РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ПАТОФИЗИОЛОГИИ

П АТОФИЗИОЛОГИЯ

Артериальной гипертонии

Москва 2004

Патофизиология артериальной гипертонии. Методическая разработка для самостоятельной работы студентов лечебного и педиатрического факультета. Под редакцией проф. Г.В.Порядина, проф. Ж.М.Салмаси. М., РГМУ, 2004.

Данное пособие предназначается для работы как в аудитории, так и во внеаудиторное время и направлено на изучение современных представлений об этиологии и патогенезе артериальной гипертонии, основных механизмах ее развития, её влияния на функции органов и систем и принципов коррекции этих нарушений.

Пособие составлено в соответствии с утвержденной Минздравом РФ программой и новым учебным планом для высших медицинских учебных заведений.

Составитель: доц. Н.Л.Богуш.

Под редакцией проф. Г.В.Порядина, проф.Ж.М.Салмаси.

Подготовка издания: проф. Ж.М.Салмаси.

Российский Государственный медицинский университет, 2004 Богуш Н.Л.

Патофизиология артериальной гипертонии

Артериальная гипертония (АГ) - одно из самых распространенных хронических заболеваний среди взрослого населения. В среднем можно сказать, что около 20% мужчин и женщин в возрасте от 50-60 лет страдает АГ, причем с постарением населения (старше 65 лет) этот процент значительно возрастает (50% и более). АГ не только ухудшает качество жизни больных, но повышает риск тяжелых сердечно-сосудистых заболеваний (инфаркт, инсульт, хроническая сердечная недостаточность), приводит к инвалидности и сокращению продолжительности жизни.

Основной признак АГ - повышение артериального давления (АД). Вспомним, как формируется этот показатель. Движущей силой крови в сосудах является работа сердца. В систолу давление крови в левом желудочке достигает в норме в среднем 120 мм рт. ст. (в правом - 25 мм рт. ст.), в диастолу - почти 0 мм рт. ст. При измерении давления в сосудах (например, на уровне плечевой артерии) систолическое артериальное давление (САД) - такое же, а вот диастолическое артериальное давление (ДАД) не бывает равным 0. В среднем ДАД равно 70-80 мм. рт.ст. Следовательно, в артериях АД колеблется в значительно меньшей степени, чем в желудочках сердца. Такое отличие в колебании АД и сохранение высокого ДАД (по сравнению с аналогичными в полостях желудочков) обусловлено прежде всего структурно-функциональ­ными особенностями сосудов-буферов - аорты и крупных артериальных сосудов (входят в систему макроциркуляции). Стенки последних состоят из приблизительно равных количеств коллагеновых, эластических волокон и гладкомышечных клеток. Эластический компонент растягивается, обусловли­вая депонирование систолического объема крови, а коллагеновые волокна и сокращающиеся гладкомышечные клетки препятствуют перерастяжению и разрыву стенок. После захлопывания аортального клапана эластическая аорта и ее крупные ветви сокращаются, поддерживая этим градиент давления (т.е. сохраняя высокое ДАД) и делая поступление крови на периферию более равномерным. Но вклад этих крупных сосудов в общее периферическое сопротивление сосудистого русла (ОПСС) - небольшой, всего 19%.

В другую группу сосудов входят сосуды-распределители (мелкие артерии и артериолы), шунты, капилляры, венулы и мелкие вены. Именно мелким артериям и артериолам (из всех сосудов) принадлежит главный вклад в регуляцию АД. Они могут, сокращаясь и расслабляясь, значительно изменять просвет сосудов, поэтому на их долю приходится около 50% всего ОПСС. Этим сосудам свойственна высокая степень базального тонуса, который постоянно меняется под влиянием местных физических и химических факторов. Кроме того, величина просвета сосудов регулируется и вегетативной нервной системой. Сосудодвигательные нервы относятся преимущественно к ее симпатическому отделу (медиатор - норадреналин). Сосудистый тонус покоя поддерживается благодаря постоянному поступлению по сосудодвигательным нервам импульсов с частотой 1-3 в 1 сек. При частоте импульсов, равной всего около 10 в 1 сек, наблюдается максимальное сужение сосудов. При уменьшении импульсации развивается вазодилатация, причем последняя ограничена базальным тонусом сосудов (т.е. тем тонусом, который наблюдается в отсутствии импульсации в сосудосуживающих нервах либо при их перерезке). Норадреналин и адреналин связываются на мембране гладкомышечных клеток адренергическими рецепторами - а или р.

Норадреналин действует преимущественно на а-адренорецепторы, что сопровождается сокращением мускулатуры сосудов (в большинстве периферических сосудов - кроме сердца - преобладают а-адренорецепторы; с возрастом количество Р-рецепторов понижается). Адреналин действует и на а-, и на Р-рецепторы (возбуждение Р-рецепторов приводит к расслаблению гладких мышц сосудов). Если в сосудах преобладают а-рецепторы, то адреналин вызывает их сужение, а если Р-рецепторы - то расширение. Порог возбуждения р-рецепторов ниже, чем а-рецепторов, хотя при возбуждении и тех, и других, преобладают эффекты а-рецепторов. Таким образом, в низких (физиологических) концентрациях адреналин вызывает расширение сосудов (при физической нагрузке, эмоциональном возбуждении), а в высоких -сужение (при кровотечении, стрессе).

Следовательно, в результате действия сосудов-буферов и сосудов-распределителей АД имеет двухфазный характер - САД и ДАД. Среднее АД будет всегда находиться между САД и ДАД, определяясь прежде всего величиной ДАД.

СрАД вычисляем по формуле:

СрАД = ДАД + 1/3 АДпульсовое АДпульсовое = САД - ДАД.

Какие условия влияют на СрАД и определяют его величину? Рассмотрим формулу определения величины системного кровотока (F) или минутного объема сердца (МОС):

Г=МОС=(АД в аорте - АД в правом предсердии)/ ОПСС Учитывая, что АД в аорте - это СрАД, а АД в правом предсердии - около О и им можно пренебречь, получим, что Р=МОС=СрАД/ОПСС, отсюда

СрАД = МОС х ОПСС

(в норме в покое МОС = 5 л/мин, ОПСС = 20 мм рт.ст./(л х мин). Все изменения СрАД определяются изменениями минутного объема или общего сосудистого периферического сопротивления.

Следовательно, артериальное давление зависит от 3-х главных условий:

1. работы сердца

2. общего периферического сосудистого сопротивления

3. объема крови (отражается на величине МОС и ОПСС).

Объем крови или объем циркулирующей крови (ОЦК) будет увеличивать МОС, т.к.: 1) увеличится приток крови к сердцу, что приведет к увеличению ударного объема по механизму Франка-Старлинга; 2) приток крови будет растягивать устье полых вен, стимулировать рецепторы растяжения или рецепторы низкого давления этой рефлексогенной зоны и вызывать рефлекторную тахикардию. ОПСС будет увеличиваться по механизму ауторегуляции и рефлекторной вазоконстрикции (см. ниже).

В деятельности лечащего врача многие из гипертензивных механизмов остаются в тени, представляя собой "черный" ящик, выходом из которого оказываются 3 основных показателя гемодинамики - МОС, ОПСС и ОЦК. На контроль этих показателей и направляются, в основном, усилия терапевта. Для уменьшения МОС, тахикардии назначаются блокаторы Р-адренорецепторов (Р-адреноблокаторы), уменьшения ОПСС - блокаторы кальциевых каналов, ОЦК -диуретики.

Повышение АД из-за увеличения МОС можно наблюдать у лиц с тахикардией, с гиперпродукцией тиреоидных гормонов при Базедовой болезни; повышение АД из-за увеличения ОЦК - при болезни Вакеза, остром гломерулонефрите; повышение АД из-за повышения ОПСС - при первичной гипертонической болезни и некоторых других гипертонических состояниях.

Для патогенеза большинства гипертоний ведущим механизмом является именно повышение ОПСС, следовательно, необходимо вспомнить, от каких факторов зависит величина ОПСС. По закону Пуазейля-Хагена величина ОПСС = 8т|Ь/лг , где т) - вязкость крови, L -длина сосуда, г - радиус сосуда. Если не иметь ввиду особые случаи увеличения вязкости крови (при болезни Вакеза, дегидратациях и др.), то определяющим величину ОПСС окажется радиус (просвет) сосуда. Учитывая, что ОПСС обратно пропорционально величине радиуса в четвертой степени, то даже небольшое уменьшение диаметра артериол или мелких артерий приведет к существенному увеличению ОПСС.

Как известно, мелкие артерии и артериолы способны к сокращению и расслаблению. Механизм электромеханического сопряжения гладких мышц несколько отличается от такового сердечной и поперечнополосатой мышц. Возбуждение гладкомышечных клеток вызывает либо увеличение входа Са²⁺ через потенциалзависимые кальциевые каналы клеточной мембраны, либо высвобождение Са²⁺ из саркоплазматического ретикулума под влиянием другого мессенджера - инозитолтрифосфата. Возросшее количество ионов Са²⁺ активирует при участии Са²⁺ -связывающего белка кальмодулина особый фермент - киназу легких цепей миозина, который переносит фосфатную группу с АТФ на миозин. Такое фосфорилирование запускает взаимодействие актина с миозином и сокращение мышцы. Удаление Са²⁺ приводит к расщеплению фосфатазой функционально важной фосфатной группы миозина. Его дефосфорилированные головки теряют способность образовывать поперечные мостики с актином, мышца расслабляется. Интересно, что «непрямая», косвенная роль Са ⁺ позволяет регулировать сокращение, при одной и той же концентрации Са ⁺, путем повышения или понижения активности миозиновой фосфатазы или киназы легких цепей миозина. Известно снижение тонуса гладкомышечных клеток под влиянием образующихся в них циклического гуанозинмонофосфата или циклического аденозинмонофосфата, причем последний может как раз действовать через снижение активности киназы легких цепей миозина. В настоящее время механизмы гладкомышечного сокращения активно исследуются и уже испытываются лекарства с новыми механизмами действия.

Просвет мелких артерий и артериол (а значит и ОПСС) зависит от многих факторов.

Во-первых, он зависит от тонуса гладких мышц сосудов, который представляет собой непрерывное, протекающее без утомления, тоническое сокращение этих мышц.

Во-вторых, ОПСС будет зависеть от соотношения действующих на сосуды прессорных и депрессорных механизмов. Они могут быть срочными и кратковременными, а также медленными, но длительно действующими. Последние играют главную роль в развитии хронической гипертонии.

Тонус сосудистой стенки определяется структурными особенностями сосуда и складывается из двух основных компонентов - базального тонуса и вазомоторного тонуса.

Структурные особенности. Стенка резистивных сосудов состоит на 35% из гладкомышечных клеток, соотношение толщины стенки к диаметру сосуда (индекс Керногана) значительное, больше, чем у сосудов-буферов. Чем толще стенка, тем большая масса перемещается при сокращении гладких мышц сосуда от наружной поверхности сосуда в центр и может значительно сузить просвет, иногда до его полного закрытия (например, в кожных шунтах). Для АГ характерно развитие гипертрофии гладких мышц артериальных сосудов и повышение индекса Керногана, что может вносить дополнительный вклад в повышение ОПСС.

Базальный тонус. Как уже упоминалось, этим сосудам свойственна высокая степень внутреннего (миогенного) базального тонуса, который постоянно изменяется под действием местных химических и физических факторов. Его величину определяют:

1. структура сосудистой стенки;

2. механизм миогенной ("механогенной") ауторегуляции - способность гладких мышц сокращаться при их растяжении, например, при повышении давления (эффект Бейлиса). Чем выше внутрисосудистое давление, тем сильнее сокращаются гладкие мышцы;

3) обмен веществ, в частности, катионов, в мышечной клетке, так как тем самым определяется способность мышечной клетки реагировать сокращением различной силы на одну и ту же степень растяжения.

Вазомоторный тонус создается прямым влиянием вазоконстрикторной симпатической импульсации, причем мелкие артерии и артериолы богато снабжены симпатическими вазоконстрикторными волокнами. Увеличение базального тонуса, например, миогенного компонента, должно привести не только к общему увеличению сосудистого тонуса и АД, но и к увеличению вазоконстрикторного тонуса - к увеличению всех прессорных реакций на констрикторные импульсы и норадреналин. Увеличение вазоконстрикторной импульсации при неизменной величине миогенного компонента должно также привести к увеличению сосудистого тонуса и гипертонии за счет увеличения вазомоторного компонента.

ПРЕССОРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ.

I. Срочные механизмы, рефлекторные. Возникают с рецепторов дуги аорты и каротидного синуса (главных сосудистых рефлекторных полей).

1) Уменьшение АД, или МОС, или ОЦК -» снижение возбуждения барорецепторов (рецепторов растяжения или рецепторов высокого давления, заложенных в стенке сосуда и возбуждающихся при ее растяжении) —> уменьшение импульсации по депрессорным нервам —> возбуждение сердечно­ сосудистого центра —> возбуждение симпатических центров —> увеличение работы сердца (ТМОС —> ТАД) + сокращение вен-емкостей (ТОЦК —> ТАД) и возврата крови к сердцу ->(Т МОС —>Т АД) + сокращение артериальных сосудов (ТОПСС ч> ТАД).

2. Гипоксемия, гиперкапния, ацидоз —> возбуждение хеморецепторов тех же рефлексогенных зон —> те же рефлекторные реакции, приводящие в итоге к увеличению АД.

3. Ишемическая реакция ЦНС. При значительном падении АД (до 40 мм рт.ст.) развивается опасная ишемия головного мозга. Происходит активация сосудодвигательного центра, Тсимпатического отдела вегетативной нервной системы, вазоконстрикция и подъем АД.

Эти рефлекторные механизмы включаются быстро и достигают максимальной активности через 10-30 сек от начала возбуждения.

II. Механизмы, занимающие по длительности промежуточное положение. Для их рзвития требуются минуты, а для достижения максимума - часы.

1. Механизм ауторегуляции: растяжение резистивных сосудов приводит к их сокращению и подъему АД.

2. Активация ренин-ангиотензиновой системы: падение АД (СрАД ниже 90-65 мм рт.ст.) —> выброс ренина —> превращение ангиотензиногена в ангиотензин-1 (AT-I), AT-I при помощи ангиотензинпревращающего фермента (АПФ) - в ангиотензин- II (АТ-П), АТ-П —> спазм сосудов —> повышение ОПСС и повышение АД.

3) Усиление секреции антидиуретического гормона (АДГ) = вазопрессина гипоталамусом -> повышение ОПСС и повышение АД. Кроме того, АДГ усиливает реабсорбцию воды почками, что увеличивает ОЦК и АД.

4) Механизм перемещения жидкости в капилляры или капиллярная фильтрация: при падении АД из-за кровопотери межтканевая жидкость по закону Старлинга переходит в сосуды. Так, в первые 5 мин гиповолемии в сосуды может перейти количество перикапиллярной жидкости, равное 10-15% от нормального ОЦК. Увеличение ОЦК —> увеличение АД.

III. Поздние и длительно действующие механизмы.

1). Почечная система контроля за объемом жидкости (почечный объемно-прессорный механизм). Существует тесная связь между кровяным давлением и выведением жидкости почками. На рис. 1 (кривая «диурез-давление») показаны результаты опытов, в которых потребление воды и электролитов менялось по отношению к исходному равновесному уровню (точка N). Крутой подъем

кривой выделения мочи от точки N, соответствующей нормальному СрАД=100 мм рт.ст., свидетельствует о том, что даже очень небольшое повышение АД сопровождается существенным увеличением выделения жидкости почками. При возрастании давления на 1 мм рт.ст. выделение воды почками повышается на 100%. Это означает, что при увеличении давления примерно на 10 мм рт.ст. почечная экскреция должна возрасти почти в 6 раз. Как расположение, так и форма кривой выделения мочи могут существенно различаться у разных индивидов. При этом кривая может смещаться параллельно горизонтальной оси и равновесие между поступлением и выделением жидкости (точка N) передвинется в область больших или меньших значений АД, что и происходит при АГ (точка А).

Рисунок 1. Функциональные кривые при артериальной гипертензии и антигипертензивной терапии

При падении АД почки могут уменьшить выделение жидкости, а также включить прессорные механизмы (задержка Na⁺, выделение ренина) для нормализации АД - возвращения СрАД в точку N. Однако при смещении точки N в сторону более высоких значений (СрАД>100 мм рт.ст., что характерно для АГ), почки также будут стараться сохранить этот параметр, включая при понижении СрАД те же прессорные механизмы.

Итак, падение АД —> уменьшение фильтрации и почечной экскреции —> задержка жидкости в организме -> ТОЦК -> ТМОС и ОПСС -» ТАД. 2) Система альдостерона. Падение АД, ОЦК -> активация ренин-ангиотен-зиновой системы —} вызванная АТ-П гиперсекреция альдостерона —> увеличение канальцевой реабсорбции Na (и с помощью АДГ - воды) —> Т ОЦК -> Т МОС, ОПСС и АД.

3) Система вазопрессина (АДГ).

Падение АД —¥ выделение АДГ —» увеличение реабсорбции жидкости в почках -> ТОЦК -> Т МОС, ОПСС и АД.

Прессорные гуморальные вещества: катехоламины, АДГ, АТ-П, эндотелины, тромбоксан, некоторые простагландины, супероксид-анион. Опосредованно: альдостерон и глюкокортикоиды. Последние - через увеличение ОЦК как слабые минералкортикоиды и как увеличивающие синтез ангиотензинпревращающего фермента (АПФ) и тем самым количество АТ-П.

ДЕПРЕССОРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ.

I. Срочные рефлекторные механизмы.

При повышении АД активируются барорецепторы дуги аорты и каротидного синуса, соответствующие нервы-депрессоры, угнетается симпатический, активируется парасимпатический отдел (уменьшается частота сердечных сокращений) и АД падает. Однако при постоянном (в течение нескольких дней) раздражении эти рефлексы либо ослабевают, либо адаптируются или «переключаются» для регуляции АД на более высоком, чем в норме, уровне. П. Механизмы, занимающие по длительности промежуточное положение.

Выделение предсердных натрийуретических пептидов - ПНУП. Повышение АД—^увеличение напряжения стенки миокарда и внутриполостного давления->секреция ПНУП->увеличение выведения почками натрия и воды-> уменьшение ОЦК, МОС, ОПСС и АД, III. Длительно действующие механизмы.

Почечная система контроля за объемом жидкости, а также регуляции ОЦК, а, следовательно, МОС, ОПСС и АД при участии альдостерона и АДГ.

Депрессорные гуморальные вещества: NO, кинины (брадикинин), простациклин, простагландин Е, ПНУП, местно - метаболиты (углекислый газ, лактат, аденозин и др.), медиаторы повреждения (гистамин, брадикинин, вещество Р), ацетилхолин.

Таким образом, против нарушений АД (и ОЦК) постоянно действуют 3 «линии обороны», каждая в свое время. При кратковременных колебаниях АД включаются сосудистые реакции, при длительных же сдвигах преобладают компенсаторные изменения объема крови. В последнем случае сначала меняется содержание в крови воды и электролитов, а при необходимости происходят и сдвиги в содержании белков плазмы и клеточных элементов.

По определению ВОЗ - артериальная гипертония - стойкое хроническое повышение систолического и/или диастолического давления.

АД - это величина непостоянная, хотя она и колеблется в довольно узких пределах. Изменение АД в течение суток характеризуется двухфазной периодикой - день/ночь с отчетливым снижением АД ночью во время сна. В дневное время АД образует плато с двумя пиками: I - от 9 до 11 часов, II - от 16 до 20 часов со снижением АД в вечернее время и достижением минимального значения в ночное время в интервале от 0 до 4-х часов. У большинства обследованных АД начинает подниматься в предутренние часы, за 2-3 часа до пробуждения. Степень ночного понижения АД варьирует. В норме АД снижается на 10-20% от дневной величины (такие пациенты получили название дипперы от английского «dipper» - ныряльщик). Среди больных гипертонией 52-82% больных являются дипперами, 16-26% - нон-дипперами (АД ночью снижается на 0-10%), 19% - овер-дипперами (АД падает более чем на 20%), 16 -26% - найт-пикерами (ночью величина АД превышает дневные величины). С тяжестью гипертонии число нон-дипперов возрастает.

Нормальные величины артериального давления. ДЕТИ
Возраст	САД (мм рт.ст.)	ДАД (мм рт.ст.)
2-6 лет	105-110	70-75
7-10 лет	110-115	около 75
11-16 лет	120-139	75-85