หลอดเลอดฝอยมความซมไดมากขน

ปกต เพมขนตาม ปกต เพมขน การกรองออก

หลอดเลอดฝอยเปดมากขน มากขน เพมขนตาม ปกต ปกต การกรองออก

เพมขนหรอลดลงตาม = ผลทเกดจากปรมาตรของเหลวแทรกเพมขนหรอลดลงจากปจจยอนเปนหลก

แมวารางกายสามารถควบคมการกรองและการดดซม ทหลอดเลอดฝอยไดดวยวธการดงกลาวแลว

โดยทวไป การควบคมในลกษณะดงกลาว เปนผลของการตอบสนองของระบบควบคมความดนเลอดแดง และการตอบสนองของระบบประสาทตอปจจยตางๆ เชน ความเครยด การท ากจกรรม และการตอบสนอง

461

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ตอสารเคม เปนตน ตวอยางเชน ถารางกายเสยเลอดมาก ปรมาตรและความดนเลอดด าจะลดลง อตราการไหลของเลอดกลบหวใจลดลง ปรมาตรสโตรกลดลง ผลงานของหวใจลดลง และความดนเลอดแดงลดลง ตามล าดบ ผลการลดลงของความดนเลอดแดงและเลอดด าน ท าใหความดนเลอดฝอยเฉลยลดลงดวย นอกจากนการท างานของรเฟลกซบาโรรเซฟเตอร ซงกระตนใหประสาทซมพาเทตกท างานเพมขน ท าใหหลอดเลอดแดงเลกบบตวเพมขนและมความตานทานมาก จงท าใหเลอดไหลผานหลอดเลอดฝอยลดลง ปรมาตรและความดนเลอดฝอยเฉลยลดลง ผลรวมคอ ความดนเลอดฝอยเฉลยมคานอยกวาความดนออนโคตกของพลาสมา ของเหลวจงเกดการดดซมสทธขน สวนในภาวะทรางกายไดรบยาขยายหลอดเลอดมาก ความตานทานของหลอดเลอดแดงจะลดลง เลอดไหลเขาหลอดเลอดฝอยมาก ปรมาตรและความดนเลอดฝอยเพมขน และของเหลวเกดการกรองสทธขนในทสด นนคอ การกรองและการดดซมทหลอดเลอดฝอย เปลยนแปลงตามสภาวะของรางกาย มากกวาการถกควบคมโดยตรง

รปท 14-5 ระบบน าเหลองในรางกายมนษย

ระบบน าเหลอง (lymphatic system) ระบบน าเหลองเปนระบบปดทประกอบดวยหลอดน าเหลองฝอย ตอมน าเหลอง ทอน าเหลอง

ขนาดเลก และทอน าเหลองขนาดใหญ (รปท 14-5) หลอดน าเหลองฝอยกระจายอยตามอวยวะตางๆ เปนทอขนาดเลกคลายกบหลอดเลอดฝอย ประกอบดวยเซลลบผวเรยงตอกนเปนชนเดยว ระหวางเซลลมรขนาด

462

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ใหญกวาทพบในหลอดเลอดฝอย จดเรมตนของหลอดน าเหลองฝอย มลกษณะเปนกระเปาะทแทรกอยตามชองวางระหวางเซลลของอวยวะตางๆ กระเปาะเหลานยดตดกบเซลลขางเคยงดวยฟลาเมนต สารและของเหลวแพรเขาหลอดน าเหลองฝอย ตามความแตกตางของความดนและความเขมขน คลายกบหลอดเลอดฝอย ตางกนทโมเลกลขนาดใหญ เชน อลบมน สามารถแพรเขาหลอดน าเหลองฝอยไดงายมาก เพราะรของหลอดน าเหลองฝอยมขนาดใหญดงกลาวแลว ของเหลวจากหลอดน าเหลองฝอยหลายแหงไหลไปรวมกนทตอมน าเหลอง (lymph node) ซงกระจายอยในบรเวณทเฉพาะของรางกาย เชน ตอมน าเหลองทขาหนบ เปนตน จากตอมน าเหลองมทอน าเหลองขนาดเลก น าน าเหลองตอไปยงทอน าเหลองขนาดใหญ ซงน าน าเหลองเขาสระบบไหลเวยนทหลอดเลอดด าใตหวไหล (subclavian vein) ตามล าดบ ทอน าเหลองขนาดใหญทส าคญคอ ทอน าเหลองททรวงอก (thoracic duct) ซงทอดผานทรวงอกทางดานซาย และเชอมตดกบหลอดเลอดด าใตหวไหลดานซาย

รปท 14-6 การกระจายและการไหลเวยนของเหลว (L, ลตรตอวน) และโปรตนของพลาสมา (g, กรมตอลตร) ในคนปกต ซงหนก 65 กโลกรม ระหวางพลาสมา ของเหลวแทรก และระบบน าเหลอง (Renkin, 1986)

ในวนหนงๆ มโปรตนหลดจากหลอดเลอดฝอยสของเหลวแทรกประมาณ 100-200 กรม และมการกรองสทธของเหลวออกจากระบบหลอดเลอดประมาณ 2 ลตร สารและของเหลวเหลานถกน ากลบเขาระบบหลอดเลอดอกครงดวยระบบน าเหลอง (รปท 14-6) การไหลในระบบน าเหลองมทศทางเดยวคลายกบหลอดเลอดด า และขนกบความแตกตางของความดนน า และการท างานของลนทางเดยว ความดนน าเหลอง

463

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

มคาสงสดทหลอดน าเหลองฝอย แลวลดต าลงเรอยๆ เนองจากอทธพลของความตานทานการไหล อตราการไหลของน าเหลองททอน าเหลองทรวงอกมคาประมาณ 1.3 มลลลตรตอกโลกรมตอวน อตราการไหลขนกบการท างานของกลามเนอเรยบรอบหลอดน าเหลอง กลามเนอลาย และการไหลแบบพลเซไทลในหลอดเลอดแดง การท างานอยางเปนจงหวะของปจจยเหลาน ท าใหหลอดน าเหลองถกบบและคลายสลบกน รวมกบการท างานของลนทางเดยว น าเหลองจงไหลไปตามหลอดน าเหลองเขาสระบบหลอดเลอดได ถาปจจยเหลานท างานมาก เชน การท างานของกลามเนอลายในขณะออกก าลงกาย เปนตน อตราการไหลของน าเหลองจะเพมขน นอกจากนอตราการไหลของน าเหลองยงขนกบ อตราการกรองของพลาสมาจากหลอดเลอดฝอยดวย ถาของเหลวกรองจากหลอดเลอดฝอยมาก เนองจากความดนเลอดเพมขน หรอความดนออนโคตกของพลาสมาลดลง หรอพนทผวในการแลกเปลยนเพมขน อยางใดอยางหนงหรอรวมกนกตาม ปรมาตรของเหลวแทรกจะเพมขน นอกจากท าใหความดนของเหลวแทรกเพมขนและดนใหของเหลวไหลเขาหลอดน าเหลองฝอยเพมขนแลว การเพมปรมาตรของเหลวแทรก ยงท าใหฟลาเมนตทยดหลอดน าเหลองฝอยกบเซลลขางเคยง ดงใหหลอดน าเหลองฝอยขยายและรทกระเปาะกวางขนดวย อนชวยใหสารและของเหลวแพรเขาหลอดน าเหลองฝอยดยงขน และอตราการไหลของน าเหลองเพมขน ตามล าดบ

น าเหลอง คอ สวนของพลาสมาทกรองจากหลอดเลอดฝอย จงมคณสมบตคลายกบพลาสมามาก ประกอบดวย น า อเลกโทรไลต กลอบลน เมดเลอดแดง เมดเลอดขาว ไคโลไมครอน แบคทเรย และสงแปลกปลอมตางๆ สวนประกอบเหลานอาจมความเขมขนแตกตางกนไป ในแตละหลอดน าเหลองทมาจากอวยวะตางกน แตสวนประกอบเหลานพบไดททอน าเหลองทรวงอก เพราะเปนทรวมของน าเหลองจากทตางๆ นอกจากระบบน าเหลองมหนาทส าคญ ในการขนสงของเหลวจากของเหลวแทรก เขาระบบหลอดเลอดแลว ยงท าหนาทเกยวกบภมคมกนโรคดวย โดยเมดเลอดขาวในน าเหลองนน ชวยก าจดสงแปลกปลอมและแบคทเรยตางๆ ได

ภาวะบวมน า (edema) บวมน าเปนภาวะซงปรมาตรของเหลวแทรกเพมขน เนองจากปจจยใดกตาม โดยทวไปภาวะบวม

น าเกดจากการกรองเพมขน การดดซมลดลง และ/หรอหลอดน าเหลองอดตน ถาภาวะบวมน าเกดจากหลอดน าเหลองอดตน เชน โรคเทาชาง เปนตน เรยกวา ภาวะบวมน าเหลอง (lymphedema) อาศยความสมพนธของสตารลงก สามารถพจารณาภาวะบวมน าไดจากปจจยตอไปน (รปท 14-7)

1. หลอดเลอดแดงบบตวและขยายตว (vasoconstriction and vasodilation) ถาหลอดเลอดแดงบบตวและ/หรอหรดกอนหลอดเลอดฝอยปด เลอดจะไหลเขาหลอดเลอดฝอย

ลดลง ท าใหปรมาตรเลอดในหลอดเลอดฝอยลดลง พนทผวในการแลกเปลยนลดลง และความดนเลอดฝอยลดลง ในขณะทความดนออนโคตกของพลาสมายงคงทอย เปนเหตใหการกรองลดลง และการดดซมเพมขน ผลสทธคอ ของเหลวแทรกถกดดซมเขาหลอดเลอดฝอยเพมขน ปรมาตรของเหลวแทรกลดลง และอตราการไหลของน าเหลองลดลง ตามล าดบ ปรากฏการณนจะท าใหเนอเยอเหยว สวนในภาวะทหลอดเลอดแดง

464

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ขยายตว และ/หรอหรดกอนหลอดเลอดฝอยเปดมากขน จะเกดเหตการณตรงขามกน คอ มการกรองสทธเกดขน ปรมาตรของเหลวแทรกเพมขน หรอเกดภาวะบวมน า และอตราการไหลของน าเหลองเพมขน ตามล าดบ

รปท 14-7 ดลการกรอง (ลกศรขน) และการดดซม (ลกศรลง) ของหลอดเลอดฝอยในสภาวะตางๆ

2. หลอดเลอดด าบบตวและขยายตว (venoconstriction and venodilation) ถาหลอดเลอดด าบบตวในขณะทปจจยอนคงท เลอดจะไหลจากหลอดเลอดฝอยไปยงหลอดเลอดด า

ไดล าบากหรอนอยลงในชวงแรก ในขณะทเลอดไหลจากหลอดเลอดแดงเขาสหลอดเลอดฝอยตามปกต ท าใหปรมาตรเลอดฝอยเพมขน ความดนเลอดฝอยเพมขน และพนทผวในการแลกเปลยนเพมขน ประกอบกบความดนออนโคตกของพลาสมามคาคงท อตราการกรองจงมากกวาอตราการดดซม ปรมาตรของเหลวแทรกเพมขน และอตราการไหลของน าเหลองเพมขน ตามล าดบ ถาเหตการณเชนนคงอยนาน ปรมาตรของเหลวแทรกจะเพมขน จนเกดภาวะบวมน าขนอยางชดเจน สวนในภาวะทหลอดเลอดด าขยายตว จะเกดเหตการณทตรงขามกน อทธพลการบบตวของหลอดเลอดด าตอการกรองและการดดซมของหลอดเลอดฝอย มากกวาของหลอดเลอดแดง ดงนน ถาฉดแคทโคลามนสเขารางกาย ซงท าใหหลอดเลอดแดงและหลอดเลอดด าเลกบบตวนน จะพบวา ปรมาตรเลอดลดลง และฮมาโทครตเพมขน เพราะเกดการกรองสทธขนทหลอดเลอดฝอย นนเอง

3. ความเขมขนของโปรตน ถาความเขมขนของโปรตนในพลาสมาลดลง จนท าใหความดนออนโคตกของพลาสมาลดลงต า

กวาความดนเลอดฝอยเฉลย จะเกดการกรองสทธขนทหลอดเลอดฝอย ปรมาตรของเหลวแทรกเพมขน และอตราการไหลของน าเหลองเพมขน ตามล าดบ ภาวะบวมน าเนองจากความเขมขนโปรตนลดลง พบไดบอยมาก และมความสมพนธกบโรคเรอรงตางๆ ไดแก หวใจวาย ตบวาย ตบแขง ไตวาย และโรคขาด

465

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

สารอาหารโปรตน เปนตน สวนในภาวะทความเขมขนโปรตนเพมขน เชน การเสยเหงอมากในขณะออกก าลงกาย ทองรวงเฉยบพลน อาเจยนเฉยบพลน และไตขบปสสาวะมาก เปนตน จะท าใหความดนออนโคตกของพลาสมาเพมขน จนมากกวาความดนเลอดฝอยเฉลย จงเกดการดดซมสทธขน ปรมาตรของเหลวแทรกลดลง และอตราการไหลของน าเหลองลดลง ตามล าดบ เนอเยอเหยว รมฝปากแหง และผวแหง จงเปนอาการแสดงทส าคญของภาวะน

4. ความดนเลอด โดยทวไปความดนเลอดแดงถกควบคมใหคงทไว จงมอทธพลโดยตรงตอการแลกเปลยนทหลอด

เลอดฝอยนอย สวนใหญมอทธพลทางออมผานระบบควบคมความดนเลอด ซงมอทธพลตอการท างานของหลอดเลอดแดงเลก หรดกอนหลอดเลอดฝอย และหลอดเลอดด าเลก ความดนเลอดด ามอทธพลตอการแลกเปลยนทหลอดเลอดฝอยมากกวาความดนเลอดแดง ดงนน การเปลยนแปลงความดนเลอดด าเพยงเลกนอย จงท าใหการแลกเปลยนทหลอดเลอดฝอยเปลยนไปไดอยางมนยส าคญ ถาความดนเลอดด าเพมขน เชน ปรมาตรเลอดเพมขน จะท าใหความดนเลอดฝอยเพมขน เกดการกรองสทธขน และอตราการไหลของน าเหลองเพมขน ตามล าดบ ภาวะบวมน าเนองจากหวใจวายและไตวาย สวนหนงเกดจากปรมาตรเลอดและความดนเลอดด าเพมขน สวนในภาวะทปรมาตรเลอดลดลง เชน อาเจยน ทองรวง เสยเหงอมาก และไตขบปสสาวะมาก จะท าใหความดนเลอดด าลดลง ความดนเลอดแดงลดลง ความดนเลอดฝอยลดลง และความดนออนโคตกของพลาสมาเพมขน ปจจยเหลานรวมกนท าใหเกดการดดซมสทธขน ในภาวะทปรมาตรเลอดลดลงเนองจากรางกายเสยเลอดมาก จะท าใหความดนเลอดด าลดลง เลอดไหลกลบหวใจลดลง ปรมาตรสโตรกลดลง ผลงานของหวใจลดลง และความดนเลอดแดงลดลง ตามล าดบ การลดลงของความดนเลอดทงสองท าใหความดนเลอดฝอยลดลงดวย จงเกดการดดซมสทธ ปรมาตรของเหลวแทรกลดลง และอตราการไหลของน าเหลองลดลง ตามล าดบ การดดซมสทธท าใหความเขมขนของโปรตนในพลาสมาและฮมาโทครตลดลง และดลการแลกเปลยนทหลอดเลอดฝอยมคาคงตวอยทระดบใหม ในทสด

5. การรกษาภาวะบวมน า ภาวะบวมน าเปนผลของกระบวนการชดเชยของรางกาย หรอเกดจากรางกายมความผดปกตเกดขน

ถามความรนแรง จะจ ากดการท างานของอวยวะตางๆ เชน การบวมน าของปอดลดการแลกเปลยนแกสทปอด การกดทบหลอดเลอดในอวยวะตางๆ ท าใหเกดภาวะเนอเยอขาดเลอดและอดตาย และการกดทบการท างานของเซลลในอวยวะทมภาวะบวมน า เปนตน การรกษาภาวะบวมน าตองค านงถงปจจยทเปนสาเหตรวมกบความรนแรงของภาวะบวมน าดวย การรกษาภาวะบวมน าเนองจากหวใจวาย ตองประกอบดวยการใหยาขบปสสาวะ เพอลดปรมาตรเลอด และภาวะบวมน า ตามล าดบ รวมกบการใหยากระตนแรงบบตวของหวใจ เพอแกไขตนเหตของภาวะบวมน า สวนภาวะบวมน าเนองจากไตวายถาวร แกไขไดดวยการฟอกเลอดหรอใชไตเทยม และการควบคมปรมาณน าและอเลกโทรไลตจากอาหาร ในขณะทการบวมน าเนองจากโรคตบแขง อาจตองใหยาขบปสสาวะ รวมกบการใหโปรตนอลบมนทางหลอดเลอดดวย ความผดปกตของฮอรโมน จากตอมหมวกไตสวนนอก เชน เนองอก จะท าใหมการคดหลงฮอรโมนจากตอมหมวกไตสวน

466

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

นอกมากขน ฮอรโมนเหลานกระตนใหไตดดกลบน าและอเลกโทรไลตมากขน การแกไขระยะเฉยบพลนคอ ใหยายบย งฤทธของฮอรโมนเหลาน รวมกบการใหยาขบปสสาวะ แตการแกไขทสมบรณคอ การผาตดเนองอก

บรรณานกรม Berne RM, Levy MN, Koeppen BM, Stanton BA (editors). Physiology, 5th edition, Mosby, St. Louis,

2004. Bohr DF, Somlyo AP, Sparks HV (editors). Handbook of physiology. Section 2: the cardiovascular

system. Volume II: vascular smooth muscle. American Physiological Society, Bethesda/Maryland, 1980.

Boron WF, Boulpaep EL (editors). Medical physiology: a cellular and molecular approach, and update edition. Elsevier, Philadelphia, 2005.

Bray JJ, Cragg PA, Macknight ADC, Mills RG, Taylor DW. Lecture notes on human physiology, 2nd edition. Blackwell Scientific Publications, Oxford, 1989.

Fozzard HA, Haber E, Jennings RB, Katz AM (editors). The heart and cardiovascular system. Raven Press, New York, volume 1-2, 1991.

Milner WR. Hemodynamics, 2nd edition, Williams & Wilkins, Baltimore, 1989.

Mouncastle VB (editor). Medical physiology, 14th edition. C.V. Mosby, St. Louis, volume II, 1980.

Patton HD, Fuchs AF, Hille B, Scher AM, Steiner R. Textbook of physiology, 21st edition, W.B. Saunders, Philadelphia, volume 2, 1989.

Renkin EM. Some consequences of capillary permeability to macromolecules: Starling's hypothesis reconsidered. Am J Physiol 250(5 Pt 2):H706-10, 1986.

Renkin EM, Michel CC (editors). Handbook of physiology. Section 2: the cardiovascular system. Volume IV: microcirculation, part 1-2. American Physiological Society, Bethesda/Maryland, 1984.

Shepherd JT, Abboud FM (editors). Handbook of physiology. Section 2: the cardiovascular system, Volume III: peripheral circulation and organ blood flow, part 1-2. American Physiological Society, Bethesda/Maryland, 1983.

467

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

บทท 15 ระบบหลอดเลอดด า

กายวภาคศาสตร 1. คณสมบตทวไป ระบบหลอดเลอดด าเรมจากหลอดเลอดด าเลก (venule) ซงตอจากหลอดเลอดฝอย หลอดเลอดด า

เลกจะรวมแขนงกนเปนหลอดเลอดด าทมขนาดใหญขนๆ จนเปนหลอดเลอดด าขนาดใหญออกจากอวยวะตางๆ เชน หลอดเลอดด าจากไต และหลอดเลอดด าจากตบ เปนตน (รปท 15-1) หลงจากนนหลอดเลอดด าจากแตละอวยวะ จะน าเลอดเขาสวนาคาวา (vena cava) ซงแยกไดสองสวน สวนแรกรบเลอดด าจากสวนลางของรางกาย (inferior vena cava) และอกสวนหนงรบเลอดด าจากสวนหวของรางกาย (superior vena cava) วนาคาวาทงสองสวนน าเลอดเขาหวใจหองบนขวา หลอดเลอดด าฝอยประกอบดวยเซลลบผวชนเดยวคลายกบหลอดเลอดฝอย และมขนาดแตกตางกนออกไป หลอดเลอดด าเลกทมเสนผาศนยกลางนอยกวา 30 ไมโครเมตร ไมมกลามเนอเรยบ หลอดเลอดด าเลกบางสวนมคณสมบตคลายหลอดเลอดฝอย จงอาจมการแลกเปลยนสารและของเหลวกบเนอเยอไดบาง แตดวยสดสวนทนอยกวาหลอดเลอดฝอยมาก หลอดเลอดด าขนาดเลกและหลอดเลอดด าเลก (small vein and venule) ทมขนาดเสนผาศนยกลางมากกวา 30 ไมโครเมตร มกลามเนอเรยบเปนสวนประกอบมากกวาหลอดเลอดด าสวนอน แตดวยสดสวนทนอยกวาหลอดเลอดแดงเลกมาก หลอดเลอดด าขนาดเลกถกปกคลมดวยเนอเยอเกยวพนมาก โดยเฉพาะหลอดเลอดด าทขา จงท าใหสามารถทนตอความดนเลอดด าทสงกวาหลอดเลอดด าสวนอนไดด หลอดเลอดด าทวไปมลนทางเดยว แตมปรมาณแตกตางกนไปขนกบอวยวะ หลอดเลอดด าทแขนและขามลนทางเดยวมากกวาสวนอน นอกจากนหลอดเลอดด าขนาดเลกในอวยวะตางๆ ยงเชอมตอกนดวยหลอดเลอดด าขนาดเลกอกกลมหนงดวย จงเกดลกษณะของรางแหขนอยางหยาบๆ นอกจากจะมลนทางเดยวแลว วนาคาวายงมหรดอยทบรเวณกลามเนอกระบงลมดวย โครงสรางนชวยลดอทธพลของแรงโนมถวงของโลกตออตราการไหลของเลอดกลบหวใจ เมอเราอยในทายน

หลอดเลอดด าซงมกลามเนอเรยบเปนสวนประกอบ ถกเลยงดวยประสาทซมพาเทตกเปนสวนใหญ มประสาทพาราซมพาเทตกมาเลยงบาง แตดวยสดสวนทนอยกวามาก เมอเปรยบเทยบกบหลอดเลอดแดงเลก ประสาทอตโนวตเลยงหลอดเลอดด านอยมาก สวนใหญตวรบอะดเนอรจกเปนชนดแอลฟา ดงนนผลของประสาทซมพาเทตกจงท าใหหลอดเลอดด าบบตว นอกจากนหลอดเลอดด ายงตอบสนองตอแคทโคลามนส ฮอรโมน และสารเคมอนๆ ไดคลายกบหลอดเลอดแดง แตดวยฤทธทนอยกวา ประสาทซมพาเทตกทไปเลยงหลอดเลอดด าในแตละอวยวะ มความหนาแนนแตกตางกน ในมนษยหลอดเลอดด าในอวยวะชอง

468

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ทอง (splanchnic vein) และทผวหนง (cutaneous vein) มประสาทซมพาเทตกหนาแนนกวาหลอดเลอดด าทอนๆ

รปท 15-1 ระบบหลอดเลอดด าในมนษย (http://people.eku.edu/ritchisong/342notes9.html)

หลอดเลอดด าขนาดเลกถกเลยงดวยระบบหลอดเลอดคลายกบเปนอวยวะหนง นนคอ มหลอดเลอดแดงแทรกเขาผนงหลอดเลอดด า แลวแตกแขนงเปนหลอดเลอดฝอย และรวมกนเปนหลอดเลอดด า ตามล าดบ หลอดเลอดด าเหลานอาจน าเลอดเขาสโพรงหลอดเลอดด าทถกเลยงหรอสงไปยงหลอดเลอดด าทอยใกลเคยงกได ดวยเหตนหลอดเลอดด าจงมไดรบสารอาหารจากเลอดในโพรงหลอดเลอดด าโดยตรง อยางไรกตาม เซลลบผวดานในของหลอดเลอดด าไดรบสารอาหารจากเลอดทสมผสดวย โดยขนกบคณสมบตของเลอดด าในสวนนนวามความเขมขนของสารอาหารมากนอยเพยงใด

469

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

รปท 15-2 ความสมพนธระหวางปรมาตรและความดนในหลอดเลอดด า (Shepherd and Abboud, 1983)

2. ความหยนของหลอดเลอดด า (venous compliance) สมประสทธความหยนของหลอดเลอด เปนตวแปรทมคาเทากบปรมาตรของหลอดเลอดท

เปลยนไปตอความดนในหลอดเลอดทเปลยนไป (C = P

V

) คานเปนสวนกลบของสมประสทธความ

ยดหยน (elastance) หลอดเลอดด ามความหยนอยคาหนง เมอปรมาตรเลอดด าและความดนเลอดด ามคาพอเหมาะ ถาความดนเลอดด าต ามากหรอเปนศนย เมอเทยบกบความดนของบรรยากาศ หลอดเลอดด าจะตบลง แตไมอดตน และยงคงมปรมาตรอยคาหนง หลอดเลอดจะตบจนมปรมาตรเปนศนย เมอความดนเลอดด ามคานอยกวา -30 มม.ปรอท ถาปรมาตรเลอดด าเพมขนจากภาวะทตบตนน ในชวงแรกความดนเลอดด าจะเปลยนแปลงเลกนอย และไมเปนสดสวนกบปรมาตร ตราบจนหลอดเลอดด ามรปรางคลายทรงกระบอก ปรมาตรเลอดด าทเพมขน จะท าใหความดนเลอดด าเปลยนแปลงไปในสดสวนทเหมาะสมกน ซงเกดจากการยดขยายของสวนประกอบทมความยดหยน (รปท 15-2) นนแสดงวา หลอดเลอดด ามความหยนคาหนง เมอปรมาตรเลอดด ามคาทเหมาะสมเทานน หลอดเลอดด าทงหมดมความหยนเฉลยประมาณ 1.5 มล./กก./มม.ปรอท อนเปนคาทสงกวาความหยนของหลอดเลอดแดงประมาณ 30 เทา (0.05 มล./กก./มม.ปรอท) ความหยนของหลอดเลอดด าขนกบเนอเยอเกยวพนและเซลล ทประกอบเปนผนงหลอดเลอดด า รวมกบการท างานของกลามเนอเรยบรอบหลอดเลอดด า การหดตวของกลามเนอเรยบนอาจเกดจากการท างานดวยตวเอง และการท างานของประสาทอตโนวตและฮอรโมนบางชนด ดวยเหตน การท างานของปจจยดงกลาวจงมอทธพลตอความหยนของหลอดเลอดดวย ถากลามเนอเรยบรอบหลอดเลอดด าหดตวมาก ความหยนของหลอดเลอดด าจะลดลง แตถากลามเนอเรยบดงกลาวคลายตว ความหยนของหลอดเลอดด า

470

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

จะเพมขน การท างานของกลามเนอเรยบดงกลาว เปนสาเหตหนงทท าใหความหยนของหลอดเลอดในแตละอวยวะ มคาแตกตางกนออกไป หลอดเลอดด าของอวยวะชองทองและผวหนง (splanchnic and cutaneous circulation) มความหยนสงสด ในขณะทหลอดเลอดด าของกลามเนอลายมคาต าสด ตารางท 15-1 ความดน รศม และความตงของผนงหลอดเลอดสวนตาง ๆ

หลอดเลอด รศม (มม.)

จ านวน พนทภาคตดขวาง (ตาราง ซม.)

ความยาว(มม.)

สดสวนปรมาตร (รอยละ)

Aorta 10.0 1 0.8 400.0 2.0 Large arteries 3.0 40 3.0 200.0 4.0 Main arterial branch 1.0 60 5.0 100.0 3.4 Terminal branch 0.6 1,800 5.0 10.0 1.7 Small arteries 0.019 40 x 106 110.0 3.5 2.7 Arterioles 0.007 400 x 106

150.0 0.9 1.0 Capillaries 0.0037 1,800 x 106

180.0 0.2 0.3 Postcapillary venules 0.0073 5,800 x 106

2,500.0 0.2 3.6 Venules 0.021 1,200 x 106

3,700.0 0.1 25.6 Small veins 0.037 80 x 106

800.0 3.4 18.6 Main venule brance 2.4 600 x 106

27.0 100.0 18.6 Large veins 6.0 40 x 106

11.0 200.0 15.2 Vena cava 12.5 1 x 106

1.2 400.0 3.4 Shepherd and Abboud, 1983

การทหลอดเลอดด ามความหยนสงกวาหลอดเลอดสวนอน ปรมาตรเลอดด าจงมคามากทสด (ตารางท 15-1) แตมความดนเลอดต าสด หลอดเลอดด ามเลอดประมาณรอยละ 70 ของเลอดทงหมด โดยแบงไดสองสวนคอ ปรมาตรเคน (stressed volume) และปรมาตรไมเคน (unstressed volume) ปรมาตรเคนคอ ปรมาตรเลอดด าทตองลดลงเพอใหความดนเลอดด ามคาเทากบศนย ปกตมคาประมาณ 115-120 มล.ตอกก. หรอหนงในสของปรมาตรเลอดทงรางกาย สวนปรมาตรไมเคนคอ ปรมาตรเลอดด าสวนทคงอย ในภาวะทความดนเลอดด ามคาเทากบศนย ปรมาตรเลอดด ามคาสงสดทอวยวะชองทองและผวหนง เนองจากหลอดเลอดด ามความหยนสงกวาสวนอน ในขณะทปรมาตรเลอดด าในกลามเนอลายมคานอยกวา เนองจากหลอดเลอดด ามความหยนนอยกวา ปรมาตรเลอดด าขนกบหลายปจจย ถาความหยนของหลอดเลอดด าลดลง เชน

471

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

เนองจากประสาทซมพาเทตกท างานมากขน เปนตน ปรมาตรเลอดด าทลดลงสวนหนงเนองจากเลอดไหลกลบหวใจเพมขน ในภาวะนความดนเลอดด าอาจเปลยนแปลงเพยงเลกนอย ถาความดนรอบหลอดเลอดด าเปลยนแปลงอยางเปนจงหวะเหมาะสม ตวอยางเชน การหายใจและการหดตวของกลามเนอลายทเพมขนเปนจงหวะ ท าให เลอดไหลกลบหวใจเพมขน และปรมาตรเลอดด าลดลง เปนตน นอกจากน การทหลอดเลอดด ามความหยนสง เมอปรมาตรเลอดด าเปลยนแปลง เชน การเสยเลอด การเสยน าและอเลกโทรไลต และการไดรบเลอดหรอของเหลวจากภายนอกมาก เปนตน ปรมาตรเลอดด าจะเปลยนแปลงไปมากกวาปรมาตรเลอดแดงและปรมาตรเลอดฝอย โดยทความดนเลอดด าเปลยนแปลงเพยงเลกนอย

ดวยขอมลดงกลาวแลวจะเหนวา หลอดเลอดด ามหนาทเกบกกเลอด (blood reservoir) ทส าคญทสด ตามปกตเลอดด าสวนใหญไมไดไหลเวยน แตปรมาตรสวนนจะถกน ามาชดเชยผลงานของหวใจทลดลง เชน เมอรางกายเสยเลอดมาก เปนตน หรอเมอตองการใหผลงานของหวใจเพมขน เชน ในขณะออกก าลงกาย เปนตน นอกจากนการทหลอดเลอดด ามความหยนสง การเปลยนแปลงปรมาตรเลอดด าเพยงเลกนอย อาจไมมผลตอความดนเลอดด า อตราการไหลของเลอดกลบหวใจ ผลงานของหวใจ และความดนเลอดแดง ตามล าดบ แตอทธพลจะมากขน ถาปรมาตรเลอดเปลยนแปลงมากขน ดวยคณสมบตเชนน ระบบหลอดเลอดด าจงมไดเปนเพยงทางผานและเกบกกเลอดเทานน แตยงมสวนควบคมผลงานของหวใจและความดนเลอดแดงดวย

ความดนเลอดด า (venous pressure) ในทานอนราบ ความดนเลอดเฉลยของระบบไหลเวยนสวนกายมคาสงสดทเอออรตา (ประมาณ

100 มม.ปรอท) แลวลดลงเรอยๆ ตามระยะทางทหางจากหวใจ จนมคาต าสดทหวใจหองบนขวา (ประมาณ 0.6 มม.ปรอท) (ดรปท 13-21) ทงนเนองจากการสญเสยพลงงานไปเพอเอาชนะความตานทานการไหล ความดนเลอดด าในหลอดเลอดด าเลกทตอจากหลอดเลอดฝอย มคาระหวาง 7-8 มม.ปรอท คานจะลดลงจนมคา 0-6 มม.ปรอท ทหวใจหองบนขวา ซงมความดนตางกนเพยง 2-7 มม.ปรอทเทานน แสดงวา ความตานทานการไหลของหลอดเลอดด ามคานอยมาก ในขณะทมความหยนสงกวาหลอดเลอดสวนอนๆ จงจดหลอดเลอดด าเปนหลอดเลอดความจหรอเวสเซลบรรจ (capacitance vessel) สวนหลอดเลอดแดงจดเปนหลอดเลอดหรอเวสเซลความตานทาน (resistance vessel) ความดนเลอดในทานอน สวนใหญเกดจากการท างานของหวใจและคณสมบตความตานทานเชงซอนของหลอดเลอด ดงนน ถาหวใจหยดท างานหรอผลงานของหวใจมคาเทากบศนย ความดนเลอดจะมคาเทากนทกจด และมคาประมาณ 7-10 มม.ปรอท เรยกความดนนวา ความดนสวนกายเฉลย (mean systemic pressure) หรอความดนการไหลเวยนเฉลย (mean circulatory pressure) คานใกลเคยงกบความดนในหลอดเลอดด าเลกในภาวะปกต ความดนสวนกายเฉลยเปนความดนสถต ทขนกบความหยนของหลอดเลอดและปรมาตรเลอด (ความดน = ปรมาตร/สมประสทธความหยน) ดงนนความดนนจงบอกความหยนของหลอดเลอดและปรมาตรเลอดได ความดนสวนกายเฉลยเปนความดนเลอดเฉลยของระบบไหลเวยนตามปกต ทชวยผลกดนใหเลอดไหลจากหลอดเลอดด าเลก

472

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

เขาสหวใจได ถาปรมาตรเลอดเพมขนหรอความหยนของหลอดเลอดลดลง ความดนสวนกายเฉลยจะเพมขน แตถาปรมาตรเลอดลดลงหรอความหยนของหลอดเลอดเพมขน ความดนสวนกายเฉลยจะลดลง เนองจากเลอดเปนของเหลวทมมวลอยคาหนง จงไดรบอทธพลจากแรงโนมถวงของโลกดวย จากคณสมบตของของเหลวทวา “ความดนของเหลวทใตผวของเหลว (P) มคาเทากบผลคณของความหนาแนนของของเหลว (p) คาคงทของแรงโนมถวง (g) และความสงจากจดนนถงผวหนาของเหลว (h) บวกกบความดนของบรรยากาศ (PA) และความดนจากปจจยอนทกระท าตอจดนน” ถาความดนจากปจจยอนมคานอยมาก จะไดความสมพนธดงน

P = gh + PA

ในประเดนความดนเลอด ซงเปนคาทสงกวาความดนบรรยากาศ ทจดใดๆ ในหลอดเลอดหนงๆ มคาเทากบความดนของเหลวเนองจากแรงโนมถวงของโลก (gh) บวกกบความดนเลอดแดงเฉลย (Pm or MAP) ทจดนนในทานอนราบ นนคอ

P = gh + Pm

เนองจากหลอดเลอดมลกษณะคลายเปนวงจรปด ทมหวใจเปนตวใหพลงงานแกการไหล ดงนนในทายนความดนเนองจากแรงโนมถวงของโลกทกระท าตอหลอดเลอดทเทา จงมไดเกดจากน าหนกของของเหลวจากหวกดลงจนถงเทา แตเรมจากระดบซงเปนระดบทการเปลยนแปลงทาทรงตว ไมมอทธพลตอความดนเลอดในระดบนเลย เรยกระดบนวา ระดบอางองหรอพลโบสแตตก (reference or phlebostatic level) ในสนขระดบนอยในแนวเสน ทลากผานรอยตอระหวางหวใจหองบนกบหองลาง ในแนวตงฉากกบล าตว สวนในมนษยนน ระดบนอยต าจากกลามเนอกระบงลมลงไปทางขาประมาณ 2-3 ซม. อยางไรกตามในทางปฏบต เราถอเอาเสนทลากผานจดกงกลางหวใจหองบนขวาในแนวตดขวางกบล าตว (ในทายน) เปนแนวอางอง ความดนเลอดในสวนนไดรบอทธผลจากทาทรงตวเพยงเลกนอย และปกตมคาใกลศนยมาก แมในทายน

ในทายนความดนในหลอดเลอดทอยต ากวาหวใจ จะมคาเพมขนตามความสงทอยหางจากหวใจ (รปท 13-21) ความดนเลอดประมาณทจดใดๆ ในทายน มคาเทากบความดนเลอดทจดนนเมอวดไดในทานอน รวมกบความดนเนองจากแรงโนมถวงของโลก (gh) เชน ถาความดนเลอดด าเลกทเทา ในทานอนราบ มคาเทากบ 7 มม.ปรอท หลอดเลอดนอยหางจากหวใจ 120 ซม. ในทายน ความดนเนองจากแรงโนมถวงทจดนจะมคาเทากบ 88 มม.ปรอท ดงนนความดนปรากฏจรงทหลอดเลอดด าเลกนน จะมคาเทากบ 7+88 = 95 มม.ปรอท แรงโนมถวงนมอทธพลตอหลอดเลอดแดงในระดบเดยวกนดวยคาเทากน เชน ถาหลอดเลอดแดงเลกทระดบดงกลาวในทานอนราบมคา 95 มม.ปรอท ในทายนความดนทหลอดเลอดน จะมคาเทากบ

473

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

95+88 = 183 มม.ปรอท เปนตน สวนความดนในหลอดเลอดทอยสงกวาหวใจ ในทายน น าหนกของเลอดเนองจากแรงโนมถวงของโลกกดทบมาทระดบอางอง ท าใหความดนเลอดลดลงมากขนตามความสงทหางจากหวใจ คอ มคาเทากบความดนในหลอดเลอดนนเมออยในทานอนราบ ลบดวยความดนเนองจากแรงโนมถวงของโลกทลดลง ท าใหความดนเลอดทคอและศรษะลดลงเมอเทยบกบทานอน โดยความดนเนองจากแรงโนมถวงน มอทธพลตอความดนเลอดแดงและเลอดด าทคอและศรษะ ทอยในระดบเดยวกน ดวยคาทเทากน ในท านองเดยวกบหลอดเลอดทเทา แตผลลพธตอขนาดของหลอดเลอดทคอและหลอดเลอดนอกกระโหลกศรษะจะแตกตางจากหลอดเลอดในกระโหลกศรษะ ดงจะไดกลาวถงตอไป

รปท 15-3 การเปลยนแปลงความดนเลอดด าทผวหนงทเทา ในขณะก าลงเดนเทยบกบยนนง ในคนปกตและผปวยทเปนโรคหลอดเลอดด าประเภทตางๆ (AVP, averaged venous pressure; RT, recovery time; Stranden, 2011)

อทธพลของแรงโนมถวงของโลกตอความดนเลอดในทายนนน อาจมไดมผลตอความดนเลอดทระดบตางๆ ดวยคาสงสดเทากบทค านวณจากความสงดงกลาวแลว โดยเฉพาะความดนในหลอดเลอดทอยต ากวาหวใจ ทงนเพราะหลอดเลอดเลอดด ามลนทางเดยวชวยรบแรงกดดนของเลอดจากสวนบนๆ ไวบางสวน หรดหลอดเลอดด าในบรเวณกลามเนอกระบงลม กมสวนชวยลดภาวะนเชนกน นอกจากนการเคลอนไหวของกลามเนอลายทขา (รปท 15-3) หรอการหายใจกสามารถลดแรงโนมถวงของโลกตอความดนทขาได ทงนเพราะการหดตวและคลายตวของกลามเนอลาย รวมกบคณสมบตของลนทางเดยว ลนทางเดยวชวยลดแรงโนมถวงของโลก ดวยการปดกนอทธพลของเลอดทกดทบลงไปยงดานลางได เมอกลามเนอลายหดตว เมอกลามเนอลายคลายตว ลนทางเดยวจะเปดบางสวน เพอใหเลอดจากดานลางไหลไปยงหวใจได การหดตวและคลายตวของกลามเนอลายเปนจงหวะ จงชวยลดอทธพลของแรงโนมถวงของโลกตอหลอดเลอดทอยต ากวาหวใจได แตถายนนงๆ และกลามเนอลายทขาหดตวอยตลอดเวลา เลอดจะไหลกลบหวใจไดนอย

474

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

และความดนในหลอดเลอดทขาจะเพมขน สวนหนงเนองจากปรมาตรเลอดด าทขาเพมขน มไดเนองจากอทธพลของแรงโนมถวงของโลกโดยล าพง

ผปวยทหลอดเลอดด าทขาอดตน ในขณะเดนมความดนเลอดด าทขาเพมขน แทนทจะลดลงเหมอนคนปกต เกดจากเลอดมาเลยงกลามเนอทขามาก แตไหลกลบหวใจไมได สวนผปวยทหลอดเลอดด าทขาท างานไดไมดเนองจากความผดปกตของลนทางเดยวหรอผนงหลอดเลอด การลดลงของความดนเลอดด าทขาในขณะเดนจะนอยกวาคนปกตทก าลงเดน (รปท 15-3)

การเปลยนแปลงความดนเลอดเนองจากแรงโนมถวงของโลกดงกลาว มอทธพลตอปรมาตรเลอดและการไหลของเลอดบางสวน การทความดนเลอดด าเพมขนเมออยในทายน มไดเปนปจจยทตานการไหลของเลอดผานบรเวณนน เพราะความดนเลอดแดงกเพมขนดวยคาเดยวกน ถาหลอดเลอดเปนทอแขงและไมรว ตามกฎของพวเซยลจะพบวา อตราการไหลของเลอดออกจากและเขาสหวใจ จะยงคงเทากบในทานอน เพราะความแตกตางของความดนเลอดระหวางเอออรตากบทหวใจหองบนขวา และความตานทานรอบนอกทงหมดยงมคาเทาเดม อยางไรกตาม เนองจากหลอดเลอดด ามความหยน เมอความดนเลอดด าเพมขน จะดนใหหลอดเลอดด าขยายตวและมปรมาตรเลอดเพมขน ความดนเลอดด าทเพมขนยงท าใหเกดการกรองสทธทหลอดเลอดฝอยดวย ดงนนเมอยนนงๆ และกลามเนอลายหดตวไมมาก เลอดทไหลเขาสหลอดเลอดด า จงมไดไหลกลบหวใจเทากบผลงานของหวใจ เพราะสวนหนงสะสมอยในหลอดเลอดด าดานลางของรางกาย และบางสวนถกกรองออกสของเหลวแทรก ท าใหอตราการไหลของเลอดกลบหวใจลดลง ผลงานของหวใจลดลง และความดนเลอดแดงลดลง ตามล าดบ ถายนนงนานๆ อตราการไหลของเลอดกลบหวใจจะลดลงเรอยๆ จนผลงานของหวใจลดลงมาก และความดนเลอดแดงกลดลงมาก จนเกดภาวะเปนลมหรอชอคขนได อนเปนการตอบสนองทคลายกบการเสยเลอดมาก การขยบขาชวยเพมอตราการไหลของเลอดกลบหวใจ ปองกนความดนเลอดแดงต า และปองกนการบวมน าทขาได ดงไดกลาวแลวขางตน

ในทายน ความดนเลอดด าทคอจะลดลงตามความสงทหางจากหวใจ ถาความดนเลอดด าทคอมคาต ากวาศนยเลกนอย หลอดเลอดทคอจะตบลง แตไมอดตน การตบเกดจากความดนรอบหลอดเลอดมากกวาความดนภายในหลอดเลอด การตบของหลอดเลอดด าทคอชวยใหอทธพลของแรงโนมถวงลดลง และความดนเลอดด าในบรเวณทอยเหนอสวนทตบจนถงทางเขาสมอง ยงคงเปนศนยหรอต ากวาเลกนอย การตบแตไมอดตน เกดจากคณสมบตทางกายภาพของผนงดานในของหลอดเลอดด าเอง ในภาวะน เลอดจากสวนหวจงยงคงไหลลงสหวใจไดตามปกต ในขณะทความดนเลอดในสมองลดลงเมอเทยบกบทานอนราบ อยางไรกตาม หลอดเลอดในสมองมไดตบ เพราะสมองอยในกระโหลกศรษะซงแขงและเปนระบบปด (ถาความดนในหลอดเลอดลดลง การตบของหลอดเลอดเพยงเลกนอย จะท าใหความดนในของเหลวรอบหลอดเลอดลดลงดวย) ดงนนแมความดนเลอดในสมองจะลดลง อตราการไหลของเลอดไปเลยงสมองและกลบคนสหวใจยงคงเหมอนกบในทานอนราบ เพราะอตราการไหลขนกบความดนเลอดทเอออรตากบทหวใจหองบนขวา และความตานทานทงหมดของหลอดเลอดในสมอง ซงปกตคอนขางคงท โดยไมขนกบวาหลอดเลอดนนจะอยสงหรอต ากวาระดบทไหลเขาและออก อนเปนไปตามกฎของลาปลาซ (รปท 15-4) นอกจากน

475

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

การยนหรอนอนราบ กมอทธพลนอยตอการแลกเปลยนของเหลว ในหลอดเลอดฝอยของสมอง ซงแตกตางจากทพบในหลอดเลอดสวนอน เชน ขา และแขน เปนตน มขอสงเกตคอ ระยะทางจากหวใจหองบนขวาถงจดทหลอดเลอดด าทคอเรมตบ เปนตวแปรทบอกถงความดนเลอดด ากลาง (central venous pressure) หรอความดนเลอดเฉลยของหวใจหองบนขวา ซงคลายกบวา สวนทตบคอ ผวหนาของคอลมนเลอดซงกดทบลงสหวใจหองบนขวา ตามปกตความสงนมคาประมาณ 3.4-4 ซม.

รปท 15-4 ภาพจ าลองแสดงการไหลของน าตามกฏของลาปลาซ การไหลในทอแขงทงอไดสองทอ ซงมความตานทานการไหลเทากน ขนกบความแตกตางของความดนระหวางจดตนกบจดปลาย (Q = P/R; Q, flow; P, pressure difference; R, resistance) โดยไมขนกบลกษณะการโคงงอหรอการวางทอ

เนองจากความดนเลอดด าขนกบปรมาตรเลอดด าและความหยนของหลอดเลอดด า ถาปรมาตรเลอดด าเพมขนหรอความหยนของหลอดเลอดด าลดลง ความดนเลอดด าจะเพมขน ดงนน ถารางกายเสยเลอดมาก ความดนเลอดด าจะลดลง แตถาความหยนลดลง เชน ประสาทซมพาเทตกท างานเพมขน แลวหลอดเลอดด าบบตวมาก ความดนเลอดด าจะเพมขน นอกจากนความดนเลอดด าในแตละแหงยงขนกบความดนรอบหลอดเลอดดวย (transmural pressure) เชน หลอดเลอดด าในชองอก ซงแทรกอยระหวางเยอหมปอดทมความดนเปนลบเมอเทยบกบบรรยากาศ หลอดเลอดบรเวณนจงขยายตวและความดนเลอดด าบรเวณนลดลง ลกษณะเชนนจะเหนชดเจนขณะหายใจเขา (รปท 15-5) เนองจากในภาวะะนความดนในชองอกลดลงมาก สวนในขณะหายใจออก ความดนในชองอกเพมขน หลอดเลอดด าจะถกบบมากขน ความดนในหลอดเลอดด าสวนนจงสงกวาในขณะหายใจเขาเลกนอย การเปลยนแปลงการหายใจและความดนเลอดด าดงกลาวชวยใหเลอดไหลกลบหวใจดขน คลายกบการท างานของเครองสบน า

476

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

รปท 15-5 ในขณะหายใจเขา ความดนในชองอกลดลง (pleural pressure ลดลง) เลอดไหลในวนาคาวาหรอกลบหวใจมากขน

การไหลของเลอดกลบหวใจ (venous return) อตราการไหลของเลอดกลบหวใจ คอ ปรมาตรเลอดทไหลกลบหวใจในหนงหนวยเวลา ในสภาวะ

คงตวหนงๆ อตราการไหลของเลอดกลบหวใจ มคาเทากบผลงานของหวใจ สวนในภาวะเฉยบพลน ตวแปรทงสองอาจไมเทากน เชน ถาหวใจวายทนททนใด ผลงานของหวใจจะลดลง ในขณะทอตราการไหลของเลอดกลบหวใจอาจปกต แตในระยะยาว ทงสองตวแปรจะลดลง ถาพจารณาอยางงายๆ อตราการไหลของเลอดกลบหวใจ ขนกบปจจยภายในระบบหลอดเลอดด า หวใจ และปจจยภายนอกหลอดเลอดด า ในระบบหลอดเลอดด า อตราการไหลของเลอดกลบหวใจขนกบ ความแตกตางของความดนเลอดทหลอดเลอดด าเลก กบความดนเลอดทหวใจหองบนขวา และความตานทานการไหลของหลอดเลอดด า (ตามกฎของโอหม) ซงปกตมคานอยมากเมอเทยบกบหลอดเลอดแดง ถาความดนเลอดทหวใจหองบนสงขน ในขณะทปจจยอนคงท เลอดจะไหลกลบหวใจลดลง แตถาความดนเลอดด าเพมขน เลอดจะไหลกลบหวใจดขน การเปลยนแปลงความดนนตองมไดเนองจากการเปลยนแปลงทาทรงตว ซงความดนเลอดไดรบอทธพลของแรงโนมถวงของโลก แตอาจเกดจากปรมาตรเลอดด าเพมขน ความหยนของหลอดเลอดด าลดลง หรอความดนเลอดแดงเพมขน เปนตน

ความตานทานของหลอดเลอดด า มอทธพลตออตราการไหลของเลอดกลบหวใจนอยมาก การบบตวของหลอดเลอดด า ชวยเพมอตราการไหลของเลอดกลบหวใจ เนองจากความหยนของหลอดเลอดด าลดลง และความดนเลอดด าเพมขน ตามล าดบ ถาพจารณาอตราการไหลทงระบบไหลเวยนสวนกาย อตราการไหลของเลอดกลบหวใจจะเทากบ ความแตกตางของความดนเลอดทเอออรตากบความดนเลอดทหวใจหองบนขวา หารดวยความตานทานรอบนอกทงหมด ถาความตานทานรอบนอกทงหมดเพมขน ในขณะทความดนเลอดแดงถกควบคมใหคงทไวดวยรเฟลกซบาโรรเซฟเตอร อตราการไหลของเลอดกลบหวใจจะลดลง แตถาความดนเลอดแดงเพมขนในขณะทตวแปรอนยงคงท เลอดจะไหลกลบหวใจดขน อยางไรกตาม

477

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

ถาฉดสารกระตนการบบตวของหลอดเลอดแดงเลกเขารางกาย จะท าใหความตานทานรอบนอกทงหมดเพมขน ในระยะแรกอตราการไหลของเลอดกลบหวใจจะลดลง ในขณะทปรมาตรเลอดแดงและความดนเลอดแดงเพมขน การเพมของความดนเลอดแดง ท าใหความแตกตางของความดนเลอดแดงกบความดนเลอดในหวใจหองบนขวาเพมขน อนชวยชดเชยการเพมของความตานทานรอบนอกทงหมด ดงนน ถาหวใจท างานตามปกตหรอผลงานของหวใจลดลงไมมาก อตราการไหลของเลอดกลบหวใจอาจคนสปกตหรอเทากบผลงานของหวใจ ในขณะทความดนเลอดแดงและความตานทานรอบนอกทงหมดยงคงสงอยดวยฤทธของยา

การท างานของหวใจมอทธพลตอการไหลของเลอดกลบหวใจมาก ถาอตราการเตนของหวใจเพมขน ชวงเวลาทเลอดไหลกลบหวใจจะสนลง โดยเฉพาะจากหวใจหองบนลงหวใจหองลาง ผลรวมคอ อตราการไหลของเลอดกลบหวใจลดลง ดงนน การเปลยนแปลงอตราการเตนของหวใจจงมอทธพลตออตราการไหลของเลอดกลบหวใจ ถาความจของหวใจมาก อตราการไหลของเลอดกลบหวใจจะดขน ผปวยน าทวมหวใจ ซงความจของหวใจลดลง จะมอตราการไหลของเลอดกลบหวใจนอยกวาคนปกต สวนแรงบบตวของหวใจกมอทธพลตออตราการไหลของเลอดกลบหวใจเชนกน ถาหวใจบบตวแรงเมอมคอนแทรคไทลตมาก ปรมาตรเลอดกอนคลายตวจะลดลง เมอหวใจคลายตว เลอดจงไหลกลบหวใจไดเพมขน นอกจากนการเพมผลงานของหวใจกสงผลใหอตราการไหลของเลอดกลบหวใจเพมขนไดดวย ซงอาจเกดจากความดนเลอดแดงเพมขน และ/หรอความตานทานรอบนอกทงหมดลดลง ทงนขนกบวาผลงานของหวใจเปลยนแปลงอยางไร และรางกายมการตอบสนองตอการเปลยนแปลงนนอยางไรดวย

ผลงานของหวใจเปนตวแปรทก าหนดอตราการไหลของเลอดไปเลยงอวยวะตางๆ ในสภาวะคงตวหนง ตวแปรนมคาเทากบอตราการไหลของเลอดกลบหวใจ ดงนนการเปลยนแปลงอตราการไหลของเลอดกลบหวใจ จงมอทธพลตอการท างานของอวยวะตางๆ รวมทงหวใจดวย ถาเลอดไหลกลบหวใจมาก ปรมาตรหวใจกอนบบตวจะเพมขน หวใจจงบบตวแรงและอตราการไหลของเลอดไปเลยงหวใจกเพมขนดวย ถาปรมาตรหวใจกอนบบตวมคาสงอยเปนเวลานาน เชน หวใจวาย และไตวาย เปนตน หวใจจะปรบตวดวยการเพมปรมาตรหองหวใจและมวลของหวใจ เรยกวา หวใจโตแบบเอกเซนตรก (eccentric hypertrophy) ซงภาวะเชนนอาจท าใหเกดโรคกลามเนอหวใจขาดเลอด กลามเนอหวใจอดตาย และหวใจวายถาวรในทสด

ดวยขอมลดงกลาวแลวจะเหนวา อตราการไหลของเลอดกลบหวใจ ขนกบหลายปจจย และแตละปจจยกมความเกยวพนกนมาก เพออธบายปจจยตางๆ เขาดวยกน กยตน (A.C. Guyton) และคณะไดศกษาในสนขทควบคมใหอตราการเตนของหวใจคงท แลวศกษาความสมพนธระหวางอตราการไหลของเลอดกลบหวใจ กบความดนเลอดในหวใจหองบนขวา และระหวางผลงานของหวใจกบความดนเลอดในหวใจหองบนขวา (รปท 15-6) โดยศกษาอทธพลของปจจยตางๆ ในระบบไหลเวยนตอความสมพนธดงกลาว เชน ปรมาตรเลอด ความตานทานรอบนอกทงหมด ความหยนของหลอดเลอด และแรงบบตวของหวใจ เปนตน กราฟการเปลยนแปลงอตราการไหลของเลอดกลบหวใจตามความดนเลอดในหวใจหองบนขวา ขนกบ

478

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

คณสมบตของหลอดเลอดเปนสวนใหญ จงเรยกวา กราฟการท างานของหลอดเลอด (vascular function curve) สวนกราฟแสดงการเปลยนแปลงผลงานของหวใจ ตามการเปลยนแปลงความดนเลอดในหวใจหองบนขวานน บงถงการท างานของหวใจ จงเรยกวา กราฟการท างานของหวใจ (cardiac function curve) ซงเปนการเปลยนแปลงตามกฎของสตารลงก นนเอง

รปท 15-6 กราฟการท างานของหวใจ (cardiac function curve) และหลอดเลอด (vascular function curve) การท างานของหวใจก าหนดผลงานของหวใจ (cardiac output) สวนการท างานของหลอดเลอดก าหนดอตราการไหลของเลอดกลบหวใจ (venous return) ซงสองคานแปรตามความดนเลอดทหวใจหองบนขวา

จากกราฟการท างานของหลอดเลอด ถาความดนเลอดทหวใจหองบนขวาลดลง ในขณะทความดนเลอดแดงและความตานทานรอบนอกทงหมดคงท เลอดจะไหลกลบหวใจเพมขน ถาความดนเลอดในหวใจหองบนขวาลดลงต ากวา -4 มม.ปรอท อตราการไหลของเลอดกลบหวใจจะสงสด และคงทไปตลอด เพราะความดนในเยอหมปอดมคาเฉลยประมาณ -4 มม.ปรอท เมอความดนในหลอดเลอดด าทชองอกต ากวาความดนรอบๆ หลอดเลอดด าจงตบลง แตไมตน ความตานทานการไหลจงเพมขน ชดเชยความแตกตางของความดนระหวางหลอดเลอดแดงและความดนในหวใจหองบนขวาทเพมขน ในกราฟดงกลาว เมออตราการไหลของเลอดกลบหวใจมคาเปนศนย ความดนเลอดจะเทากนทกจด ความดนนคอ ความดนสวนกายเฉลย (mean systemic pressure) หรอความดนการไหลเวยนเฉลย (mean circulatory pressure) คานขนกบปรมาตรเลอดและความหยนของหลอดเลอด (P = V/C) แตไมขนกบการท างานของหวใจ และความตานทานรอบนอกทงหมด ถารางกายมปรมาตรเลอดเพมขน และหรอความหยนของหลอดเลอดลดลง อตราการไหลของเลอด

479

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

กลบหวใจ จะเพมขนสงกวาคาปกตในลกษณะเสนคขนาน แตถาปรมาตรเลอดลดลง และหรอความหยนของหลอดเลอดเพมขน จะใหผลตรงขาม ถาความตานทานรอบนอกทงหมดเพมขน อตราการไหลของเลอดกลบหวใจจะลดลงต ากวาปกต โดยไมมอทธพลตอความดนสวนกายเฉลย แตถาความตานทานรอบนอกทงหมดลดลง จะใหผลทตรงขาม และยงคงไมมอทธพลตอความดนสวนกายเฉลยเชนเดม

เมอน ากราฟการท างานของหลอดเลอดมารวมกบกราฟการท างานของหวใจ จะพบวา ในภาวะคงตวหนงๆ กราฟสองเสนจะตดกนทจดหนง ซงเปนจดทอตราการไหลของเลอดกลบหวใจเทากบผลงานของหวใจ เปนภาวะสมดลของการท างานของหวใจและหลอดเลอด ถามการเปลยนแปลงทท าใหปจจยทงสองมคาตางกน จะมการปรบตวจนตวแปรทงสองมคาเทากนอกครงหนง ซงอาจมคาเทาปกต ต ากวาปกต หรอสงกวาปกตกได ขนกบการเปลยนแปลงของรางกาย เชน ถาประสาทซมพาเทตกท างานเพมขน แลวท าใหหวใจบบตวแรงและมผลงานของหวใจมาก ในชวงแรกผลงานของหวใจอาจมากกวาอตราการไหลของเลอดกลบหวใจ แตหลงจากนนอตราการไหลของเลอดกลบหวใจจะถกปรบใหสงขน จนเทากบผลงานของหวใจ (รปท 15-7 ซาย) เมอประสาทซมพาเทตกคนสปกต ผลงานของหวใจจะคนสปกตกอน หลงจากนนอตราการไหลของเลอดกลบหวใจจะคนสปกตตามมาเปนล าดบ จนสสมดลเดม สวนการลดแรงบบตวของหวใจจะใหผลตรงขาม ในกรณทมการเปลยนแปลงความตานทานการไหลของหลอดเลอด กจะท าใหจดสมดลเปลยนไปในท านองเดยวกน (รปท 15-7 ขวา) โดยไมเปลยนคาความดนการไหลเวยนเฉลย หรอความดนในหลอดเลอดทไมมการไหลของเลอด ซงคานขนกบปรมาตรเลอด ดงนน การลดหรอเพมปรมาตรเลอด จงเปลยนแปลงกราฟการท างานของหลอดเลอด ในลกษณะขนานกบกราฟของคนปกต (รปท 15-8)

รปท 15-7 กราฟการท างานของหวใจ (cardiac function curve) และหลอดเลอด (vascular function curve) เมอแรงบบตวของหวใจ (contractility) เปลยนไป (ซาย) หรอเมอความตานทานการไหลของหลอดเลอดเปลยนไป (vascular resistance)

480

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

รปท 15-8 กราฟการท างานของหวใจ (cardiac function curve) และหลอดเลอด (vascular function curve) เมอปรมาตรเลอดเปลยนไป

รปท 15-9 กราฟการท างานของหวใจ (cardiac function curve) และหลอดเลอด (vascular function curve) เมอความตานทานการไหลของหลอดเลอดเปลยนไป จะท าใหกราฟการท างานของหวใจเปลยนไป และมจดสมดลใหม

ความสมพนธของกยตนดงกลาว ชวยใหเราสามารถเขาใจอทธพลของปจจยตางๆ ตอผลงานของหวใจ และอตราการไหลของเลอดกลบหวใจไดงายขน อยางไรกตามความสมพนธนมขอจ ากดและขอสมมต

481

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

หลายประการ ซงเมอน ามาใชกบปรากฏการณจรงของรางกาย อาจมความคลาดเคลอนหลายประการ เชน กราฟเหลานมไดบอกอทธพลของการเปลยนแปลงอตราการเตนของหวใจ รแฟลกซตางๆ และความเกยวพนกนระหวางตวแปรหรอปจจย เพราะการเปลยนแปลงของปจจยหนงมกจะสงผลตออกปจจยหนงเสมอ เปนตนวา ถาความตานทานรอบนอกทงหมดเพมขน (รปท 15-9) ความดนเลอดแดงจะเพมขน ความดนนจะตานการท างานของหวใจ และอาจท าใหผลงานของหวใจลดลงไดโดยตรง โดยมไดเกดจากอตราการไหลของเลอดกลบหวใจลดลงอยางเดยว ในท านองเดยวกน การเพมปรมาตรเลอด จะท าใหเลอดไหลกลบหวใจมากขน ท าใหแรงบบตวของหวใจมากขนดวย ตามหลกของสตารลงก และความดนเลอดแดงเพมขน ตามล าดบ ความดนเลอดแดงทเพมขนรวมกบความดนเลอดทหวใจหองบนขวาทเพมขนนน ท างานผานรเฟลกบาโรรเซพเตอร แลวลดการท างานของประสาทซมพาเทตกไปยงกลามเนอหวใจ ท าใหคอนแทรคไทลตของหวใจลดลงดวย กราฟการท างานของหวใจจงเคลอนไปทางขวา สวนในภาวะเสยเลอดกจะใหผลตรงขาม (รปท 15-10) ดงนนแมวากราฟการท างานของหวใจและหลอดเลอด จะมประโยชนมากในการอธบายการท างานของระบบไหลเวยนในภาวะปกต และมการใชกนอยางแพรหลาย แตการใชตองค านงถงขอจ ากดหลายประการ และปรบใชใหใกลเคยงกบขอเทจจรงดวย

รปท 15-10 กราฟการท างานของหวใจ (cardiac function curve) และหลอดเลอด (vascular function curve) เมอปรมาตรเลอดเปลยนไปในระยะยาว จะท าใหกราฟการท างานของหวใจเปลยนไป และมจดสมดลใหม

บรรณานกรม Berne RM, Levy MN, Koeppen BM, Stanton BA (editors). Physiology, 5th edition, Mosby, St. Louis,

2004. Berne RM, Sperelakis N, Geiger SR (editors). Handbook of physiology. Section 2: the cardiovascular

system. Volume I: the heart. American Physiological Society, Bethesda/Maryland, 1979.

482

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

Bohr DF, Somlyo AP, Sparks HV (editors). Handbook of physiology. Section 2: the cardiovascular system. Volume II: vascular smooth muscle. American Physiological Society, Bethesda/Maryland, 1980.

Boron WF, Boulpaep EL (editors). Medical physiology: a cellular and molecular approach, and update edition. Elsevier, Philadelphia, 2005.

Fozzard HA, Haber E, Jennings RB, Katz AM (editors). The heart and cardiovascular system. Raven Press, New York, Volume 1-2, 1991.

Guyton AC. Textbook of medical physiology. 8th edition, W.B. Saunders, Philadelphia, 1991. Mouncastle VB (editor). Medical physiology. 14th edition, C.V. Mosby, St.Louis, Volume II, 1980.

Patton HD, Fuchs AF, Hille B, Scher AM, Steiner R (editors). Textbook of physiology. 21st edition, W.B. Saunders, Philadelphia, Volume 2, 1989.

Renkin EM, Michel CC (editors). Handbook of physiology. Section 2: the cardiovascular system. Volume IV: microcirculation, part 1-2. American Physiological Society, Bethesda/Maryland, 1984.

Sandblom E, Axelsson M. The venous circulation: a piscine perspective. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol 148:785-801, 2007.

Shepherd JT, Abboud FM (editors). Handbook of physiology. Section 2: the cardiovascular system. Volume III: peripheral circulation and organ blood flow, part 1-2. American Physiological Society, Bethesda/Maryland, 1983.

483

การไหลเวยนเลอดสวนกาย สญญา รอยสมมต

วธการใชหนงสอและการสบคนขอความ

หนงสอเลมนจดท าเปนหนงสออเลกทรอนกในรปของไฟลพดเอฟ (PDF file) ตองเปดอาน และสามารถคนค าหรอขอความไดดวย Adobe reader หรอโปรแกรมทเกยวของ ผอานสามารถเลอกค าหรอขอความไดตามตองการ โดยมขนตอนงายๆ ดงน

1. เปดไฟลดวย Adobe reader หรอโปรแกรมทเกยวของ 2. เลอกค าหรอขอความทตองการคนหา ควรเปนค าทยาวพอควร เพอลดจ านวนหนาทจะเจอค า

ดงกลาว (ท าเหมอนกบการคนหาค าหรอขอมลในอนเทอรเนต) 3. ทต าแหนงคนหา (Find) ของ Adobe reader พมพค าหรอขอความลงไป 4. อาจเลอกแบบการคนหาทปมหลงชองทพมพขอความ (เชน whole word only) 5. เมอกด Enter โปรแกรมจะคนหาค าหรอขอความให โดยไปปรากฎทต าแหนงในหนาหนงๆ 6. หากไมไดความหมายทตองการ ใหกด Enter กจะคนหาหนาอนๆ ตอไป 7. ถาไมไดความหมายทตองการหรอตองการคนหาค าอน ใหกลบไปเรมทขอ 2 ใหม 8. ในบางครงค าทใชคนหา จะมมากในหลายหนา ใหเปลยนค าหรอขอความใหม เพอใหมความยาว

หรอลกษณะทเฉพาะมากขน โดยกลบไปเรมทขอ 2 ใหม 9. ทานอาจเลอกคนหาขอความไดโดยดหวขอยอยทสารบญและเปดอาน หรอท าแถบเพอจ ากดชวงให

โปรแกรมคนหา โดยตองท าแถบก าหนดชวงกอนด าเนนการตามขอ 2

จบเลมท 3