5.5. Регуляция функций сердечно-сосудистой системы

Выполнение всех многообразных функций крови возможно лишь при согласовании состава крови с особенностями ее циркуляции в сердечно-сосудистой системе. Поэтому в организме существуют механизмы регуляции, согласующие три "кита", три составляющие циркуляции:

а) объем крови,

б) работу сердца,

в) тонус сосудов.

Механизмы регуляции центрального и периферического кровотока, так же как и отдельные параметры его несколько отличаются. Так, на периферии в органах и тканях сопрягаются: состав и местный объем крови с тонус сосудов микроциркуляторного русла. Механизмы регуляции центральной гемодинамики учитывают:

а) ОЦК,

б) работу сердца,

в) тонус резистивных сосудов, обеспечивающих необходимый уровень системного АД.

Соблюдение этих условий в организме возложено на сложную многоуровневую систему регуляции, включающую:

а) физиологические свойства элементов, входящих в сердечно-сосудистую систему и кровь,

б) нервнорефлекторные,

в) гуморальные механизмы.

Кроме того, необходимо подчеркнуть, что система кровообращения, как обслуживающая организм система, должна обеспечивать кровоток при нахождении организма в принципиально двух развличных условиях жизнедеятельности. Один - в условиях физиологического покоя, другой - включается для обеспечения адаптационных перестроек при изменении функционального состояния отдельных органов и систем организма. И при этом механизмы регуляции кровообращения существенно различаются.

Адаптивный контур регуляции является более сложным. Здесь можно выделить наличие как бы нескольких уровней, образуемых системами регуляции. При различных изменениях параметров кровотока отдельные его механизмы подключаются поэтапно в зависимости от выраженности возникших отклонений или сложности адаптивных реакций.

5.5.1. Механизмы нейрогуморальной регуляции деятельности сердца

Подавляющее большинство регуляторных воздействий изменяет функциональное состояние сердца путем влияния на мембраны рабочих кардиомиоцитов и проводящей системы. Состояние мембранных каналов, переносчиков, а также насосов, использующих энергию АТФ, влияет на проявление всех физиологических свойств миокарда. Прежде всего, это приводит к изменению проницаемости сарколеммы для ионов натрия, калия, кальция. Кроме того, существенное значение в трансмембранном обмене ионами принадлежит концентрационному градиенту, который в первую очередь определяется cодеpжанием их в крови, а значит и в межклеточной жидкости. Увеличение внеклеточной концентрации ионов приводит к росту пассивного поступления их в кардиомиоциты, снижение - к "вымыванию". Не исключено, что именно кардиогенный эффект указанных ионов послужил одним из оснований для формирования в процессе эволюции сложных систем регуляции, обеспечивающих гомеостаз их в крови.

Влияние ионов. Пpи уменьшении в крови концентpации Са²⁺ возбудимость и сократимость миокаpда снижаются, а пpи увеличении, напротив, усиливаются, что можно легко объяснить в связи стой его ролью (рис. 5.3), которая определяет процессы возбуждения и сокращения кардиомиоцитов.

Резкое увеличение содержания К⁺ в кpови, пpиводя к снижению соотношения между Квнутрикл./Квнек., понижает величину ПП. В ответ на это калиевая проницаемость мембраны увеличивается. В результате частота сокращений урежается, а атриовентрикулярная задержка удлиняется. И при двукратном повышении уровня калия в крови сердце может остановиться. Этот эффект используют в клинической практике для остановки сердца при проведении хирургической операции на нем. Смижение концентрации К⁺ ниже уровня 4 ммоль/л проводит к росту пейсмекерной активности и учащению сердечных сокращений.

Увеличение концентрации Na⁺ во внеклеточной среде (в крови) действует на сердце подобно калию, депрессируя его работу. Но снижение содержания Na⁺ в крови также снижает ЧСС и может даже привести к остановке сердца. В основе этих влияний лежит нарушение трансмембранного Na⁺,Ca²⁺-транспорта и сопряжения возбудимости с сократимостью.

Гормональные влияния. Большинство гормонов, других биологически активных соединений, лекарственных препаратов оказывает влияние на функцию сердца опосредованно через ионную проницаемость мембран. К примеру, такие соединения как норадреналин, ангиотензин, гистамин способствуют увеличению числа активных медленных каналов. В результате повышается кальциевая проницаемость и наблюдается положительный ино- и хронотропный эффекты. Взаимодействие НА с -рецепторами, гистамина с Н₁-рецепторами мембраны кардиомиоцитов через посредство внутриклеточного увеличения цАМФ активирует медленные Са²⁺-каналы. Другие соединения, повышающие содержание цАМФ, также оказывают положительное инотропное влияние на сердце.

В миокарде имеется два типа –рецепторов. Из них ₁-рецепторы располагаются на постсинаптической мембране кардиомиоцита. Взаимодействие норадреналина с этими рецепторами приводит к стимуляции образования внутри клеток проводящей системы и сократимых кардиомиоцитов таких вторичных посредников, как инозитолтрифосфат и диацилглицерол. В результате под влиянием инозитолтрифосфата повышается активность выхода ионов Са²⁺ из саркоплазматического ретикулума, а диацилглицерол стимулирует чувствительность к этим ионам протеинкиназу-С, под влиянием которой растет чувствительность миофибрилл к ионам кальция (за счет каталитического фосфорилирования тропонина). Отсутствие роста входящего тока приводит к уменьшению продолжительностифазы «плато».

А вот рецепторы типа ₂-адререцепторы располагаются на пресинаптической мембране как симпатических, так и парасимпатических терминалей. Их возбуждение тормозит выделение медиатора из нервных окончаний и тем самым осуществляется межнейронная ауто- и взаиморегуляция. Значение этих рецепторов наглядно видно на примере введения препарата клофелина (применяется при лечении гипертонии). Он, являясь агонистом ₂-адререцепторов, уменьшает симпатическое влияние на сердце и сосуды.

Кроме того, гормоны, активирующие аденилатциклазу (образование цАМФ), могут воздействовать на миокард и опосредованно - через усиление расщепления гликогена и окисления глюкозы. Такие гормоны как адреналин, глюкагон, инсулин, интенсифицируя образование АТФ, также обеспечивают положительный инотропный эффект.

Напротив, стимуляция образования цГМФ инактивирует медленные кальциевые каналы и отрицательно влияет на физиологические свойства сердца. Таким путем на кардиомиоциты действует ацетилхолин. Но кроме этого АХ увеличивает проницаемость мембраны для калия (gК⁺) и тем самым приводит к гиперполяризации их мембраны. Результатом этих влияний является меньшая скорость деполяризации, укорочение длительности ПД и снижение силы сокращения.

Однако взаимодействие АХ с холинорецепторами кардиомиоцитов предсердий в отличие от желудочков и проводящей системы приводит еще и к укорочению рефрактерного периода за счет укорочения фазы «плато», что повышает их возбудимость, Это может привести к возникновению предсердных экстрасистол ночью во время сна, когда повышается тонус блуждающего нерва.

В есьма интересно влияние на сердце тироксина. Йодсодержащие гормоны щитовидной железы, как и кортизол надпочечников, увеличивают количество -адренорецепторов, снижая плотность М-холинорецепторов, что усиливает симпатический эффект на сердце. Глюкокортикоиды также повышают чувствительность -адренорецепторов кардиомиоцитов к катехоламинам.

Рис. 53. Иннервация сердца и кровеносных сосудов

Действие местных биологически активных соединений на сердце является неспецифическим и опосредованным. Так, аденозин уменьшает пейсмекерную активность клеток синоатриального узла и снижает скорость проведения возбуждения во всей проводящей системе. Простагландины I₁, E₂ и другие могут снижать чувствительность миокарда к симпатическим влияниям. Синтез их возрастает в условиях гипоксии, что играет защитную функцию, так как способствует ослаблению функциональной активности сердца, сохраняя его от еще большего истощения.

Влияние нервов на функцию сердца. В сердце имеется богатая сеть интракардиальных нервных волокон. Вместе с ними в рефлекторной регуляции работы сердца участвуют экстракардиальные симпатические и парасимпатические нервы. Волокна правого блуждающего нерва иннервируют преимущественно правое предсердие и особенно обильно синоатриальный узел. Левый блуждающий нерв доходит до атриовентрикулярного узла. Парасимпатические волокна, иннервирующие сократимые каридиомиоциты, располагаются главным образом в глубоких слоях предсердий и желудочков. Симпатические постганглионарные волокна иннервируют как образования проводящей системы, так и рабочий миокард всех отделов. Они расположены преимущественно в поверхностно лежащих слоях миокарда (53).

В силу особенностей иннервации симпатические нервы воздействуют как на функцию проводящей системы (хронотропное, батмотропное, дромотропное), так и сократимость кардиомиоцитов (инотропное влияние). Кроме того, симпатические нервы оказывают на сердце еще и трофическое влияние. Влияние правого блуждающего нерва сказывается преимущественно на хронотропной фунции сердца (ЧСС), а левого - на атриовентрикулярном проведении (дромотропное воздействие).

Нервные окончания особо плотно оплетают клеточные структуры проводящей системы сердца, где имеются многочисленные интрамуральные ганглии (ядра Догеля, Ремака, Биддера, Людвига). Однако вместо истинных нервно-мышечных синапсов в миокарде имеется совокупность тончайших терминалей с многочисленными варикозными утолщениями. Эти отростки стелются вдоль мышечных волокон, опутывают их, прилегая с разной плотностью к поверхности клеток, образуя тем самым большую площадь контакта. Причем, терминали симпатических и парасимпатических нервов (там, где они имеются) тесно переплетены, так что их медиаторы могут оказывать модулирующий эффект на выделение друг друга.

Таким образом, деятельность сердца регулируется комплексом воздействий метаболитов, гуморальных факторов и нервов. Они порой не только параллельно выполняют ту же функцию, но и усиливают или ослабляют влияние друг друга, модулируя его. Так, например, гормон ангиотензин II повышает возбудимость центральных и периферических симпатических структур, а вазопрессин увеличивает чувствительность почечных регуляторных систем. Скорость поступления ионов Са²⁺ в кардиомиоциты контролируется внешними влияниями нервной системы, гормональными факторами, а также метаболитами (Н⁺, уровнем АТФ, цАМФ). Импульсация симпатических нервов усиливает механизм Франка-Старлинга. Ангиотензин II, образующийся в кардиомиоцитах, увеличивает биоснтез катехоламинов в нервных окончаниях симпатических нервов, а значит, он усиливает влияние симпатических нервов. Причем, взаимодействия происходят не только между различными "этажами" систем регуляции, но и внутри каждой из них. Так, медиатор парасимпатических нервов АХ снижает активность медленных каналов, стимулированных НА.