2 курс / Нормальная физиология / Сердце и легкие

системах ведет к достижению их конечных результатов;

–консерватизм и пластичность в деятельности функциональных систем;

–иерархия органов управления функциональными системами;

–мультипараметрическое взаимодействие функциональных систем по конечным результатам.

Из приведенных данных вытекает, что основным смыслом существования функциональной системы

является достижение полезного для организма конеч-

ного результата. Этот результат деятельности, с одной стороны, является фактором, объединяющим отдель-

ные элементы в систему (по П.К. Анохину – систе-

мообразующим фактором), а с другой – служит объектом, на который направлены все механизмы

управления (регуляции) функциональной системы.

Ведущим принципом самоорганизации различ- ных функциональных систем является принцип само-

регуляции: отклонение того или иного результата дея-

тельности функциональной системы само является причиной мобилизации всех составляющих систему

элементов для возвращения измененного результата

к уровню, определяющему оптимальное течение процессов жизнедеятельности [7, 9].

Удержание физиологических показателей около

определенного уровня, обеспечивающего нормальный метаболизм, и составляет в конечном итоге по-

стоянство внутренней среды организма, которое по-

лучило название гомеостаза [10]. Таким образом, гомеостаз представляет совокупность различных физи-

ологических показателей внутренней среды организ-

ма, поддерживаемых у определенного, оптимального для метаболизма уровня. Другими словами, гомео-

стаз определяет норму, здоровое состояние организ-

ма и обеспечивается содружественной деятельностью различных функциональных систем.

Поскольку в организме отсутствует абсолютное

постоянство внутренней среды, и все его константы динамичны и взаимосвязаны, в последнее время чаще

говорят не о гомеостазе, а о гомеокинезе. Гомеокинез

представляет собой динамическое взаимодействие различных жизненно важных показателей внутрен-

ней среды, каждый из которых определяется деятель-

ностью специальной функциональной системы [7]. Живой организм представляет собой пример ста-

бильной системы, которая осуществляет активный

поиск оптимального и наиболее устойчивого состояния, что выражается в адаптации, то есть в удержа-

нии переменных показателей организма в физиоло-

гических пределах, несмотря на изменения условий существования. Стабильность биологических систем

объясняется их многоконтурностью. Это означает, что

один и тот же управляемый процесс может регулироваться несколькими управляющими системами бла-

годаря наличию иерархических и мультипараметри-

ческих связей между ними.

Иерархическая саморегуляция организма включа- ет три уровня. Низший уровень определяет постоян-

ство основных физиологических констант и обладает известной автономностью управления. Средний

уровень осуществляет приспособительные реакции в

связи с изменениями внутренней среды организма. Высший уровень обеспечивает по сигналам внешне-

го мира изменение вегетативных функций и поведе-

ние организма [10]. Иерархия функциональных систем в организме, упрощенно говоря, отражает их вза-

имодействие по вертикали.

Мультипараметрический принцип управления по горизонтали особенно отчетливо проявляется в дея-

тельности функциональных систем гомеостатическо-

го уровня, в которых изменения одного показателя внутренней среды, представляющего результат дея-

тельности какой-либо системы, немедленно сказы-

вается на результатах других, связанных с ним, функциональных систем [9]. Например, в функциональ-

ной системе, определяющей газовый гомеостаз орга-

низма, одновременно осуществляется взаимодействие нескольких взаимосвязанных показателей –

ÐÎ2, ÐÑÎ2 и рН крови. Аналогично, изменение сис-

темного АД немедленно ведет к изменению таких важнейших показателей, как сократительная функ-

ция сердца и легочная вентиляция [8, 10].

Принцип сохранения оптимального уровня деятельности функциональной системы П.К. Анохин

формулирует следующим образом: «В то время как

силы, отклоняющие функцию от нормы, растут в арифметической пропорции, силы сопротивления

этому отклонению растут в геометрической пропор-

ции, благодаря чему в нормальных условиях отклоняющаяся от нормы функция, как правило, возвра-

щается к ее постоянному уровню» [6].

Вместе с тем, в результате такого опережающего реагирования функциональных систем защитные ре-

акции часто реализуются избыточно относительно

стимула, их вызвавшего, что обусловливает высокий риск трансформации системных защитных реакций

в звенья патогенеза болезней и патологических состо-

ÿíèé [11].

Системные представления о социальной организации человека открывают новые возможности оцен-

ки его состояния в процессе различных проявлений жизнедеятельности. Так, известно, что современный

человек основную часть своей жизни проводит на

рабочем месте, и именно там он наиболее часто подвергается стрессорным нагрузкам, которые нередко

приводят к драматическим нарушениям его нормаль-

ных физиологических функций.

Промышленное освоение новых обширных территорий, особенно в суровых климатогеографических условиях Сибири, Крайнего Севера и Дальнего Вос-

тока, привело к развитию новых биологических и об-

щепатологических закономерностей. Одной из характерных особенностей этого процесса адаптации к ус-

ловиям Севера является развитие состояния, напо-

минающего хроническую гипоксию, о чем свидетельствуют изменения функции легких и сердечно-сосу-

дистой системы.

Представление о системной основе ряда заболеваний, в частности сердечно-сосудистых и бронхоле-

гочных, приближает исследователя к познанию их

реальных причин, хотя и усложняет процесс изуче- ния. Вместо поиска однозначных зависимостей ста-

новится необходимым исследование сложных комби-

наций условий, в которых причина и течение болезни предстают в виде не одного фактора и даже не со-

четания двух-трех факторов, а многоэлементного си-

стемного взаимодействия. В этом процессе большой интерес представляет изучение эффекта системного

взаимовлияния нескольких заболеваний, поражаю-

щих различные органы. Происходящее при этом взаимоотягощение иногда существенно изменяет кли-

ническую картину исходных нозологических единиц,

формируя новое качественное состояние. Для детального анализа такого нового патологического состоя-

ния уже недостаточно располагать возможностями

только дифференциальной диагностики. Возникает необходимость разработки принципов интегративной

диагностики, которые пока мало используются.

Различные функциональные системы организма в силу ограниченности технических возможностей и

иных причин изучены с различной степенью полно-

ты. Эти обстоятельства могут обусловливать и, оче- видно, обусловливают степень преобладания в сис-

темах тех или иных форм связей и отношений. Наша

оценка целостности зависит от глубины познания внутренних и внешних связей объектов, и потому она

меняется по мере накопления новых фактов.

Здесь уместно привести понятие, ставшее весьма употребительным в литературе, – «черный ящик».

Данный термин применяется в тех случаях, когда не-

известны внутренние механизмы изучаемой системы и когда эффективность деятельности и принципы

регуляции функциональной системы исследуются

путем сопоставления входных влияний и выходных результатов. Такой путь исследования «черного ящи-

ка» наиболее трудный, но в то же время наиболее рас-

пространенный в решении различных биологических задач.

В качестве примера укажем, что по принципу

«черного ящика» могут решаться следующие экспериментальные, клинические и диагностические зада-

֏ [13].

1.Известны внешние воздействия (входные данные), требуется по выходным данным определить деятельность конкретной функциональной системы. Таким путем в лаборатории И.П. Павлова изу-

чалась условно-рефлекторная регуляция пищеварения и поведенческие реакции у собак.

2.Известны входные данные и закон поведения системы, требуется предсказать выходную величи- ну. Такая прямая задача наиболее проста.

3.Известны закон поведения системы и выходная

величина, нужно определить ее вход, следовательно, причину. Это одна из задач диагностики, которую часто приходится решать во врачебной практике.

4.Известны вход, выход и общие закономерности поведения системы, требуется установить значе-

ния числовых постоянных, определяющих параметры эффективности деятельности системы. Это – пример оценки результатов функциональ-

ной диагностики, которые могут показать устой- чивость изучаемой физиологической функции и готовность к нарушениям гомеостаза.

Углубленный анализ физиологических механизмов регуляции функциональных систем невозможен

без кибернетики и применения ее основ в виде теорий управления и информации [14]. Опыт физиоло-

гической и медицинской кибернетики показывает,

что для описания, анализа и идентификации функциональных систем организма алгоритмические ме-

тоды изучения ограниченного числа доступных для

измерения гомеостатических переменных величин требуют тщательного исследования с позиций общей

проблемы теории управления.

3.1. ФИЗИОЛОГИЯ И ПАТОФИЗИОЛОГИЯ КАРДИОРЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ

Комплекс механизмов, обеспечивающих оптимальный для энергетического метаболизма уровень

дыхательных показателей (РО2, ÐÑÎ2, рН) в тканях, обозначается как функциональная система транспор-

та кислорода и его утилизации (СТК) с мультипара-

метрической регуляцией иерархически соподчиненных подсистем, или элементов (рис. 117).

Системообразующий результат, или полезность

функционирования СТК как совокупности физиологических процессов, сводится к обеспечению адек-

ватности протекания конечных физико-химических

этапов поступления кислорода в клетки тканей, то есть диффузии газа на границе аэрогематического и

гистогематического барьеров.

Динамические колебания капиллярно-тканевого градиента РО2 и площади капиллярной диффузии в

соответствии с требованиями энергообмена опосре-

дуются целым рядом биологически оправдавших себя в процессе эволюции структурных и функциональных

особенностей организации элементов (подсистем) и органов управления, тесно связанных между собой

Центральная

регуляция

Гормональная

регуляция

Внешнее

дыхание

Система

кровообращения

Кровь: О2

Тканевой

энергообмен

Кровь: CО2

Хеморецепторы

Ðèñ. 117. Упрощенная схема функциональной системы транспорта и утилизации кислорода

систем транспорта кислорода и тканевого дыхания [7,

10].

Таким образом, функциональная система транспорта кислорода как этап его потребления является

результатом сложной интеграции аппарата внешнего дыхания, системы кровообращения, физико-хими-

ческих свойств крови со специфической иерархией

центральных и местных механизмов регуляции ее элементов, дополняющих и дублирующих друг друга в

обеспечении тканевого энергообмена. При этом кро-

вообращение и внешнее дыхание в рамках СТК выступают в роли элементов, но могут быть классифи-

цированы в виде самостоятельной кардиореспиратор-

ной системы по отношению к системе тканевого дыхания.

Устойчивый автоматизм регуляции вегетативных

функций обеспечивается тем, что физиологические системы одновременно принимают участие в выпол-

нении нескольких функций. Так, сердечно-сосудис-

тая система служит для доставки к тканям газов и питательных веществ, удаления газов и конечных про-

дуктов обмена, доставки гормональных регуляторов,

а также принимает участие в регуляции дыхания, терморегуляции, обеспечении мышечной деятельности

и пр. Дыхательная система служит для сохранения по-

стоянства напряжения кислорода и двуокиси углерода в крови, а также концентрации водородных ионов.

На рисунке 118 схематически изображены основ-

ные элементы функциональной кардиореспираторной системы. При этом ее системообразующим фак-

тором, или результатом деятельности, является сохра-

нение газового состава в организме на гомеостатическом уровне. На схеме отмечены также уровни регу-

под соответствующим давлением к тканям артериальной кровью, и его потреблением. Остаточное содержание кислорода в венозной крови или в выдыхае-

мом воздухе также имеет самостоятельное значение, отражая как интенсивность использования тканями

кислорода, так и напряженность процесса его погло-

щения, а соответственно, и достаточность объемного кровотока и дыхания по отношению к потребнос-

тям организма в кислороде.

Для систем мультипараметрического взаимосодействия характерен специфический принцип само-

регуляции: отклонение от оптимального уровня того

или иного параметра результата есть стимул к направленному перераспределению в определенных соотно-

шениях значений всех других параметров результата

данной функциональной системы или других взаимодействующих с ней функциональных систем. Так,

например, в функциональную кардиореспираторную

систему избирательно включаются органы дыхания, сердце, аппарат кровообращения, кровь, центральная

нервная система и другие органы (см. рис. 119).

На примере процесса дыхания отчетливо выявляется последовательная смена различных функцио-

нальных систем, результатами деятельности которых

являются определенный объем альвеолярного воздуха, транспорт газов из альвеол в кровь, транспорт га-

зов кровью, потребление кислорода и выделение уг-

лекислоты тканями в процессе обмена веществ, напряжение газов, транспортируемых из тканей в кровь.

В каждую функциональную систему, определяю-

щую тот или иной жизненно важный для организма результат, различные органы и даже тканевые процес-

сы объединяются подчеркнуто избирательно. Каждая

функциональная система, кроме того, избирательно включает нервные и гуморальные регуляторные ме-

ханизмы [8, 9]. Избирательное объединение одних и

тех же органов в различные функциональные системы заставляет изучать не просто отдельные органы, а

особенности их включения в динамические саморе-

гулирующиеся процессы той или иной функциональной системы. Именно поэтому представляется не-

обходимым рассмотреть наиболее важные вопросы

нервных, гуморальных и механических взаимосвязей аппарата кровообращения и органов дыхания в рам-

ках единой кардиореспираторной функциональ-

ной системы, несмотря на то, что контуры регуляции сердца, сосудов и дыхания уже были описаны в пре-

дыдущих разделах нашей книги.

3.1.1. Нервные, химические и механические контуры сопряжения кровообращения и дыхания

В каждой функциональной системе соответству-

ющий полезный приспособительный результат воспринимается специальными рецепторными аппара-

тами. Так, изменения кровяного давления восприни-

мают специфические сосудистые барорецепторы. Изменение напряжения кислорода и двуокиси углерода

в крови воспринимается хеморецепторами кровяно-

го русла и центральной нервной системы. Следует подчеркнуть, что наличие рецепторов, стоящих в каж-

дой функциональной системе на страже конечного

приспособительного результата, является исходным пунктом в механизмах саморегуляции.

Места расположения механорецепторов и хемо-

рецепторов, которые могут вызывать рефлекторные реакции со стороны сердечно-сосудистой системы и

дыхания, обнаружены в сердце, аорте, коронарных и

каротидных артериях, в верхних дыхательных путях и в легких.

Сердечно-легочные и легочно-сердечные рефлекторные реакции

Представления о том, что камеры сердца, коронарные и магистральные артерии, а также сосуды ма-

лого круга кровообращения могут быть источниками выраженных рефлекторных влияний на сердечно-со-

судистую, дыхательную и другие системы организма,

зародились в конце 19 – начале 20-го столетия на основе наблюдений за изменениями вегетативных

функций у экспериментальных животных. В тот пе-

риод в физиологии кровообращения наблюдался повышенный интерес к рефлекторной регуляции тону-

са сосудов, связанный с открытиями рефлексогенных

зон дуги аорты и каротидных синусов. Активный поиск рефлекторных полей в других сосудистых регио-

нах был распространен и на кровеносную систему

легких, в результате чего была установлена возможность возникновения с этой области разнонаправлен-

ных рефлексов, изменяющих тонус легочных и пери-

ферических сосудов, деятельность сердца и других органов.

Рефлекторные влияния на дыхание и легочный кро-

воток с рецепторных полей сердца и сосудов обусловливаются механическим или химическим раздраже-

нием специфических рецепторов, расположенных в

полостях сердца, в области дуги аорты и каротидных синусов.

Во всех отделах сердца и в непосредственно при-

мыкающих к нему сосудах содержится большое количество воспринимающих нервных образований –

нейрорецепторов, связанных афферентными нервны-

ми волокнами с центральной нервной системой. Рецепторы сердца – это по преимуществу механорецеп-

торные образования. Среди них немало и хеморецеп-

торов, которые обнаружены во всех слоях сердца – в эпикарде, миокарде, эндокарде. Механорецепторы

сосредоточены главным образом на «входе» – в ве-

нозных приемниках сердца – и на «выходе» – в желудочках и в областях артериальных конусов [15, 16].

В обоих предсердиях расположены рецепторы ра-

тидные и аортальные хеморецепторы являются важ-

нейшими «датчиками» в единой системе, регулирующей доставку кислорода тканям. Поэтому, есте-

ственно, прежде всего они участвуют в регуляции

дыхания. Однако в силу тесной связи дыхания со следующим звеном кислородного транспорта – крово-

обращением – рефлексы с этих рецепторов охваты-

вают и функции сердечно-сосудистой системы, хотя в регуляции кровообращения хеморецепторный ме-

ханизм, конечно, не является определяющим.

Рефлекторные влияния на кардиогемодинамику с рецепторных полей дыхательного аппарата и легочных со-

судов заключаются в изменениях частоты и силы сер-

дечных сокращений, системного АД и давления в легочной артерии при раздражении механо- (баро-) и

хеморецепторов, расположенных в воздухоносных

путях, легочной ткани и сосудах малого круга кровообращения.

Дыхательный рефлекс Геринга–Брейера – âî âðå-

мя вдоха растяжение легкого раздражает окончания афферентных нервных волокон и вызывает угнетение

блуждающего нерва с учащением сердечных сокра-

щений; во время выдоха происходит стимуляция блуждающего нерва и замедление сердечных сокра-

щений. Дуга этого рефлекса начинается от рецепто-

ров растяжения легочной паренхимы. Подобные рецепторы обнаруживаются в трахее, бронхах и брон-

хиолах. Одни из этих рецепторов реагируют на сте-

пень растяжения легочной ткани, другие возбуждаются лишь при уменьшении растяжения.

Влияние дыхания на сердце выражается давно из-

вестным явлением дыхательной аритмии, проявляющимся учащением сердцебиений на входе и их замед-

лением на выдохе. Увеличение ЧСС во время глубо-

кого вдоха сопровождается снижением систолического выброса при некотором возрастании МОК [21,

22, 26]. Феномен сердечно-дыхательного синхрониз-

ма может служить критерием функционального состояния вегетативного контура регуляции кардиорес-

пираторной системы [28].

Проба Вальсальвы представляет собой фазовые изменения ЧСС и системного АД при повышении внут-

рилегочного давления. Эта проба заключается в уси-

лении выдоха при закрытой голосовой щели, что в норме встречается во время акта дефекации, при ро-

дах или при попытке поднять тяжелый предмет.

В реакции сердечно-сосудистой системы отмеча- ется несколько фаз. В начале выполнения пробы си-

стемное АД резко увеличивается из-за передачи воз-

росшего внутриплеврального давления грудной аорте. Продолжающееся увеличение внутригрудного дав-

ления ведет к снижению венозного возврата крови и

резкому падению АД, что, в свою очередь, вызывает рефлекторную тахикардию и сужение периферичес-

ких сосудов. При окончании пробы отмечается резкое падение АД в результате уменьшения внутригруд-

ного давления. Затем венозная кровь быстро переме-

щается в центральный венозный пул, что обусловливает резкое возрастание сердечного выброса и АД, а

также развитие рефлекторной брадикардии [17, 21,

29].

Депрессорный рефлекс Парина–Швигка – брадикардия, снижение системного АД и увеличение селе-

зенки при повышении давления в легочных сосудах. Этот рефлекс является результатом раздражения ба-

рорецепторов, расположенных в крупных экстрапуль-

мональных ветвях легочной артерии. Как подчеркивает сам В.В. Парин, функциональное значение дан-

ного феномена заключается в том, что он представ-

ляет собой «разгрузочный» рефлекс малого круга кровообращения, предохраняющий правый желудочек от

перегрузки при повышении давления в легочной ар-

терии, обусловленном физиологическими или патологическими причинами [30]. В частности, именно

этот рефлекс лежит в основе некоторых явлений, на-

блюдаемых при эмболии легочной артерии.

Рефлекс Эйлера–Лилиестранда, или альвеолярнососудистый (артериолярный) хеморефлекс, заключа-

ется в сужении легочных артериол и уменьшении кровотока при снижении парциального давления кисло-

рода в альвеолах (РАО2). В результате такого повы-

шения сосудистого сопротивления, вызванного гипоксией, количество крови, протекающей через пло-

хо вентилируемые участки легких, снижается, и кро-

воток перераспределяется в пользу хорошо вентилируемых отделов. Тем самым местная перфузия в из-

вестной мере приспосабливается к местной альвео-

лярной вентиляции [26].

В констрикции сосудов малого круга кровообращения рассматривают несколько возможных механизмов:

1)возбуждение хеморецепторов в стенках легочного сосудистого русла;

2)высвобождение в нем вазоактивных веществ;

3)изменение рН крови;

4)нарушение метаболизма в легочных сосудах [19].

Пребывание человека в условиях высокогорья сопровождается повышением давления в легочной ар-

терии, причем степень легочной гипертензии зави-

сит от многих факторов, среди которых имеют зна- чение такие, как величина РАО2, индивидуальная чув-

ствительность сердечно-сосудистой системы к гипок-

сии, время экспозиции организма в гипоксической среде, выраженность системных гемодинамических

сдвигов [31]. Вполне очевидно, что легочная гипок-

сическая вазоконстрикция является многофакторным и многозвеньевым процессом.

В настоящее время феномену альвеолярно-арте-

риолярной вазоконстрикции отводится особая патогенетическая роль в повышении давления в легочной

артерии при обструктивных формах бронхолегочной

патологии. Например, у больных хроническим об-

структивным бронхитом распространенная альвеолярная гипоксия вызывает генерализованное сокра-

щение артериол и приводит к развитию легочной ги-

пертензии и хронического легочного сердца [32]. Таким образом, дыхание рефлекторно влияет на

системное и легочное кровообращение двумя путя-

ми: во-первых, в результате колебаний объема легких и внутригрудного давления и, во-вторых, в связи с за-

висимостью тонуса сосудов малого круга кровообра-

щения от состава альвеолярного воздуха. У здорового человека нейрорефлекторные регуляторные меха-

низмы обеспечивают содружественную и адекватную

реакцию на те или иные изменения внешней или внутренней среды со стороны аппарата внешнего ды-

хания и системы кровообращения, включая легочное сосудистое русло.

Некоторые гуморальные факторы системной взаимосвязи сердца, сосудов и легких

Химическая регуляция лежит в основе нервной, гормональной, специфической и неспецифической

гуморальной регуляции физиологических функций организма. Отнесение того или иного химического

фактора к группе физиологически активных веществ

зависит от его способности участвовать в регуляции физиологической деятельности функциональных си-

стем, и такое соединение должно содержать следующие признаки:

1)оно имеет эндогенное происхождение и является продуктом специфического метаболизма;

2)служит носителем определенной информации и имеет свой рецептор, то есть «мишень», связан-

ную с исполнительным органом, где эта информация реализуется;

3)эффект химического регулятора ограничивается действием специфических ферментов или других форм инактивации данного фактора;

4)веществу свойственна чрезвычайно высокая физиологическая активность [10].

Представительство физиологически активных веществ в органах, тканях и отдельных клетках практи-

чески универсально:

1)циркулирующие с кровью молекулярные комплексы;

2)постоянно готовые к превращению в активную форму кинины и ангиотензины в плазме крови, серотонин и тромбоксаны в тромбоцитах;

3)вещества, обеспечивающие нервную регуляцию, представлены в терминалиях, пронизывающих все органы и ткани;

4)повсеместно в тканях распространен гистамин;

5)в мембранах и внутриклеточных органеллах боль-

шинства клеток локализованы соединения, гото-

вые к синтезу простагландинов и циклических нуклеотидов. Таким образом, разнообразные ре-

гуляторные механизмы при посредстве физиоло-

гически активных веществ контролируют все системы организма на всех уровнях его интеграции.

В кардиореспираторной системе основными эф-

фекторами действия физиологически активных веществ являются изменения сердечной деятельности,

влияние на резистивную и емкостную функции со-

судистого русла миокарда, легких и других органов и тканей, бронхомоторные реакции.

Все физиологически активные вещества в орга-

низме, способные оказывать влияние на кардиореспираторную систему, можно разделить на несколько

групп:

1.Неспецифические продукты аэробного и анаэроб-

ного обмена, характерные для всех органов и тканей, образующиеся в результате электрогенеза клеток.

2.Кислород, точнее его недостаток, который возни-

кает всякий раз, когда нарушается соответствие между его доставкой и потреблением.

3.Тканевые гормоны и медиаторы, вырабатываемые местно в специализированных структурах органов и тканей.

4.Гормоны желез внутренней секреции, разносимые кровью по всему организму и способные влиять

на тонус сосудов и функцию органов как непосредственно (катехоламины, ангиотензин, вазопрессин и др.), так и опосредованно через изме-

нения метаболизма, электролитного баланса (адренокортикотропный гормон, кортикоиды, тироксин, инсулин).

Сведения об основных физиологически активных веществах, участвующих в регуляции деятельности

сердца, системы кровообращения, внешнего дыхания

и легочной гемодинамики, представлены в предыдущих главах. Вместе с тем, как показали исследования

последних десятилетий, сердце, сосудистый эндотелий и легкие играют важную роль в синтезе и био-

трансформации ряда химических соединений, обладающих выраженной активностью в регуляции функ-

ции кардиореспираторной системы.

Эндокринная функция сердца существенно меняет

представления об этом органе лишь как о насосе, обеспечивающем движение крови в системе крово-

обращения. Так, было показано, что миокард предсердий и в меньшей степени желудочков обладает

способностью вырабатывать низкомолекулярный пептид, отвечающий всем требованиям, предъявляе-

мым к понятию «гормон» [33].

Атриальный натрийуретический фактор (АНФ), или предсердный гормон, высвобождается из кардио-

миоцитов под непосредственным влиянием механи-

ческого растяжения стенок предсердий при увеличе-

нии венозного притока, объема циркулирующей крови, системного АД, а также при сердечной недоста-

точности [33, 34]. Основными органами-мишенями для АНФ являются почки, сосуды и некоторые струк-

туры центральной и симпатической нервной системы [35]. Наиболее важными эффектами АНФ явля-

þòñÿ:

1)увеличение экскреции натрия;

2)повышение венозной емкости сосудистого русла;

3)антагонистическое воздействие на систему ре- нин–ангиотензин–альдостерон.

Âсвязи с этим АНФ обладает широким спектром физиологических влияний. Он увеличивает диурез и

натрийурез, расширяет сосуды, снижает АД и давление в легочных капиллярах, тормозит секрецию ре-

нина и альдостерона [33–36].

Актуальными задачами остаются выяснение роли этого гормона в физиологических условиях и при раз-

нообразных патологических состояниях, а также ис-

следование возможности применения синтетического АНФ в терапевтической практике, в частности при

лечении застойной сердечной недостаточности и ар-

териальной гипертонии.

Ренин-ангиотензиновая система (РАС) в сердце подобна аналогичным структурам в сосудистой, моз-

говой и почечной тканях. Получены данные, свидетельствующие об идентичности сердечного и почеч-

ного ренина. Кроме этого, в интактном миокарде об-

наружены ангиотензин и фермент, трансформирующий ангиотензин, а в культуре кардиомиоцитов вы-

явлены участки связывания ангиотензина II [37, 38].

Возможные функции сердечной РАС можно суммировать следующим образом: сужение коронарного

русла, увеличение сократительной активности серд-

ца, стимуляция роста кардиомиоцитов (гипертрофия), усиление обмена веществ в миокарде, проарит-

мическое действие при ишемии. Ангиотензин II мо-

жет принимать участие в синтезе белка, росте клеток и развитии гипертрофии миокарда [37, 39]. Таким

образом, подавление фермента, трансформирующе-

го сердечный ангиотензин, может иметь важные фармакологические последствия при ишемии, гипертро-

фии или недостаточности сердца.

Эндотелий, выстилающий в виде клеточного монослоя внутреннюю поверхность абсолютно всех ор-

ганов сосудистой системы организма, включая каме-

ры сердца, не просто образует барьер между кровью и гладкой мускулатурой сосудов, но действует в каче-

стве модулятора функций сосудов, в частности он ре-

гулирует сосудистый тонус, гемостаз, транспорт липидов и иммунологическую реактивность. В эндоте-

лии синтезируются многие вазоактивные субстанции,

определяющие его функциональный статус, влияние на тонус гладкой мускулатуры сосудов, а также сопря-

женные с активностью других вазоактивных соеди-

нений [39, 40].

Первым вазоактивным веществом эндотелиального происхождения был открыт простагландин I2 (ïðî-

стациклин), который действует в качестве мощного сосудорасширяющего средства и ингибитора агрега-

ции тромбоцитов [41]. Открытый следом вазодила-

татор, отличающийся от простациклина, получил название эндотелийзависимого фактора расслабле-

ния и впоследствии был идентифицирован как оксид

азота [42].

Простациклин синтезируется в клетках эндотелия из арахидоновой кислоты под действием ферментов

циклооксигеназы и эндопероксидазы. Высвобождение простациклина стимулируется при активации эн-

дотелиальных клеток тромбином, и его биологичес-

кое действие реализуется через аденилциклазу и повышение уровня циклического аденозинмонофосфа-

òà [39, 41, 43].

Оксид азота (NO) в организме человека непрерывно синтезируется ферментативным путем из L-арги-

нина в присутствии ряда кофакторов и кислорода.

Участие NO в регуляции сердечно-сосудистой системы, в работе нервной системы, в функционировании

желудочно-кишечного тракта, мочеполовой системы,

секреторных тканей и органов дыхания придает этой молекуле особое значение в патологии. Наряду с ре-

гуляторными функциями, NO при его генерации в

высоких концентрациях обнаруживает и цитотокси- ческую активность, что обусловливает его роль в си-

стеме клеточного иммунитета. Эти свойства NO оп-

ределяют его влияние на процессы апоптоза – генетически запрограммированную гибель клеток [42, 46].

Недостаточная продукция или ускоренный распад

NO приводят к развитию тяжелых сердечно-сосуди- стых заболеваний, связанных с дисфункцией эндо-

телия, патологического повышения сосудистого то-

нуса и АД. К их числу относятся артериальная гипертония, атеросклероз, тромбозы различной локализа-

ции, стенокардия, диабетическая ангиопатия [39, 40,

44]. Недостаточное образование и выделение NO является преимущественным механизмом развития ги-

пертензии малого круга кровообращения и потери

легочными сосудами способности отвечать вазодилатацией на эндотелийзависимые субстанции при хро-

нической гипоксии [47]. Кроме этого, нарушение

продукции и/или разрушение NO может играть определенную роль в формировании гиперреактивнос-

ти дыхательных путей и патогенезе бронхообструк-

тивного синдрома [48].

Открытия вазодилататоров эндотелиального происхождения заставили интенсифицировать поиск ва-

зоконстрикторных факторов, которые уравновешивают влияние простациклина и эндотелиального фак-

тора расслабления (оксида азота) на гладкомышеч- ные клетки сосудистой стенки. Так было установле-

но, что клетки эндотелия вырабатывают стабильное

вещество, обладающее сосудосуживающим действием. Этот вазоконстриктор эндотелиального проис-

хождения охарактеризован как пептид, состоящий из

21 аминокислотного остатка, и назван эндотелином [49].

Эндотелин, открытый в конце 80-х годов, стал

объектом большого числа исследований, которым, по данным О.А. Гомазкова [50], только в 1998 году было

посвящено более тысячи научных публикаций. К на-

стоящему времени установлено, что существует семейство эндотелинов, которое состоит по меньшей

мере из четырех эндотелиновых пептидов со сходной

химической структурой [51, 52]. Среди них на первом месте по полноте изученности и наибольшей

выраженности биологической активности находится

эндотелин-1. Его активность, связанная в первую очередь с эндотелием и гладкой мускулатурой сосу-

дов и затрагивающая функции практически всех ор-

ганов (сердца, легких, мозга, почек и др.), определяет широкий спектр эндотелинзависимых сердечно-

сосудистых нарушений.

Эндотелин-1 оказывается причастным к ИБС, инфаркту миокарда, нарушениям ритма сердца, систем-

ной и легочной гипертензии, почечной патологии,

атеросклерозу, нарушениям мозгового кровообращения, диабетической ангиопатии и многим другим за-

болеваниям [50, 52].

Поскольку эндотелин является самым сильным из известных ныне эндогенных вазоконстрикторов, бы-

ла постулирована ведущая роль пептида в патогенезе

различных форм гипертензии [53]. Кроме того, обладая митогенной активностью, эндотелин стимулиру-

ет клеточную пролиферацию, что способствует раз-

витию тканевой пролиферации при формировании хронической сердечной недостаточности [54]. При-

чем эндотелин рассматривается как маркер и предик-

тор тяжести и исхода патологических состояний [55]. Следует добавить, что эндотелин синтезируется

эндотелиальными клетками легочных сосудов и эпи-

телиальными клетками бронхов. Наряду с констрикцией сосудов малого круга кровообращения, эндоте-

лин вызывает длительную бронхоконстрикцию, сти-

мулируя развитие фиброза субэпителиального слоя стенки бронхов и образование хемоаттрактанта для

лейкоцитов [52].

В основе физиологических эффектов эндотелинов лежит их свойство вызывать сильное сокращение

гладкой мускулатуры сосудов и других органов. Этот

констрикторный эффект эндотелинов может усиливаться и ослабляться под влиянием других эндоген-

ных факторов (табл. 25).

Итак, в настоящее время эндотелины являются наиболее мощными эндогенными вазоконстриктора-

ми, которые не только участвуют в регуляции сосудистого тонуса, но и обладают митогенной активно-

Таблица 25

Эндотелийзависимые вазомоторные факторы [52]

стью. Множество эффектов и их разнообразие опре-

деляется преобладанием в тканях различных рецепторов.

В кардиологической терапии большую популяр-

ность снискали ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента, что служит стимулом для создания

аналогичных препаратов, влияющих на метаболизм

эндотелина. В настоящее время ведутся разработки ингибиторов и антагонистов эндотелина, эффектив-

ность которых исследуется на модели коронарной

окклюзии [50]. Терапевтический потенциал ингибиторов эндотелина оценивается как весьма перспек-

тивный, однако к настоящему времени нет препара-

тов, принятых для клинического исследования.

Биосинтез и биотрансформация физиологически активных веществ в легких являются важными элемен-

тами нереспираторной функции органа дыхания, определяющими его роль в гуморальной регуляции кар-

диореспираторной системы.

Говоря о «метаболической» функции легких, следует иметь в виду не только инактивацию веществ,

хотя, действительно, при соприкосновении с эндо-

телием легочных сосудов происходит поглощение или ферментативная деструкция серотонина, ацетилхоли-

на, норадреналина, брадикинина, гистамина и неко-

торых простагландинов. Вместе с тем, в стенках легочных сосудов локализованы ферменты, которые

осуществляют превращение в активную форму ангио-

тензина II, синтез простагландинов Е1 è Å2, тромбоксана В2, оксида азота и других веществ с последую-

щим высвобождением их в кровоток [10, 56, 57].

В нормальных условиях благодаря именно этой нереспираторной функции легких поддерживается

оптимальный тонус легочных сосудов, определяющих

состояние гемодинамики малого круга кровообращения. Нарушение синтеза и трансформации ряда фи-

зиологически активных веществ может привести к

повышению тонуса легочных сосудов, в первую оче- редь, легочных артерий мышечного типа, и развитию

легочной гипертензии [57, 59, 60].

Важной проблемой является изучение биотранс-