background image

The Coronary Circulation 

Arterial supply: 

immediately  after  the  aorta  leaves  the  left  ventricle,  it  gives  right 

and left coronary arteries. 

The left  coronary artery passes under the left auricle and divides 

into two branches: 

•The  anterior  interventricular  artery  travels  down  the  anterior 
interventricular  sulcus

 

toward  the  apex.  It  gives  smaller  branches  to  the 

interventricular  septum  and  anterior  walls  of  both  ventricles.  Clinically, 
this vessel is also called the left anterior descending (LAD) artery. 

•The circumflex artery continues around the left side of the heart in the 
coronary sulcus. It supplies blood to the left atrium and posterior wall of 
the left ventricle. 

The right coronary artery supplies the right atrium, continues along 

the  coronary  sulcus  under  the  right  auricle,  and  then  gives  off  two 
branches: 

•The  marginal  artery  supplies  the  lateral  aspect  of  the  right  atrium  and 
ventricle. 

•The  posterior  interventricular  artery  travels  down  the  corresponding 
sulcus and supplies the posterior walls of both ventricles.   

an interruption of the blood supply to any part of the myocardium 

can  cause  necrosis  within  minutes.  A  fatty  deposit  or  blood  clot  in  a 
coronary artery can cause a myocardial infarction (MI), the sudden tissue. 
The  coronary  circulation  has  a  defense  against  such  an  occurrence  by 
mean of the anastomoses where two arteries come together and combine 
their  blood  flow  to  supply  distal  tissue..  Thus,  if  one  artery  becomes 
obstructed, some blood continues to reach myocardial tissue through the 
alternative  route.  The  most  important  anastomosis  is  the  point  at  which 
the circumflex artery and right coronary artery meet on the posterior side 
of  the  heart;  they  combine  their  blood  flow  into  the  posterior 
interventricular  artery.  Another  is  the  meeting  of  the  anterior  and 
posterior interventricular arteries at the apex of the heart. 


background image

 

 

Venous Drainage: 

Venous  drainage  refers  to  the  route  by  which  blood  leaves  an 

organ.  After  flowing  through  capillaries  of  the  myocardium,  about  20% 
of  the  coronary  blood  empties  directly  from  small  veins  into  the  right 
ventricle. The other 80% returns to the right atrium by: 

•The great cardiac vein. 

•The middle cardiac vein. 

•The  coronary  sinus;  collects  blood  from  the  upper  veins  and  smaller 
cardiac  veins,  it  passes  across  the  posterior  aspect  of’  the  heart  in  the 
coronary sulcus and empties blood into ‘the right atrium. 

Factors affecting the coronary blood flow: 

The coronary blood flow is affected by four types of factors: 

Metabolic factors: 

The  coronary  blood  flow  is  regulated  mainly  by  the  metabolic 

needs of the heart (metabolic autoregulation). Any increase in metabolic 
activity  leads  to  a  parallel  increase  in  coronary  blood  flow.  This  is 
induced  by  coronary  vasodilation.  Coronary  vasodilation  during  high 
metabolic activity is caused by: 

• Local hypoxia, hypoxia is a strong coronary vasodilator. 

• Adenosine is a strong coronary vasodilator released by cardiac cells. It 
is probably the main coronary vasodilator during high cardiac activity. 

•  Lactic acid, Hypercapnia,  Endothelial-derived relaxing factor (EDRF), 
increased extracellular K

+

 level, Prostaglandins, Histamine, and H

+

 ion. 

All these factors are released during the normal metabolic reactions 

of  the  myocardial  cells  causing  some  degree  of  coronary  vasodilation. 
With  increased  metabolic  activity  they  are  released  in  higher  amounts 
leading  to  more  dilation.  During  low  activity  periods  of  the  heart,  the 


background image

amount  of  released  metabolites  decreases.  This  leads  to  coronary 
vasoconstriction and reduction in coronary blood flow. 

 

Mechanical factors: 

• The phase of the cardiac cycle: The left ventricle gets its blood supply 
mainly  during  diastole.  The  highest  flow  occurs  during  the  isometric 
relaxation  phase.  During  the  isometric  contraction  phase,  the  left 
ventricular myocardial fibers squeeze the coronary vessels between them, 
stopping the blood flow in them. In the right ventricle, the contraction of 
the  myocardial  fibers  is  weaker.  It  does  not  stop  the  flow  in  the  right 
coronary vessels, so the flow in them is continuous throughout the cardiac 
cycle. 

• The aortic pressure: As aortic pressure is the perfusion pressure for the 
coronary  blood  flow,  acute  changes  in  aortic  blood  pressure  are 
accompanied with parallel changes in the coronary blood flow. However, 
if the change is long lasting, the tone of the coronary vessels is readjusted 
to  maintain  adequate  coronary  flow  regardless  of  the  pressure  level 
(autoregulation of the coronary blood flow). 

•  The  heart  rate:  An  increase  in  the  heart  rate  influences  the  coronary 
blood flow in two opposite ways: 

• It decreases the diastolic periods so decreasing the coronary blood flow. 

•  It  increases  the  metabolic  activity,so  increasing  the  coronary  blood 
flow.  

A  decrease  in  heart  rate  decreases  the  metabolic  activity  and 

decreases  the  amount  of  vasodilator  metabolites.  This  decreases  the 
coronary blood to parallel the decrease in cardiac metabolism. 

Nervous factors: 

Sympathetic  stimulation has  a  direct  vasoconstrictor  effect  on  the 

coronary  vessels  by  stimulating  the 

ߙ -adrenergic  receptors.  In  vivo. 

however, sympathetic stimulation increases the metabolic activity of the 
heart which has a strong dilator effect on the coronaries. So. the net effect 
of sympathetic stimulation is coronary vasodilation. 


background image

Parasympathetic  vagal  stimulation  dilates  the  coronaries,  but 

because  it  decreases  the  heart  rate,  metabolic  activity  decreases  and 
coronary flow decreases. 

Hormonal factors: 

•  Noradrenaline  is  secreted  by  the  sympathetic  nerves  and  the  adrenal 
medulla. It is a strong vasoconstrictor of the coronaries by stimulating the 
ߙ  -adrenergic  receptors.  It  is  a  weaker  stimulant  of  myocardial 
metabolism. The net effect is a weak coronary vasoconstriction. 

•  Adrenaline  is  secreted  by  the  adrenal  medulla  during  the  alarm 
response.  It stimulates the 

ߙ - and B-adrenergic receptors as well as the 

metabolic activity of the heart leading to coronary vasodilation. 

• Vasopressin (also called antidiuretic hormone - ADH). It is a hormone 
secreted  by  the  posterior  pituitary  gland  in  response  to  hypovolemic  or 
plasma hyperonicity. It is a strong vasoconstrictor of all vessels including 
the  coronaries,  It  acts  on  blood  vessels  only  when  found  in  high 
concentrations,  in  lower  concentrations,  it  acts  only  on  the  kidney  to 
conserve water. 

•Angiotensin  II  is  formed  during  hypotension,  hypovolemia, 
hypernatremia  or  renal  ischemia.  It  is  a  powerful  constrictor  of  vessels 
including the coronaries. 

Coronary anastomoses and angiogenesis: 

With sudden occlusion of a coronary artery, the small anastomoses 

dilate  within  few’  seconds  (metabolic  autoregulation).  These  vessels 
supply  about  15%  of  the  basal  blood  supply  to  the  ischemic  area. 
Angiogenesis  is  stimulated  by  the  severe  local  hypoxia.  New  vessels 
appear and start to allow blood flow after 8-24 hours. After 24- 48 hours, 
the  blood  flow  to  the  ischemic  area  reaches  30-40%  of  the  basal  level. 
Angiogenesis continues at a lower rate afterwards to take the flow hack to 
the normal basal level in about one month. Further increase in local blood 
flow occurs by more angiogenesis if the metabolic needs of the heart are 
increased. 

The cerebral circulation 


background image

Physiological anatomy: 

The brain is supplied by the internal carotid and vertebral arteries, 

which form the circle of Willis, From each side of the circle arise three 
cerebral  arteries;  anterior,  middle  and  posterior.  They  run  along  the 
convex surface of the cerebral hemispheres to supply the cerebral cortex 
and send deep branches to supply the subcortical structures. 

With the exception of the circle of Willis, there is no anastomosis 

between the intracranial arteries, but some anastomoses exist between the 
smaller arterioles. Still, these anastomoses are inadequate to nourish the 
brain tissue when an arterial branch is occluded. That is why the cerebral 
arteries are considered functionally as end- arteries. 

The  superficial  and  deep  veins  drain  the  cerebral  blood  into  the 

large venous sinuses which exist between the folds of the dura mater. The 
venous sinuses are prevented from collapse by the tough structure of the 
dura  and  the  attachment  of  their  walls  to  the  bones  of  the  skull.  The 
cerebral  venous  blood  is  drained  from  the  sinuses  by  the  jugular  veins, 
mainly the internal jugular in man. 

In  contrast  to  the  arterial  supply,  the  cerebral  venous  system 

contains  plenty  of  anastomoses  between  the  superficial  and  deep  veins, 
and between the intra- and extra cranial veins. That is why occlusion of 
the internal jugular veins does not arrest the cerebral venous return, even 
if it is bilateral. 

Autoregulation of the cerebral blood flow: 

A sudden rise in the arterial blood pressure (ABP) leads to transient 

increase in the cerebral blood flow. If the rise in pressure is maintained, 
autoregulation  mechanisms  operate  to  restore  the  cerebral  blood  flow 
back to its normal basal level within 1-2 minutes. The cerebral blood flow 
is autoregulated in the blood pressure range of 70-140 mmHg in normal 
persons or up to 180 mmHg in hypertensive persons. The cerebral blood 
flow  is  regulated  in  response  to  a  rise  in  ABP  by  the  following 
mechanisms:. 

1. Myogenic vasoconstrictor response; caused b the increased tension in 
the vascular wall. 


background image

2.  Metabolic  vasoconstriction  response;  caused  by  washing  out  the 
vasodilator metabolites released by brain metabolism. 

3.  Neurosympathetic  response;  sympathetic  stimulation  constricts  the 
cerebral blood vessels. 

A fall in the ABP leads to the opposite mechanisms with a resultant 

vasodilation to maintain a constant blood flow rate. 

Control of the cerebral blood flow: 

Three main control mechanisms regulate adjust the cerebral blood 

flow: 

 
Nervous control: 

The cerebral blood vessels receive sympathetic nerve supply from 

the cervical division of the sympathetic nervous system. It constricts the 
large  and  intermediate  arteries  during  sympathetic  activity.  Under 
ordinary conditions, the vasoconstrictor effect of the sympathetic nerves 
on 

cerebral 

vessels 

is 

overridden 

by 

the 

autoregulation 

mechanisms.However,  sympathetic  cerebral  vasoconstriction  is  strong 
and is very important in the following conditions:  

•In  severe  muscular  exercise  when  arterial  blood  pressure  rises  to  very 
high  levels.    Vasoconstriction  of  the  large  and  intermediate  vessels 
protects the small vessels and prevents their rupture.  

•After  rupture  of  a  small  cerebral  vessel,  e.g.  cerebral  stroke,subdural 
hematoma  or  brain  tumour.  Sympathetic  reflexes  cause  severe 
constriction of the large arterial supply to limit the intracranial bleeding. 

Metabolic control: 

The  blood  flow  to  the  brain  is  regulated  mainly  by  its  own 

metabolism.The  cerebral  vessels  are  characterized  by  being  extremely 
sensitive  to  hypoxia,  hypercapnia  and  acidosis,  which  produce  marked 
vasodilation of the cerebral vessels and increase the cerebral blood flow. 
Hypercapnia  increases  the  H

2

CO

3

  and  H

+

  levels  in  blood.  CO

2

  has  no 

direct  vasodilator  effect.  It  is  the  H

+

  ion  produced  by  the  hypercapnia 

which dilates thevessels.  


background image

 

 

Physical control: (by the intracranial pressure) 

The intracranial cavity has a fixed volume because it is enclosed in 

the  rigid  bones  of  the  skull.  It  contains  the  brain,  whose  volume  is 
approximately 1500 mL, plus 75 mL of blood and 75 mL of cerebrospinal 
fluid  (CSF).  Because  the  brain  tissue  and  fluids  are  incompressible,  the 
total volume of the blood, the CSF and the brain is constant at any time. It 
follows that:  

1.  Any  rise  in  the  intracranial  pressure  compresses  the  cerebral  vessels 
and reduces the cerebral blood flow. A drop in the intracranial pressure 
expands (dilates) the vessels and: increases the cerebral blood flow. 

2.  Any  change  in  the  venous  pressure  immediately  causes  a  similar 
change  in  the  intracranial  pressure  which  influences  the  cerebral  blood 
flow.  




رفعت المحاضرة من قبل: Ahmed monther Aljial
المشاهدات: لقد قام عضو واحد فقط و 74 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

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