3 курс / Патологическая физиология / Атеросклероз_сосудов_сердца_и_головного_мозга

щих в управлении как на уровне системы, так и на межсистемных уровнях. Все это позволяет говорить о многоконтурности управления в системе кровообращения.

Сложность перестраивающихся механизмов регуляции кровообращения особенно ярко выявляется при анализе управления, которое все отделы сердечно-сосудистой системы и весь ее управляющий аппарат осуществляют ради доставки кислорода – наиболее важного для жизнедеятельности клеток процесса транспортного обеспечения энергетического метаболизма (рис. 25). Фундаментальное значение этого вопроса заставляет сформулировать несколько основных пунктов, которые могут привести многочисленные имеющиеся данные к обозримому виду.

Уравновешенность

Объем

вдоха

Частота

дыхания

Ударный

объем

Частота сердечных сокращений

сосудистое сопротив- ление

зультатом, ее возбуждение занимает эфферентные пути подсистемы и устанавливает необходимый уровень гемостатического потенциала, как интегральное свойство крови сохранять жидкое состояние в норме и при патологии и свертываться в определенных, чаще всего экстремальных, состояниях [95].

Углубленный анализ механизмов регуляции физиологических функций невозможен без кибернетики* и применения ее основ в виде теории автоматического управления и теории информации.

Еще в 1962 г. В.В. Парин высказал мнение, что ряд положений современной патофизиологии, являющейся основой медицинского мышления, нуждается в пересмотре с учетом данных кибернетики [96]. Теперь, пользуясь терминологией кибернетики, действительно можно сказать, что живой организм представляет собой сложную управляемую систему, в которой постоянно происходит взаимодействие множества переменных внешней и внутренней среды, а Ф. Гродинз [97] определяет систему «как совокупность элементов, определенным образом связанных и взаимодействующих между собой».

Интенсивная «математизация» исследований по регуляции сердечно-сосудистой системы привела к появлению множества работ, различных как по глубине рассмотрения механизмов физиологических процессов, так и по использованному в них математическому аппарату. Радикальных сдвигов в представлениях о регуляции кровообращения эти работы не принесли, хотя и продемонстрировали возможность описания широкого класса наблюдаемых явлений [98].

В моделировании собственно кровообращения (движения крови в замкнутой сердечно-сосудистой системе) отправной публикацией, по-видимому, следует считать работу O. Frank, выполненную в конце 19-го века, в которой было введено представление об упругом резервуаре «Windkessel theory» [99]. Однако это начинание было продолжено лишь полвека спустя. Именно тогда, начиная со второй половины столетия, получают распространение исследования по математическому моделированию сердечно-сосудистой системы.

Многие авторы (особенно в 60-е годы) успешно использовали механические, электрические и электронные аналоги; рассматривали применение идей и методов теории регулирования в физиологии [97]. Вместе с тем, собственно физиологическим закономерностям и свойствам уделялось много меньше внимания. В 70-е годы развитие методов моделирования привело к возрастанию роли математических моделей в физиологическом эксперименте и клинической практике. Это потребовало отображения в математических описаниях по возможности всей совокупности физиологических закономерностей и свойств объекта при обоснованном ограничении деятельности, специфики и объема, вклю- чаемых в модель характеристик и подсистем [99].

Сейчас наиболее часто используются два подхода к количественному анализу систем управления кровообращением. Первый из них предполагает, что деятельность моделируемого сосудистого русла можно удовлетворительно описать некоторой биофизической закономерностью. Такая закономерность, представленная в виде уравнений, электронной схемы или компьютерной программы, служит моделью объекта управления, которая в задачах кровообращения состоит из реологической и гидродинамической частей.

Второй подход к изучению регуляции кровообращения характерен тем, что использует методы теории автоматического управления, исходно предназначенной для создания технических систем. Цель, для которой разрабатывается такая техническая система управления, определена заранее, также как известен и объект управления. В соответствии со свойствами объекта управления

èцелью выбирается управляемая переменная и конструируется схема. В качестве цели, как правило, указывается стабилизация или программируемое изменение некоторого показателя системы [98].

Âходе проведения модельных исследований кровообращения выявились большие трудности математического моделирования сердечно-сосудистой системы: отсутствие преемственности в разработке моделей, многочисленность несвязанных подходов, несравнимость моделей между собой, отсутствие критериев адекватности, недостаточная ориентация на клинические задачи [99].

Устойчивый автоматизм регуляции вегетативных функций обеспечивается тем, что физиологические системы одновременно принимают участие в выполнении нескольких функций. Например, кровообращение служит для доставки к тканям кислорода и питательных веществ, удаления углекислоты и конечных продуктов обмена, доставки гормональных регуляторов. Кроме того, кровообращение участвует в регуляции дыхания, терморегуляции, обеспечении мышечной деятельности

èмногих других функций. Физиологические процессы могут дублироваться разными системами организма. При этом должно быть гарантировано, что при любых нормальных обстоятельствах кровоснабжение сердца и мозга не окажется меньше некоторого безопасного предела [100].

На языке кибернетики приведенные примеры характеризуют, наряду с иерархией, многоконтурность ультрастабильных систем путем дублирования функций. Все это создает нелинейность связей между отдельными блоками системы кровообращения, что крайне затрудняет математические расчеты.

Таким образом, опыт физиологической и медицинской кибернетики показывает, что для описания, анализа

èидентификации функциональных систем организма алгоритмические методы изучения гомеостатических переменных величин требуют тщательного исследования с позиций общей проблемы теории управления.

Несмотря на обильный фактический материал, свидетельствующий о взаимосвязи между кислородными запросами органов, тканевым кровотоком и сдвигами центральной гемодинамики, вопрос о механизмах, обеспечивающих развитие комплекса гемодинамических реакций в ответ на изменения функционального состояния организма, продолжает оставаться дискуссионным.

Экспериментальные данные показывают, что при незначительной степени кислородного дисбаланса организма в структуре компенсаторных гемодинамических реакций преобладают изменения общего периферического сопротивления сосудов, тогда как с увеличением выраженности кислородных запросов органов и тканей ведущим становится сердечный компонент этих реакций [1].

Следовательно, увеличение кровотока в тканях, компенсирующее потребность их в кислороде, не всегда обеспечивается повышением производительности сердца, при определенных обстоятельствах, в частности, при нерезко выраженных кислородных запросах, это достигается регионарными сосудистыми реакциями и экономичным распределением ограниченного запаса оксигенированной крови.

В соответствии с этим, основная цель регуляции кровообращения может быть сформулирована как стремление к поддержанию оптимального гемодинамического режима с использованием наименьшей массы крови и минимальной механической мощности сердца.

Анализ многочисленных литературных данных позволяет заключить, что при повышении функциональной активности организма изменения кровотока в различ- ных тканях характеризуются различной направленностью. Физиологическая целесообразность такого перераспределения кровотока очевидна; в определенной степени она осуществляется за счет органов и тканей, метаболические запросы которых по тем или иным причинам в данной жизненной ситуации менее существенны, и усиление транспорта кислорода с кровью происходит к жизненно важным органам и, прежде всего, к головному мозгу и сердцу.

3.1.РЕГУЛЯЦИЯ КОРОНАРНОГО КРОВОТОКА

Êнастоящему времени выполнено огромное коли- чество исследований, посвященных проблеме физиологии и патофизиологии венечного кровообращения, но конкретное содержание механизмов регуляции и компенсации, обеспечивающих адекватное кровоснабжение сердца, до конца не изучено. Существующие разногласия в объяснении тех или иных механизмов регуляции коронарной гемодинамики обусловлены несколькими причинами.

Во-первых, это связано с тем, что на скорость и величину кровотока в венечных сосудах влияют многочисленные нервные, механические и гуморальные факторы, совокупность которых чрезвычайно сложно оценить даже в экспериментальных исследованиях.

Во-вторых, существующие на сегодняшний день методы оценки коронарного кровотока не лишены недостатков, которые затрудняют, а нередко и способствуют ошибочной интерпретации полученных данных. Наиболее сложной задачей является изучение коронарного кровообращения в условиях клиники, так как до сих пор не существует метода, позволяющего точно измерить весь комплекс гемодинамических параметров этого сосудистого бассейна.

В-третьих, следует обратить особое внимание на необходимость крайне осторожной экстраполяции результатов экспериментальных исследований применительно к человеческому организму, в особенности при атеросклеротическом (и ином) поражении венечных артерий.

Вместе с тем ситуация не является абсолютно безнадежной. Уже сегодня на основании фундаментальных исследований в экспериментальной и клинической кардиологии сложилась вполне аргументированная концепция, объясняющая механизмы коронарного кровообращения.

Мы уже указывали, что точное измерение венечного кровотока в клинической практике представляет собой сложную задачу. Количественная коронарная ангиогра-

инотропные реакции, проведение возбуждения, метаболизм сердца.

Создание препаратов, селективно активирующих или блокирующих действие адренергического стимула, позволило обнаружить подтипы адренергических рецепторов. Постсинаптические α 1-адренорецепторы регулируют проницаемость гладкомышечной мембраны для ионов кальция и, тем самым, вызывают вазоконстрикцию. Пресинаптические α 2-адренорецепторы регулируют обратный захват нейромедиатора. Фармакологический анализ дал основание говорить и о наличии постсинаптических α 2-адренорецепторов, активация которых также вызывает сокращение гладких мышц сосудистой стенки [7].

В популяции β -адренорецепторов также выделены подтипы β 1 è β 2. Вазодилатация обусловливается активацией, главным образом, β 2-адренорецепторов, а изменение сократимости и метаболизма миокарда – β 1-ре- цепторов [8].

Холинергическая передача осуществляется посредством мускариновых рецепторов. Одна из особенностей холинергического действия на сердце состоит во взаимодействии холин- и адренергических механизмов еще на синаптическом уровне. Ацетилхолин способен модулировать адренергические реакции, причем холинерги- ческая активация в большинстве случаев вызывает расширение коронарных сосудов [3, 4].

Фармакологический анализ показывает, что конеч- ный вазомоторный эффект раздражения симпатических нервов – есть результат суммации противоположных по знаку влияний, опосредованных α -адренергическими (констрикция) и β -адренергическими (дилатация) механизмами. На них накладываются еще и метаболические сосудорасширительные влияния вследствие симпатического усиления работы сердца [5, 8].

Рефлекторные реакции коронарных сосудов, как проявление естественных регуляторных актов, также заслуживают внимания. Симпатический компонент этих реакций характеризуется усилением работы сердца, повышением АД, увеличением коронарного кровотока. Однако за этим внешним однообразием кроется более сложная картина, т.к. в рефлекторных реакциях коронарных сосудов принимают участие блуждающие нервы, через которые реализуется коронарный компонент рефлекса Бецольда-Яриша, вызываемый с рецепторов самого сердца и проявляющийся в расширении сосудов.

Для клиники весьма важным является то, что коронарные сосуды являются не только объектом исследования, но и самостоятельной рефлексогенной зоной. Межкоронарные рефлексы при этом обусловлены β -адренерги- ческим вазодилатирующим механизмом. При обтурации ветви коронарной артерии рефлексогенной зоной становится не только стенка сосуда, но и ишемизированный участок миокарда [8].

Коронарная система может вовлекаться в генерализованные сосудистые реакции, но это вовлечение моду-

лируется спецификой функционирования сердца. Вместе с тем коронарная система способна реагировать и изолированно в ответ на стимулы, исходящие из центральной нервной системы, что следует учитывать для понимания определенных форм коронарной патологии [8].

Регуляция кровоснабжения миокарда в широком спектре условий функционирования сердца представляет многозвеньевой процесс, где динамично сочетаются конкурирующие и содружественные механизмы.

Значение механических факторов для кровоснабжения миокарда

К механическим факторам, действующим на кровоснабжение сердца, относятся [2–5; 8]:

а) уровень давления в аорте; б) частота сердечных сокращений; в) сила сокращения миокарда.

Первое исследование по влиянию повышенного кровяного давления на коронарный кровоток, по-видимо- му, принадлежит J. Rebatel [9], который в 1872 г. зарегистрировал у лошади соответствие величины венечного кровотока с уровнем артериального давления и два максимума кровотока в систоле и диастоле.

Âконечном счете, основным гемодинамическим фактором, определяющим кровоснабжение миокарда, является пульсовое давление в аорте, между средним давлением в которой и величиной коронарного кровотока доказана прямая зависимость. Наряду с этим считается установленным, что объемный кровоток в любой системе зависит от перфузионного давления и сосудистого сопротивления [10].

Âкоронарной системе перфузионное давление упрощенно определяется градиентом между давлением в устье венечных артерий (синусах Вальсальвы) и давлением в правом предсердии (коронарном синусе) во время диастолы. Отсюда величина коронарного кровотока прямо пропорциональна перфузионному давлению и обратно пропорциональна коронарному сосудистому сопротивлению [8, 10, 11].

Âлитературе имеются данные о практическом приравнивании коронарного перфузионного давления к величине диастолического давления в аорте из-за низких (почти нулевых) значений венозного давления в коронарном синусе [12]. В свою очередь, давление в аорте зависит от сердечного выброса, эластичности аорты и крупных артерий, общего сосудистого сопротивления и вязкости крови [5, 13].

Во время систолы левого желудочка аортальная компрессионная камера выполняет функцию резервуара крови, когда часть ударного объема, около 30 мл, заполняет растянутые сегменты восходящего отдела аорты. Благодаря эластичности и упругости стенок аорты, систолический прирост объема ее восходящей части является крайне важным гемодинамическим условием для создания эффективного коронарного кровотока в период диасто-

лы. В связи с тем, что во время диастолы антеградный* кровоток в восходящем отделе аорты прекращается, созданный в систолу резервный объем крови попадает в устья коронарных артерий, являясь единственным источ- ником кровоснабжения сердечной мышцы в диастолическом периоде кардиоцикла [14].

К механическим факторам, влияющим на венечный кровоток, следует отнести и изменение вязкости крови [12, 13]. Снижение вязкости крови вызывает увеличе- ние относительной роли других факторов регуляции, определяющих сосудистое сопротивление. Главным из них в коронарном русле является внешнее сдавление сосудов. Как хорошо известно, любое мышечное сокращение создает механическое препятствие кровотоку, и чем сильнее сокращение и чем выше тканевое давление, тем больше препятствие кровотоку. И сердце в этом плане не является исключением.

Коронарные сосуды перфузируются при аортальном давлении, источником которого являются сокращения левого желудочка; следовательно, систола оказывает значительно большее влияние на кровоток в левом желудочке, чем на кровоток в «камерах низкого давления»

– в правом желудочке и в предсердиях. Это особенно относится к более глубоким слоям стенки левого желудочка, где во время систолы имеет место самое высокое тканевое (интрамуральное) давление. Здесь кровоток во время систолы фактически прекращается. Следовательно, в виду того, что максимальное систолическое тканевое давление выше максимального систолического кровяного давления, напряжение кислорода обычно бывает

самым низким в субэндокардиальных участках стенки левого желудочка. Это компенсируется тем, что капиллярная сеть гуще и содержание миоглобина* несколько больше в глубоких слоях миокарда [5].

Основные различия между кровоснабжением левого и правого желудочков в покое иллюстрированы на рис. 27. Снабжение кровью правого желудочка во время систолы может быть не меньше или даже больше, чем во время диастолы, просто потому, что увеличение давления в аорте может полностью преодолеть относительно умеренное повышение интрамурального давления в правом желудочке.

Ясно, что в левом желудочке это невозможно, так как градиент систолического давления в аорте является результатом напряжения стенки левого желудочка во время систолы, которое, исходя из этого, должно всегда зна- чительно препятствовать кровотоку, особенно в более глубоких слоях стенки. В среднем во время систолы левый желудочек получает только 20–30% от количества крови, поступающей из коронарных сосудов во время диастолы, а часто и еще меньше, если сердечная деятельность становится более интенсивной [5, 11, 13].

Таким образом, основными физическими факторами, определяющими скорость и величину коронарного кровотока, являются (рис. 28): давление в аорте, функционирование восходящего отдела аорты как компрессионной камеры высокого давления с эластичными и упругими стенками, длительность диастолы, механическая активность миокарда, коронарное сосудистое сопротивление, вязкость крови [10–14].

100

8 0

0

2

3

0

Рис. 27. Соотношение между артериаль ным давлением и кровоснабжением ле вого и правого желудочков на протяже нии сердечного цикла [3]. 1 – среднее си стемное АД; 2 – кровоток в левой коро нарной артерии; 3 – кровоток в правой коронарной артерии

Однако было бы упрощением сводить отношение кровоток/давление только к реакциям гладких мышц коронарных сосудов на растяжение, то есть к проявлению только одного контура регуляции коронарного кровоснабжения. В разных гемодинамических ситуациях преобладание может получить тот или иной контур. Так, в условиях повышения перфузионного давления реакция коронарных сосудов может быть объяснена преобладанием феномена миогенной регуляции ОстроумоваБейлисса, а в случае падения давления большее значе- ние приобретает метаболический механизм регуляции.

Метаболическая регуляция коронарного кровотока

На миокард и коронарные сосуды оказывают влияние циркулирующие в крови катехоламины (у людей, в основном, – адреналин). Хотя прямая симпатическая иннервация сердца при одинаковой интенсивности разрядов оказывает в несколько раз более сильное действие, чем циркулирующий в крови симпатико-адреналиновый компонент, последним нельзя пренебрегать. Адреналин, как и норадреналин, оказывает сильное стимулирующее воздействие на обмен в миокарде и, таким образом, косвенно вызывает расширение коронарных сосудов. Есть данные, что адреналин оказывает и прямое расширяющее действие на коронарные сосуды [5]. Однако адреналин резко увеличивает потребность миокарда в кислороде.

Наиболее широкое распространение получило мнение о преобладающей роли местной метаболической регуляции коронарного кровотока. Эта концепция базируется на существовании параллелизма между величи- ной кровоснабжения сердца и уровнем метаболической активности миокарда.

Потребность в кислороде – главный фактор, определяющий величину кровотока в сердечной мышце. Всякое изменение запроса кислорода в норме тотчас же приводит к адекватному изменению коронарного кровообращения [2, 5, 8 и др.].

Соответствие уровня коронарного кровотока вели- чине потребности миокарда в кислороде чрезвычайно важно для поддержания нормальной сократительной функции сердца. Работа, которую выполняет сердце в течение суток, составляет примерно 20000 кгм. Для этого необходимо затратить энергии около 190 ккал в сутки. При потреблении 1 л кислорода выделяется 5 ккал, при расходе энергии, равном 190 ккал сердечная мышца должна поглотить 38 л кислорода в сутки. Из каждых 100 мл протекающей крови сердце, в отличие от других органов, поглощает не 6–8 мл, а 12–15 мл кислорода. Для того, чтобы доставить необходимые 38–40 л кислорода, через сердце должно протечь около 300 л крови в сутки.

При нарушении снабжения сердечной мышцы кровью уменьшается выработка энергии и немедленно ухудшается работа сердца как насоса, несмотря на то, что сердце обладает резервными приспособлениями для ава-

рийного обеспечения своей энергетики. Такими резервами являются запасы кислорода в самой сердечной мышце, связанного с миоглобином, а также способность миокарда вырабатывать энергию и без потребления кислорода за счет анаэробного гликолиза*. Однако эти резервы могут компенсировать дефицит кровотока в миокарде лишь в течение короткого времени. Поэтому сердце может выполнять свою функцию только при условии бесперебойного снабжения миокарда оксигенированной кровью.

Природа создала в процессе эволюции весьма надежную систему регуляции коронарного кровотока. Много- численные, нередко дублирующие друг друга механизмы регуляции обеспечивают точное приспособление величины коронарного кровотока к энергетическим потребностям сердечной мышцы в покое, при физических нагрузках, эмоциональных и психических напряжениях и других состояниях.

Во время интенсивной физической работы, при которой усиленная деятельность сердечной мышцы вызывает увеличение ее потребности в кислороде, резко возрастает величина коронарного кровотока.

Подобные изменения наблюдаются и при других воздействиях на организм, связанных с гипоксией миокарда или с накоплением двуокиси углерода (рис. 29). Механизмы регуляции коронарного кровотока здорового

Рис. 29. Рентгенограмма коронарного русла. А, Б – нор мальные коронарограммы в исходном состоянии; В – при дыхании воздухом со сниженным до 5% содержанием кис лорода; Г – при дыхании воздухом с 15% ным содержа нием углекислого газа (заимствовано из [15])

организма быстро и точно срабатывают при изменении потребностей сердечной мышцы в кислороде или условий его доставки [15].

Высказывается мнение, что кислород может прямо влиять на гладкие мышцы коронарных сосудов, гипоксия расширяет коронарные артерии, а гипероксия – сужает. Предполагается, что прекапиллярные сфинктеры или аналогичные им структуры представляют собой кислородчувствительные рецепторные элементы [8].

Определенный интерес представляет феномен реактивной гиперемии миокарда, происходящей в ответ на кратковременную (10–20 с) остановку коронарного кровотока в эксперименте. Пиковое значение кровотока может достигать 600% по сравнению с исходным [8]. В формировании реактивной гиперемии принимают участие механические, миогенные и другие метаболические факторы гипоксии.

Снижение рН вызывает небольшую степень расширения коронарных сосудов независимо от того, возникает ли оно вследствие повышения содержания углекислоты, лактата или нелетучих кислот [16].

Аденозин обладает двумя важными свойствами, необходимыми для агента, обеспечивающего метаболическое расширение коронарных сосудов, – он вызывает дилатацию сосудов и легко проникает через мембрану миокардиальных клеток. Показано, что во время ишемии миокарда в нем резко увеличивается содержание аденозина, концентрация которого оказывается достаточной для того, чтобы значительно увеличить кровоток после окклюзии коронарной артерии [11, 16]. Аденозин обладает многими качествами, необходимыми для того, чтобы с полным правом считать его ответственным за метаболическое расширение коронарных сосудов, и, хотя, по-видимому, аденозин и не является единственным фактором, он все же играет здесь важную роль.

Âметаболической регуляции коронарного кровотока большое значение придается простаноидам, образующимся в миокарде из полиненасыщенных жирных кислот мембранных фосфолипидов. Стимулом к этому служит ускорение процессов обмена веществ при усилении работы сердца или ишемии. Главная роль здесь принадлежит простациклину [17]. Помимо прямого сосудорасширяющего действия, простагландины модулируют вазомоторные реакции, вызванные аденозином, адреномиметиками, повышают чувствительность реагирующих структур,

âтом числе нервных окончаний [8]. Для коронарной патологии, в частности для тромбоза сосудов, большое значе- ние имеет простаноид тромбоксан, выделяющийся тромбоцитами при их адгезии.

Âпоследние годы большое внимание уделяется эндотелию коронарных сосудов как активному посреднику вазомоторных реакций и модулятору гуморальных сигналов. Решающая роль эндотелия выступает при вазодилатации, которая возникает при увеличении линейной скорости кровотока; инициирующим реакцию стимулом служит сдвиговое напряжение на границе «кровь

– стенка сосуда», возбуждающее клетки эндотелия с последующим выделением релаксирующего фактора [18]. Можно предположить, что один из механизмов коронаролитического действия ряда фармакологических препаратов опосредован эндотелийзависимой дилатацией коронарных сосудов.

Кровоснабжение сердца и его сократительная функция

Жизненно важной функцией сердца является обеспечение непрерывной циркуляции крови в организме. Для этого сердцем расходуется значительная часть энергии, потребляемой миокардом, и стимулируются процессы регенерации для того, чтобы поддержать энергети- ческий баланс миокарда. Коронарный кровоток, обеспечивая снабжение сердца кислородом, создает условия для механизма регенерации энергии (рис. 30).

Принимая во внимание важнейшую роль сократительной функции миокарда в этом энергетическом круговороте, можно рассмотреть основные биохимические и механические процессы, развертывающиеся в сокращающемся сердце. Сердце во время сокращения преодолевает нагрузку, создаваемую артериальным давлением. С начала сокращения желудочка давление в его полости повышается от уровня конечного диастолического до величины, превышающей давление в аорте (фаза изометрического* сокращения). После этого сердце сокращается изотонически* и совершает внешнюю работу; оба периода сократительной деятельности, изометрический и изотонический, возникают в результате взаимодействия между сократительными белками актином и миозином при условии утилизации аденозинтрифосфорной кислоты во время этого процесса.

Ограничение коронарного кровотока, ведущее к ишемии и гипоксии соответствующего участка миокарда, несомненно, сопровождается снижением сократимости

Окислительное фосфорилирование

Накопление энергии

Аденозинтрифосфат

Утилизация энергии Синтез белка

Рис. 30. Схематическое изображение образования и ути лизации энергии в сердечной мышце

ишемизированной зоны. Обширный экспериментальный материал по динамике внутрижелудочкового давления и производительности сердца получен при перевязке коронарной артерии. Характерным оказалось падение сердечного выброса, систолического внутрижелудочкового давления, скорости нарастания (первой производной) интравентрикулярного давления dp/dt [5, 8, 11, 16, 19].

Постепенное уменьшение коронарного перфузионного давления вызывает пропорциональное снижение силы сердечных сокращений; так, при снижении объема коронарного кровотока на 50%, сократимость также падает на 50% [11].

Наибольший интерес представляют данные о возможности усиления сократительной активности миокарда при увеличении венечного кровотока. Хотя большинство относящихся сюда исследований выполнено в довольно искусственных условиях острых опытов, полу- ченные факты однозначно свидетельствуют о том, что прирост коронарного перфузионного давления вызывает усиление сердечных сокращений. Это увеличение, в отличие от ситуации со снижением давления, не пропорционально приросту последнего: при увеличении перфузионного давления в 2 раза, сократимость увеличивается лишь на 15% [20].

Предложено два объяснения положительного инотропного эффекта увеличения коронарного перфузионного давления. Первое из них основано на так называемом феномене Грегга, описанном в 1963 г. [21] и состоящем в том, что увеличение коронарной перфузии ведет к увеличению поглощения кислорода миокардом и соответствующему усилению сердечных сокращений. Этот же механизм, по-видимому, лежит в основе так называемого эффекта Анрепа [22]. Русский физиолог Г.В. Анреп в 1912 г. обнаружил на препарате Старлинга, что быстрое повышение аортального давления после преходящего расширения левого желудочка ведет через несколько секунд к положительному инотропному действию в виде уменьшения объема сердца в диастоле. Действительно, повышение аортального давления ведет к повышению перфузионного давления в устье коронарных артерий. Улучшение сократительных свойств миокарда также может происходить в этих условиях за счет быстрого перераспределения коронарной крови в сторону субэндокардиальных слоев, обычно плохо перфузируемых.

Второе объяснение возникновения положительной инотропии с увеличением перфузионного давления состоит в том, что при этом растет трансмуральное давление в артериях, которые растягиваются сами и растягивают близлежащие миокардиальные волокна. Растяжение миофибрилл, в соответствии с законом Франка-Стар- линга, ведет к усилению сокращений. В целом, этому механизму дано образное название «эффект садового шланга» [23].

Вполне допустимо, что в реальных условиях оба механизма – повышение трансмурального давления в

артериях и увеличение коронарной перфузии – имеют место. Оба фактора способствуют увеличенной доставке кислорода, но не вполне ясно, какой из них в большей степени способствует повышению поглощения кислорода миокардом.

Конечно, не следует полагать, что изменения коронарной гемодинамики являются единственным или основным способом регуляции сократимости миокарда и производительности сердца. Но этот механизм, несомненно, должен учитываться в комплексе срочных гемодинамических перестроек, в частности при физической нагрузке [19]. Здесь же надо заметить, что точное определение факторов, играющих роль в коронарных сосудодвигательных реакциях, и связь их с клеточным метаболизмом и сократимостью миокарда представляют собой трудно разрешимую задачу, вследствие того, что в этом процессе участвует множество факторов, которые действуют совместно, причем процессы взаимодействия между ними необходимо определять не только каче- ственно, но и количественно [24].

Таким образом, различные контуры регуляции – нервный (центральный и рефлекторный), миогенный, метаболический, гуморальный (прямой или опосредованный через эндотелий) – представляют единый механизм адаптации кровоснабжения миокарда и противопоставлять их друг другу неверно (рис. 31). Структура конеч-

ного эффекторного аппарата, реализующего нейрогуморальный сигнал в реакцию гладких мышц, достаточно сложна, и многие ее механизмы и звенья остаются предметом гипотетических построений и дискуссий. Очевидно одно: этот аппарат обладает широкими возможностями для обеспечения экономного и в то же время оптимального кровоснабжения миокарда.

3.2. РЕГУЛЯЦИЯ ЦЕРЕБРАЛЬНОГО КРОВОТОКА

Закономерности, определяющие циркуляторное обеспечение деятельности центральной нервной системы, занимают особое положение в физиологии органного кровообращения. Это обусловлено прежде всего функциональной значимостью сосудистой системы головного мозга для организма в целом. От качества и надежности ее деятельности зависит функциональное состояние органов центральной нервной системы, нуждающихся в непрерывном и интенсивном притоке питательных веществ, а также удаление продуктов обмена клеточных элементов нервной ткани. Другой причиной является сложность структурно-функциональной организации мозгового кровообращения, вытекающая, с одной стороны, из особенностей соотношения объемов и давлений жидких сред (крови, спиномозговой жидкости), а с другой – из выраженной гетерогенности ткани мозга [25].

Высокая интенсивность обменных процессов, ничтожный запас энергетических субстратов и кислорода обусловливает особую чувствительность мозга к гемоциркуляторным нарушениям и предъявляют чрезвычайно жесткие требования к регуляции его кровоснабжения.

При средней массе 1400–1500 г, составляющей 2–3% массы тела, мозг взрослого человека получает около 750 мл крови в минуту, то есть 13–25% минутного объема кровообращения (приложение 5). Удельное кровообращение мозга, колеблясь в диапазоне 50–60 мл/100 г/мин, широко варьирует в различных его структурах. В корковых отделах оно составляет 77–138 мл/100 г/мин, в нижнем двухолмии – 180, в гипоталамусе – 84, в ретикулярной формации – 59, в белом веществе – 23 мл/100 г/мин [26].

Основным источником энергии и субстратом для образования свободных аминокислот в мозге является глюкоза. Мозг потребляет 87 мг глюкозы в минуту, то есть 70% глюкозы, продуцируемой в печени каждую минуту. При прекращении доставки глюкозы с кровью ее резервы в мозге исчерпываются через 10 с [16].

Фактором, наиболее лимитирующим функцию нервной ткани, является доставка кислорода. Мозг потребляет от 4 до 7 мл кислорода на 100 г ткани в минуту, т.е. при массе мозга 1400 г – около 56–98 мл/мин, и это составляет 20–36% общего потребления кислорода [25, 26]. Несмотря на большое потребление кислорода, локальные участки мозга даже в физиологических условиях

находятся на грани кислородной недостаточности. И при этом мозг отличается относительно слабой капилляризацией. Протяженность капилляров в 1 см3 коры головного мозга равна 800–1400 м, тогда как в работающих мышцах их общая длина составляет 6000 м, а в миокарде – 11000 м [5, 16].

Строение капиллярной сети в различных отделах мозга зависит от степени активности нейронов. Наиболее высокий уровень капилляризации имеют нервные клетки, связанные с сокращением скелетных мышц, и участки мозга, содержащие наибольшее число митохондрий* [26].

Любопытства ради надо заметить, что у здоровых людей обнаружена ассиметрия кровоснабжения полушарий головного мозга в зависимости от функционального преобладания правой (правши) или левой (левши) половины тела. Кроме того, выявлено перераспределение межполушарного кровоснабжения при выполнении разных видов деятельности – слуховой, осязательной, зрительной [27]. Эти различия, разумеется, не имеют характера патологических изменений и находятся в диапазоне физиологических колебаний.

Âизучении мозгового кровообращения можно выделить несколько разных методических этапов. Так, в середине XIX в. внедрение техники «прозрачного черепа» позволило установить наличие реакций поверхностных сосудов мозга, что изменило существовавшие до того представления об отсутствии активной регуляции мозгового кровообращения (доктрина Монро-Келли). Применение в 30-х годах XX столетия техники термозондов позволило выявить локальные изменения мозгового кровотока и их связь с функциональной активностью нервной ткани.

Важный этап в развитии представлений об особенностях регуляции мозгового кровообращения был обусловлен внедрением в середине ХХ в. неинвазивного метода измерения суммарного мозгового кровотока с использованием в качестве индикатора закиси азота (метод Кети-Шмидта). Разработка в 1970-х годах флуоресцентной и иммуногистохимической микроскопической техники показала существенную роль нейрогенного механизма в регуляции мозгового кровообращения.

Âнастоящее время в клинических исследованиях широко используются реографические, ультразвуковые

èрадиоизотопные методы неинвазивной оценки церебральной гемодинамики.

Одним из неинвазивных методов изучения мозгового кровотока может служить эмиссионно-компьютерная томография головного мозга на гамма-камере после внутривенного введения пертехнетата. Использование этого изотопа позволяет оценивать симметричность и равномерность распределения радиофармакологического препарата в сосудистой системе головного мозга. О церебральной перфузии можно составить представление по серии сцинтиграмм мозга, сделанных на позитронно-эмиссионном томографе; для этих же целей возможно использование метода ядерно-магнитной резонансной томографии.