Die Autoregulation ist eine Manifestation der lokalen Blutflussregulation. Es ist definiert als die intrinsische Fähigkeit eines Organs, trotz Änderungen des Perfusionsdrucks einen konstanten Blutfluss aufrechtzuerhalten. Wenn beispielsweise der Perfusionsdruck auf ein Organ verringert wird (z. B. durch teilweisen Verschluss der arteriellen Versorgung des Organs), fällt der Blutfluss zunächst ab und kehrt dann in den nächsten Minuten zu normalen Werten zurück. Diese autoregulatorische Reaktion tritt in Abwesenheit neuronaler und hormoneller Einflüsse auf und ist daher dem Organ eigen, obwohl diese Einflüsse die Reaktion modifizieren können. Wenn der Perfusionsdruck (arterieller minus venöser Druck, PA-PV) anfänglich abnimmt, sinkt der Blutfluss (F) aufgrund der folgenden Beziehung zwischen Druck, Fluss und Widerstand:
Wenn der Blutfluss sinkt, sinkt der arterielle Widerstand (R), wenn sich die Widerstandsgefäße (kleine Arterien und Arteriolen) erweitern. Viele Studien legen nahe, dass metabolische, myogene und endotheliale Mechanismen für diese Vasodilatation verantwortlich sind. Wenn der Widerstand abnimmt, erhöht sich der Blutfluss trotz des Vorhandenseins eines reduzierten Perfusionsdrucks.
Die folgende Abbildung (linkes Feld) zeigt die Auswirkungen einer plötzlichen Verringerung des Perfusionsdrucks von 100 auf 70 mmHg. In einem passiven Gefäßbett, dh einem, das keine Autoregulation zeigt, führt dies zu einem schnellen und anhaltenden Abfall des Blutflusses. Tatsächlich fällt der Fluss aufgrund der passiven Verengung um mehr als 30% ab, wenn der intravaskuläre Druck fällt, was durch einen leichten Anstieg des Widerstands im passiven Gefäßbett dargestellt wird. Wenn ein Gefäßbett in der Lage ist, ein autoregulatorisches Verhalten zu zeigen, nimmt der Fluss nach dem anfänglichen Abfall des Perfusionsdrucks und des Flusses in den nächsten Minuten allmählich zu (rote Linie), wenn sich das Gefäßsystem erweitert (Widerstand nimmt ab – rote Linie). Nach einigen Minuten erreicht der Fluss ein neues Steady-State-Niveau. Wenn ein Gefäßbett einen hohen Grad an Autoregulation aufweist (z. B. Gehirn-, Koronar- und Nierenzirkulationen), kann der neue Steady-State-Fluss trotz des reduzierten Perfusionsdrucks sehr nahe am Normalwert liegen.
Wenn ein Organ einer experimentellen Studie unterzogen wird, bei der der Perfusionsdruck über einen weiten Druckbereich sowohl erhöht als auch verringert wird und die autoregulatorische Flussreaktion im Steady State gemessen wird, kann die Beziehung zwischen dem Steady-State-Fluss und dem Perfusionsdruck wie in der obigen Abbildung (rechte Tafel) gezeigt aufgetragen werden. Die rote Linie stellt die autoregulatorischen Reaktionen dar, bei denen sich der Fluss trotz einer großen Änderung des Perfusionsdrucks relativ wenig ändert. Wenn ein Vasodilatator-Medikament in ein Organ infundiert wird, so dass es maximal erweitert und nicht in der Lage ist, autoregulatorisches Verhalten zu zeigen, wird die Kurve mit der Bezeichnung „Erweitert“ erzeugt, wenn der Perfusionsdruck geändert wird. Es ist nichtlinear, da sich Blutgefäße mit zunehmendem Druck passiv erweitern, wodurch der Strömungswiderstand verringert wird. Wenn das Gefäßsystem nicht maximal erweitert ist, zeigen viele Organe eine Autoregulation an, wenn der Perfusionsdruck verringert wird. Wenn dies auftritt, gibt es einen Bereich von Perfusionsdrücken (d. H. autoregulatorischer Bereich – grünes Rechteck), in dem der Durchfluss möglicherweise nicht merklich abnimmt, wenn der Perfusionsdruck verringert wird. Die „verengte“ Kurve stellt die Druck-Fluss-Beziehung dar, wenn das Gefäßsystem maximal verengt ist und wenn keine Autoregulation vorliegt. Diese Zahl zeigt auch, dass es einen Druck gibt, unter dem ein Organ seinen Fluss nicht automatisch regulieren kann, weil es maximal erweitert ist. Dieser Perfusionsdruck kann je nach Organ zwischen 50-70 mmHg liegen. Unterhalb dieses Perfusionsdrucks nimmt der Blutfluss als Reaktion auf weitere Perfusionsdrucksenkungen passiv ab. Dies hat klinische Auswirkungen bei koronaren, zerebralen und peripheren arteriellen Erkrankungen, bei denen eine proximale Verengung (Stenose) von Gefäßen den distalen Druck unter den autoregulatorischen Bereich reduzieren kann; Daher werden die distalen Gefäße maximal erweitert und weitere Drucksenkungen führen zu einer Verringerung des Flusses. Es gibt eine Obergrenze für den autoregulatorischen Bereich; Diese Obergrenze wird jedoch physiologisch selten erreicht.
Verschiedene Organe weisen ein unterschiedliches autoregulatorisches Verhalten auf. Die renalen, zerebralen und koronaren Zirkulationen zeigen eine ausgezeichnete Autoregulation, während Skelettmuskel- und splanchnische Zirkulationen eine moderate Autoregulation zeigen. Die kutane Zirkulation zeigt wenig oder keine autoregulatorische Kapazität.
Unter welchen Bedingungen tritt Autoregulation auf und warum ist sie wichtig? Eine Veränderung des systemischen arteriellen Drucks, wie sie beispielsweise bei Hypotonie durch Hypovolämie oder Kreislaufschock auftritt, kann zu autoregulatorischen Reaktionen in bestimmten Organen führen. Bei Hypotonie nimmt der Blutfluss zum Gehirn und zum Myokard trotz Barorezeptorreflexen, die einen Großteil des systemischen Gefäßsystems verengen, aufgrund der starken Fähigkeit dieser Organe zur Autoregulation nicht merklich ab (es sei denn, der arterielle Druck fällt unter den autoregulatorischen Bereich). Die Autoregulation stellt daher sicher, dass diese kritischen Organe eine ausreichende Durchblutung und Sauerstoffzufuhr erhalten.
Es gibt Situationen, in denen sich der systemische arterielle Druck nicht ändert, aber die Autoregulation ist sehr wichtig. Wenn eine Verteilerarterie zu einem Organ verengt wird (z., atherosklerotische Verengung des Lumens, Vasospasmus oder partielle Okklusion mit einem Thrombus) kann dies zu einer autoregulatorischen Reaktion führen. Verengung (siehe Stenose) der Arterien erhöht ihren Widerstand und damit den Druckabfall entlang ihrer Länge. Dies führt zu einem reduzierten Druck distal in kleineren Arterien und Arteriolen, die die primären Gefäße zur Regulierung des Blutflusses innerhalb eines Organs sind. Diese Widerstandsgefäße erweitern sich als Reaktion auf verminderten Druck und Blutfluss. Diese Autoregulation ist besonders wichtig in Organen wie Gehirn und Herz, in denen ein teilweiser Verschluss großer Arterien zu einer signifikanten Verringerung der Sauerstoffzufuhr führen kann, was zu Gewebehypoxie und Organfunktionsstörungen führt.
Überarbeitet am 01.04.2018