Регуляция кровообращения (объемного кровотока и ад)

Уровни регуляции кровообращения (Q):

1) Местный

2) Региональный

3) Системный

Местный уровень регуляции

1. Местный работает на уровне микроциркуляции (МЦР) органа, ткани. Задача – подстроить кровоток функционального элемента ткани к потребностям клеток в О2 и питательных веществах по принципу: увеличение интенсивности работы – увеличение транспортного обеспечения. Достигается механизмами метаболической, и эндотелиальной саморегуляции, т.е. саморегуляции тонуса гладких мышц сосудов местными механизмами. Проявления: рабочая и реактивная гиперемия.

Местная гуморальная регуляция обеспечивается химическими веществами, выделяемыми клетками функционального элемента ткани, прежде всего – рабочими клетками.

Метаболическая. Рабочие клетки выделяют метаболиты: СО2 , молочная кислота, мочевая кислота, аденозин. Они подстраивают кровоток к функции. При увеличении работы – увеличение их концентрации – снижение тонуса сосудов – увеличение кровотока (рабочая гиперемия).

Эндотелиальная регуляция: увеличение скорости кровотока в работающем микрорегионе – деформация эндотелия – секреция оксида азота, фактора гиперполяризации – увеличение кровотока – реактивная гиперемия.

Регуляторами могут быть вещества, выделяемые окружающими, не рабочими, клетками, например, соединительной ткани. Клетки соединительной ткани могут выделять БАВ, такие как гистамин, цитокины. Например, клетки кожи – гистамин при красном дермографизме, цитокины инфламасом при воспалении, БАВ вызывают снижение тонуса сосудов – гиперемия.

2. Региональный уровень (на уровне сосудов органа, региона).

Его задача – изменить объемный кровоток (Q) в сосудах распределения, который зависит от площади поперечного сечения этого сосуда (Q=V*πr 2 ). Достигается изменением тонуса гладких мышц сосуда.

Механизмы: эндотелиальный, нервный, гуморальный.

Проявления: реактивная гиперемия, перераспределительные реакции.

1) Реактивная гиперемия (работает по тому же принципу, что и в сосудах МЦР) – эндотелием выделяются NO, фактор гиперполяризации, расширяющие сосуд.

2) Перераспределительные реакции запускаются нервными центрами (рефлекторная регуляция). Региональный уровень обеспечивается тем, что сосудодвигательный центр (СДЦ) имеет соматотопическую организацию.

3) Гуморальная регуляция связана с воздействием БАВ, а также гормонов, плотность рецепторов к которым в разных органах избирательна, например, к адреналину.

3. Системный уровень (большой и малый круги кровообращения).

Задача системного уровня –

1) поддерживать необходимую величину

• объемного кровотока (МОК) и

• кровяного давления (АД= МОК*R) в покое и при деятельности.

Это достигается в результате изменения МОК (ОЦК) и сопротивления сосудов.

Механизмы: нервные и гуморальные.

МОК - это ОЦК, проходящий по системе кровообращения за 1 мин. ОЦК = 6-8% от массы тела. Полный круг кровообращения ОЦК проходит в покое за 21 сек. Минутный объем кровотока (МОК) – это ОЦК за минуту. МОК зависит от СО и ЧСС (МОК=СО*ЧСС) – регулируется законами сердца, нервными и гуморальными механизмами. На ОЦК влияет количество Н2О и солей, вводимых в организм и удаляемых из него. Если выведение задерживается, ОЦК растет и растет АД – необходима нервная и гуморальная регуляция почек для удаления из организма излишков воды и солей.

Регуляция на системном уровне направлена на 3

объекта регуляции:

1) сердце, 2) почки:

МОК = = СО*ЧСС = ОЦК*60/ t

и 3) сосуды:

R = 8Lη/πr4;

т.к. артериальное давление зависит от МОК и

сопротивления сосудов: АД= МОК*R;

Системный кровоток и давление регулируются

механизмами срочной и долговременной

регуляции.

Срочная регуляция обеспечивается нервной

системой и быстро подстраивает кровоток и

давление к состоянию организма.

Долговременная регуляция связана с работой

гуморальных систем регуляции и управляет не

только ССС, но и функцией почек.

2 задачи системного уровня:

1) Поддержание постоянства АД и МОК

2) Адаптация их к меняющимся потребностям

организма.

1. Гомеостаз АД и МОК

обеспечивается механизмами саморегуляции с участием собственных рефлексов ССС. Они начинаются с раздражения рефлексогенных зон, откуда сигналы поступают в нервные центры, а от них – по сосудодвигательным нервам к сосудам (аналогичное управление сердцем см. в лекции Регуляция сердца). Различают 2 группы рефлексогенных зон саморегуляции АД и МОК.

1. Зоны барорецепции расположены:

• в дуге аорты,

• в каротидном синусе.

Раздражителями для барорецепторов являются:

• повышение АД более 100 мм рт.ст.,

• пульсовые колебания АД (30- 50 мм рт.ст. и выше).

При раздражении барорецепторов повышенным

АД сигнал поступает в депрессорный отдел

сосудодвигательного центра продолговатого

мозга и к ингибиторным нейронам сердечного

центра.

В итоге – сосуды сопротивления расширяются, СО

и ЧСС снижаются.

При снижении АД менее 100 мм рт.ст. и снижении пульсовых колебаний АД импульсация от барорецепторов снижается, вплоть до прекращения при систолическом АД 60-80 мм рт.ст. Это приводит к снижению активности депрессорного отдела сосудодвигательного центра и повышению активности прессорного отдела и акселераторных нейронов сердечного центра, в итоге – к повышению тонуса сосудов сопротивления и МОК, и, значит, – повышению АД.

2. Зоны волюморецепции

расположены в полых венах, правых отделах сердца, легочном стволе. Волюморецепторы чувствительны к изменениям притока крови к сердцу (пороговый объем - 5 мл). При их раздражении импульсы поступают по Х паре в депрессорный отдел сосудо-двигательного центра, тонус сосудов сопротивления и емкостных сосудов снижается, это уменьшает приток крови к сердцу за счет накопления крови в емкостных сосудах. Одновременно тормозится деятельность сердца.

Зоны высокого давления (дуга аорты, каротидный синус) - барорецепторы

Зоны низкого давления (полые вены, предсердия) - волюморецепторы

Волюморецепторы правого предсердия, кроме того, контролируют тонус приносящих артериол в почечных клубочках и секрецию антидиуретического гормона (рефлекс Гауэра). При увеличении притока крови к сердцу:

• тонус приносящих артериол снижается, повышается давление в капиллярах клубочков почек, увеличивается почечная фильтрация;

• сигналы идут также к паравентрикулярному ядру гипоталамуса, снижается секреция антидиуретического гормона (АДГ). Это приводит к снижению канальцевой реабсорбции воды.

• в итоге – излишки воды выводятся из организма, объем циркулирующей крови (ОЦК) возвращается к норме.

2. Регуляция АД и МОК для адаптации к потребностям организма

Для повышения АД и МОК с целью усиления транспортного обеспечения различных функций организма используются сопряженные рефлексы. Они возникают с разных рефлексогенных зон. Рефлексогенные зоны сопряженных рефлексов:

1. Хеморецепторы дуги аорты и каротидных телец.

2. Тканевые хеморецепторы (метаболорецепторы).

Эти рефлексогенные зоны обеспечивают взаимодействие сердечно-сосудистой и дыхательной систем для усиления транспорта кислорода.

3. Проприорецепторы и метаболорецепторы скелетных мышц. Обеспечивают рефлекторное приспособление сердечно-сосудистой системы к мышечной деятельности (транспортное обеспечение мышц).

4. Экстерорецепторы (кожи, фоно-, фото-, вестибулорецепторы, вкусовые, обонятельные) приспосабливают функцию ССС к изменениям внешней среды. Центры сопряженных рефлексов расположены в РФ продолговатого мозга и в ЛС (гипоталамус). Они работают по стандартным программам.

Их называют паттерны сосудистых реакций:

• перераспределительные реакции (расширение сосудов одних областей и сужение других для поддержания относительного постоянства системного объемного кровотока). Например, при локальных физических нагрузках, пищеварении.

• генерализованные сосудосуживающие реакции. Сужение сосудов многих регионов тела для повышения системного давления. Например, при стрессе, защитных реакциях, холоде. Работают нейрогенный + нейрогуморальный механизмы.

• централизация кровотока. Это сохранение кровотока в жизненно важных органах (сердце, мозге, легких – сердцевине тела) за счет других областей. Цель - поддержание артериального давления и объемного кровотока в сердцевине тела при кровопотерях, общем охлаждении, рефлексе «ныряния». Нейрогенный и нейрогуморальный механизмы.

Структура сосудодвигательного центра.

1. Сосудодвигательный центр продолговатого мозга (жизненно важный отдел) -СДЦ.

2. Исполнительный отдел сосудо-двигательного центра.

3. Адаптирующие отделы сосудо-двигательного центра.

Сосудодвигательный центр продолговатого мозга (СДЦ):

• Прессорный отдел (сосудосуживающий отдел).

• Депрессорный отдел (сосудорасширяющий отдел).

Центр обеспечивает саморегуляцию АД и МОК, т.е. движущей силы и объема транспорта, поддерживает их в норме (АД=120/80 мм рт.ст., МОК=5-6 л/мин).

При разрушении центра – падение систолического кровяного давления до 60 мм рт.ст. (коллапс, нарушение кровоснабжения мозга, почек). Центр расположен в ядрах ретикулярной формации ПМ. Прессорный отдел имеет соматотопическую организацию, т.е. отдельные группы нейронов управляют тонусом сосудов определенных регионов тела и органов. Прессорный (сосудосуживающий) отдел связан ретикуло-спинальными путями с ядрами боковых рогов спинного мозга (сегментарные симпатические центры). Нейроны симпатических центров передают сигналы СДЦ к гладким мышцам сосудов.

Прессорный отдел находится в постоянном тонусе, поэтому посылает к сосудам импульсы с частотой 1- 3 Гц постоянно, поддерживая тонус сосудов (нейрогенный тонус сосудов). При повышении активности прессорного отдела частота импульсов может возрасти до 10 Гц, при снижении – уменьшиться менее 1 Гц. В первом случае тонус сосудов возрастает, во втором – уменьшается.

Стимулируют прессорный центр импульсы от хеморецепторов, проприорецепторов, экстерорецепторов, от нейронов КБП и ЛС.

Тормозят активность – импульсы от депрессорного отдела СДЦ.

Депрессорный отдел СДЦ получает импульсы от

* барорецепторов дуги аорты и каротидного синуса,

* волюморецепторов. Они его стимулируют.

Депрессорный центр связан с прессорным через тормозные нейроны, поэтому оказывает на него тормозящее влияние.

Исполнительный отдел сосудодвигательного центра

– это симпатические центры спинного мозга С8 – L3 . Сигналы к сосудам от них поступают по сосудодвигательным нервам. Они относятся к вегетативной нервной системе и являются симпатическими преимущественно адренергическими, и как исключение – симпатическими холинергическими (сосуды мышц рук у человека).

Каждый сосудистый регион получает

симпатическую иннервацию от определенных сегментов спинного мозга:

• сосуды головы – от С8 – Тh1,

• сосуды органов и тканей грудной клетки – от Th1– Th6,

• сосуды органов брюшной полости, кожи и мышц живота и спины – от Th6 – Th12 ,

• сосуды органов малого таза и тканей нижних конечностей – от L1 – L3.

Отдельные группы нейронов прессорного отдела СДЦ связаны с этими центрами соматотопически.

На гладких мышцах сосудов заканчиваются симпатические постганглионарные волокна, в окончаниях которых выделяется НА, на мембране гладких мышц к нему есть адренорецепторы – альфа- или бета-адренорецепторы.

Адаптирующие центры:

1. Лимбическая система (нейроны гипоталамуса):

• надсегментарные центры вегетативной нервной системы – эрготропный отдел (ЭТО) и трофотропный отдел (ТТО). Это нервная регуляция.

• нейроны гипоталамо-гипофизарной системы (нейро-гуморальная регуляция).

Через либерины и статины связь с передней долей гипофиза, через нейропептид АДГ (вазопрессин) – с задней долей гипофиза. Их функции – включение ССС:

А) в механизмы поддержания гомеостаза (температурного, осмотического, кислотнощелочного, питательных веществ и др.),

Б) в механизмы транспортного обеспечения реакций достижения цели,

В) в механизмы защитных (стрессовых) реакций и эмоций.

Это обеспечивается запуском стандартных паттернов сосудистых реакций (перераспределительных реакций, генерализованных сосудосуживающих реакций, централизации кровотока) с участием нервной и нейро-гуморальной регуляции.

2. Кора больших полушарий. Нейроны коры через корково-ретикулярные связи влияют на функцию СДЦ через прессорный отдел.

• Они участвуют в условнорефлекторной регуляции сосудистого тонуса (опережающее управление),

• подстраивают функции ССС к приобретенным поведенческим реакциям достижения цели через связи с ЛС;

• используются для биоуправления в медицине.

Общая схема управления кровообращением с использованием собственных и сопряженных рефлексов и нервных и нейро-гуморальных механизмов представлена на следующем слайде.

Гуморальная и гормональная регуляция тонуса сосудов.

Гуморальная регуляция связана с влиянием на гладкие мышцы сосудов химических веществ, в том числе гормонов. Среди местных гуморальных регуляторов – вещества, секретируемые эндотелием сосудов (NO), метаболиты рабочих клеток (СО2 ,МК, аденозин), и БАВ, секретируемые клеткамисателлитами.

Системную гормональную регуляцию осуществляют:

• адреналин,

• вазопрессин,

• ренин-ангиотензин-альдостероновая система (РААС),

• натрий-уретический гормон (пептид).

Адреналин (А)– гормон мозгового вещества надпочечников.

Секретируется под влиянием 2-х механизмов:

• активации симпатической системы,

• активации гипоталамо-гипофизарной системы, что ведет к усилению секреции АКТГ, а затем –адреналина.

Образуется в хромафинных клетках мозгового вещества из норадреналина. Влияет на гладкие мышцы сосудов через альфа2 и бета-2 адренорецепторы (α2 - и β2 - адренорецепторы).

α2 – адр. возбуждаются большой концентрацией А, вызывают сужение сосудов.

β2 – адр. чувствительны к низким концентрациям А, вызывают расширение сосудов. Сосуды сердца и мозга имеют к А β2 - адр., т.е. А их расширяет.

Вазопрессин (АДГ) вырабатывается нейронами паравентрикулярных ядер гипоталамуса. Поступает в кровь из задней доли гипофиза. Оказывает 2 эффекта:

• через V1 – рецепторы гладких мышц артериол вызывает их сужение,

через V2 – рецепторы эпителия канальцев усиливает обратное всасывание воды в почках, что увеличивает объем внутрисосудистой жидкости (ОЦК).

Оба эффекта приводят к повышению АД.

Натрий-уретический пептид Вырабатывается кардиомиоцитами предсердий и желудочков сердца под влиянием растяжения избыточным объемом притекающей крови. Поступает в кровь, имеет 2 точки приложения:

• сосуды,

• РААС. В сосудах ингибирует Са++ - каналы гладких мышц, что расслабляет мышцы, сосуды расширяются. В системе РААС:

• ингибирует секрецию ренина клетками ЮГК,

• ингибирует канальцевую реабсорбцию Na+ в почках,

• ингибирует выработку альдостерона корой надпочечников.

Эти эффекты увеличивают выведение натрия и воды из организма, уменьшают ОЦК и АД. Противоположно работает ренин - ангиотензин – альдостероновая система (РААС).

Ренин - ангиотензин – альдостероновая система. Ренин вырабатывается клетками ЮГК почек (юкстагломерулярный комплекс) в ответ на гипоксию почек, снижение АД, сужение почечных сосудов, снижение ионов Na+ в межклеточной жидкости нефрона. Ренин поступает в кровь и взаимодействует с ангиотензиногеном, превращая его в ангиотензин-1 (АТ-1). Протекая с кровью по капиллярам тканей АТ-1 превращается в ангиотензин-2 (АТ-2) под влиянием ангиотензинпревращающего фермента (АПФ), который выделяется эндотелием капилляров.

Ангиотензиноген постоянно вырабатывается и высвобождается в кровь в основном печенью. Ренин, поступивший в кровь, отщепляет от него декапептид (пептид из 10 аминокислот), что приводит к высвобождению ангиотензина I. Ангиотензин I не обладает биологической активностью и является только предшественником активного ангиотензина II. Его превращение в активную форму происходит под влиянием ангиотензинпревращающего фермента (АПФ), циркулирующего во внеклеточном пространстве. Вторая важная функция АПФ — деактивация брадикинина. Активный ангиотензин II обладает разнообразными эффектами.

Ангиотензин-2 имеет 4 мишени:

1. Сосуды. В сосудах АТ-2 работает через 2 вида

хеморецепторов:

• АТ-2 1-го типа вызывают сужение сосудов (артерий,

артериол, вен), инактивируя оксид азота.

• АТ-2 2-го типа стимулируют рост гладких мышц

сосудов (утолщение сосудистой стенки – ремоделиро#вание сосуда). Оба эффекта повышают сопротивление

сосудов и, значит, АД.

2. Кора надпочечников (стимулирует выработку там

гормона альдостерона).

3. Симпатическая система (за счёт прямого действия

на постганглионарные симпатические нервные

волокна потенцирует высвобождение норадреналина).

4. ЦНС (повышает секрецию АДГ в нейросекреторных

клетках гипоталамуса и секрецию АКТГ в передней

доле гипофиза.

Все эффекты АТ-2 приводят к повышению сопротивления сосудов и объема циркулирующей крови, т.е. к подъему АД. Альдостерон образуется в клубочковой зоне коры надпочечников и является единственным поступающим в кровь минералкортикоидом человека. Регуляция синтеза и секреции альдостерона осуществляется преимущественно ангиотензиногеном-2, что дало основание считать альдостерон частью ренин-ангиотензинальдостероновой системы (РААС), обеспечивающей регуляцию водно-солевого обмена и гемодинамики.

Альдостерон:

• повышает возбудимость гладких мышц сосудов к

любым сосудосуживающим влияниям,

• увеличивает реабсорбцию Na+ в почечных

нефронах,

• вслед за Na+ по осмотическому градиенту

реабсорбируется вода. Это ведет к увеличению

объема внутрисосудистой жидкости (> ОЦК) и

повышению АД.

Механизм действия альдостерона, состоит в прямом влиянии на генетический аппарат ядра клеток со стимуляцией синтеза соответствующих РНК, активации синтеза транспортирующих катионы Na+ и K+ белков (Na/K-насосов) и ферментов, а также повышении проницаемости мембран для аминокислот.

Одними из главных органов-мишеней гормона являются почки, где альдостерон вызывает усиленную реабсорбцию Na+ в дистальных канальцах в связи с увеличением плотности в мембране натрий/калиевых насосов, с задержкой Na+ в организме и повышении экскреции K+ с мочой. Под влиянием альдостерона происходит задержка в организме хлоридов и воды, усиленное выделение H+ и аммония, увеличивается объем циркулирующей крови, формируется сдвиг КЩР в сторону алкалоза. Действуя на клетки сосудов и тканей, гормон способствует транспорту Na+ и воды во внутриклеточное пространство, увеличивая его водный объем (отек).

АПФ и Ковид-19.

АПФ является инструментом для прикрепления коронавирусов, они стимулируют синтез АПФ, вызывают брадикининовый шторм: неадекватное расширение сосудов, увеличение проницаемости сосудов, усиление синтеза гиалуроновой кислоты (в том числе, в легких), которая вместе с тканевой жидкостью образует гидрогель в просвете альвеол, вызывая проблемы с транспортом кислорода; потенциальное увеличение концентрации тканевого активатора плазминогена, с ростом риска кровотечений; потенциальное повышение проницаемости гематоэнцефалического барьера.