冠循環。脳循環。脳脊髄液。血液脳関門。

🧠 冠循環coronary circulation 冠循環（coronary circulation）coronary circulation（冠循環） と脳循環 cerebral circulation 脳循環（cerebral circulation） cerebral circulation（脳循環） は「神経支配より代謝性調節 metabolic regulation 代謝性調節（metabolic regulation） metabolic regulation（代謝性調節） が支配的」という共通点を持つ2つの特別な血管床 vascular bed血管床（vascular bed） vascular bed（血管床）として一括りにできる。冠循環coronary circulation 冠循環（coronary circulation）coronary circulation（冠循環） は「自分の収縮が自分の血流を妨げる」という逆説 paradox 逆説（paradox） paradox（逆説） （収縮期に圧迫される）を抱え、脳循環cerebral circulation 脳循環（cerebral circulation）cerebral circulation（脳循環） は「頭蓋という固い箱の中」という制約 Limitations 制約（Limitations） Limitations（制約） （Monro-Kellieの原理Monro-Kellie doctrineMonro-Kellieの原理（Monro-Kellie doctrine）Monro-Kellie doctrine（Monro-Kellieの原理）, Monro-Kellie doctrine）を抱える——それぞれの特殊事情から個々の現象を導出する。

冠循環

解剖

心筋への血液供給 blood supply 血液供給（blood supply） blood supply（血液供給） はすべて右冠動脈 right coronary artery (RCA)右冠動脈（right coronary artery (RCA)） right coronary artery (RCA)（右冠動脈）・左冠動脈left coronary artery, LCA 左冠動脈（left coronary artery, LCA）left coronary artery, LCA（左冠動脈） （大動脈起始部）に由来。RCA→右室・右房、LCA→左室・左房。静脈血は冠静脈洞 coronary sinus 冠静脈洞（coronary sinus） coronary sinus（冠静脈洞） を介して右房へ、または心臓静脈（Thebesian静脈, Thebesian vein）を介して直接心腔 cardiac chamber 心腔（cardiac chamber） cardiac chamber（心腔） へ還流する。

調節の特徴

冠血流coronary blood flow 冠血流（coronary blood flow）coronary blood flow（冠血流） はほぼ全面的に局所代謝産物local metabolite局所代謝産物（local metabolite）local metabolite（局所代謝産物）（主に低酸素とアデノシン）によって調節され、交感神経支配sympathetic innervation 交感神経支配（sympathetic innervation）sympathetic innervation（交感神経支配） の役割は小さい（2-09-local-control-of-circulation-myogenic-humoral-control-mechanisms-functional-andの一般原則 general principles 一般原則（general principles） general principles（一般原則） の代表例）。

Q_C（冠血流coronary blood flow冠血流（coronary blood flow）coronary blood flow（冠血流））は約200〜250 mL/分（CO の約5%）。AVDO₂（動静脈O₂較差）は約110 mL O₂/L——安静時からすでに酸素抽出率 oxygen extraction ratio 酸素抽出率（oxygen extraction ratio） oxygen extraction ratio（酸素抽出率） がほぼ最大のため、酸素需要oxygen demand 酸素需要（oxygen demand）oxygen demand（酸素需要） 増加時には血流量そのものを増やすしかない（運動時AVDO₂は900〜1200相当まで上昇しうる）。

心周期による冠血流の変動

flowchart TD
  A["収縮期：心室<span class='jp-term jp-term-diagram' title='wall tension'>壁張力</span>↑（大動脈弁閉鎖・心筋圧迫）"]
  A --> B["LCA：血管が圧迫され血流が一時的に減少"]
  B --> C["拡張期：<span class='jp-term jp-term-diagram' title='wall tension'>壁張力</span>↓（<span class='jp-term jp-term-diagram' title='relaxation'>心筋弛緩</span>）"]
  C --> D["LCA：抵抗↓→血流が大きく増加"]

⭐ 左冠動脈left coronary artery, LCA 左冠動脈（left coronary artery, LCA）left coronary artery, LCA（左冠動脈） （LCA）の血流の約80%は拡張期に起こる。 収縮期には左室内圧が高く心筋がLCAを圧迫するため血流が妨げられる——これは「心臓は収縮するたびに自分自身への血流を一時的に犠牲にする」という逆説 paradox逆説（paradox） paradox（逆説）。RCAは左室ほど高い壁張力 wall tension 壁張力（wall tension） wall tension（壁張力） にさらされないため血流が0まで落ちない。頻脈になると拡張期の絶対時間が短縮し、冠血流coronary blood flow 冠血流（coronary blood flow）coronary blood flow（冠血流） にとって不利に働く。

冠血流の調節機構

運動時、冠血流coronary blood flow 冠血流（coronary blood flow）coronary blood flow（冠血流） は心仕事量 cardiac workload 心仕事量（cardiac workload） cardiac workload（心仕事量） の増加により最大5倍まで上昇しうる。

病態生理

脳循環

脳循環cerebral circulation 脳循環（cerebral circulation）cerebral circulation（脳循環） もほぼ全面的に局所代謝産物local metabolite局所代謝産物（local metabolite）local metabolite（局所代謝産物）によって調節され、自己調節autoregulation 自己調節（autoregulation）autoregulation（自己調節） と機能性/反応性充血reactive hyperemia 反応性充血（reactive hyperemia）reactive hyperemia（反応性充血） を示す。最も重要な局所血管拡張因子はpCO₂上昇（中枢化学受容器central chemoreceptor 中枢化学受容器（central chemoreceptor）central chemoreceptor（中枢化学受容器） が感知）。

AVDO₂ ≈ 60 mL/分（心臓ほど酸素を血液から抽出しない）。

⚠️ 脳血流cerebral blood flow, CBF 脳血流（cerebral blood flow, CBF）cerebral blood flow, CBF（脳血流） が止まると5秒で意識消失 loss of consciousness意識消失（loss of consciousness） loss of consciousness（意識消失）、5分で不可逆的脳損傷 irreversible brain damage不可逆的脳損傷（irreversible brain damage） irreversible brain damage（不可逆的脳損傷）。 脳は虚血耐性 ischemic tolerance 虚血耐性（ischemic tolerance） ischemic tolerance（虚血耐性） が極めて低い臓器である。

脳血流の調節

⚠️ 「脳血流cerebral blood flow, CBF 脳血流（cerebral blood flow, CBF）cerebral blood flow, CBF（脳血流） の自己調節 autoregulation 自己調節（autoregulation） autoregulation（自己調節） 域は60〜150mmHg」という数値は集団の目安であり、個人差individual variation 個人差（individual variation）individual variation（個人差） が大きい点に注意する。 心肺バイパス手術患者をベッドサイドで持続測定した研究では、自己調節autoregulation 自己調節（autoregulation）autoregulation（自己調節） の下限が平均動脈圧 mean arterial pressure, MAP 平均動脈圧（mean arterial pressure, MAP） mean arterial pressure, MAP（平均動脈圧） 40〜90mmHgの範囲に広く分布していた——同じ「自己調節autoregulation 自己調節（autoregulation）autoregulation（自己調節） が保たれている」状態でも、下限がどこにあるかは患者ごとに大きく異なりうる¹。集中治療intensive care 集中治療（intensive care）intensive care（集中治療） での血圧管理 BP control 血圧管理（BP control） BP control（血圧管理） 目標を教科書の数値だけで一律に決めることには限界がある。

💡 過換気hyperventilation 過換気（hyperventilation）hyperventilation（過換気） はpCO₂を下げて脳血管を収縮させ、失神を招くことがある。 逆にpCO₂上昇は脳血管を拡張させ余剰CO₂の除去を助ける——脳循環 cerebral circulation 脳循環（cerebral circulation） cerebral circulation（脳循環） はCO₂の恒常性維持 homeostasis 恒常性維持（homeostasis） homeostasis（恒常性維持） に直結した自己完結的なフィードバックループを持つ。

アストロサイトの役割

シナプスに密着し、K⁺や他の血管作動性代謝産物 vasoactive metabolite 血管作動性代謝産物（vasoactive metabolite） vasoactive metabolite（血管作動性代謝産物） を取り込んで血管平滑筋 vascular smooth muscle 血管平滑筋（vascular smooth muscle） vascular smooth muscle（血管平滑筋） へ伝達し、血管拡張を仲介 mediate 仲介（mediate） mediate（仲介） する——神経活動と局所血流を結びつける「仲介mediate 仲介（mediate）mediate（仲介） 役」。

頭蓋内容積とICP

いずれかの成分が増えれば他が圧迫される——増加は脳組織の圧迫・脳損傷につながる。

クッシング反射Cushing reflex クッシング反射（Cushing reflex）Cushing reflex（クッシング反射） ： ICP↑→脳動脈圧迫→脳灌流 cerebral perfusion 脳灌流（cerebral perfusion） cerebral perfusion（脳灌流） ↓→化学受容器 chemoreceptor 化学受容器（chemoreceptor） chemoreceptor（化学受容器） 活性化→末梢血管収縮 peripheral vasoconstriction 末梢血管収縮（peripheral vasoconstriction） peripheral vasoconstriction（末梢血管収縮） ＋脳血管拡張 cerebral vasodilation 脳血管拡張（cerebral vasodilation） cerebral vasodilation（脳血管拡張） →（ICP由来の）動脈圧↑を圧受容器 baroreceptor 圧受容器（baroreceptor） baroreceptor（圧受容器） が感知→副交感神経活性化→HR↓。要約：ICP↑→HR↓＋BP↑（2-10-neurohormonal-and-reflex-control-of-circulation-baroreceptor-and-chemoreceptor参照）。

血液脳関門

タイトジャンクションtight junctions タイトジャンクション（tight junctions）tight junctions（タイトジャンクション） で結合した毛細血管（密着性tight 密着性（tight）tight（密着性） 毛細血管、2-07-functional-organization-of-microcirculation-and-its-control-control-of参照）が形成し、血管内溶質が脳ECFへ直接アクセスすることを防ぐ。輸送は内皮細胞を介した経細胞輸送 transcellular transport 経細胞輸送（transcellular transport） transcellular transport（経細胞輸送） のみ。

BBBは脳から毒性物質 toxic substance 毒性物質（toxic substance） toxic substance（毒性物質） を除去するうえでも重要。

脳脊髄液

容積約150mL、産生速度約550mL/日。機械的保護mechanical protection機械的保護（mechanical protection）mechanical protection（機械的保護）（ヘルメットhelmet ヘルメット（helmet）helmet（ヘルメット） のような役割）、脳の浮遊 buoyancy浮遊（buoyancy） buoyancy（浮遊）、ニューロンに一定の環境を与える「シンクsinkシンク（sink）sink（シンク）」として機能する。脳室の脈絡叢 choroid plexus 脈絡叢（choroid plexus） choroid plexus（脈絡叢） にある上衣細胞 ependymal cell 上衣細胞（ependymal cell） ependymal cell（上衣細胞） が産生する。

💡 「脳脊髄液は脈絡叢 choroid plexus 脈絡叢（choroid plexus） choroid plexus（脈絡叢） だけが作る」という古典的な理解には対抗する説がある。 脈絡叢choroid plexus 脈絡叢（choroid plexus）choroid plexus（脈絡叢） は生物学的ポンプであり脳脊髄液分泌の唯一の場であるとする古典的な「第三の循環」仮説に対し、脳脊髄液の多くは脳実質 brain parenchyma 脳実質（brain parenchyma） brain parenchyma（脳実質） 全体で毛細血管から間質液 interstitial fluid 間質液（interstitial fluid） interstitial fluid（間質液） への水濾過として形成され、脈絡叢choroid plexus 脈絡叢（choroid plexus）choroid plexus（脈絡叢） はその一部を担うに過ぎないとする対抗仮説（Bulat-Klarica-Orešković仮説）が提唱されている²。まだ通説を置き換えるには至っていないが、「脈絡叢choroid plexus 脈絡叢（choroid plexus）choroid plexus（脈絡叢） ＝唯一の産生源」と断定しないこと。

産生： K⁺の能動的除去により細胞外[K⁺]を低く保つ。

吸収： クモ膜顆粒arachnoid villi クモ膜顆粒（arachnoid villi）arachnoid villi（クモ膜顆粒） を介した受動的（トランスサイトーシスtranscytosis トランスサイトーシス（transcytosis）transcytosis（トランスサイトーシス） 様）吸収で、CSF圧に駆動されて上矢状静脈洞 superior sagittal sinus 上矢状静脈洞（superior sagittal sinus） superior sagittal sinus（上矢状静脈洞） へ流出する。CSF圧は約100 mmH₂O。CSF圧が上昇すると吸収も増えるが、それでも追いつかなければ脳組織の圧迫・損傷につながる。

⭐ クモ膜顆粒arachnoid villi クモ膜顆粒（arachnoid villi）arachnoid villi（クモ膜顆粒） からの吸収だけでは脳実質 brain parenchyma 脳実質（brain parenchyma） brain parenchyma（脳実質） そのものの老廃物 waste product 老廃物（waste product） waste product（老廃物） 除去を説明できない——その役割を担うのが「グリンパティック系glymphatic systemグリンパティック系（glymphatic system）glymphatic system（グリンパティック系）」という比較的新しい概念。 アストロサイトが形成する血管周囲腔 perivascular space 血管周囲腔（perivascular space） perivascular space（血管周囲腔） のネットワークを介し、脳脊髄液が動脈周囲腔から脳実質 brain parenchyma 脳実質（brain parenchyma） brain parenchyma（脳実質） へ流入してアクアポリン4 aquaporin-4, AQP4 アクアポリン4（aquaporin-4, AQP4） aquaporin-4, AQP4（アクアポリン4） を通じて間質液 interstitial fluid 間質液（interstitial fluid） interstitial fluid（間質液） と交換し、アミロイドβamyloid beta アミロイドβ（amyloid beta）amyloid beta（アミロイドβ） などの老廃物 waste product 老廃物（waste product） waste product（老廃物） を含んだ液が静脈周囲腔から排出される、という経路である。この機能は主に睡眠中に働き、覚醒中は抑制される³。「睡眠が脳の老廃物 waste product 老廃物（waste product） waste product（老廃物） 除去に必要」という考え方の生理学的基盤になっている。

まとめ

• 冠循環coronary circulation冠循環（coronary circulation）coronary circulation（冠循環）・脳循環cerebral circulation 脳循環（cerebral circulation）cerebral circulation（脳循環） はともに神経支配より局所代謝性調節 metabolic regulation 代謝性調節（metabolic regulation） metabolic regulation（代謝性調節） （冠：低酸素・アデノシン、脳：pCO₂・K⁺）が支配的。
• 冠血流coronary blood flow 冠血流（coronary blood flow）coronary blood flow（冠血流） は収縮期に心筋圧迫で減少し拡張期に増加する（LCAの80%が拡張期血流）ため、頻脈は冠灌流 coronary perfusion 冠灌流（coronary perfusion） coronary perfusion（冠灌流） に不利。
• 脳循環cerebral circulation 脳循環（cerebral circulation）cerebral circulation（脳循環） は自己調節 autoregulation 自己調節（autoregulation） autoregulation（自己調節） 域が交感神経により拡張されうる（Pa>160mmHgでα1収縮）。過換気hyperventilation 過換気（hyperventilation）hyperventilation（過換気） によるpCO₂低下は脳血管収縮→失神を招きうる。
• 頭蓋内容積は一定（脳組織+血液+CSF）で、ICP上昇はクッシング反射 Cushing reflex クッシング反射（Cushing reflex） Cushing reflex（クッシング反射） （HR↓+BP↑）を引き起こす。
• BBBはタイトジャンクション tight junctions タイトジャンクション（tight junctions） tight junctions（タイトジャンクション） を持つ密着性 tight 密着性（tight） tight（密着性） 毛細血管で構成され、輸送は内皮を介した経細胞輸送 transcellular transport 経細胞輸送（transcellular transport） transcellular transport（経細胞輸送） に限られる。CSFはクモ膜顆粒 arachnoid villi クモ膜顆粒（arachnoid villi） arachnoid villi（クモ膜顆粒） から圧依存的に吸収される。