Анатомо-физиологические особенности церебрального кровообращения - системный анализ церебрального кровообращения человека
Глава 1
НЕКОТОРЫЕ АНАТОМО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЦЕРЕБРАЛЬНОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ
На рубеже 50-х - 60-х годов был описан феномен относительного постоянства суммарного мозгового кровотока при изменениях в определенных пределах разности давлений артериального и венозного сосудистых бассейнов головного мозга. Это послужило основанием для введения в физиологическую науку понятия &ldquo-ауторегуляция церебрального кровотока&rdquo- (Яруллин Х.Х., 1983- Павлов Н.А., 1988). У здоровых взрослых людей постоянный уровень церебральной гемодинамики поддерживается в пределах сдвигов системного артериального давления (АД) от 60 до 150 мм рт. ст. (Митагвария Н.П., 1983). При относительно быстром повышении системного АД выше указанных пределов мозговой кровоток возрастает, в ряде случаев может возникнуть &ldquo-срыв&rdquo- механизмов его саморегуляции. В условиях медленных, длительных, прогрессирующих нарастаний величин системного АД (например, в процессе развития и прогрессирования гипертонической болезни) верхняя граница величин системного АД при которой сохраняется эффективность механизмов ауторегуляции церебральной гемодинамики достигает 175 мм рт. ст. (Яруллин Х.Х., 1972- Folkow B., Neil E ., 1976).
Стабильность мозгового кровообращения обеспечивается рядом специфических морфологических и функциональных особенностей его организации. Поэтому является целесообразным краткий анализ морфофункциональных особенностей различных отделов церебрального сосудистого русла.
Морфологические особенности церебрального сосудистого русла.
Артериальная система головного мозга человека по сравнению с другими млекопитающими является высоко дифференцированной. Периферические ветви основных артерий мозга не заканчиваются внутримозговыми артериями, а смыкаются между собой, образуя пограничную зону (зону смежного кровоснабжения по Б.Н. Клоссовскому), в которой располагаются артерио-артериальные анастомозы.
Строение стенок артерий, кровоснабжающих мозг, неодинаково на различных уровнях.
Общая сонная артерия представляет собой сосуд эластического типа с развитым внутренним и средним слоем (Ratinov G., 1964- Fischer H., 1965). Эластический каркас на всем ее протяжении развит хорошо. Большая часть интимы представлена эластически-гиперпластическим слоем. На границе общей сонной артерии с синусом внутренней сонной артерий стенка сосуда истончается почти в два раза за счет уменьшения толщины интимы и средней оболочки. Строение стенки синуса такое же, как у общей сонной артерии. В адвентиции синуса находятся мощные коллагеновые пучки. На границе синуса с шейной частью внутренней сонной артерии сосуд приобретает черты артерии мышечного типа, своеобразного строения. Его стенка еще более тонкая. Эластические мембраны менее развиты. Мышечный слой не имеет эластических мембран.
Внутренняя сонная артерия в шейной части представляет собой сосуд мышечного типа со сложным строением стенки. Гладкомышечный слой сильно развит и не имеет эластической мембраны. Мышечные волокна группируются в косоидущие крупные, макроскопически четко оформленные пучки, так, что стенка артерии становится как бы &ldquo-гофрированной&rdquo- (Ганнушкина И.В., 1973).
В интракраниальном отделе внутренняя сонная артерия приобретает черты обычного сосуда мышечного типа (Fischer H., 1965- Lang J., 1965). Это создает возможность изменения в широких пределах тонического состояния стенки сосуда и определяет перераспределение крови между внутренней и наружной сонными артериями. Церебральные артерии мышечного типа осуществляют активные сократительные реакции при изменениях системного АД, являясь мощными регуляторами мозгового кровотока.
Собственно мозговые артерии являются сосудами мышечного типа. Они имеют тонкую интиму (Fischer H., 1965). В адвентиции крупных артерий (диаметром более 600-800 мкм), расположенных в тканях мозга обнаружены так называемые &ldquo-струны&rdquo-, стабилизирующие конфигурацию сосуда и, по мнению ряда авторов, ограничивающие возможность расширения их просвета (Мчедлишвили Г.И., 1968- Демченко И.Т., Москаленко Ю.Е., 1977- Мотавкин П.А., 1980-). На поверхности мозга адвентиция сосудов мышечного типа усилена звезчатыми волокнами поверхностного слоя мягкой мозговой оболочки (Демченко И.Т., 1983).
Внутримозговые артерии имеют диаметр от 14-30 до 240-300 мкм. Они отходят под острым углом от поверхностных артерий мозга в направлении его желудочков и поэтому получили название &ldquo-радиальных&rdquo- (Клосовский Б.Н., 1951). Стенки артерий малого диаметра в своих утолщениях содержат большое количество мышечных клеток и немного эластической ткани (Демченко И.Т., 1983).
Сеть пиальных сосудов является начальным звеном локального микроциркуляторного русла коры головного мозга. Располагаясь в каналах мягкой мозговой оболочки пиальные сосуды окружены свободно перемещающейся спинно-мозговой жидкостью (Демченко И.Т., Москаленко Ю.Е., 1977). Это создает благоприятные условия для изменения диаметра кровеносных сосудов и исключает их механические воздействия на нейроглиальные элементы мозга (Мчедлишвили Г.И., 1968).
Артериолы головного мозга. Стенки артериол образованы тонкой интимой и гомогенной эластической мембраной. В средней оболочке арте-
риол располагаются несколько слоев гладкомышечных клеток, адвентиция определяется только в самых крупных артериолах. В местах ветвления сосудов микроциркуляторного русла обнаружены утолщения интимы, содержащие большое количество гладкомышечных клеток и немного эластической ткани (Чернух А.М., Есипова И.К., 1971). Таким образом, интима артериол является весьма эффективным регулятором церебрального кровотока.
В микроциркуляторном русле головного мозга функционально можно выделить центральный (магистральный) капилляр и боковые ветви. Центральные капилляры имеют больший диаметр и высокую скорость кровотока (Lierse W., 1968- Мчедлишвили Г.И., 1968).
Капилляры внутри мозговой ткани тесно выстланы эндотелиальными клетками, а снаружи окружены отростками астроцитарной глии (Wolff H.G., 1938).
Скорость кровотока в капиллярах мозга может существенно изменяться (от величин, близких к нулю, до 6-9 мм/с). Она зависит от многих факторов, из которых два имеют основное значение:
- й артериовенозная разность давлений;
- й - сопротивление кровотоку в самих капиллярах.
Артериовенозная разность давлений в капиллярах определяется общим уровнем артериального давления в прекапиллярных артериях и посткапиллярных венулах. Давление в прекапиллярных сосудах зависит от уровня общего системного давления и сопротивления кровотоку в приводящих артериях. Наибольшее значение имеет сопротивление в ближайших артериолах, приносящих кровь в данный микроваскулярный бассейн. Сопротивление кровотоку в капиллярах зависит от их диаметра и вязкости крови (Куприянов В.В., Караганов Я.Л., Козлов В.И., 1975).
Наличие прекапиллярных сфинктеров у устьев боковых разветвлений микрососудов обеспечивает возможность регуляции кровотока по сосудам микроциркуляторного русла. К настоящему времени не сложилась единая точка зрения о физиологическом значении сфинктеров в регуляции кровотока по боковым капиллярам. Chambers, Zweifach et all. отводят этим структурам основную регулирующую роль (Chambers R., Zweifach B.W., 1944- Zweifach B.W., Metz D.W., 1956). В то же время, по мнению Г. И. Мчедлишвили прекапиллярные сфинктеры не имеют существенного значения для изменения интенсивности микроциркуляции в боковых капиллярах (Мчедлишвили Г.И., 1958). Однако, большинство авторов изучающих церебральную микроциркуляцию отмечают важное значение прекапиллярных сфинктеров для обеспечения метаболических потребностей головного мозга.
Оптимизация микроциркуляции в тканях мозга осуществляется также наличием артериоло-венулярных шунтов, обеспечивающих адекватное кровоснабжение групп нейронов (Hassler O., 1966- Митагвария Н.П., 1983).
Особенности венозной системы головного мозга.
Венозные сосуды расположены ближе к поверхности мозга, чем артерии. Исключением являются места впадения крупных вен в синусы, в которых вены располагаются над артериями.
Вены имеют тонкую стенку. Эндотелий крупных вен состоят из двух слоев: собственно эндотелия вены и эндотелия ее влагалища (Барон М.А., 1965- Барон М.А., 1966). В головном мозге хорошо развита система венозных анастомозов. По данным морфологических исследований, в среднем мозг человека содержит от 2000 до 4000 анастомозов (Угрюмов В.М., Теплов С.И., Тиглиев Г.С., 1984).
Венозный отток крови из церебрального региона осуществляется через сложную систему емкостных сосудов (венулы, мозговые вены, выпускники, синусы и магистральные вены) двумя основными путями. Во- первых - из поверхностных структур мозга к поверхности полушарий, в венозные синусы твердой мозговой оболочки- во-вторых - из глубоких отделов полушарий в глубокие мозговые вены и далее в прямой синус. Из венозных синусов отток крови осуществляется по внутренней яремной вене и по анастомозам, впадающим в позвоночное венозное сплетение. Емкость позвоночного венозного сплетения достаточно велика, поэтому даже двусторонняя окклюзия яремных вен у здоровых лиц не приводит к значительному повышению внутричерепного давления (Яруллин Х.Х., Васильева Т.Д., 1977- Яруллин Х.Х., Крупина Т.Н., Алексеев Д.А., 1980).
Таким образом, наличие позвоночных венозных сплетений является первым морфологическим фактором, обеспечивающим сбалансированность уровней регионарного притока и оттока крови (Яруллин Х.Х., 1983).
Вторым фактором осуществляющим функцию компенсации венозного застоя в полости черепа являются эмиссарные вены, посредством которых осуществляется сообщение между интра- и экстракраниальными венами. Связь венозных коллекторов мозга с внечерепными венами обеспечивает возможность изменений в широких пределах оттока крови из церебрального региона в зависимости от метаболических потребностей тканей мозга в различных условиях жизнедеятельности человека. Отсутствие венозных клапанов способствует изменениям не только интенсивности оттока крови из бассейна головного мозга, но и направления кровотока при изменениях потребностей тканей органа в притоке и оттоке крови (Шахнович А. Р., Сербиненко Ф. А., Разумовский А.Е., 1979- Федоров Б. М., Себекина Т.В., Стрельцова Е.Н. и др., 1989- Федоров Б. М., 1990).
Третьим морфологическим фактором препятствующим развитию внутричерепного венозного застоя крови является система венозных анастомозов головного мозга, расположенных на различных уровнях и осуществляющих межзональное перераспределение крови. Это перераспределение крови необходимо для компенсации локального венозного застоя при затруднениях оттока крови из различных отделов головного мозга (Betz E., 1975- Ingvar D., 1979).
Таким образом, морфологические особенности церебрального сосудистого русла проявляются выраженностью и многоярусностью коллатерального кровотока, разнообразием направления путей оттока крови. Иными словами, основным физиологическим принципом, лежащим в основе обеспечения стабильного уровня мозгового кровотока является принцип дублирования функций.
