2 курс / Нормальная физиология / Физиология_и_патология_системы_кровообращения_Хоменко_А_И_,_Свирид

Увеличение периферического сопротивления при постоянной частоте сокращений сердца (60 в 1 мин) сопровождается значительным повышением систолического и диастолического давления; время оттока крови и пульсовое давление уменьшаются. Снижение периферического сопротивления приводит к существенному снижению систолического и диастолического и увеличению пульсового давления.

При увеличении ударного объема (УО) наблюдается значительное повышение систолического давления и небольшое повышение диастолического; в результате пульсовое давление возрастает. Уменьшение УО приводит к снижению систолического и диастолического давления; при этом систолическое давление снижается в большей степени, что сопровождается значительным уменьшением пульсового давления.

1.10.Регуляция сосудистого кровотока

Всосудах ток крови зависит от взаимодействия трех факторов: произво-

дительности сердца, просвета сосудов и состояния крови. Активное (регули-

руемое) изменение просвета сосудов определяется гладкими мышцами (их количеством и функциональным состоянием). Состояние гладких мышц сосудистой стенки зависит от многих факторов:

•находящегося в них объема крови и изменения его во времени;

•метаболизма самих гладкомышечных клеток и окружающих тканей;

•влияния нервов;

•гуморальных воздействий.

1.11.Роль рефлексогенных зон

врегуляции сосудистого тонуса

Кровообращение контролируется и регулируется с помощью хемо- и механорецепторов, расположенных как в структурах самой системы кровообращения, так и вне ее. Ведущую роль в возникновении рефлектора влияний играют рефлексогенные зоны, которые представляют собой скопление окончаний чувствительных нейронов в самой сердечно-сосудистой системе. В стенках различных отделов сосудистой системы расположены рецепторы, раздражающиеся под влиянием давления крови (барорецепторы) или под действием химических агентов (хеморецепторы).

Важное значение, особенно при регуляции кровотока в условиях физиологического покоя, имеют рефлексогенные зоны дуги аорты, сонных и легочных артерий. В этих структурах расположены рецепторы рефлекторных дуг, регулирующих системную гемодинамику. Раздражение барорецепторов этих зон наблюдается при повышении кровенаполнения. Это явление наблюдается

21

каждый раз при систолическом выбросе крови из желудочка Данные рефлексы замыкаются через центр блуждающего нерва, который располагается в продолговатом мозге. Импульсы по блуждающим нервам направляются к сердцу, снижая силу и частоту сокращений. В результате давление в сосудах понижается, тем самым ликвидируя источник раздражения.

Рецепторы расположены также в стенке сосудов многих внутренних органов, в крупных венах, вплоть до микроциркуляторного русла. Они в основном принимают участие в перераспределении регионального периферического кровотока.

Каким образом осуществляется модуляция чувствительности бароре-

цепторов?

Чувствительность барорецепторов к давлению крови не постоянна. Она зависит от многих факторов. Например, в рецепторах каротидного синуса чувствительность возрастает при изменении концентрации в крови ионов (натрия, калия, кальция) и активности Na,K-насоса в них. Изменяется чувствительность и под действием импульсации иннервирующего их симпатического нерва, в зависимости от уровня адреналина в крови.

Особенно велика роль факторов, вырабатываемых эндотелием сосуди-

стой стенки. Простациклин (PGI2) увеличивает чувствительность барорецепторов каротидного синуса, а фактор расслабления, напротив, подавляет активность барорецепторов.

Большое значение имеют изменения в модуляции барорецепторов, вызываемые эндотелиальными факторами, при развитии таких патологий, как атеросклероз и хроническая гипертензия. При развитии атеросклероза начинают преобладать факторы, снижающие чувствительность барорецепторов, и в результате нарушается рефлекторная регуляция, поддерживающая нормальный уровень давления крови, в результате развивается гипертония. Известным является факт увеличения артериального давления с возрастом даже при отсутствии атеросклероза.

1.12. Сосудистый тонус

Стенка тех отделов сосудистой системы, где имеются гладкомышечные клетки, находится в некотором постоянном напряжении – тонусе. Тонус – это состояние длительно поддерживаемого возбуждения гладких мышц сосудов, проявляющееся соответствующей интенсивностью их сократительной активности и не сопровождающееся развитием утомления. В каждом отделе со-

судистой системы выраженность тонического сокращения различна. К примеру, тонус сосудов кожи меньше, чем скелетных мышц. Основой тонического напряжения являются физиологические свойства самих гладкомышечных клеток и их реакция на внешние влияния.

Чувствительность различных мышечных клеток сосудов к внешним воздействиям не одинакова. По выраженности реакции можно выделить два типа мышечных клеток: фазные и тонические.

22

К внешним раздражителям более чувствительны фазные мышечные клетки. Тонического типа гладкомышечные клетки обладают пейсмекерной активностью. Она наиболее выражена в артериальных сосудах, особенно в их резистивном отделе. Спонтанная деполяризация этих клеток, распространяясь на соседние клетки, создает так называемый базальный тонус.

Базальный тонус сосудов в условиях целостного организма дополнительно поддерживается следующими механизмами:

•реакцией гладких мышц на растяжение давлением крови;

•постоянно образующимися в тканях вазоактивными метаболитами;

•циркулирующими в крови гуморальными факторами;

•тоническими импульсами, поступающими по нервам (в состоянии физиологического покоя по сосудодвигательным нервам к сосудам поступают импульсы с частотой 1-3 импульса/с).

Вцелом же тонус сосудов обусловлен интеграцией базального тонуса и фазных сокращений.

1.13. Нервная регуляция сосудистой системы

Частота сокращений сердца, периферическое сопротивление, ударный объем – все эти факторы, определяющие артериальное давление, регулируются нервной системой. Периферическое сопротивление изменяется в результате либо сокращения гладких мышц сосудов (при этом сопротивление возрастает), либо их расслабления (при этом оно уменьшается). Ко всем кровеносным сосудам, стенка которых содержит гладкомышечные клетки, подходят симпатические нервы. Причем к крупным сосудам некоторых органов (например, скелетным мышцам) среди обычных симпатических волокон подходят и такие, медиатором которых является ацетилхолин, а не норадреналин. Импульсы этих нервов расширяют сосуды.

К сосудам органов малого таза, артериям мозга, сердца кроме симпатических идут также и парасимпатические волокна. Так, их влияние, обеспечивая расширение сосудов, способствует приливу крови к органам малого таза. В то же время роль этих волокон в регуляции состояния сосудов мозга и сердца мало понятна.

В некоторых органах, например таких, как кожа, можно обнаружить сосудорасширяющий аксон-рефлекс. За счет его механическое, температурное или химическое раздражение кожи приводит к расширению сосудов раздражаемого участка.

Тела нейронов симпатических нервов расположены в боковых рогах спинного мозга на уровне грудного и поясничного отделов; их преганглионарные волокна подходят к паравертебральным или висцеральным ганглиям, где образуют синапсы. Постганглионарные волокна оканчиваются на гладких мышцах кровеносных сосудов (рис. 6). Большинство этих волокон при раздражении либо прямым путем, либо через сосудодвигательный центр продолговатого мозга вызывают сужение сосудов путем высвобождения из своих оконча-

23

ний норадреналина (адренергические волокна). Существуют, однако, и симпатические вазодилятаторы, иннервирующие кровеносные сосуды скелетных мышц и кожи. Сосудосуживающие и сосудорасширяющие волокна, как правило, перемешаны, и раздражение симпатических нервов обычно сопровождается сужением сосудов в связи с преобладанием вазоконстрикторов. Однако при помощи ряда фармакологических агентов можно выявить и наличие сосудорасширяющих волокон. Эти волокна, называемые холинергическими, при раздражении выделяют ацетилхолин, который вызывает расширение сосудов. Они иннервируют также некоторые вены.

К парасимпатическим нервам относятся нервы головного, или краниального, отдела парасимпатической нервной системы (в том числе многие череп- но-мозговые нервы), посылающие волокна к сосудам головы и шеи, и нервы сакрального отдела, иннервирующие сосуды половых органов, мочевого пузыря и толстого кишечника. Их длинные преганглионарные волокна отходят от нейронов, расположенных в краниальном и сакральном отделах. Волокна сакрального отдела выходят из спинного мозга на уровне соответствующих позвонков и заканчиваются в ганглиях, расположенных внутри иннервируемых органов (см. рис. 1.6). Из окончаний коротких постганглионарных волокон высвобождается ацетилхолин, вызывающий расширение сосудов. Нервы краниального отдела выходят из головного мозга и направляются к соответствующим органам.

Весьма существенно, что на уровне гладкомышечных клеток происходит взаимосвязь влияния нейрогенных медиаторов и других вазоактивных соединений. Известно, что в сосудах нервные окончания не образуют типичных синапсов, они выделяют медиатор относительно далеко (более 80 нм) от клеток. В это достаточно широкое пространство поступают тканевые метаболиты, вазоактивные вещества крови и медиаторы других нервов, иннервирующих сосуд. Влияние на клетки может быть синергическим (НА и нейропептид Y) или антагонистическим (вещество Р и серотонин). Причем ряд соединений может воздействовать и на мембрану соседнего нервного окончания, изменяя активность выхода медиатора. Так, например, ацетилхолин, гистамин, АТФ тормозят выход НА. Таким образом, многие вещества обладают как прямым действием на мышечные клетки, так и опосредованным через выход медиатора из нервного окончания или NО эндотелиальных клеток.

Реакция клеток на медиатор – НА так же, как и на циркулирующий в крови гормон адреналин, зависит от наличия в мембране α- или β-рецепторов. В большинстве сосудистых зон импульсация симпатических нервов приводит к сужению сосудов. Этот эффект обусловлен взаимодействием НА с α- рецепторами, так как сродство его к ним выше, чем к β-рецепторам. Напомним, что тонус сосудов поддерживается поступлением по симпатическим нервам импульсов с частотой 1-3 импульс/с. При учащении импульсации до 15-20 импульсов/с уже наблюдается максимальное сужение сосудов.

24

Рис. 1.6. Рецепторы давления дуги аорты и каротидного синуса, воспринимающие артериальное давление, и афферентные волокна черепно-мозговых нервов (IX и X), передающие информацию от них в депрессорный отдел сосудодвигательного центра (расположен медиально в виде треугольника). Кроме этого, изображены пути от коры и гипоталамуса, по которым также могут передаваться команды в депрессорный и прессорный отделы. А. Хеморецепторы каротидных и аортальных телец воспринимают изменение рСО2 (повышение) и рО2 (снижение) и через нервы (IX и X) передают эту информацию в прессорный отдел. Б. Импульсация от депрессорного и прессорного отделов идет – через спинной мозг и соответствующие симпатические ганглии и нервы и блуждающий нерв – к сердцу и – через нервы поясничного (П) и крестцового (К) отделов – к кровеносным сосудам. В части А изображены афферентные волокна обоих языкоглоточных нервов и одного блуждающего.

25

1.14. Сосудодвигательные центры

Главный сосудодвигательный центр расположен в продолговатом мозгу. Он состоит из двух основных отделов, называемых депрессорным и прессорным; локализация их изображена на рис. 1.6. Раздражение более обширного латерального отдела приводит к сужению сосудов; эфферентные импульсы при этом идут вниз по спинному мозгу к сосудодвигательным нервам. При раздражении же депрессорного отдела, расположенного медиально в виде треугольника, артериальное давление падает в результате торможения активности вазоконстрикторов или выделения ацетилхолина симпатическими вазодилятаторами.

И сосудосуживающие и сосудорасширяющие нервы влияют на артериальное давление путем изменения сосудистого сопротивления, однако давление зависит еще от частоты сокращений сердца и ударного объема. Эти параметры также регулируются как симпатическими нервами, увеличивающими частоту сокращений сердца (кардиоакселераторами); так и парасимпатическими (блуждающими) нервами, уменьшающими ее (кардиоингибиторами). Симпатические нервы, оканчивающиеся в желудочках, увеличивают силу сокращений и ударный объем.

1.15. Сосудодвигательные нервы и частота сокращении сердца

Для осуществления рефлекса необходимо, чтобы сигнал был воспринят рецептором и послан центром к эффекторному органу. При этом рефлекс может затрагивать рецептор и центр, расположенный только на уровне спинного мозга (спинальный рефлекс), или же замыкаться также на уровне головного мозга и сосудодвигательного центра; такие рефлексы влияют на артериальное давление и частоту сокращений сердца. К рецепторам, участвующим в регуляции гемодинамики, относятся:

1)прессорецепторы (барорецепторы), расположенные в каротидном синусе и дуге аорты;

2)хеморецепторы, локализующиеся в области разветвления каротидного синуса и дуги аорты (аортальные тельца) (рис. 1.6).

Реакции депрессорного и прессорного отделов на раздражения показаны на рис. 1.7 и 1.8, соответственно.

26

Рис. 1.7. Раздражители, приводящие к возбуждению депрессорного центра.

Рис. 1.8. Действие некоторых раздражителей на прессорный центр.

27

1.16. α- и β-рецепторы

Влияния симпатических нервов на частоту и силу сокращений сердца и артериальное давление опосредованы в конечном счете рецепторами, расположенными в соответствующих органах и тканях.

Норадреналин (НА) и адреналин (А) повышают артериальное давление и вызывают сужение большей части кровеносных сосудов путем возбуждения α- рецепторов, расположенных в сосудистой стенке. Действие α-стимулятора норадреналина всегда сопровождается сужением сосудов. Адреналин же может возбуждать β-рецепторы некоторых сосудов (в частности, скелетных мышц), вызывая их расширение. Но чаще всего гуморальная стимуляция обусловлена взаимодействием вазоактивных веществ с рецепторами мембран гладкомышечных клеток В большинстве сосудов гладкомышечные клетки имеют α- и β- адренорецепторы. Взаимодействие адреналина (норадренашна) с этими рецепторами может привести к различным эффектам. Активация α-рецепторов приводит к снижению содержания цАМФ внутри клетки и увеличению свободного Ca2+. В результате мышца сокращается и сосуд суживается. Возбуждение β- рецепторами сопровождается увеличением уровня цАМФ, уменьшением концентрации свободного Са2+ и расслаблением гладкомышечной клетки.

Реакции сосуда на адреналин и НА зависят от соотношения в нем указанных рецепторов и от их чувствительности к соответствующим гормонам. В физиологической концентрации адреналин действует на более чувствительные к нему β-рецепторы, что приводит к расширению сосудов. В высокой концентрации этот гормон взаимодействует и с α-рецепторами и суживает сосуды. НА имеет большее сродство к α-рецептору и уже в малой концентрации суживает сосуды.

Плотность адренорецепторов в сосудах различных органов не одинакова. Например, α-рецепторов в гладких мышцах сосудов кишечника больше, чем в скелетных мышцах. В сосудах мозга и α-, и β-рецепторов меньше, чем в сосудах скелетных мышц, кишечнике и других внутренних органах. В сосудах почки очень мало α-рецепторов. Поэтому становится ясно, почему реакция разных сосудистых зон на катехоламины весьма различна.

Кроме того, количество рецепторов на мембране и их соотношение в течение жизни могут меняться. Так, в коронарных сосудах с развитием возрастных склеротических изменений повышается чувствительность α-рецепторов.. Поэтому у пожилых людей при эмоциях или других стрессорных состояниях, приводящих к появлению в крови больших количеств адреналина, легко может возникнуть спазм коронарных сосудов.

1.17.Местная регуляция кровообращения

Вместной регуляции периферического кровообращения играют роль такие факторы, как соотношение давления внутри .и снаружи сосуда и реакции гладких мышц артериол и венул на сосудосуживающие и сосудорасширяющие

28

агенты. О некоторых из этих агентов уже упоминалось в связи с обсуждением нейромедиаторов, α-, β- и холинорецепторов.

На тонус периферических сосудов влияют также другие факторы, в том числе вырабатываемые организмом гормоны и биологически активные вещества. Приведем в таблице 1.7 некоторые из них.

Таблица 1.7. Влияние на сосуды гормонов и биологически активных веществ

С – сужение сосудов, Р – расширение.

Ацетшхолин через М-холинорецепторы увеличивает внутри гладкомыпечных клеток уровень цГМФ, снижает содержание свободного Ca2+, что приводит к расслаблению мышц и расширению сосудов.

К гистамину имеется два типа рецепторов – H1 и Н2. Активация Н1 – рецепторов увеличивает выход К+ из клетки и тем самым гиперполяризует мембрану. Это снижает силу сокращения мышцы, но сами сокращения сохраняются, так как одновременно увеличивается выход Ca2+ из депо. Наоборот, активация Н2-рецепторов уменьшает выход К+ из клетки и Са2+ из депо в цитоплазму, в результате гладкая мышца расслабляется.

Мощным сосудосуживающим фактором является ангиотензт II, образование которого регулируется почечным ренином. Ангиотензт II, стимулирует поступление Са2+ внутрь клетки. Он оказывает влияние преимущественно на мелкие артерии и артериолы кожи, органов брюшной полости. Влияние же ангиотензина II на вены и сосуды малого круга незначительно.

Для действия простагландинов (E1,E2,B1,A1,A2,F2), как правило, характерны расширение сосудов и повышение проницаемости мембран для К+.

Втканях постоянно образуются метаболиты, которые влияют на состояние близлежащих сосудов. К вазоактивным метаболитам, расширяющим сосу-

ды, относятся молочная и пировиноградная кислоты, аденозин, CO2, а также та-

кие биологически активные соединения, как кинины.

Впринципе как в физических системах, так и в некоторых кровеносных сосудах при повышении давления растет и объемная скорость тока жидкости. Однако в ряде органов и тканей организма изменение давления не сопровождается дальнейшими изменениями кровотока. Это явление, называемое саморегуляцией, ярко выражено в почках. К механизмам его относятся:

1) деятельность самих гладких мышц (миогенная активность);

29

2) влияние перечисленных выше метаболитов и биологически активных веществ (метаболический эффект).

1.18. Модулирующая функция сосудистой стенки

Стенка сосуда не является пассивной структурой. Характер реакции гладкомышечных клеток на действие различных факторов может значительно меняться под влиянием собственного метаболизма стенки. Причем модулирующее влияние оказывают как сами гладкомышечные клетки, так и эндотелий сосудистой стенки.

Реакция сосудистой стенки на стимул зависит и от РО2 в крови. При недостатке О2 в артериальных сосудах реакция гладкомышечных клеток на норадреналин и ацетилхолин снижается. Это обусловлено понижением возбудимости мембран за счет меньшей активности ионных насосов. При гипоксии реакция сосудистой стенки на механическое и нейрогенное раздражение также выражена меньше. Повышение РО2 выше нормы также приводит к изменению состояния сосудистой стенки. Так, продолжительное дыхание чистым кислородом, выше нормы, стимулирует образование в тканях перекиси водорода и продуктов перекисного окисления липидов мембран (ПОЛ). В результате модификации мембран гладкомышечных клеток в стенке сосуда могут серьезно нарушаться обменные процессы, вплоть до разрушения гиалуроновой кислоты и коллагена. Параллельно снижается проницаемость мембран для Са2+ , нарушается выведение его из клеток, что приводит к спазму сосудов. Действие гидроперекисей может быть опосредовано и повышенным образованием простациклина. Поэтому длительное дыхание кислородом может привести к спазму сосудов, повышенной проницаемости их мембран и отеку тканей.

В сопряжении гуморальных и нейрогенных механизмов регуляции чрезвычайно важна роль эндотелия сосудов. Эндотелиальные клетки продуцируют несколько регуляторных факторов: метаболиты арахидоновой кислоты (наиболее мощным из которых является простациклин – PGh), фактор расслабле-

ния сосудов (оксид азота NО), фактор сокращения сосудов (ЭФС – эндотелин),

свободные радикалы. Все эти вещества появляются при механическом давлении крови на сосуды или изменении уровня РО2 в крови. Синтезируясь эндотелием, эти факторы влияют на расположенные рядом гладкомышечные клетки.

Большинство указанных субстанций (простациклин, эндотелии) оказывает сосудосуживающий эффект. Напротив, NО расширяет сосуды. Под его воздействием в гладкомышечных клетках активируется образование цГМФ и, как следствие, уменьшается концентрация внутриклеточного кальция.

Вероятно, что многие из вазоактивных соединений влияют на сосуды опосредованно, например, через образование в нем NО. К таким соединениям относятся субстанция Р, АТФ, АДФ, аденозин, серотонин, ацетилхолин. NО является местным модулятором, так как он существует недолго, разрушаясь через несколько секунд.

30