Koronarsirkulasjon – hjertet har sin egen sirkulasjon

Hjertet er et svært aktivt organ som trenger kontinuerlig tilførsel av oksygen og næringsstoffer. For å sikre dette har hjertet sitt eget nettverk av blodårer.

• Hjertet forsynes av koronararteriene, som utgår fra aorta like etter klaffene. Dette er den første forgreningen fra aorta, noe som sikrer optimal blodtilførsel.
• Hovedkar:
  • Venstre koronararterie (LCA) – deler seg i circumflex (LCX) som forsyner venstre sides bakvegg, og left anterior descending (LAD) som forsyner fremveggen og septum. Dette er ofte kalt «widow maker» på grunn av dens kritiske betydning.
  • Høyre koronararterie (RCA) – forsyner høyre atrium og ventrikkel, samt AV-knuten hos de fleste mennesker.
• Venedrenasje:
  • Koronarsinus samler det oksygenfattige blodet fra hjertemuskelen og tømmer det i høyre atrium, hvor det blandes med systemisk venøst blod for ny oksygenering i lungene.

Myokardiell blodstrøm følger myokardmetabolisme

Hjertemuskelen har unike egenskaper når det gjelder oksygenforbruk og blodstrømsregulering:

• Hjertemuskelen har høy oksygenekstraksjon fra blodet (70-80 % av O₂), som er betydelig høyere enn andre organer.
• Venøs O₂-konsentrasjon er svært lav → lite reservekapasitet for mer O₂-ekstraksjon. Dette betyr at økt oksygenbehov må møtes med økt blodstrøm.
• For å møte økt behov øker hjertet blodstrømmen gjennom koronarkarene ved å dilatere arteriolene.

Arteriovenøs differanse:

Arteriovenøs differanse refererer til forskjellen i oksygeninnhold mellom arterielt og venøst blod. For hjertemuskelen er dette spesielt viktig siden den har en svært høy oksygenekstraksjon (70-80% av tilgjengelig oksygen). Dette betyr at hjertet allerede i hvile tar opp det meste av oksygenet fra blodet, og derfor har begrenset mulighet til å øke oksygenopptaket ytterligere ved økt behov. Som en konsekvens må økt oksygenbehov primært møtes gjennom økt blodstrøm.

Blodstrøm til hjertet i hvile vs. aktivitet

Hjertet har en bemerkelsesverdig evne til å tilpasse blodstrømmen etter behov:

• I hvile: 60-70 mL/min per 100 g hjertemuskel, som er tilstrekkelig for basale metabolske behov.
• Ved fysisk aktivitet: kan øke til over 250 mL/min per 100 g hjertemuskel, en firedobling som muliggjør økt hjertearbeid.

Endringer i total sirkulasjon ved fysisk aktivitet

Under fysisk aktivitet skjer det en dramatisk omfordeling av blodstrømmen i kroppen:

• Økning i blodstrøm til:
  • Hjertet: 250 mL/min → 750 mL/min for å møte det økte metabolske behovet.
  • Hjernen: 650 mL/min → 750 mL/min for å opprettholde kognitiv funksjon.
  • Hud og skjelettmuskulatur (spesielt skjelettmuskulatur som øker fra 1100 mL/min til 12 500 mL/min) for å muliggjøre muskelarbeid og varmeregulering.
• Reduksjon i blodstrøm til:
  • Nyrer (1100 mL/min → 600 mL/min) da filtrering kan reduseres midlertidig.
  • Abdominale organer (1300 mL/min → 600 mL/min) siden fordøyelse ikke er prioritert under aktivitet.

Balansen mellom O₂-tilførsel og O₂-behov

• Tilførsel av oksygen(Supply) avhenger av:
  • Motstand i koronarkarene (epikardiale, prekapillære, mikrovaskulære) som kan reguleres for å optimalisere blodstrøm.
• FiO₂ (oksygenfraksjon i innåndingsluft), hemoglobin og jern (Fe²⁺) som transportører av O₂, og blodtilførsel (hovedsakelig i diastolen).
• O₂-behov (Demand) avhenger av:
  • Hjertefrekvens (økt frekvens = økt behov), kontraktilitet (kraftigere kontraksjon = økt behov) og ventrikkelspenning (økt afterload = økt behov).
• Regulering av blodtilførsel skjer via:
  • Metabolsk kontroll (adenosin, CO₂), endotelial funksjon (NO-produksjon), autoregulering (trykkregulering), og nevrohormonelle faktorer (sympatikus/parasympatikus).

Faktorer som påvirker myokardialt oksygenforbruk (MVO₂)

Myokardialt oksygenforbruk (MVO₂) er en viktig fysiologisk parameter som reflekterer hjertemuskelens metabolske behov. Det kan defineres matematisk som:

Dette betyr at hjertemuskelens oksygenforbruk bestemmes både av mengden blod som strømmer gjennom koronararteriene og av hvor mye oksygen som ekstraheres fra dette blodet. Hjertet har en svært høy oksygenekstraksjon i hvile (ca. 70-80 % av tilgjengelig oksygen i arterielt blod), noe som betyr at den viktigste mekanismen for å møte økt oksygenbehov er ved å øke koronar blodstrøm. Det finnes flere sentrale faktorer som påvirker MVO₂, og disse inkluderer hjertefrekvens, kontraktilitet og veggstress.

---

Hjertefrekvens (Hf) – den viktigste faktoren for oksygenforbruk

Hjertefrekvensen er den enkeltfaktoren som har størst innflytelse på myokardialt oksygenforbruk. Det er en lineær sammenheng mellom økning i hjertefrekvens og økning i MVO₂. Dette betyr at en dobling av hjertefrekvensen resulterer i en tilnærmet dobling av MVO₂, fordi hjertemuskelen må utføre flere kontraksjoner per tidsenhet, noe som krever mer energi og dermed mer oksygen.

En økning i hjertefrekvens har imidlertid også en betydelig innvirkning på blodstrømmen til hjertet. Koronarperfusjon skjer primært under diastolen, siden kontraksjonene i systolen komprimerer koronarkarene og begrenser blodstrømmen til myokard. Når hjertefrekvensen øker, reduseres varigheten av diastolen, noe som resulterer i redusert blodtilførsel til subendokardiale områder av myokard. Dette er spesielt problematisk hos pasienter med koronarsykdom eller stenotiske koronararterier, da de allerede har en redusert reservekapasitet for blodstrøm.

I figuren vises hvordan subendokardiell blodstrøm reduseres mer drastisk ved økende hjertefrekvens dersom det er en forsnevring i koronarkarene (grønn linje) sammenlignet med normale forhold (blå linje). Dette understreker hvor viktig diastolisk blodstrøm er for oksygentilførselen til hjertet, spesielt ved sykdom.

---

Kontraktilitet – økt energibehov ved sterkere kontraksjoner

Kontraktilitet refererer til hjertemuskelens evne til å generere kraft under sammentrekning, og økt kontraktilitet fører til en betydelig økning i myokardialt oksygenforbruk. Under fysisk aktivitet eller ved sympatisk stimulering vil både hjertefrekvens og kontraktilitet øke, noe som fører til en kraftigere sammentrekning av hjertet og dermed en høyere etterspørsel etter oksygen.

Denne økningen i MVO₂ skyldes primært et økt behov for ATP, som er den primære energikilden for eksitasjon-kontraksjonskoblingen i hjertemuskelcellene. ATP forbrukes i flere energikrevende prosesser, inkludert:

• Myosin ATPase-aktivitet under kontraksjon. (60/70 prosent)
• Ionepumper (Ca²⁺-pumper og Na⁺/K⁺-pumper) som opprettholder ionebalanse og membranpotensial.
• Andre metabolske prosesser knyttet til energiforsyning og signaltransduksjon.
• SERCA-pumpa

Figuren viser hvordan venstre ventrikkeltrykk øker under fysisk aktivitet. Dette skyldes både økt kontraktilitet og Frank-Starling mekanismen, hvor økt preload (venøs tilbakestrøm) fører til økt slagvolum. Begge disse faktorene bidrar til et høyere oksygenforbruk. Denne effekten kan bli særlig problematisk hos pasienter med hjertesykdom, hvor en ytterligere økning i MVO₂ kan føre til iskemi og symptomer som angina.

---

Veggstress (T) – mekanisk belastning på hjertet

Veggstress refererer til den mekaniske belastningen hjertemuskelen utsettes for under kontraksjon, og dette er en avgjørende faktor for MVO₂. Ifølge Laplace-loven beregnes veggstress som:

Økt veggstress vil føre til et høyere oksygenforbruk fordi hjertet må jobbe hardere for å pumpe blod. Dette skjer spesielt ved tilstander som:

1. Hypertensjon – hvor et kronisk forhøyet blodtrykk fører til at hjertet må generere mer kraft for å opprettholde sirkulasjonen.
2. Aortastenose – hvor en trang aortaklaff fører til økt trykkbelastning på venstre ventrikkel.
3. Ventrikkeldilatasjon – hvor en forstørret ventrikkel øker radius (r), noe som resulterer i høyere veggstress og dermed økt MVO₂.

For å kompensere for økt veggstress kan hjertet utvikle venstre ventrikkelhypertrofi (LVH), hvor veggtykkelsen øker for å redusere belastningen per muskelcelle. Selv om dette kan være en kortsiktig fordel, vil det på lang sikt føre til økt stivhet i hjertemuskelen og svekket pumpefunksjon.

Faktorer som påvirker levering av oksygen til myokard

For at hjertet skal kunne utføre sitt arbeid effektivt, er det avhengig av en kontinuerlig og tilstrekkelig tilførsel av oksygen via koronarsirkulasjonen. Tilførselen av blod til myokard (hjertemuskelen) avhenger av flere faktorer, inkludert hjertets pumpekapasitet, blodets oksygenbærende evne og reguleringen av blodstrømmen i koronarkarene.

---

Levering av blod til hjertemuskelen (Flow)

• Blodstrømmen gjennom koronarkarene bestemmes av hjertets evne til å opprettholde et tilstrekkelig minuttvolum og adekvat perfusjonstrykk.
• Hovedforsyningen til hjertemuskelen skjer gjennom venstre koronararterie (LCA) og høyre koronararterie (RCA), som deler seg videre i mindre grener.
• Epikardiale arterier (de store koronarkarene) forgrener seg til mindre muskulære arterier og videre til mikrovaskulaturen i subendokardiet, hvor oksygenleveringen er mest kritisk.
• Koronar blodstrøm skjer primært i diastole, da trykket i myokard reduseres og koronarkarene kan utvide seg.

---

Oksygentilførsel til hjertet – betydningen av hemoglobin og blodets oksygenmetning

• Oksygentilførselen til hjertet avhenger ikke bare av blodstrømmen, men også av blodets evne til å bære oksygen.
• Hemoglobin (Hb) er avgjørende for transporten av O₂, og oksygens metningsgrad påvirker hvor mye oksygen som faktisk kan leveres til myokard.
• Arteriovenøs O₂-differanse forteller hvor mye oksygen hjertet trekker ut fra blodet. Hjertemuskelen har en svært høy oksygenekstraksjon (70-80 %), noe som betyr at det har begrenset kapasitet til å trekke ut mer oksygen ved økt behov. Derfor er økning i blodstrøm den viktigste mekanismen for å møte høyere metabolsk aktivitet.

---

Regulering av koronarsirkulasjonen – motstand og blodstrøm

Vasokonstriksjon og vasodilatasjon i koronarkarene

• Koronarsirkulasjonen reguleres av glatt muskulatur i arterieveggene, som kan endre karlumen gjennom vasodilatasjon (utvidelse) eller vasokonstriksjon (sammentrekning).
• Vasodilatasjon øker blodstrømmen og er særlig viktig under fysisk aktivitet eller økt metabolsk etterspørsel, mens vasokonstriksjon begrenser blodtilførselen.
• Autoreguleringsmekanismer sørger for at blodtilførselen til myokard forblir relativt stabil til tross for variasjoner i systemisk blodtrykk.

Poiseuilles lov – hvordan radius påvirker blodstrømmen

• Ifølge Poiseuilles lov er blodstrømmen i et kar direkte proporsjonal med den fjerde potensen av radius.
• Dette betyr at selv små endringer i diameteren til en arterie kan ha en dramatisk effekt på blodstrømmen.
• Hvis radius på et kar dobles, vil blodstrømmen øke 16 ganger. På den andre siden, hvis radius reduseres med 50 %, vil blodstrømmen synke til 1/16 av den opprinnelige. Radius er den bestemmende faktor!
• Faktorer som også påvirker flow:
  • Trykkforskjell (ΔP): Høyere trykkforskjell gir økt flow
  • Viskositet (η): Økt viskositet reduserer flow (mindre betydelig)
  • Lengde (L): Lengre kar gir redusert flow (mindre betydelig)
• Dette prinsippet er essensielt for forståelsen av hvordan stenoser i koronarkarene kan føre til alvorlige reduksjoner i blodtilførselen til hjertemuskelen.

---

Motstand i blodårene og dens effekt på blodstrømmen

• Motstanden i blodkarene avgjør hvor mye blod som kan strømme gjennom dem, og dette påvirkes av:
  • Radius på blodårene (viktigste faktor).
  • Blodets viskositet (høyere viskositet gir økt motstand).
  • Blodårenes lengde (jo lengre blodåre, desto høyere motstand).
• Figuren viser hvordan arteriene fungerer som kontrollventiler som kan regulere motstanden og dermed blodstrømmen:
  • Ved høy motstand oppstår det ingen blodstrøm (som ved fullstendig vasokonstriksjon).
  • Ved moderat motstand er blodstrømmen begrenset, men fortsatt tilstede.
  • Ved lav motstand er blodstrømmen høy, slik man ser ved maksimal vasodilatasjon.

<aside> 🧠

Hva betyr perfusjon?

Perfusjon refererer til gjennomstrømningen av blod til et vev eller et organ via sirkulasjonssystemet. Dette innebærer levering av oksygen og næringsstoffer til cellene og fjerning av avfallsstoffer gjennom kapillærnettverket.

</aside>

Strukturen og funksjonen til de ulike blodårene

Blodårene i kroppen danner et sofistikert hierarkisk system, der hvert segment har spesifikke og livsviktige funksjoner for transport, fordeling og utveksling av blod og næringsstoffer. Forståelsen av dette systemet er avgjørende for å kunne forstå både normal fysiologi og patologiske tilstander.

Arterier (R1 – Konduktansekar)

• Store elastiske kar med tykke vegger og høy elastisitet som demper trykksvingninger fra hjertet. Denne elastisiteten kommer fra høyt innhold av elastin og kollagen i åreveggen.
• Har en stor radius, noe som gir lav motstand. Dette er essensielt for å kunne transportere store blodvolum effektivt.
• Hovedfunksjon: Transport av blod fra hjertet til organene. Arteriene fungerer som trykkdempere gjennom «vindkjelfunksjonen», som konverterer det pulserende blodstrømmen fra hjertet til en mer jevn flow.

Arterioler (R2 og R3 – Motstandskar)

• Høyt innhold av glatt muskulatur, som gjør dem i stand til å regulere blodstrømmen gjennom vasodilatasjon og vasokonstriksjon. Dette er avgjørende for å kunne tilpasse blodstrømmen etter vevets metabolske behov.
• Arterioler utgjør den største motstanden i sirkulasjonen (~75 % av total vaskulær motstand). Dette er kritisk for blodtrykkskontroll og fordeling av cardiac output.
• R2 (Pre-arterioler): Kobler epikardiale arterier med myokard og bidrar med 25 % av total motstand. Disse responderer primært på endringer i perfusjonstrykk.

<aside> 🧠

Epikardiale arterier er de store blodårene på hjertets overflate, og pre-arteriolene (R2) kobler disse til de mindre arteriolene i hjertemuskelen. Pre-arteriolene regulerer blodstrømmen og bidrar med 25 % av motstanden, noe som betyr at de påvirker hvor lett blodet kan strømme inn i hjertet. De justerer seg etter blodtrykket for å sikre at hjertemuskelen alltid får nok oksygen.

</aside>

• R3 (Arterioler): De viktigste regulatorene av koronar blodstrøm, ansvarlige for metabolsk autoregulering og respons på nevrogen stimulering. De reagerer raskt på lokale metabolitter som adenosin og NO.

Kapillærer – Oksygenutveksling

• Kapillærene utgjør et tett nettverk med ca. 4000 kapillærer/mm² i hjertemuskelen. Denne høye tettheten er nødvendig for å møte hjertets ekstreme metabolske krav.
• De er svært små (8-10 mikrometer i diameter) og tillater enkeltvis passasje av røde blodceller. Dette maksimerer kontaktflaten mellom blod og vev, og dermed effektiviteten av gassutvekslingen.
• Hovedfunksjon: Effektiv oksygentransport til myokardiet. Den korte diffusjonsavstanden (maksimalt 2-3 cellediametere) sikrer rask og effektiv oksygenleveranse.
• Kapillærene har et spesialisert endotel som er svært tynt (0.5 μm) og innehar tallrike transportproteiner for optimal utveksling av næringsstoffer og metabolitter.

Vener – Blodreservoarer

• Tynne vegger med høy distensibilitet, som gjør dem i stand til å holde store blodvolumer. Venesystemet kan inneholde opptil 70% av kroppens totale blodvolum.
• Opptrer som kapasitetskar, der blod kan mobiliseres ved behov. Dette er særlig viktig ved blodtap eller under fysisk aktivitet.
• Inneholder klaffer som hindrer tilbakestrømning av blod og assisterer i den venøse tilbakestrømningen til hjertet, spesielt viktig i ekstremitetene hvor tyngdekraften motvirker blodstrømmen.

Kapillærer og oksygenlevering

Kapillærene er de viktigste blodårene for oksygenutveksling, og deres struktur sikrer effektiv diffusjon av oksygen og næringsstoffer til hjertemuskelcellene.

• Tverrsnittsarealet til kapillærene er enormt stort, selv om den enkelte kapillæren har en liten diameter.
• Dette fører til en betydelig reduksjon i blodets hastighet, slik at hjertemuskelcellene får god tid til å trekke ut oksygen fra blodet.
• Røde blodceller må passere enkeltvis, noe som sikrer maksimalt areal for gassutveksling.

Mekanismer som regulerer blodstrøm til hjertet

Autoregulering av koronar blodstrøm

• Blodårene justerer sin diameter for å opprettholde en stabil blodtilførsel til hjertet. Når hjertet trenger mer oksygen, utvider blodårene seg (vasodilatasjon) for å øke blodstrømmen.
• Når oksygenbehovet er lavt, trekker blodårene seg sammen (vasokonstriksjon) for å begrense blodstrømmen.

Myogen kontroll

Glatt muskulatur i blodåreveggen reagerer på strekk og trykk.

• Hvis trykket øker, trekker blodårene seg sammen for å unngå overperfusjon.
• Hvis trykket faller, utvider blodårene seg for å opprettholde blodstrøm.

Endotelfunksjon

Endotelceller (som dekker innsiden av blodårene) produserer vasodilaterende stoffer som nitrogenoksid (NO). NO bidrar til å utvide blodårene og øke blodstrømmen. Endrer radius på blodårene. Husk formel og effekten av endret radius.

Nevrogen kontroll

Det autonome nervesystemet (sympatisk og parasympatisk) påvirker koronararteriene.

• Sympatisk stimulering kan føre til både vasokonstriksjon og vasodilatasjon avhengig av reseptoraktivering.
• Parasympatisk stimulering senker hjertefrekvensen og reduserer oksygenbehovet.

Ekstravaskulære kompresjonskrefter

Hjertets sammentrekninger skaper trykk på koronarkarene, spesielt i systolen. Dette reduserer blodstrømmen under hjertets sammentrekning og gjør at mesteparten av blodtilførselen til hjertet skjer i diastolen.

Blodforsyningen skjer primært i diastolen

Koronararteriene mottar blod direkte fra aorta, like over aortaklaffen. Dette er den første forgreningen fra aorta, som sikrer høyt blodtrykk og god blodtilførsel.

• Når hjertet trekker seg sammen i systole, klemmes koronarkarene sammen, og blodstrømmen reduseres.
• Under diastole, når hjertet slapper av, utvider blodårene seg og blodstrømmen øker kraftig.
• Dette betyr at høy hjertefrekvens kan redusere blodtilførselen til hjertet, fordi diastole blir kortere.

Forskjell i blodstrøm mellom epikard og endokard

Blodforsyningen til den innerste delen av hjertemuskelen (subendokard) er mer utsatt for iskemi. Dette er fordi subendokard ligger lengst fra koronararteriene og har en mer kompleks blodforsyning.

• I systole er trykket betydelig høyere i endokard enn i epikard, noe som fører til redusert blodstrøm i endokard. Dette skyldes at det intramyokardiale trykket øker fra epikard mot endokard under hjertets kontraksjon.
• Under systole kan trykket i endokard overstige koronartrykket, noe som midlertidig stopper blodstrømmen til dette området.
• Diastole er derfor kritisk for å perfundere subendokard. Under diastole, når hjertemuskelen er avslappet:
  • Reduseres det intramyokardiale trykket
  • Øker blodstrømmen betydelig til endokard
  • Kompenseres det for den reduserte systoliske perfusjonen
• Tilstander som kan true endokardiell perfusjon:
  • Takykardi (forkortet diastole)
  • Aortastenose (redusert koronartrykk)
  • Venstre ventrikkelhypertrofi (økt diffusjonsavstand)

---

Vasodilatasjon – den viktigste faktoren for økt blodlevering

• Blodårene utvider seg (vasodilatasjon) for å øke blodtilførselen til hjertemuskelen.
• Faktorer som øker vasodilatasjon:
  • Økt metabolsk aktivitet (mer CO₂, lav O₂, mer adenosin).
  • Endotelavhengig NO-produksjon.
  • Medikamenter som nitroglyserin og kalsiumkanalblokkere.

Avgrenset blodstrøm og koronarsykdom

Blodstrømmen til hjertet kan bli begrenset av sykdommer som aterosklerose, noe som kan føre til hjertesykdom, angina (brystsmerter) og hjerteinfarkt. Når det oppstår en forsnevring i koronararteriene, kan ikke blodet flyte fritt, og hjertemuskelen får mindre oksygen enn den trenger.

---

Mekanismer bak avgrenset blodstrøm

Aterosklerose – innsnevring av blodårene

• Aterosklerose oppstår når kolesterol og fettstoffer avleires i blodårene og danner plakk.
• Over tid kan plakket vokse og begrense blodstrømmen.
• Hvis plakket sprekker, kan det danne en blodpropp som helt blokkerer blodtilførselen og forårsaker et hjerteinfarkt.

---

Koronar perfusjonsreserve – hjertets evne til å kompensere

Hva er koronar perfusjonsreserve?

• Dette er hjertets evne til å øke blodstrømmen ved økt behov (f.eks. ved trening).
• Når arteriene er åpne, kan hjertet øke blodstrømmen flere ganger (4–5x) ved behov.
• Ved innsnevring av blodårene (aterosklerose), blir denne reservekapasiteten redusert.

Konsekvenser av redusert perfusjonsreserve

• Ved mindre innsnevringer (under 50 %) er blodstrømmen ofte tilstrekkelig i hvile, men kan være utilstrekkelig ved fysisk aktivitet → angina ved anstrengelse.
• Ved større innsnevringer (over 70 %) kan blodtilførselen være utilstrekkelig selv i hvile, og pasienten kan få brystsmerter selv uten aktivitet.
• Hvis blodstrømmen stopper helt, dør hjertemuskelceller, noe som fører til hjerteinfarkt.