Механизмы регуляции просвета сосудов - динамика сердечно-сосудистой системы
Видео: Изменяем задержку предсердно-желудочкового узла – хронотропный эффект
Количество крови, протекающей по разным частям кровеносного русла, и распределение ее по мириадам сосудов зависит в первую очередь от сокращения гладких мышц в зонах регулируемого сопротивления. При гистологическом исследовании различий в строении гладких мышц разных сосудов обнаружить не удалось. Однако функциональные различия сосудов разных органов бывают настолько выраженными, что одно и то же вещество может вызвать сокращение сосудов в одном органе и расширение в другом. Ме1lander [19] в обзоре литературы, посвященном местной регуляции просвета сосудов, заметил, что, хотя многие детали функционального значения местных сосудистых реакций остаются невыясненными, отдельные аспекты все же прослеживаются относительно ясно. Существуют местные факторы, способствующие дополнительному притоку питательных веществ в ткани, метаболическая активность которых повышается. Объектом таких механизмов регуляции являются, очевидно, прекапиллярные резистивные сосуды (артериолы и прекапиллярные сфинктеры). Гладкие мышцы сосудов сохраняют частично сокращенное состояние («тонус») даже после устранения всех известных ныне внешних причин сокращения. При помощи факторов, ослабляющих такой базальный тонус, можно добиться расширения сосудов. Внешние влияния как местные, так и более отдаленные могут вызвать сокращение гладких мышц сосудов. Существуют механизмы местной регуляции сосудов, присущие всем частям кровеносного русла, но имеются и другие механизмы, преимущественно сосудорасширяющие, которые в различных тканях, обладающих разными функциями, оказывают совершенно разное действие.
Так, например, способность гладких мышц к сокращению в ответ на растяжение (миогенный ответ) присуща, по-видимому, большинству сосудов, но ее относительное значение для регуляции просвета сосудов в разных тканях выражено неодинаково.
Полагают, что тормозные воздействия на гладкие мышцы сосудов, вызывающие расслабление гладких мышц и максимальное увеличение кровотока, выражены в достаточной степени в большинстве тканей. Сравнение величины кровотока в состоянии покоя с его максимальной величиной дает возможность судить о величине «резерва кровотока». Mellander приводит следующие цифры:
*В последние годы советскими исследователями открыта внутрисердечная нервная система, регулирующая функции сердца в соответствии с изменениями гемодинамики и являющаяся механизмом более высокого порядка, нежели тот, который описан Starling (см. Косицкий Г. И., Червов а И. А. Сердце как саморегулирующаяся система. — М.: Наука, 1968- Удельное М. Г. Физиология сердца. — М.: МГУ, 1975. — Примеч. ред.).
Ткань | Величина кровото-ка в покое, мл мин: 100 г ткани | Макси-мальная величина кровотока, мл/мин: 100 г ткани |
Миокард | 70 | 400 |
Скелетная мышца... | 3 | 60 |
10 Видео: ***Изменение Сердечного Ритма***|***Izmenenie Serdechnogo Ritma*** | 180 | |
Нервная система | 50 | 140 |
Желудочно-кишечный тракт | 35 | 275 |
Печень (артериальный кровоток) ... | 30 | 150 |
400 | 500 |
Как видно из приведенных данных, в таких тканях, как миокард, желудочно-кишечный тракт, печень и кожа, имеется очень большой резерв кровотока.
Stainsley [20] в обзоре механизмов местной регуляции кровотока отметил, что в этой области серьезных исследований выполнено мало и ощущается недостаток новых идей. Он пришел к заключению, что сущность местной регуляции кровотока «остается в основном невыясненной». Заманчивое предположение о низком уровне содержания кислорода вблизи артериол или прекапиллярных сфинктеров как о факторе, регулирующем просвет сосудов, существует уже давно, но раскрыть механизм действия этого фактора до сих пор не удалось. Более того, оказалось, что в разных тканях этот фактор оказывает разное действие. В противоположность этой практически унитарной гипотезе предлагались и более сложные, допускающие влияние множественных регуляторных факторов разного происхождения. Уровень наших знаний на сегодняшний день свидетельствует о том, что не нужно увлекаться количеством гипотез о разных потенциальных механизмах, могущих оказывать влияние на исследуемый процесс- следует сохранять осторожность и при определении доли участия в этом процессе спонтанной активности сосудов в ожидании более исчерпывающих данных, которые могут быть получены при прямом определении критических переменных. Проблема регуляции просвета периферических сосудов представляется такой же сложной, как и проблема регуляции деятельности сердца во время нормальных физиологических условий при нормально функционирующих интактных механизмах регуляции. Есть основание думать, что интегративная регуляция периферического кровотока осуществляется симпатическим отделом вегетативной нервной системы. Очевидно, наконец, что для поддерживания адекватного системного давления крови при наличии больших колебаний сопротивления периферических сосудов и величины местного кровотока необходимо участие ряда контрольных механизмов. Поэтому целесообразно вначале рассмотреть механизмы нервной регуляции и затем суммировать данные о тех механизмах регуляции, которые на основе огромного количества экспериментальных фактов были отнесены к местным механизмам регуляции просвета периферических сосудов.
Роль нервной системы. В гидравлической системе, подобной изображенной на рис. 4.1, должны существовать чувствительные и надежные рычаги управления, способные быстро реагировать на значительные изменения уровня активности различных тканей без резких изменений артериального давления крови. Повседневный опыт свидетельствует о том, что в такой регуляции принимает участие нервная система. У людей с поражением симпатической нервной системы может возникать обморок только потому, что они перешли в вертикальное положение. Эмоции (смущение, страх) и изменение температуры окружающей среды могут вызвать внезапное видимое на глаз покраснение или побледнение кожи. Нервная регуляция просвета сосудистой системы обеспечивает приспособление сердечного выброса и распределение общего кровотока к изменяющимся потребностям тканей и поддержание необходимого уровня системного артериального давления при сохранении жизненно важных функций сердца, мозга и других тканей. Подробности этой системы приведены в интересном и образно построенном обзоре Burton [21]. С целью сохранения жизненно важных функций нервные механизмы обычно обладают достаточной мощностью и преобладают над гормональными [22]. Такого рода приспособление просвета сосудов происходит непроизвольно и выполняется под влиянием симпатической нервной системы. Оказалось, что импульсы симпатической нервной системы обычно адресуются не всем тканям одинаково, как полагали раньше. Наоборот, эта импульсация обнаруживает хорошо выраженную функциональную дифференциацию [23]. Кодовый рисунок импульсов, идущих по симпатическим нервам к кровеносным сосудам кожи, почек или кишечника, постоянно изменяется в соответствии с изменениями типа и уровня функциональной активности. Renkin и Rosell [24] приводят данные, свидетельствующие в пользу предположения о том, что регуляция просвета артериол и тонуса сфинктеров проводится раздельно, способствуя изменению схемы распределения кровотока в капиллярных сетях, подобных изображенным на рис. 4.6.
Гладкие мышцы некоторых сосудов имеют двойную иннервацию (сосудосуживающую и сосудорасширяющую), в других сосудах они иннервируются только сосудосуживающими или только сосудорасширяющими нервами. Имеется и третий вид гладкомышечных клеток, которые, по-видимому, лишены всякой иннервации, но реагируют как на адреналин, так и на ацетилхолин (которые являются медиаторами соответственно симпатической и парасимпатической нервной системы). В сосудах, обладающих высокой чувствительностью к ацетилхолину, не всегда удается найти холинергическую иннервацию. Некоторые участки сосудистого русла чувствительны к напряжению углекислого газа в артериальной крови- другие расширяются под воздействием неотождествленных продуктов обмена веществ. Таким образом, однозначное четкое описание механизмов регуляции просвета периферических сосудов невозможно в силу чрезвычайной сложности этой системы и недостаточного уровня наших знаний о ней. В данном обсуждении будут рассмотрены некоторые наиболее важные нервные, гормональные, химические и физические механизмы регуляции, а также факторы, имеющие важное значение для регуляции тонуса сосудов некоторых важных органов.
Симпатическая сосудодвигательная система. Нервная регуляция просвета периферических сосудов осуществляется преимущественно симпатической частью вегетативной нервной системы. Аксоны нервных клеток, тела которых лежат в интермедиолатеральном столбе грудного отдела спинного мозга, выходят из спинного мозга в составе передних корешков и заканчиваются синапсами в ганглиях симпатического ствола или в дополнительных ганглиях. Постганглионарные аксоны сопровождают сегментарные нервы до периферических сосудов или идут прямо к околососудистым сплетениям в составе которых и достигают периферии. Терминальные ветви симпатических сосудосуживающих нервов достигают гладких мышц сосудов и, по всей вероятности, выделяют медиаторы, вызывающие сокращение или расслабление гладких мышц сосудистой стенки.
РИС. 4.13. ЦЕНТРЫ, РЕГУЛИРУЮЩИЕ СТЕПЕНЬ СУЖЕНИЯ СОСУДОВ.
Симпатические сосудосуживающие нервы периферической сосудистой системы происходят от интермедиолатерального столба клеток в грудной части спинного мозга. Импульсы, регулирующие разряды симпатических нейронов, спускаются от продолговатого мозга и гипоталамуса. Гипоталамус играет важную роль в вегетативном контроле многих висцеральных функций. Путем стимуляции «прессорных» и «депрессорных» зон продолгозатого мозга легко вызвать изменения в системном артериальном давлении. Однако эти зоны в продолговатом мозге могут на самом деле скорее оказаться проводящими путями от высших центров к спинному мозгу, чем истинными «сосудодвигательными центрами».
Скопления нервных клеток в интермедиолатеральном столбе являются спинальными сосудодвигательными центрами, которые получают импульсацию от афферентных нервных волокон, входящих в спинной мозг из различных органов, а также регулирующие импульсы от вышерасположенных нервных структур (рис. 4.13). Неспособность к поддержанию постоянного уровня давления крови появляется у людей непосредственно после травматического повреждения спинного мозга в шейной части. Так как при таком повреждении прерываются нисходящие пути, а не нервные клетки грудной части спинного мозга и поступающая к последним афферентная импульсация, то это свидетельствует о том, что импульсы от высших центров в нормальных условиях определяют деятельность (модулируют разряды) спинальных сосудодвигательных центров. Спустя некоторое время у таких пациентов вновь появляется реактивность сосудов, которая имеет рефлекторный характер и реализуется с участием спинальных центров. Например, при экспериментальном увеличении афферентной импульсации, поступающей в спинной мозг (например, при растяжении мочевого пузыря), можно наблюдать повышение системного артериального давления до 300 мм рт. ст. и даже более высших цифр [29].
Центры продолговатого мозга. Электрическая стимуляция одних частей продолговатого мозга вызывает немедленное повышение давления крови (прессорные зоны), а в других — резкое понижение его (депрессорные зоны, см. рис. 4.13). Указанные зоны принято называть соответственно сосудосуживающими и сосудорасширяющими «центрами». Эти так называемые «центры» не имеют четких границ и представляют собой диффузные сети взаимосвязанных групп нейронов. Характер взаимоотношений прессорных и депрессорных зон пока не выяснен, кроме того, они находятся под непрерывным воздействием импульсов, поступающих от различных источников: прессорецепторов, хеморецепторов, соматических афферентов и вышележащих частей центральной нервной системы. Эти расположенные в продолговатом мозге «центры» регуляции сердечно-сосудистой системы необходимы для нормальной регуляции системного артериального давления (см. главу V).
Центры промежуточного мозга. Этот отдел мозга и, в частности, гипоталамус содержит центры, обеспечивающие интегративные реакции, отражающиеся на состоянии сосудистой системы: регуляцию температуры тела, водный баланс, жажду, голод и реакции сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку.
РИС. 4.14. РЕГУЛЯЦИЯ ПРОСВЕТА СОСУДОВ.
А. Сужение или расширение сосудов в разных тканях может вызываться при помощи многих нервных, гормональных и химических механизмов. Полагают, что симпатические волокна и циркулирующие норадреналин и 1-адреналин взаимодействует с определенными рецепторами (а-рецепторы), 3-рецепторы лишены иннервации. Расширение сосудов вслед за временной окклюзией кровотока в сосудах объясняется действием химических сосудорасширителей.
Б. Специальные сосудодвигательные механизмы обнаружены преимущественно в коже, хотя симпатические сосудорасширители найдены и в скелетных мышцах, и в сердце- возможно, что брадикининовый механизм расширения сосудов существует в железах. Роль специальных сосудосуживающих веществ — вазопрессина (питресспна), ангиотензина, серотонина — в регуляции просвета сосудов в нормальных условиях остается пока неопределенной.
Электрическая стимуляция определенных точек гипоталамуса приводит к выраженным изменениям частоты сердечных сокращений, сократимости желудочков сердца и артериального давления, а также к расширению кровеносных сосудов в скелетных мышцах (через известные симпатические холинергические сосудорасширяющие волокна, см. ниже). Эти функциональные явления, свидетельствующие о наличии регуляторного влияния центральной нервной системы, подтверждаются все растущим количеством анатомических данных о наличии нервных путей, спускающихся от промежуточного до нижерасположенных отделов мозга [26].
РИС. 4.15. СОСУДОДВИГАТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ В РАЗЛИЧНЫХ ТКАНЯХ.
Кровяное русло некоторых тканей является весьма нечувствительным ко всем нормальным сосудодвигательным механизмам, например, мозговые сосуды мало реагируют на содержание СО2. а легочные — па содержание О2. Кровяное русло внутренностей является весьма чувствительным и реагирует на многочисленные и разнообразные регулирующие механизмы. Реактивность коронарных сосудов является трудноопределяемой из-за того, что большинство сосудодвигательных влияний затрагивает и функцию сердца. Сосуды кожи мышц, реагируют на очень большое количество разных регуляторных воздействий и являются крайне чувствительнымм.
К центрам гипоталамуса поступают нервные импульсы от многих частей мозга, в частности от моторной и премоторной зоны коры, фронтальной и орбитальной коры, височной доли, миндалевидных тел, островка и gyrus anguli [27]. Если электрическая стимуляция какой-либо зоны мозга вызывает определенные поведенческие реакции, то, как правило, они сопровождаются реакциями со стороны сердечно-сосудистой системы и наоборот, если электрическая стимуляция какой-либо зоны мозга не вызывает изменений в деятельности сердечно-сосудистой системы, то она редко вызывает и поведенческие реакции.
Симпатические сосудосуживающие нервы. Сосудосуживающее действие симпатических нервных волокон бывает наиболее выражено в кровеносных сосудах скелетных мышц кожи и внутренних органов (рис. 4.15, см. 4.17), Действие сосудосуживающих нервных волокон симпатического происхождения реализуется, по-видимому, через так называемые альфа-рецепторы, на которые действуют и 1-адреналин и норадреналин (рис.. 4.14, А). Сосуды скелетных мышц снабжены как адренэргическими сосудосуживающими, так и холинэргическими сосудорасширяющими волокнами. Сосудосуживающие волокна кожи участвуют в сохранении тепла и прямые сообщения между маленькими артериями и маленькими венами (артериовенозные анастомозы) кожи подчинены прямому контролю со стороны гипоталамического центра теплоотдачи. Большое количество крови проходит через эти каналы прямо из терминальных артерий в емкие венозные сплетения в целях усиления теплоотдачи. Артериовенозные анастомозы полностью подчинены сосудосуживающим волокнам и после перерезки последних бывают предельно расширены. В других участках гладкие мышцы кровеносных сосудов сохраняют выраженный тонус и после перерезки сосудосуживающих нервных волокон (т. е. они остаются частично сокращенными).
Сосудо-расширяющие нервы симпатического происхождения. У собак и кошек стимуляция симпатической цепочки в поясничной ее части может вызвать начальное расширение сосудов скелетных мышц, за которым следует их сужение. Введение адреноблокирующих веществ предотвращает сужение сосудов, вследствие чего возникает только их расширение [27]. Такое расширение наблюдается только в скелетных мышцах, оно потенциируется эзерином и снимается атропином [28]. В перфузате таких мышц было найдено вещество, подобное ацетилхолину [28]. На этих наблюдениях основано представление о существовании сосудорасширяющей системы симпатического происхождения (рис. 4.14, Б). Полагают, что эта система берет начало в моторной зоне коры головного мозга, импульсы из которой поступают в гипоталамус и далее через центры продолговатого мозга в спинной мозг и симпатические нервы в кровеносные сосуды скелетных мышц, где они оказывают сосудорасширяющее действие. После блокады или инактивации симпатических сосудосуживающих волокон сосуды скелетных мышц несколько расширяются, но сохраняют значительный базальный тонус (вследствие частичного сокращения гладкомышечных клеток). При стимуляции системы симпатических сосудорасширяющих волокон кровоток в мышце может увеличиваться в пять или шесть раз. В обзоре Greenfield приведены данные, свидетельствующие о наличии активного нейрогенного сосудорасширения в мышцах и коже человека. Uvnas [30] показал существование видовых различий этого феномена: холинергические сосудорасширяющие нервы были обнаружены у собак, кошек, мангуст, лис и шакалов, но их не удалось найти у лемуров, обезьян Старого света, кроликов, барсуков и хорьков. У различных животных могут наблюдаться существенные различия механизмов сосудодвигательных реакций.
Аксон-рефлексы. Стимуляция периферических концов перерезанных задних корешков спинного мозга (афферентные волокна) вызывает расширение сосудов кожи. Раньше эта реакция приписывалась действию моторных волокон, выходящих из спинного мозга антидромно по отношению к чувствительным волокнам, которые обычно входят через эти корешки. В настоящее время предполагают, что этот феномен объясняется гипотетическим аксонрефлексом, подразумевая, что чувствительные нервные волокна в коже могут иметь коллатерали, достигающие близлежащих сосудов (см. рис. 4.14, Б). Генерируемые сенсорными окончаниями импульсы могут распространяться прямо на сосудорасширяющую веточку в стенке сосуда так же, как и в спинной мозг. Таким же механизмом пытаются объяснить сосудорасширяющий эффект определенных раздражителей и механического раздражения кожи.
1 Ряд авторов высказывают обоснованные сомнения в существовании так называемых аксон-рефлексов (см., например, Григорьева Т. А. Иннервация кровеносных сосудов. — М., 1954. — Примеч. ред.).
Парасимпатические механизмы расширения сосудов. Стимуляция
парасимпатических нервов, идущих к определенным сосудам (например, к сосудам слюнных желез), вызывает обильную секрецию слюны и резко выраженное расширение сосудов. Такую гиперемию пытались объяснить наличием парасимпатических сосудорасширяющих нервов. Hilton и Toms [31] опубликовали данные, свидетельствующие о том, что под влиянием раздражения парасимпатических нервов железистые клетки выделяют в интерстициальные щели фермент брадикинин, отщепляющий от тканевых протеинов полипептид, который, диффундируя к кровеносным сосудам, вызывает расширение последних (см. рис. 4.14, Б). Брадикинин удалось обнаружить в экскрете желез. В физиологическом растворе, которым перфузировали подкожную клетчатку во время сильного потоотделения, Также находили вещество, подобное брадикинину. Таким образом, в расширении сосудов кожи во время сильного потоотделения могут участвовать брадикининовые механизмы.
Гуморальные механизмы. Действие импульсов, проходящих по терминалям вегетативной нервной системы, передается на эффекторы посредством освобождаемых ими медиаторов. В парасимпатической системе таким медиатором является ацетилхолин, который оказывает сильное сосудорасширяющее действие в некоторых участках сосудистого русла. Исследованиями Euler [22] выявлено, что медиатором симпатических сосудосуживающих волокон является норадреналин, большие количества которого обнаружены в симпатических нервах и тканях с интактной симпатической иннервацией. Норадреналин отличается от 1-адреналина, который выделяется главным образом хромафинными клетками мозгового вещества надпочечников, а также другими хромафинными клетками, скопленными в разных частях тела, в частности в сердце. Норадреналин вызывает сужение сосудов во всех тех участках сосудистого русла, на которые он вообще оказывает действие. В противоположность норадреналина 1-адреналин обладает сосудорасширяющим действием в скелетной мышце (возможно, что и в сердце) и оказывает мощное влияние на работоспособность миокарда.
Понятие о сосудистых рецепторах. Катехоламины оказывают на сосуды скелетной мышцы либо суживающее, либо расширяющее действие. Норадреналин обладает мощным сосудосуживающим действием, а 1-адреналин в зависимости от условий может оказать как сосудосуживающее, так и сосудорасширяющее действие. Это дает основание предполагать, что в гладкой мышце имеются два типа адренорецепторов, т. е. участников мембраны, реагирующих на катехоламины — альфа- и бета-адренорецепторы. Так как термин «рецептор» может быть неверно истолкован как сенсорный или афферентный рецептор, участвующий в рефлекторной активности, то слово «рецептор» на рис. 4.14 было заменено словом «эффектор».
Обзор фармакологии сосудистых гладких мышц, включая понятие о рецепторах, представлен в работе Green и Kepchor [33]. Хотя сообщения о существовании этих «рецепторов» (точнее, эффекторов) пробудили большой интерес среди физиологов, сомнительно, чтобы циркулирующие катехоламины имели большое значение в регуляции просвета периферических сосудов в нормальных условиях. С другой стороны, действие норадреналина как медиатора симпатических сосудосуживающих нервов несомненно имеет значение в регуляции тонуса определенных участков сосудистого русла.
Ацетилхолин. Медиатором парасимпатических нервных окончаний является ацетилхолин. Если приведенное выше представление о брадикининовом механизме выдержит проверку временем и критическую проверку, то прямое действие ацетилхолина как нормального регулятора будет рассматриваться только в связи с холинергическими сосудорасширяющими волокнами симпатического происхождения, существующими в скелетной мышце и, возможно, и в коронарных сосудах. Внутривенное введение ацетилхолина вызывает расширение сосудов в различных участках сосудистого русла, но маловероятно, чтобы этот эффект имел важное значение для регуляции просвета периферических сосудов в нормальных условиях. Уровень ацетилхолинэстеразы в крови достаточно высок для быстрого разрушения ацетилхолина и для вызывания ответных реакций сосудистой системы потребуется внутривенное введение очень больших доз последнего.
Химические сосудорасширяющие вещества. Общеизвестно, что при восстановлении кровотока в конечности после зажатия артерий, продолжавшегося несколько минут, кожа конечности принимает ярко- красный цвет. Такое расширение сосудов, вызванное временным прекращением кровотока, называется реактивной гиперемией. Roy и Brown [34], исследовавшие эти реакции, пишут: «...нам кажется, что они намного разъясняют вопрос о способе регуляции местного кровотока в нормальных условиях. Вероятно, существует местный механизм, независимый от центров продолговатого и спинного мозга, который меняет степень расширения кровеносных сосудов в зависимости от потребностей тканей». Хотя это предположение было высказано еще в 1879 г., подобное мнение существует и сегодня, несмотря на то, что до сих пор не отождествлено вещество, вещества или другие механизмы, вызывающие расширение сосудов во время реактивной гиперемии или повышения метаболической активности тканей. Lewis [35] описал серию остроумных наблюдений, на основании которых он присоединился к мнению о том, что сосудорасширяющее вещество является нормальным продуктом метаболизма.
Простагландины. Многими исследователями доказано, что экстракты везикулярных желез овцы и семенная жидкость человека оказывают мощное сосудорасширяющее действие и сильное влияние на гладкие мышцы других внутренних органов [36]. Впоследствии из экстрактов было изолировано и исследовано целое семейство веществ. Простагландины А и Е вызывают сильные сосудорасширяющие эффекты в большей части кровеносного русла как in vivo, так и in vitro. Внутривенное вливание этих веществ приводит всегда к падению артериального давления крови преимущественно вследствие понижения суммарного периферического сопротивления. Широкое распространение разных простагландинов вызывает некоторое сомнение относительно их физиологических функций. Несомненно, что они могут претендовать на роль местных медиаторов, вызывающих изменение кровотока в условиях повышенной метаболической активности или других реакций тканей. Однако вопрос об их специфической регуляторной функции остается дискуссионным.
Неотождествленные сосудорасщиряющие вещества. Наиболее очевидными являются, пожалуй, последствия прекращения кровотока или повышения уровня обмена веществ, к которым относятся понижение напряжения кислорода, повышение напряжения углекислого газа в тканях, понижение pH вследствие накопления кислых продуктов обмена веществ. На самом деле, перфузия кровью, содержащей пониженное количество кислорода, может вызвать сосудорасширение в некоторых органах, в частности в сердце, скелетных мышцах, коже и в меньшей степени в желудочно-кишечном тракте. Однако, если бы пониженный уровень кислорода в крови действительно был непосредственной причиной расширения сосудов, то с восполнением кислородной задолженности восстановился бы и исходный уровень кровотока. Однако имеются данные, свидетельствующие о том, что как в коже, так и в мышце кислородная задолженность «погашается с избытком» [38], причем дополнительное увеличение кровотока может составить 50—200% того прироста кровотока, который обеспечит восполнение кислородной задолженности. Далее, повышенный уровень кровотока может сохраниться и после того, как содержание кислорода в венозной крови достигло исходного уровня или даже превысило его. С другой стороны, Hyman и сотр. наблюдали точное количественное восполнение задолженности эффективного кровотока, что говорит в пользу существования каких-то неотождествленных сосудорасширяющих веществ. Характер такого рода веществ маскируется тем, что калий, АТФ и молочная кислота могут оказать значительное влияние при интраартериальной инъекции, но при местном внутримышечном введении их воздействие на кровоток чрезвычайно мало [41]. Mellander и сотр. [42] показали, что местное повышение осмотического давления сопровождалось расширением сосудов в мышце.
В настоящее время реактивную гиперемию объясняют влиянием неидентичных гистамину сосудорасширяющих продуктов (или продукта) обмена веществ, накопляющихся во время гипоксии. Короче говоря, реакция сосудов объясняется действием неотождествленного сосудорасширяющего вещества (или веществ). Наделение этого гипотетического вещества привлекательным названием внесло бы некоторое успокоение, но нисколько не ускорило бы процесс его отождествления. Название «неотождествленное сосудорасширяющее вещество» на рис. 4. 14 и 4. 15 является на самом деле полезным для привлечения внимания к этой неразрешенной проблеме.
Дериваты адениловой кислоты. Аденозинотрифосфат (АТФ) является важным источником энергии для нужд обмена веществ. В процессе освобождения энергии оно превращается в аденозиндифосфат (АДФ). Если бы АДФ обладал сильным сосудорасширяющим действием, то он мог бы служить и фактором, обеспечивающим приспособление кровотока к требованиям обмена веществ. В настоящее время накопилось большое количество данных, свидетельствующих о том, что АТФ, АДФ, аденозинмонофосфат и даже аденозин действительно обладают сосудорасширяющим действием [43]. Возможно, что все они вызывают сосудорасширение через одни и те же тормозящие «рецепторы», мембраны сосудистых мышц, но эффект АТФ и АДФ оказался сильнее других. Хотя действие этих веществ и нуждается в дальнейшем исследовании, мы пока не располагаем данными, свидетельствующими об их клеточном происхождении и возможности влияния на гладкие мышцы сосудов. Одним из трудностей, встречающихся в исследовании этого вопроса, является чрезвычайная чувствительность сосудистого русла к этим веществам: они вызывают расширение сосудов уже в таких концентрациях, которые еще нельзя обнаружить при помощи имеющихся на сегодняшний день других методов исследования.
Вазопрессин (питрессин). Нейрогипофиз выделяет полипептид вазопрессин, который вызывает очень сильный коронарососудосуживающий эффект. Действие этого вещества реализуется, по всей вероятности, через эффекторы («рецепторы»), нечувствительные к адреналину, серотонину или гистамину.
Близкое расположение и функциональные связи центров гипоталамуса и нейрогипофиза наводят на мысль о том, что вазопрессин может участвовать в регуляции просвета сосудов, но показать наличие такого специфического действия пока не удалось. В состав вазопрессина входят восемь аминокислот, так же как в состав двух других веществ, обладающих способностью вызвать сокращение, окситоцин, вызывающий сокращение матки и ангиотензина.
Ангиотензин. Почки выделяют в некоторых случаях протеин ренин, который, взаимодействуя с содержащимися в крови протеином (гинертензиногеном), превращает его в ангиотензин I, состоящий из 10 аминокислот. Ангиотензин I не влияет на просвет сосудов, но под влиянием соответствующего фермента от него отщепляются две аминокислоты и образуется ангиотензин II, обладающий мощным сосудосуживающим действием (см. рис. 5.13). Синтез этих соединений, выполненный Page и сотр. [44], является выдающимся достижением. В поисках причин системной артериальной гипертензии был исследован и этот механизм и полагают, что он может участвовать в нормальной регуляции просвета периферических сосудов, извращающейся при гипертензии. Полагается, что ренин содержится в юкстагломерулярном аппарате в виде гранул и что количество этих гранул зависит от уровня давления крови. Из гранул в ответ на понижение системного артериального давления понижение пульсового давления или сужение почечных сосудов может освобождаться и поступать в общий кровоток большее количество ренина. Механизм, вызывающий освобождение ренина, остается неясным, хотя существуют предположения о том, что юкстагломерулярный аппарат может выполнять функции сосудистого рецептора растяжения (барорецептора) или реагировать на электролитный состав окружающей жидкой среды. Кроме возможного участия в регуляции просвета сосудов, ренин оказывает влияние на регуляцию объема крови и других биологических жидкостей главным образом через воздействие на секрецию альдостерона. До сих пор остается невыявленным чувствительный элемент, следящий за концентрацией ангиотензина I, ангиотензина II или ренина в крови, и поэтому кажется преждевременным считать, что этот механизм участвует в норме в регуляции просвета периферических сосудов. Более детальное обсуждение этого вопроса см. в главе V.
Серотонин. Сыворотка свернувшейся крови вызывает сужение кровеносных сосудов. Так как вещество, вызывающее такую реакцию, может усложнять картину при исследовании механизмов гипертензии, Page и сотр. [45] исследовали эту проблему и изолировали вещество, названное серотонином или, что более точно, 5-гидрокситриптамином. При внутривенном введении это вещество оказывает весьма сложное влияние на легочное кровообращение [46], которое практически нечувствительно к другим раздражителям (см. рис. 4. 15 и 4. 19). На периферическое кровеносное русло, а особенно на коронарные сосуды серотонин оказывает сосудорасширяющее действие. Однако в нормальных условиях серотонин заключен в тромбоциты и тучные клетки и выход его в кровоток пока не установлен. Таким образом, его участие в нормальной регуляции просвета сосудов остается под сомнением.
Субстанция Ни гистамин. Механическая стимуляция кожи (например, сильное трение) вызывает ряд изменений в состоянии сосудов, включая местное суживание или расширение сосудов — покраснение кожи — расширение сосудов окружающей место воздействия зоны и, наконец, местный отек. Lewis [35] видел причину такой «тройной реакции» в освобождении «субстанции Н» из поврежденной ткани. Это вещество оказалось гистамином, который может быть получен из гистидина путем отщепления диоксида углерода. В экспериментах гистамин вызывает расширение терминального капиллярного русла, но суживает более крупные артериальные ветви. Полагают, что гистаминоподобные вещества участвуют в генезе реакций сосудов в ответ на повреждение ткани при облучении ультрафиолетовыми (загар), инфракрасными (термические ожоги) и рентгеновскими лучами и при механическом сдавливании или травме. Однако вряд ли это вещество участвует в нормальной регуляции просвета сосудов.
Миогенные ответы. В 1902 г. Вауliss [47] сообщил об экспериментах, которые показали, что «мышечный слой артерий, как и другие гладкие мышцы, отвечает на растяжение сокращением» независимо от нервной системы. Позднее Folkow [48] и другие исследователи занимались проблемой сужения сосудов в денервированном кровеносном русле в ответ на повышение давления внутрисосудистого давления. Доказательства существования такого типа реакции являются, как правило, косвенными. Не подвергая сомнению этих наблюдений, все же нелогично считать этот механизм физиологически доминирующим, так как он действует как контур положительной обратной связи и является, таким образом, совершенно нестабильным. «Таким образом, повышение давления крови вызовет сужение сосудов, что в свою очередь вызовет дальнейшее повышение давления» [49]. Если гладкая мышца действительно способна к миогенному ответу, то она должна действовать в сопряжении с встроенной системой рецепторов-датчиков и регуляции и должна определяться сигналами из этой системы.
Саморегуляция
Большой интерес вызывает тенденция кровотока сохраняться в определенных органах практически неизменным при экспериментально вызванном большом диапазоне колебаний, особенно при исключении или сохранении постоянного уровня нейрогенных и гормональных влияний. Так, например, повышение артериального давления в перфузируемой задней конечности от 100 мм рт. ст. до 160 мм рт. ст. сопровождается кратковременным повышением кровотока в два или три раза, но в течение минуты последний опять понижается до уровня, слегка повышающего исходный. При понижении артериального давления от 100 до 60 мм рт. ст. обнаруживается противоположный ход событий: наблюдается кратковременное понижение кровотока почти до остановки его с последующим постепенным повышением до уровня несколько ниже исходного.
Одним из наиболее популярных объяснений этого феномена является попытка относить его к выражениям «базального тонуса» в совокупности с так называемой миогенной реакцией. Тенденция гладкой мышцы отвечать на растяжение развитием сократительного напряжения является принципиально неустойчивой и может существовать только совместно с другими регулирующими механизмами. Так, например, возникший вследствие повышенного артериального давления увеличенный кровоток приводит к повышению напряжения кислорода и вымыванию продуктов обмена веществ, что в свою очередь приводит к расширению сосудов. Эти соображения справедливы и по отношению к «неотождествленным сосудорасширяющим веществам». Кроме того, увеличение инфильтрации жидкости из капилляров при увеличении градиента давления в них может повысить давление внесосудистой жидкости. Эти факторы могут дополнить эффекты, вызванные сократительными свойствами, присущими гладкой мышце. Хотя этот феномен можно наблюдать во многих тканях и органах, степень величины и продолжительности его может быть различной. В этом нет ничего удивительного — стоит только вспомнить о различиях в строении и функции регуляторных механизмов сосудов разных тканей.
