2. Гетерометрический и гомеометрические механизмы саморегуляции деятельности сердца.

А. Закон сердца, или закон Франка-Старлинга: чем больше растянута мышца сердца, тем больше сила сокращения этой мышцы. Однако чрезмерное растяжение вызывает сни­жение силы сокращения. Впервые эта зависимость («сила-длина») была обнаружена О. Франком, окончательную формулировку дал в 1918 г. Е. Старлинг. Закон получил дока­зательство в условиях целостного организма. В настоящее время его формулируют следую­щим образом: чем больше конечно-диастолический объем желудочка, тем больше сила со­кращения, т. е. тем больше величина систолического выброса.

Механизм, лежащий в основе этого закона, как считается сейчас, — гетерометрический, т. е. связан с изменением длины саркомеров миокардиоцитов. Как известно, при длине саркомера, равной 1,9—2,2 мкм, миокард способен к развитию максимального напряжения (силы): в этом случае актиновые и миозиновые нити расположены так, что обеспечивается максимальная площадь взаимодействия между головками (миозиновыми мостиками) мио­зина и актиновой нитью. Если степень растяжения большая (длина саркомера становится больше 2,2 мкм), то взаимодействие между нитями уменьшается и сила сердечного сокращения падает. Некоторые авторы, однако, объясняют гетерометрическую саморегуляцию сердца (закон сердца) тем, что способность выделять ионы кальция из саркоплазматического ретикулюма зависит от длины саркомера: чем больше длина, тем выше способность вы­делять кальций и тем выше внутриклеточная концентрация свободного кальция (в межфибриллярном пространстве) и сила сокращения.

В целом, закон Франка-Старлинга реализуется в условиях организма — в момент систо­лы предсердий (фаза активного наполнения кровью желудочков или фаза пресистолы) про­исходит дополнительное введение в желудочки объема крови (около 30% от конечно-диастолического объема), и это вызывает быстрое растяжение мышц желудочка, что повышает силу его сокращения.

Закон сердца демонстрирует возможности рационального использования энергии: при оптимальной длине саркомера за одно и то же количество расходуемой энергии можно со­вершить больше работы.

Б. Гомеометрические механизмы саморегуляции: в этом случае сила сердечных со­кращений зависит от других факторов, в частности, от частоты сердечных сокращений (явление Боудича) или от нагрузки, которая возникает в аорте или легочном стволе (фено­мен Анрепа). При этом длина сердечной мышцы не меняется. Поэтому данные механизмы называются гомеометрическими.

245

Феномен Анрепа (1912) заключается в том, что при повышении давления в аорте и легочном стволе сила сердцечных сокращений (сокращений желудочков) автоматически возрастает, обеспечивая тем самым возможность выброса такого же объема крови, как при меньшей величине артериального давления в аорте или легочном стволе. Итак, чем больше противонагрузка, тем больше сила сокращения, а в итоге — постоянство систолического объема.

Механизмы, лежащие в основе этого вида саморегуляции, несмотря на важность феномена Анрепа для человека, до сих пор не раскрыты. Полагают, что дело связано с концентрацией кальция в межфибриллярном пространстве: очевидно, что с увеличением против нагрузки растет эта концентрация и потому возрастает сила сокращений.

Явление Боудича или лестница Боудича — это хроноинотропный эффект. Он открыт 1871 г. в известных опытах Боудича: раздражая электрическим током полоску сердца лягушки, утратившую способность к автоматии, автор обнаружил, что первое сокращение на электростимул одной амплитуды, а следующее сокращение на второй электростимул такой же силы — значительно выше по амплитуде и т.д. до некоторого предела. Внешне это напоминало лестницу. Поэтому явление и получило название «лестница Боудича». В настоящее время этот эффект подробно исследован. Установлено, что чем чаще сердце сокращается, тем (до определенного предела) выше сила его сокращения. И наоборот, чем реже частота сокращения, тем меньше сила. «Хронос» — время, «иное» — сила, поэтому явление получило название «хроноинотропный эффект» или «хроноинотропное взаимоотношение». В основе его, как принято считать, лежит явление повышения уровня кальция межфибриллярном пространстве при увеличении частоты сокращения сердца — кальций не успевает полностью откачаться из межфибриллярного пространства, а уже появляется новый поток кальция (из саркоплазматического ретикулюма, из митохондрий, из наружной среды), что и создает более высокий фон кальция, чем при редком ритме сердечных сокращений.

В целом, гетерометрическая и гомеометрическая саморегуляция сердца позволяют условиях трансплантации сердца адаптировать работу сердца к условиям внешней среды. У таких людей деятельность сердца возрастает при физической нагрузке, и это во многом обусловлено существованием рассмотренных механизмов саморегуляции сердца.

ВНУТРИСЕРДЕЧНЫЕ ПЕРИФЕРИЧЕСКИЕ РЕФЛЕКСЫ

Впервые о существовании в сердце собственных рефлекторных дуг, участвующих в регуляции деятельности сердца, сказали наши отечественные ученые, в том числе М. Г. Удельнов и Г. И. Косицкий. Согласно их данным, в сердце имеются местные, периферические рефлекторные дуги, которые представлены афферентными нейронами (клетки Догеля II порядка) эфферентными нейронами (клетки Догеля I порядка) и промежуточными нейронами (клетки Догеля III порядка), которые образуют рефлекторную дугу. Она начинается с рецепторов (рецепторы растяжения, хеморецепторы) и может оканчиваться на миокардиоцитах, расположенных в другом отделе сердца. Например, при умеренном растяжении правого предсердия происходит повышение силы сокращений левого желудочка, а при чрезмерном растяжении правого предсердия сила сокращений левого желудочка может снижаться.

Эти явления наблюдаются на изолированном сердце, т. е. вне ЦНС и блокируются с помощью классических веществ, нарушающих проводимость по рефлекторной дуге — местными анестетиками (новокаин, например) и ганглиоблокаторами (бензогексоний, например).

По сути, это пример существования метасимпатической нервной системы (см. «Вегетативная нервная система»).

Эфферентный нейрон этой рефлекторной дуги может быть общим с дугой классического вегетативного рефлекса. В частности, предполагается, что у парасимпатических воя кон эфферентный нейрон (постганглионарный нейрон) — это эфферентный нейрон местной рефлекторной дуги.

246

Местные рефлексы необходимы для того, чтобы демфировать (сглаживать) те изменения в деятельности сердца, которые возникают за счет механизмов гетерометрической и гомеометрической саморегуляции.

ЭКСТРАКАРДИАЛЬНЫЕ РЕГУЛЯТОРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Известно, что в сердце содержатся альфа- и бета-адренорецепторы. Популяция бета-дренорецепторов является доминирующей. Адреналин и норадреналин обладают большей тропностью к бета-адренорецепторам миокарда и поэтому вызывают изменения в деятельности сердца — за счет взаимодействия с бета-адренорецепторами происходит повышение силы и частоты сокращений, проводимости и возбудимости (соответственно, положительный инотропный, хронотропный, дромотропный и батмотропный эффекты). Тироксин и трийод-тиронин (гормоны щитовидной железы), вероятно, за счет повышения концентрации бета-дренорецепторов в миокарде, оказывают в условиях целостного организма эффекты, аналогичные адреналину и норадреналину. Подобное воздействие (повышение силы и частоты сокращений сердца) оказывает глюкагон.

Особое значение для деятельности сердца имеет электролитный состав плазмы, и в первую очередь — уровень калия в крови. Показано, что при повышении его (в норме — 4,5 ммоль) до 8 ммоль возрастает возбудимость и проводимость миокарда, это вызывает появление гетеротопных очагов возбуждения, т. е. экстрасистолы. Аналогичное явление наблюдается и в условиях гипокалиевой среды. При повышении уровня калия в среде до 10 «моль и выше снижается возбудимость и проводимость, блокируется работа синоатриального узла и, в конечном итоге, миокард останавливается в состоянии диастолы. Это явление используется на практике — для остановки сердца в условиях оперативного вмешательства на нем (хирургического лечения пороков сердца и пр.).

В заключение этой части раздела следует отметить, что правое предсердие тоже может вырабатывать гуморальный фактор, способствующий нормализации работы сердца а счет влияния на деятельность почек и сосудов. При растяжении правого предсердия возрастает продукция атриопептина (натрийуретического гормона), который расслабляет гладкую мускулатуру периферических сосудов, одновременно повышая натрийурез (выделение натрия с мочой), что увеличивает диурез и тем самым уменьшает объем циркулирующей крови (ОЦК).

РЕФЛЕКТОРНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ. ЭФФЕРЕНТНЫЕ НЕРВЫ СЕРДЦА

Сердце снабжается симпатическими и парасимпатическими волокнами. Симпатические волокна — это преганглионарные и постганглионарные нейроны, аксоны которых достига­ет сердца. Преганглионарные сердцерегулирующие симпатические нейроны локализованы в области грудного отдела спинного мозга (Th1—Th5), которые прерываются в симпати­ческих ганглиях — верхнем, среднем и нижнем шейном ганглиях, в верхнем грудном ганг­лии (нижний шейный и верхний грудной часто объединены в так называемый звездчатый ганглий). Постганглионарные волокна подходят ко всем миокардиоцитам, в том числе — предсердий и желудочков. Но интенсивность иннервации выше в области предсердий. Бра­тья И. и М. Ционы (1867) и И. П. Павлов показали, что при электрической стимуляции симпатических волокон наблюдаются четыре положительных эффекта — повышение силы, частоты сокращений, повышение проводимости и возбудимости сердечной мышцы (соот­ветственно ино-, хроно-, дромо- и батмотропные эффекты). Известно, что при чрезмерной активности симпатической системы, при чрезмером возбуждении сердечных симпатических нервов возбудимость может возрасти настолько, что в сердце возникнут новые эктопическские очаги возбуждения, что приведет к появлению экстрасистол. Поэтому в такой ситуации достаточно эффективны бета-адреноблокаторы, например, обзидан или бета-1 селек­тивные блокаторы.

Считают, что активация симпатических сердцерегулирующих нейронов наступает лишь в особых, экстренных случаях (стресс, эмоции), в обычных же условиях основным регулятором деятельности сердца является вагус.

Парасимпатические нервы сердца представлены аксонами нейронов вагуса, локализованными в двояком (обоюдном) ядре вагуса (нуклеус амбигиус) и в дорсальном ядре вагуса. По 500 нейронов с каждой стороны — это и есть эфферентные нейроны или преганглионарные нейроны, регулирующие деятельность сердца. Они прерываются в интрамуралым ганглиях, откуда начинается короткий путь постганлионарных нейронов. В их окончания выделяется ацетилхолин, который через М-холинорецепторы сердца оказывает 4 эффекта (все — отрицательные), т. е. уменьшает силу сердечных сокращений, частоту сокращение проводимость и возбудимость (соответственно, отрицательные ино-, хроно-, дромо- и бэтмотропные эффекты). Вместе с тем, известно, что вагус иннервирует, главным образом предсердия, в том числе правый вагус в основном влияет на синоатриальный узел, а левьй — на атриовентрикулярный узел. К миокардиоцитам желудочков вагус не имеет прямоп отношения. Очевидно, что снижение силы сокращения обусловлено, главным образом, за

248

счет уменьшения скорости прове­дения возбуждения по миокарду и за счет снижения возбудимости.

Влияние вагуса на сердце впер­вые обнаружили братья Э. и Э. Веберы (1845). Эти отрицательные эффекты снимаются атропином, и в связи с этим объясняются воздей­ствием медиатора парасимпатиче­ских волокон (ацетилхолина) на М-холино-рецепторы миоцитов. Но еще в 30-е годы нашего века У. Кеннон отметил, что при не­сильном раздражении вагуса мо­гут наблюдаться противополож­ные по направлению эффекты, т. е. повышается сила и частота со­кращений сердца. Удивительно, что эффекты снимались атропинизацией, очевидно, они возникали в результате взаимодействия аце­тилхолина с М-холино-рецепторами. До настоящего времени пыта­ются понять, почему при слабом раздражении вагус дает положи­тельные эффекты, а при сильном раздражении — отрицательные. Возможно, дело в числе парасим­патических волокон: при раздра­жении слабым электрическим то­ком возбуждаются наиболее чув­ствительные парасимпатические волокна, которые вызывают поло­жительные эффекты (в ответ на выделение ацетилхолина клетки сердца повышают свою деятель­ность), а при раздражении более сильным током в реакцию вовлека­ются те волокна вагуса, которые вызывают отрицательные эффекты.

В целом, в условиях целостно­го организма вагус, как правило, оказывает отрицательные эффек­ты, т. е. ингибирует деятельность сердца.

Нейроны вагуса, регулирую­щие деятельность сердца, вместе с нейронами, оценивающими ин­формацию от рецепторов сердца и сосудов (ядра одиночного пути, или солитарного тракта, ретику­лярные ядра: вентральное, пара-

249

медиальное, мелкоклеточное),o6ъединяются в центр, который полу название центра регуляции серди ной деятельности, или сердечный пара- расимпатический центр, или кардио- ингибирующий центр. Этот центр находится во взаимодействии с вазомоторным (сосудо-двигательным центром, и вместе они называются циркуляторными центрами. В обыч- ных условиях влияние вагуса (сердечного парасимпатического центра, или кардио-ингибирующего центра) преобладает над влиянием симпатических нейронов. Это обусловлено тем, что кардиоингибирующий центр находится под постоянным непрерывным влиянием со стороны потока импульсов, идущих от рецепторов (барорецепторы, хеморецепторы, висцерорецепторы). Поэтому частота сердечных сокращений (в норме 60—80 уд/мин) отражает преимущественное влияние этого центра. Когда проводится блокада вагусных влияний на сердце (перерезка, фармакологическая блокада), то частота сердечна сокращений существенно возрастает.

Благодаря такому постоянном тонусу вагуса существует возможность регуляции сердечной деятельности - за счет снижения тонуса вагуса — увеличить сердечную деятельность, а за счет повышения (дополнительного к тому, что есть) тонуса вагуса — можно существенно уменьшить деятельность сердца (частоту и амплитуду сокращений). |

Дополнительная стимуляция деятельности сердца под влиянием симпатических нейронов возникает лишь в экстренных ситуациях, например, в период стресса.

Кардиоингибирующий центр находится под контролем высших центров головного мозга, в том числе — гипоталамуса, коры больших полушарий. Как правило, эти структура одновременно влияют и на деятельность сердца, и на состояние гладких мышц сосудов, т. е, регулируют в целом кровообращение.

Считается, что часть нейронов гипоталамуса (в том числе расположенных в переднем гипоталамусе) оказывает при своем возбуждении трофотропное влияние, активирует пара- симпатические нейроны, в том числе кардиоингибирующий центр, часть нейронов, наобо­рот, повышает активность симпатических нейронов, регулирующих деятельность сердце (эрготропное влияние). Одни и те же ядра гипоталамуса, например, паравентрикулярные одновременно возбуждают и парасимпатические и симпатические нейроны, регулирующие сердце. Считается, что при стрессе, при интенсивной физической нагрузке происходит диффузная активация нейронов гипоталамуса, которая приводит к одновременному возбуждс-

250

иию и симпатических, и парасимпатических нейронов, регулирующих сердце и тонус сосудов. Это приводит к увеличению деятельности сердца, к вазодилатации в работающих мышцах и вазоконстрикции в неработающих мышцах, в коже, чревной области, т. е. к перерас­пределению крови. Итак, гипоталамус — это распределитель, обеспечивающий эффективный кровоток в тех регионах тела, которые в данный момент времени требуют наибольше­го «внимания». В коре есть своеобразные зоны проекции вагуса — их раздражение вызывает определен­нее изменения в деятельности сердца. Например, поясная извилина, орбитальная поверх­ность лобной доли, передняя часть височной доли, моторная и премоторная зона коры. Кора выполняет важную функцию — она позволяет приспособить деятельность сердца (и сосудов ) к текущему моменту, в том числе — за счет предварительного, досрочного изменения деятельности этих образований (например, предстартовое повышение активности сердца). С помощью выработки многочисленных условных рефлексов сердечная деятельность меняется таким образом, что обеспечивается оптимальный уровень кровообращения в данной ситуации для человека.

Итак, за счет центров, локализованных в спинном мозге, в продолговатом, в гипоталамусе, в коре больших полушарий и других структурах мозга осуществляется рефлекторная регуляция деятельности сердца.

Все многочисленные рефлексы, эффекторным звеном в которых является сердце, можно условно разделить на несколько групп:

1) рефлексы, возникающие с рецепторов сердца (кардиокардиальные рефлексы);

2) рефлексы, возникающие с рецепторов сосудистых зон (вазокардиальные рефлексы);

3) рефлексы, возникающие с рецепторов различных органов (висцерокардиальные рефлексы).

4) условные рефлексы, вырабатываемые на различные индифферентные раздражители.

Рефлексы 1-й и 2-й групп можно назвать собственными рефлексами, а рефлексы 3-й группы — как сопряженные рефлексы.

Приведем ряд примеров.

1. В сердце есть много рецепторов — главным образом, рецепторов растяжения и хемо- рецепторов. При их возбуждении возникают кардиокардиальные рефлексы. Например, при умеренном растяжении правого предсердия за счет возбуждения рецепторов растяжения этого отдела сердца происходит снижение тонуса вагуса (кардиоингибирующего центра), и это приводит к повышению частоты и силы сердечных сокращений, т. е. к росту МОК. При чрезмерном растяжении правого предсердия благодаря потоку импульсов от рецепторов растяжения тонус вагуса возрастает, и это приводит к урежению и снижению силы сердечного сокращения, к уменьшениюю МОК. Оба типа рефлекторного ответа направлены на то, чтобы разгрузить правое предсердие от перегрузки. Способы этого достижения, как видно из примера — различные. В целом описанный пример — это известный рефлекс Бейнбриджа, который помимо всего сопровождается также уменьшением продукции вазопрессина (АДГ) и вследствие этого — повышением диуреза и снижением ОЦК (объема циркулирующей крови).

При растяжении левого предсердия возникает рефлекс Китаева, который, в частности, проявляется в снижении деятельности сердца.

При возбуждении хеморецепторов перикарда, например, с помощью никотиновой кислоты или за счет метаболитов — наблюдается изменение в частоте сердечных сокращений (рефлекс Черниговского).

При растяжении рецепторов желудочка во время фазы изометрического сокращения возрастает активность рецепторов растяжения, что повышает тонус вагуса и вызывает поддержание отрицательного хронотропного эффекта (это пример того, как тонус вагуса под-держивается за счет постоянного потока импульсов, идущих от самого сердца).

2. Пример, поясняющий роль вазокардиальных рефлексов: при повышении кровяного давления в области дуги аорты или в области каротидного синуса, где имеется большое

251

скопление барорецепторов, повышается поток импульсов, идущих от этих рецепторов по афферентным волокнам вагуса и языкоглоточного нерва к ядру вагуса. Тонус ядра вагуса возрастает, и деятельность сердца снижается (одновременно снижается тонус сосудов). Этот рефлекс относится к разряду стабилизирующих рефлексов, к рефлексам, благодаря которым поддерживается артериальное давление на заданном уровне.

3. Пример висцерокардиальных рефлексов: рефлекс Гольца — механическое раздражение механорецепторов брюшной полости путем сильного удара по животу — вызывай многих животных (например, у лягушки) и человека резкое урежение сердечной деятельности. Это типичный пример вагального рефлекса, обусловленного активацией ядра вагуса. Рефлекс Данини-Ашнера, или глазосердечный рефлекс: раздражение рецепторов глазного яблока (механическое воздействие) у большинства людей приводит к незначительному (4—8 ударов в минуту) урежению деятельности сердца и снижению силы его сокращения. У ваготоников эта процедура вызывает более значительную брадикардию. Хотя физиологический смысл этого рефлекса до сих пор не ясен (Защита? Определение воздействия водя среды?), этот рефлекс наглядно демонстрирует возможности влияния различных орган на состояние сердечной деятельности. Рефлекс используется при оценке тонуса симпатической и парасимпатической нервной системы (как и такие рефлексы как ортостатический, клиностатический, т. е. изменение ЧСС и силы сердечных сокращений соответственно при переходе человека из горизонтального положения в вертикальное и наоборот).

4. Пример, доказывающий возможности влияния коры на деятельность сердца: если прсд- ставить, что вы находитесь на лыжне или в бассейне, то ЧСС может существенно возрасти.

РЕГУЛЯЦИЯ ТОНУСА СОСУДОВ. РЕГИОНАРНЫЙ И СИСТЕМНЫЙ КРОВОТОК И МЕХАНИЗМЫ ЕГО РЕГУЛЯЦИИ

Все сосуды, за исключением капилляров, имеют гладкомышечные клетки, за счет которых меняется просвет сосуда, а следовательно, сопротивление кровотоку и интенсивное кровотока в данном регионе. Прекапиллярные и посткапиллярные сфинктеры также участвуют в регуляции кровотока, благодаря им начинают функционировать или, наоборот, прекращают функционировать капилляры. Повышение тонуса ГМК вен приводит к уменьшению емкости венозного русла и тем самым к повышению венозного притока к сердцу.

Все гладкомышечные клетки сосудов получают влияние со стороны ЦНС. Это осуществляется, главным образом, за счет симпатических нервов. Симпатические преганглио- нарные нейроны, участвующие в регуляции тонуса сосудов, локализованы в грудном отделе спинного мозга (Th1—Th12), в поясничном (L1—L4). Скопление этих нейронов называется спинальным сосудодвигательным центром. Аксоны этих нейронов прерываются в ганглиях (симпатический ствол, или паравертсбральные ганглии, превертебральные ганглии В ганглиях лежат постганглионарные нейроны, аксоны которых в составе различных нерв­ных стволов достигают сосудов и иннервируют их мышечный слой. В окончаниях постганглионарных волокон продуцируется медиатор норадреналин, который взаимодействует с адренорецепторами гладких мышц сосудов и вызывает соответствующий сократительный эффект. В большинстве гладких мышц сосудов в основном преобладает популяция альфа адренорецепторов, поэтому возбуждение симпатических волокон вызывает сокращение глад­ких мышц, что приводит к вазоконстрикции (сужению сосудов). Такая ситуация характерна для сосудов кожи, сосудов чревной области, скелетных мышц. В сосудах сердца имеется выраженная популяция бета-адренорецепторов. Поэтому симпатические нервы могут вызывать расслабление гладких мышц коронарных сосудов, а следовательно, расширение со­судов (вазодилатацию).

В настоящее время обсуждается вопрос о том, что в ряде регионов симпатические волокна по своей природе могут быть холинергическими (в их окончаниях выделяется ацетилхолин), который за счет взаимодействия с М-холинорецепторами вызывает вазодилата­цию. Такие холинергические симпатические волокна, как полагают, имеются в коронарных

252

сосудах и в сосудах скелетных мышц. Однако достоверных доказательств этому факту пока не получено.

Парасимпатические влияния ЦНС оказывает лишь на некоторые сосуды; парасимпатические волокна иннервируют сосуды языка, слюнных желез, мягкой мозговой оболочки, половых органов. При взаимодействии ацетилхолина как медиатора парасимпатических волокон с М-холинорецепторами происходит расслабление гладких мышц сосудов, и это приводит к вазодилатации. Преганглионарные парасимпатические нейроны лежат в продолговатом мозгу (для сосудов головы, языка, слюнных желез), а также в сакральном отделе (в области центра эрекции).

Помимо спинального сосудодвигательного центра (совокупности симпатических пре-ганглионарных нейронов) в продолговатом мозгу и варолиевом мосту имеется скопление нейронов, которое получило название сосудодвигательного центра, или вазомоторного центра. (напомним, что вместе с кардиоингибирующим центром этот центр носит название цир-куляторного центра). Считается, что вазомоторный центр состоит из трех отделов:

1) Сенсорный отдел расположен в области нижней части варолиевого моста, который предназначен для восприятия информации от рецепторов сосуда, сердца или других областей тела.

253

2) Вазоконстрикторный отдел, или прессорный отдел — в передней части продолговатого мозга и в нижней части варолиевого моста.

3) Вазодилататорный отдел, или депрессорный отдел — в передней части продолговатого мозга.

Вазоконстрикторный отдел представлен норадренергическими нейронами, аксоны с которых идут в спинной мозг и при необходимости возбуждают нейроны спинального сосуд двигательного центра. Благодаря этому возникает повышение тонуса сосудов, т. е. наблюдается прессорная реакция.

Вазодилататорный центр, или депрессорный отдел, тоже представлен норадренергическими нейронами, аксоны которых идут к нейронам вазоконстрикторного отдела. Под влиянием нейронов депрессорного отдела активность прессорного отдела снижается, и тем самым снижается активность сосудодвигательного спинального центра, происходит снижение тонуса гладких мышц сосудов, возникает вазодилатация.

В норме обычно в тоническом состоянии находится Вазоконстрикторный отдел вазомоторного центра. Поэтому ко всем гладким мышцам непрерывно идет поток импульсов - примерно 1—3 импульса за 1 секунду. Это приводит к тому, что в условиях покоя гладкие мышцы находятся в определенном тонусе. При необходимости этот тонус может быть снижен до некоторого уровня (базальный тонус), а с другой стороны — в определенных ситуациях он может быть повышен. Для правильной и точной ориентации вводят понятия: базальный тонус, тонус покоя и повышенный тонус. Базальный тонус — это тонус гладких мышц в отсутствии влияния симпатических нервов; тонус покоя — это уровень тонического сокращения в условиях непрерывной импульсации при частоте 1—3 имп/с; повышенный тонус — уровень тонуса при частой симпатической импульсации (более 3 имп/с).

Итак, регулируя поток импульсов к гладким мышцам сосудов, вазомоторный центр может повышать или понижать тонус сосудов и тем самым изменять диаметр сосудов.

Вазомоторный центр контролируется высшими мозговыми центрами, в том числе гипоталамусом и корой больших полушарий. При изложении вопросов регуляции сердечной деятельности уже отмечалось влияние этих структур на частоту и силу сердечных сокращений. Подобное действие характерно и в отношении тонуса сосудов: часть нейронов гипоталамуса повышает тонус прессорного отдела и тем самым тонус сосудов, а часть нейронов гипоталамуса, наоборот, повышает активность депрессорного отдела и тем самым снижает тонус сосудов. Премоторная и моторная зоны коры, поясная извилина, лобные доли коры — все эти структуры причастны к регуляции сосудистого тонуса. Благодаря этому ЦНС обеспечивает регионарную регуляцию кровообращения (это, в основном, функция гипоталамуса), а также системную регуляцию (гипоталамус, кора), в том числе по принципу прогнозирования — досрочную регуляцию, основанную на выработке условных сосудодвигательных рефлексов.

Все механизмы регуляции системного давления, т. е. давления в большом круге кровообращения, в зависимости от скорости их включения делят на три группы:

1. Механизмы кратковременного действия, которые развиваются очень быстро — за несколько секунд, но и продолжительность их действия тоже небольшая; к ним относятся барорецепторные рефлексы, хеморецепторные рефлексы, рефлексы на ишемию мозга.

2. Механизмы промежуточного действия, которые включаются через минуты после от- клонения уровня артериального давления от заданной величины и продолжаются они в течение длительного времени (изменение транскапиллярного обмена, релаксация напряжения стенки сосудов, ренин-ангиотензиновый механизм).

3. Механизмы длительного действия, которые вступают в «работу» после того, как выше— перечисленные механизмы оказываются несостоятельными в отношении нормализации артериального давления (почечная контролирующая система, вазопрессиновый и альдосте- роновый механизмы поддержания артериального давления).

Рассмотрим их подробнее.

754

МЕХАНИЗМЫ КРАТКОВРЕМЕННОГО ДЕЙСТВИЯ

Барорецепторные рефлексы. В крупных сосудах — например, в корне и в дуге аорты, в сонной артерии (в месте ее разветвления на внутреннюю и наружную), в местах бифуркации крупных сосудов, в легочных артериях — имеются скопления барорецепторов, активность которых зависит от величины артериального давления. Например, аортальные барорецепторы повышают частоту импульсации прямо пропорционально в диапазоне изменения давления от 90 до 180 мм рт. ст., т. е. чем выше давление, тем выше частота импульсов, идущих в ЦНС. Для каротидных барорецепторов аналогичное явление характерно при колебании артериального давления от 80 до 180 мм рт. ст. В легочной артерии, в которой в норме давление не превышает 30 мм рт. ст. — прямая пропорциональная зависимость имеет место при колебании давления от 10 до 80 мм рт. ст. Поток импульсов от барорецепторов достиигает ЦНС по афферентным волокнам — например, от дуги аорты они идут по веточке вагуса (аортальный нерв, или нерв Циона-Людвига), а от каротидных рецепторов — по веточчке языкоглоточного нерва — каротидному нерву, или нерву Геринга.

Благодаря этому потоку ЦНС информируется о величине артериального давления. Когда давление становится выше заданной величины, например, выше 100 мм рт. ст. (среднее динамическое давление), то поток импульсов возрастает. Это увеличивает тонус депрессорного отдела вазомоторного центра, который, в свою очередь, снижает активность прессорного отдела, который, в свою очередь, уменьшает влияние на симпатические нейроны спинального сосудодвигательного центра. Тем самым, уменьшается поток эфферентных импульсов, идущих по симпатическим волокнам к сосудам (главным образом, к сосудам кожи, чревной области, скелетных мышц), и в результате — периферическое сопротивле­ние уменьшается, объем сосудистого русла увеличивается, часть крови скапливается в венах и давление уменьшается. Одновременно, при активизации депрессорного отдела вазо­моторного центра повышается активность другого отдела циркуляторного центра — кардиоингибирующего, что снижает работу сердца — силу, частоту сокращений, т. е. уменьшает МОК.

При снижении артериального давления поток импульсов от барорецепторов снижается. Поэтому уменьшается активность депрессорного отдела, возрастает активность прессорного отдела (тонус сосудов возрастает) и одновременно снижается активность кардиоингибирующего центра, что за счет симпатических нейронов спинного мозга приводит к активации деятельности сердца. В итоге растет МОК, возрастает величина периферического сопротивления и возрастает артериальное давление.

При повышении давления в большом круге кровообращения одновременно с описанными механизмами могут возникать и рефлексы, направленные на переброс некоторого коли­чества крови из большого круга кровообращения в малый — за счет расширения легочных вен в малом круге может накапливаться дополнительно более 500 мл крови. В целом, это достигается за счет того, что при уменьшении влияния симпатических нервов на гладкие мышцы сосудов всех областей — и большого, и малого круга кровообращения — в малом круге емкость сосудов возрастает намного больше, чем в большом, в связи с чем автомати­чески в малом круге создается возможность для дополнительного депонирования крови.

Барорецепторы имеются и в венах, например, в устьях полых вен: при переполнении устьев кровью (при повышении венозного давления) возникает также барорецепторный рефлекс (рефлекс Бейнбриджа), который вызывает снижение тонуса вагуса, повышение ча­стоты сокращений сердца и приводит к быстрому опорожнению предсердий и устьев полых вен (см. о рефлексе Бейнбриджа выше).

Хеморецепториый механизм. Заключается в том, что поток импульсов от хеморецепторов меняет рефлекторно деятельность сосудов и сердца таким образом, что устраняются изменения газового состава крови. Хеморецепторы также сконцентрированы в области круп­ных сосудов, например, в дуге аорты, в каротидном синусе, т. е. там же, где барорецепторы. Они возбуждаются при снижении в крови парциального напряжения кислорода, а также

255

при повышении парциального напряжения углекислого газа, при росте концентрации в крови водородных ионов (соответственно, при гипоксемии, гиперкапнии, ацидозе). Импульсация с хеморецепторов, как правило, вызывает повышение деятельности сердца (за счет уменьшения тонуса вагуса (кардиоингибирующего центра), а также одновременно вызывает повышение тонуса прессорного отдела вазомоторного центра. Однако, считают, что хеморецепторный механизм не является ведущим в регуляции артериального давления, так как его основная задача — регуляция глубины и частоты дыхания.

Ишемический механизм регуляции артериального давления. Многие физиологи и пато- физиологи считают этот механизм самым мощным механизмом, поддерживающим артериальное давление при его резком снижении. Он возникает при падении среднего динамического артериального давления ниже 60 мм рт. ст. В результате такого снижения артериального давления резко нарушается кровообращение головного мозга, возникает ишемия нейронов, в том числе нейронов вазомоторного центра. В ответ нейроны вазомоторного центра (прессорный отдел) интенсивно возбуждаются, активизируя при этом все симпатические нейроны — сосудодвигательного и сердечного спинального центра, в результате чего артериальное давления буквально «на глазах» в пределах каких-то 10 минут возрастает до 270 мм рт. ст. Это достигается за счет интенсивного вазоконстрикторного эффекта, который распространяется почти на все органы, в том числе — на сосуды почек (возникает временная анурия). В итоге — деятельность нейронов мозга восстанавливается, и давление постепенно снижается до исходного уровня, если благодаря повышению давления удалось ликвидировать причину, вызвавшую падение артериального давления ниже 60 мм рт. ст.

В целом, следует заключить, что описанные механизмы не могут существовать длительное время. Например, если артериальное давление, несмотря на наличие барорецепторного рефлекторного механизма, все-таки остается высоким, то происходит частичная адаптация барорецепторов и снижение реакции на потоки импульсов от них со стороны центральных структур, поэтому они утрачивают свое истинное значение. На смену приходят следующие механизмы (2-я линия «обороны»).

ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ РЕГУЛЯТОРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Изменение транскапиллярного обмена. При стабильном повышении артериального давления происходит усиление фильтрации жидкости на артериальном конце капилляра и снижение реабсорбции жидкости на венозном конце капилляра в большом круге кровообращения. Это вызывает повышение выхода жидкости в ткани (отек), увеличение объема интенстициального пространства, но при этом частично снижается объем циркулирующей крови, что вызывает уменьшение артериального давления. При гипотонии, наоборот, растет реабсорбция и ОЦК, что нормализует артериальное давление.

Релаксация напряжения стенки сосуда. Как известно, в нормальных условиях при повышении артериального давления для сохранения прежнего калибра сосуда, т. е. прежнего объема притекающей к органу крови, тонус гладких мышц сосуда возрастает, противодействуя повышению диаметра сосуда. Это миогенный механизм саморегуляции, который широко представлен в различных регионах — в сосудах мозга, сосудах почки, сосудах сердца и т. п. Но если артериальное давление длительное время удерживается на уровне, намного превышающем нормальное давление, то тонус гладких мышц сосудов постепенно снижается: хотя при этом диаметр сосудов возрастает, возрастает кровенаполнение органа, однако системное давление за счет такого механизма может частично нормализоваться.

Если давление постоянно ниже нормального, то тонус стенки сосуда повышается, что создает предпосылки для нормализации артериального давления.

Ренин-ангиотензиновый механизм. Если артериальное давление, несмотря на реализацию барорецепторного, хеморецепторного, транскапиллярного и других механизмов, не повышается выше необходимого уровня, то в почках начинается усиленная продукция ренина (клетки юкстагломерулярного аппарата, расположенные вокруг приносящих артерий

256 .

продуцируют ренин непосредственно в эти сосуды). Под влиянием ренина происходит об­разование ангиотензина-1 (из ангиотензиногена), а под влиянием конвертирующего фер­мента — образование ангиотензина-П — мощного сосудосуживающего фактора. Под его влиянием возрастает тонус гладких мышц артерий, артериол (этим уменьшается приток крови к коже, чревной области), возрастает тонус гладких мышц вен — этим достигается повышение венозного возврата крови к сердцу и увеличение систолического объема, а сле­довательно, и МОК. В итоге — возрастает артериальное давление. Одновременно ангиотензин-П, как известно, повышает продукцию альдостерона (см. ниже) — это увеличивает реабсорбцию натрия и воды, и тем самым — объем циркулирующей крови, что также спо­собствует росту артериального давления. При достижении нормальных показателей арте­риального давления продукция ренина снижается.

Необходимо отметить, что в почках имеются барорецепторы, а точнее — чувствительные клетки, которые в ответ на уменьшение артериального давления повышают продукцию ренина. В то же время, ренинпродуцирующие клетки почки имеют симпатические волокна. Поэтому при активации симпатической нервной системы происходит возбуждение и этих волокон, в результате чего норадреналин через бета-адренорецепторы повышает продукцию ренина.

Ренин-ангиотензиновый механизм вступает «в работу» через 20 минут от момента падения артериального давления. Однако возможности этого механизма небезграничны. Поэтому в последующем основную роль начинают играть механизмы длительного действия (3-я линия «обороны»).

МЕХАНИЗМЫ ДЛИТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ

Почечная контролирующая система. При повышении артериального давления даже на 1 мм рт. ст. возрастает выделение воды почками. В результате — снижается объем внеклеточной жидкости (объем внутрисосудистой и межклеточной жидкости), а в конечном итоге уменьшается объем циркулирующей крови. Это приводит к снижению венозного возврата крови, уменьшению МОК и снижению артериального давления. Повышение диуреза (объема конечной мочи) обусловлено тем, что при постоянном высоком уровне артериального давления увеличивается объем фильтрации (первичной мочи) и, одновременно, за счет специальных механизмов (см. ниже) — снижается относительный объем реабсорбции воды, что и приводит к росту диуреза.

При сниженном артериальном давлении, наоборот, уменьшается способность фильтровать воду, возрастает до определенных пределов способность почек реабсорбировать воду (см. ниже), уменьшается объем выводимой жидкости, возрастает объем внеклеточной воды, в том числе ОЦК и тем самым возрастает МОК, а следовательно, и артериальное давление. Резкое падение давления снижает диурез вплоть до полной анурии.

Вазопрессшювый (АДГ) механизм. Вазопрессин, или антидиуретический гормон, как известно, способствует реабсорбции воды, расширяя внеклеточные пространства между эпителием собирательных трубок в почках и повышая способность воды входить в интерстициальное пространство, где за счет противоточно-поворотного механизма создается высокое осмотическое давление.

При повышении артериального или венозного давления происходит растяжение соответ-ствующих участков сосудистого русла (в том числе и предсердий), и поток импульсов от рецепторов растяжения вызывает, так называемый, рефлекс Гауэра-Генри (или Генри-Гауэра, по другим авторам): существенно снижается выделение вазопрессина, что увеличивает диурез за счет уменьшения процесса реабсорбции воды в собирательных трубках почек, в результате снижается ОЦК, за ним — снижается МОК и артериальное давление.

При снижении артериального давления, наоборот, поток с рецепторов растяжения уменьшается, поэтому возрастает выделение из нейрогипофиза вазопрессина, увеличивается его продукция в нейронах гипоталамуса, все это повышает реабсорбцию воды, что ведет к росту ОЦК, повышению МОК и артериального давления.

257

В последние годы обнаружено, что одновременно с вазопрессином в регуляции уровня диуреза может участвовать атриопептин, который вырабатывается в клетках правого и, частично, левого предсердий. При чрезмерном растяжении предсердий продукция атриопептина возрастает. Этот гормон, с одной стороны, снижает тонус периферических сосудов вызывая увеличение объема сосудистого русла, а с другой, — повышает натрийурез, а вместе с ним повышает выделение воды. Иначе говоря, атриопептин, или натрийуретическя гормон — это антагонист вазопрессина. Следовательно, при растяжении предсердий, с одной стороны, снижается продукция вазопрессина, а с другой, — возрастает продукция натрийуретического гормона (атриопептина). Оба этих явления способствуют нормализащя артериального давления.

Альдостероновый механизм. При сниженном артериальном давлении под влиянием ан- гиотензина-П повышается продукция альдостерона. Он, в свою очередь, повышает реабсорбцию натрия и воды, что вызывает повышение ОЦК и рост артериального давлении. Одновременно альдостерон повышает чувствительность ГМК сосудов к вазоконстрикторным факторам, что тоже, в конечном итоге, способствует повышению артериального давлсния. Такие эффекты альдостерона проявляются через несколько дней.