background image

Lect. 18 

 
The Coronary Circulation 

 
Objectives: 

1.  Describe  the  intrinsic  mechanisms  involved  in  the  outoregulation 

of coronary blood flow. 

2.  ????????????? 

 
Arterial supply: 
Immediately  after  aorta  leaves  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 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  the 
coronary  artery  can  cause  a  myocardial  infarction  (MI).  The  coronary 
circulation  has  a  defense  against  such  an  occurrence  by  mean  of  the 
anastomoses where two arteries come together and combine their flow to 
supply  distal  tissue.  Thus,  if  one  artery  becomes  obstructed,  blood 
continues  to  reach  myocardial  tissue  through  the  alternative  route.  The 
most  important  anastomoses  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. 
Venous Drainage: 


background image

Venous  Drainage  refers  to  the  route  by  which  blood  leaves  an  organ. 
After flowing through capillaries of the myocardium, a bout 20% of the 
coronary blood empties directly from small veins into the right ventricle. 
The other 80% return 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 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  coronary  flow  occurs 
during  the  isometric  relaxation  phase.  During  the  isometric 
contraction phase, the left ventricular myocardial fibers squeeze the 


background image

coronary vessels between them, stopping the blood flow in them. 

  The aortic pressure: As the 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 period, 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.  

 
 
 
 
 
Nervous factors: 
Sympathetic  stimulation  has  a  direct  vasoconstrictor  effect  on  the 
coronary  vessels  by  stimulating  the  α-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. 
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 α-adrenergic receptors.  

  Adrenaline  is  secreted  by  the  adrenal  medulla  during  the  alarm 

response.  It  stimulates  the  α-  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 
hypovolemia or plasma hypertonicity. 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 


background image

only on the kidney to conserve water. 

  Angiotensin  II  is  formed  during  hypotension,  hypovolemia, 

hyponatremia  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 back 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. 
 
 
CHARACTERISTICS OF CORONARY CIRCULATION: 

  It is a very short, very rapid circulation. 

  It  is  a  very  rich  circulation.  The  heart  weighs  about  320  gm  {~ 

0.5% 

of 

the  body  weight),  and  receives  200  mL  blood/min  (~  4%  of  the 
cardiac 
output). There is one capillary for each myocardial fiber. 

  It  is  the  only  circulation  where  blood  flow  occurs  mainly  during 

diastole. 

  It is regulated mainly by the amount of metabolites released from 

the 
cardiac muscle cells (metabolic autoregulation), not by autonomic 
nerve 
supply. 

  High capillary permeability, the lymph from the heart contains 4% 

proteins. 

  Very  low  venous  O

2

  reserve.  So,  any  increase  in  the  metabolic 

activity 

of 

the heart should be accompanied by a parallel increase in coronary 
blood 
flow. 

 
OXYGEN CONSUMPTION OF THE HEART: 


background image

The  normal  heart,  during  rest,  consumes  25  mL  O

2

  /min  {8  mL/100 

gm/min). This is the "resting O

2

 consumption". It may increase up to 150 

mL/min with maximum exertion. The metabolic reactions in the heart are 
mostly  aerobic.  That  is  why  the  cardiac  performance  is  rapidly  and 
seriously deteriorated in hypoxia. 
 
OXYGEN SUPPLY TO THE HEART 
The  O

2

  content  of  arterial  blood  is  19.5  mL/dL.  So,  the  coronary  blood 

flow (200 mL/rain) supplies the heart with 39 mL O

2

 /min. This is called 

the "resting total Oj supply" to the heart. The heart normally extracts 12.5 
mL O2 /dL of coronary blood supply, i.e. an O2 extraction coefficient of 
65%. 
When the metabolic activity of the heart increases, the heart can extract 
up  to  15.5  mL  O2  /dL  of  coronary  blood  supply,  i.e.  an  O2  extraction 
coefficient of 80%. The maximum volume of O2 that can be extracted by 
the heart from the coronary blood flow is called the "effective O2 supply" 
to the heart (« 150 mL). 
 
under  nonphysiological  conditions,  e.g.  coronary  atherosclerosis  where 
coronary vessels can not dilate to the normal maximal limits, the increase 
in the coronary blood flow does not match the metabolic activity he heart 
and an increase in heart rate results in coronary insufficiency. 
 

 

>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
>>>>>>>> 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 9 أعضاء و 171 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