Глава 3. Система кровообращения: принципы организации и регуляции функциональной активности

Международные названия

Содержание

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ СЕРДЦА И ПРИНЦИПЫ РЕГУЛЯЦИИ ЕГО АКТИВНОСТИ

Функциональное назначение системы кровообращения состоит в обеспечении притока крови к различным органам и тканям в соответствии с их метаболическими запросами. Эта задача решается посредством выброса ЛЖ крови, обогащенной в легких кислородом, в аорту с последующим ее распределением к различным областям по системе артериальных сосудов, обеспечением полноценного транскапиллярного обмена и возврата уже деоксигенированной венозной крови в правое предсердие. Этот отдел сосудистой системы обозначается как большой круг кровообращения в противоположность малому, который начинается в ПЖ и обеспечивает ток крови через систему легочных сосудов, в которых она теряет углекислый газ, обогащается кислородом и возвращается в левое предсердие. Каждый отдел сердечно-сосудистой системы имеет особое функциональное назначение, реализация которого обеспечивается отчетливыми особенностями структуры, механизмов регуляции, и полноценность функции которого оценивается по различным показателям.

Сердце — мощный мышечный орган, который выполняет роль насоса и осуществляет нагнетание в аорту крови, притекающей к нему по системе венозных сосудов. Эта функция сердца обеспечивается попеременными ритмическими сокращениями и расслаблениями мышечных волокон, образующих стенку предсердий и желудочков. Систола и диастола миокарда камер сердца согласованы между собой определенным образом, и цикл работы сердца начинается в части правого предсердия, в котором расположены устья полых вен. Затем волна сокращения охватывает оба предсердия, которые имеют общий миокард. Длительность систолы предсердий при ЧСС 75 уд./мин равняется 0,1 с. По окончанию систолы предсердий начинается систола желудочков, которая длится 0,3 с. В это время и на протяжении еще 0,4 с предсердия находятся в состоянии диастолы. Оба желудочка сокращаются одновременно, и по окончанию их сокращения возникает диастола, которая длится 0,5 с. В конце диастолы желудочков, за 0,1 с до ее окончания, возникает новая систола предсердий и начинается новый цикл сердечной деятельности.

Возбуждение сердца обусловлено активностью основного водителя ритма — синусного или синоатриального узла, расположенного в устье полых вен. Он относится к проводящей системе сердца и состоит из малодифференцированных мышечных волокон, близких по структуре к волокнам Пуркинье в стенке желудочков. Из синусного узла возбуждение распространяется по миокарду предсердий и достигает AV-узла, функция которого заключается в передаче возбуждения от предсердий к желудочкам.

AV-узел расположен в правом предсердии в области межпредсердной перегородки, вблизи соединительнотканного кольца, отделяющего предсердия от желудочков. От AV-узла берет начало пучок Гиса, который представляет собой мышечный мостик, проводящий возбуждение дальше к желудочкам. Начальная часть этого пути — общая ножка пучка Гиса — входит в желудочек по межжелудочковой перегородке, делится на две ветви (правую и левую ножки), одна из которых идет к правому, другая к левому желудочкам.

Конечные разветвления проводящей системы представлены сетью волокон Пуркинье, диффузно расположенной под эндокардом, которые передают возбуждение непосредственно волокнам миокарда.

Одним из важнейших свойств сердца является его автоматия — способность возбуждаться и сокращаться независимо от внешних влияний. Причиной этой автоматии является ритмическое изменение величины мембранного потенциала клеток проводящей системы. Наибольшей способностью к автоматии обладает водитель ритма — синусный узел, тогда как клетки других отделов проводящей системы называются скрытыми водителями ритма, поскольку в норме их автоматия не проявляется и они берут на себя функцию водителей ритма только после нарушения функции вышерасположенных отделов проводящей системы.

Автоматия свойственна также AV-узлу, и при отключении предсердного водителя ритма сокращения желудочков постепенно восстанавливаются за счет импульсов, исходящих из этого узла. При этом сокращение предсердий и желудочков происходит не последовательно, а одновременно, поскольку возбуждение одинаково быстро достигает миокарда как предсердий, так и желудочков (AV-сердечный ритм).

Способность клеток проводящей системы генерировать возбуждение находится в обратной зависимости от удаленности от синусного узла, что обозначается как «убывающий градиент автоматии». Синусный узел именуется центром автоматии первого порядка, задаваемая им ЧСС равняется 70–75 уд./мин. AV-узел рассматривается как центр автоматии второго порядка, частота задаваемого им ритма примерно вдвое меньше.

Сердце может сокращаться и под влиянием автоматии водителей ритма, расположенных более дистально (в волокнах Пуркинье), тогда ЧСС будет еще ниже.

Восстановление автоматии центров второго и низшего порядков при выключении вышерасположенных центров происходит с задержкой в несколько секунд или даже десятков секунд. Это получило название «преавтоматической паузы», в течение которой наблюдается асистолия.

Автоматия свойственна только атипичным мышечным волокнам, сосредоточенным в проводящей системе сердца. Особенностью клеток — водителей ритма является спонтанная деполяризация в диастолу сердца. Когда мембранный потенциал снижается до определенного критического уровня, для чего требуется его снижение на 20–30 мВ, возникает крутой сдвиг ПД, свидетельствующий о возбуждении клетки. Автоматические центры различного порядка отличаются скоростью медленной диастолической деполяризации: чем она выше, тем выше частота генерируемой имульсации и тем более способность подавлять автоматию нижерасположенных центров. В их клетках ниже скорость диастолической деполяризации, и снижение мембранного потенциала не успевает достичь уровня, необходимого для возбуждения клетки, до поступления импульса из вышерасположенного центра. Однако при отсутствии этих импульсов диастолическая деполяризация клеток вторичной автоматии достигает уровня, необходимого для их возбуждения, и они становятся водителями ритма.

В ответ на поступление импульса клетки миокарда приходят в возбужденное состояние, что проявляется изменением их мембранного потенциала. В состоянии покоя клетки являются максимально поляризованными, величина мембранного потенциала кардиомиоцитов составляет (–80–90 мВ). В момент возбуждения мембрана клетки становится проницаемой для ионов натрия, появление быстрого входящего натриевого тока обусловливает деполяризацию клеточной мембраны и даже приобретение ею положительного заряда в 20–30 мВ. В результате изменение мембранного потенциала на этом этапе ПД составляет 100–120 мВ. Затем происходит восстановление мембранного потенциала — «реполяризация мембраны» — вначале быстрая, затем замедляется и возникает «плато потенциала действия», которое сменяется фазой быстрой реполяризации. Этот тип изменений мембранного потенциала характерен для рабочего миокарда, который как по форме, так и по механизмам развития отличается от типа, свойственного клеткам проводящей системы.

При ЧСС, равной 70 уд./мин, длительность ПД достигает 0,3 с. Она увеличивается при замедлении сердечных сокращений и уменьшается при их ускорении.

Во время возбуждения клетки миокарда теряют способность отвечать возбуждением на импульс, приходящий к ним от очагов возбуждения. Это отсутствие возбудимости называется рефрактерностью, которая имеет абсолютный характер в начальный период ПД, равный 0,27 с, и сменяется периодом относительной рефрактерности, продолжительность которого составляет 0,03 с. В этот период сердечная мышца способна отвечать только на сверхсильные раздражители. За периодом относительной рефрактерности возникает короткий интервал, когда возбудимость клеток повышена — период гипервозбудимости, клетки миокарда могут возбуждаться при действии даже подпороговых стимулов.

Благодаря существованию рефрактерности сердечная мышца не может реагировать на сверхвысокие частоты раздражения; при этом ответ возникает в зависимости от частоты импульсации и состояния кардиомиоцитов на каждый второй, третий или четвертый импульс, который поступает до конца периода рефрактерности.

Возбуждение миокарда сопровождается его сокращением, то есть повышением напряжения и последующим укорочением волокон. Период их сокращения пропорционален длительности ПД, при частом ритме укорачивается как продолжительность ПД, так и длительность сокращения. При резких нарушениях функционального состояния миокарда возможно нарушение связи между возбуждением и сокращением; возникает «электромеханическая диссоциация», когда при сохраненной электрической активности сердца его сократительная активность полностью отсутствует.

Поляризованность мембраны кардиомиоцитов и наличие мембранного потенциала величиной (–90 мВ) обусловлены ионной асимметрией — наличием градиента вне- и внутриклеточной концентрации отдельных ионов, прежде всего ионов калия и натрия. Наибольший трансмембранный градиент характерен для распределения ионов К+, внутриклеточная концентрация которого в 50 раз превышает внеклеточную, тогда как внеклеточная концентрация ионов Na+ примерно в 10 раз выше внутриклеточной. Наличие ионных градиентов обусловлено селективной проницаемостью мембраны в покое: она высокая для ионов калия и низкая для ионов натрия.

При поступлении импульса происходит частичная деполяризация мембраны, и при достижении порогового уровня (–50 мВ) проницаемость мембраны для ионов Na+ резко возрастает. Возникает ПД, фазу быстрой деполяризации которого составляет быстрый входящий натриевый ток. В результате развития ПД происходит реверсия мембранного потенциала, внутренняя сторона мембраны становится электроположительной по сравнению с внешней. Для кардиомиоцитов желудочков ПД составляет 110 мВ, что превышает потенциал покоя на 20 мВ.

Фаза быстрой деполяризации сопровождается реполяризацией мембраны: вначале быстрой, когда ПД снижается на 10–15 мВ, затем медленной — фазой плато, обусловленной медленным входящим натриевым и кальциевым током. Третья фаза — фаза быстрой реполяризации определяется выходящим калиевым током. В диастолу функционирование натрий-калиевого насоса обеспечивает восстановление исходного ионного состава внутриклеточного содержимого за счет выведения ионов натрия из клетки и «закачивания» в нее ионов калия.

Существенно отличный характер имеет электрическая активность клеток — водителей ритма, которые характеризуются отсутствием истинного потенциала покоя и способностью спонтанно ритмически генерировать ПД. ПД клеток синусного узла имеет 3 фазы: первая — фаза медленной спонтанной деполяризации, которая определяется снижением калиевой проводимости мембраны, уменьшением входящего калиевого тока и небольшим возрастанием входящего кальциевого и медленного натриевого тока. Когда спонтанная деполяризация достигает порога (–40 мВ), генерируется ПД, который определяется быстрым входящим кальциевым током. В фазу реполяризации восстановление мембранного потенциала достигается выходящим калиевым током и уменьшением входящего тока кальция.

Основной структурой мембраны, характерной для клеток — водителей ритма и обеспечивающей медленную диастолическую деполяризацию, являются f-каналы, которые активируются при гиперполяризации клетки. Через регуляцию состояния этих каналов катехоламины осуществляют положительное, а ацетилхолин — отрицательное хронотропное действие, соответственно увеличивая или уменьшая скорость медленной диастолической деполяризации.

ПРИНЦИПЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СЕРДЦА КАК НАСОСА

Каждая из полостей сердца имеет свою определенную функцию. Предсердия выполняют роль резервуара, в котором в систолу желудочков накапливается кровь, притекающая из венозной сети и откуда она поставляется в желудочки в их диастолу. Желудочки функционируют как насос, нагнетающий кровь в артериальную систему. Ток крови в нормальных условиях происходит только в одном направлении — из предсердий в желудочки и из желудочков — в систему артерий. Это обусловлено, с одной стороны, наличием кольцеобразных пучков мышечных волокон в предсердиях вокруг устьев полых и легочных вен, выполняющих роль сфинктеров, а с другой — наличием клапанов (AV-, отделяющих предсердия от желудочков, и полулунных, отделяющих правый желудочек от ЛА и левый — от аорты). Открытие или закрытие клапанов определяется градиентом давления по обе их стороны.

AV-клапаны — трехстворчатый в правом и двустворчатый, или митральный в левом сердце — препятствуют обратному току крови из сокращающихся желудочков в предсердия. В диастолу желудочков эти клапаны находятся в открытом состоянии, поскольку давление крови в полости желудочков ниже, чем в полости предсердий. При систоле желудочков давление крови в них повышается и клапаны закрываются. У краев клапанов имеются сухожильные нити, которые прикрепляются к сосочковым мышцам, которые начинают сокращаться в самом начале сокращения желудочков и препятствуют пролабированию клапанов.

Полулунные клапаны (аортальный и пульмональный) препятствуют возврату крови из аорты и ЛА в желудочки в их диастолу. В систолу желудочков, когда давление в них становится выше, чем в соответствующих сосудах, клапаны открываются, в диастолу желудочков при снижении в них давления полулунные клапаны закрываются.

Движение крови как в полостях сердца, так и во всей сосудистой системе определяется градиентом давления. Изменения давления в предсердиях относительно невелики: на высоте систолы давление в них не превышает 5–8 мм рт. ст., в диастолу снижается до 0, а в период систолы желудочков постепенно повышается в результате наполнения полости кровью, притекающей из вен. Когда систола желудочков заканчивается и открываются AV-клапаны, давление в предсердиях снижается в результате свободного перемещения крови в желудочки.

За 0,1 с до начала систолы желудочков проходит систола предсердий, в результате которой происходит некоторое дополнительное заполнение желудочков кровью. Несмотря на небольшую величину этого объема, он имеет существенное физиологической значение, поскольку приводит к растяжению миокарда желудочков, увеличению его КДО и существенно отражается на силе сокращения миокарда желудочков.

Систола желудочков начинается сразу после завершения систолы предсердий. Волна сокращения постепенно распространяется по миокарду желудочков, в результате чего часть мышечных волокон сокращается, другая часть растягивается. Форма желудочков изменяется, а давление остается неизменным. Эта фаза называется «фазой асинхронного сокращения» и длится примерно 0,05 с. После того как сокращение охватывает все волокна желудочков, давление крови в их полостях начинает возрастать, AV-клапаны закрываются.

Полулунные клапаны в это время еще остаются закрытыми, так как внутриполостное давление в желудочках еще не достигает уровня давления крови в отходящих артериальных сосудах. Поэтому объем желудочков остается неизменным и возникает «фаза изометрического сокращения». Вместе фаза асинхронного сокращения и фаза изометрического сокращения составляют «период напряжения желудочков».

После того как давление крови в полостях сокращающихся желудочков превысит давление в соответствующих сосудах, наступает «фаза изгнания», когда кровь из желудочков поступает в аорту и ЛА. Эта фаза наступает тогда, когда давление в ЛЖ превысит 65–75 мм рт. ст., а в ПЖ — 5–12 мм рт. ст.

Начальный период выброса крови из желудочков происходит на фоне быстрого подъема внутриполостного давления и составляет «фазу быстрого изгнания», которая длится 0,10–0,12 с и сменяется фазой «медленного изгнания» длительностью 0,10–0,15 с, совпадающей с постепенным снижением внутрижелудочкового давления.

Максимальный уровень давления крови в ЛЖ в нормальных физиологических условиях достигает 115–125 мм рт. ст., в ПЖ — 25–30 мм рт. ст. Это различие определяется значительно большим сопротивлением выбросу крови из ЛЖ и соответственно большей его массой и силой сокращения.

Вслед за фазой изгнания наступает диастола желудочков. Миокард желудочков начинает расслабляться, внутриполостное давление опускается ниже, чем в отходящих сосудах, и полулунные клапаны захлопываются. Время от начала расслабления желудочков до закрытия полулунных клапанов обозначается как «протодиастолический период», который длится 0,04 с. Затем на протяжении 0,08 с желудочки продолжают расслабляться при закрытых AV- и полулунных клапанах — «фаза изометрического расслабления», пока давление в желудочках не упадет ниже, чем в предсердиях, которые к этому времени уже заполнены кровью. При появлении достаточного градиента давления между полостями предсердий и желудочков AV-клапаны открываются, кровь начинает заполнять желудочки.

Заполнение желудочков вначале идет быстро, так как давление в них падает до 0. Это «фаза быстрого наполнения», которая длится 0,08 с. По мере заполнения желудочков давление в них возрастает, наполнение замедляется, наступает «фаза медленного наполнения» длительностью 0,16 с. Окончательное заполнение желудочков в конце их диастолы определяется систолой предсердий длительностью 0,1 с.

Во время диастолы желудочков давление крови в отходящих от них сосудах снижается по мере оттока крови и к концу диастолы составляет 65–75 мм рт. ст. в аорте и 5–10 мм рт. ст. — в ЛА. Однако это давление остается выше давления крови в полостях желудочков, поэтому полулунные клапаны остаются закрытыми.

Эти временные характеристики сокращения и расслабления предсердий и желудочков характерны для сердца, сокращающегося с частотой 75 уд./мин. При изменении этой ЧСС длительность фаз и соотношение между их временными характеристиками существенно изменяются. При учащении ритма значительно укорачивается диастола, главным образом за счет укорочения фазы медленного наполнения. Систола укорачивается относительно менее выражено, главным образом за счет фазы медленного изгнания крови из желудочков. Тем не менее при высокой ЧСС происходит укорочение фазы быстрого наполнения желудочков, уменьшаются КДО и УОК. При замедлении сердечного ритма отмечаются противоположные изменения длительности фаз изгнания и наполнения желудочков.

Заполнение предсердий кровью определяется как преобладанием давления крови во впадающих в них венозных сосудах, так и присасывающим действием грудной клетки, особенно во время вдоха, когда внутригрудное давление снижается до отрицательных значений. В результате давление крови в полых венах и предсердиях также становится отрицательным, что способствует притоку крови с периферии. Помимо этого, при систоле желудочков и укорочении их продольного размера происходит смещение книзу AV-перегородки, что вызывает увеличение полости предсердий, снижение в них давления и всасывание крови из полых вен.

Поскольку основной функцией сердца является изгнание крови, то одним из важнейших показателей его деятельности считается УОК, то есть объем крови, который выбрасывается каждым желудочком за одно сокращение. В нормальных физиологических условиях у среднего человека УОК равняется 65–70 мл. МОК, характеризующий гемодинамическую производительность сердца за 1 мин, определяется расчетным путем как произведение УОК на ЧСС, и у среднестатистического человека в состоянии покоя составляет 4,5–5 л. Однако в условиях интенсивной физической или эмоциональной нагрузки, при гипоксии, в различных других экстремальных состояниях МОК может возрастать в 5 и более раз, достигая 25–30 л/мин, что обусловлено увеличением как УОК, так и ЧСС.

У тренированных людей этот эффект достигается в большей степени за счет возрастания УОК, что является значительно менее энергозатратным, тогда как у нетренированных основным путем увеличения гемодинамической производительности сердца является повышение ЧСС. Это приспособление работы сердца к потребностям организма достигается благодаря наличию ряда таких регуляторных механизмов, как интра-, так и экстракардиальных.

Регуляция силы сокращения сердца осуществляется двумя путями: гетерометрическим и гомеометрическим. В основе гетерометрического принципа лежит закон Франка — Старлинга, в соответствии с которым сила сокращения миокардиального волокна пропорциональна его начальной длине. Применительно к целому ЛЖ это означает наличие прямой зависимости между величиной его КДО и силой сокращения. Существование этой зависимости положено в основу принципа оценки функционального состояния желудочка: чем круче прирост силы сокращения при возрастании КДО, тем выше сократительная способность миокарда.

В клинической практике основным индексом функционального состояния миокарда является фракция изгнания, которая определяется как отношение разницы КДО и КСО к КДО.

Увеличение УОК при возрастании КДО является одной из форм адаптации работы сердца как к увеличению притока венозной крови (преднагрузка), так и увеличению сопротивления выбросу крови из желудочков (постнагрузка). Активирующее действие систолы предсердий на работу желудочков также реализуется по принципу гетерометрической регуляции и способствует реализации зависимости работы сердца от притока венозной крови.

Необходимо отметить, что полноценная реализация закона Старлинга, при которой УОК возрастает в большей степени, чем увеличивается КДО желудочка, возможна только при нормальном функциональном состоянии миокарда. В условиях патологии при снижении сократимости миокарда величина прироста УОК на единицу возрастания КДО уменьшается, высокие значения КДО в большей степени свидетельствуют о миокардиальной недостаточности, чем об адаптации сердца к пред- или постнагрузке.

Принцип гомеометрической регуляции реализуется при неизмененной начальной длине миокардиальных волокон и в условиях целостного сердца проявляется уменьшением КСО, возрастанием УОК и фракции изгнания при неизменной величине КДО. В основе этого принципа адаптации сердца лежит возрастание сократимости миокарда, вызываемое внешними факторами, прежде всего повышенной активностью симпатоадреналовых влияний.

Гомеометрический принцип регуляции сердца определяет также наличие ритмоинотропной зависимости, то есть возрастания силы и скорости укорочения волокон миокарда при повышении ЧСС. Этот эффект развивается постепенно на протяжении нескольких сердечных циклов и носит название «лестницы Боудича». Благодаря наличию ритмоинотропной зависимости при возрастании ЧСС сохраняется способность сердца увеличивать выброс крови на фоне стабильного или даже возрастающего УОК.

Однако ритмоинотропная зависимость, как и закон Старлинга, полноценно работают только в нормальных услових, а при наличии даже умеренной миокардиальной недостаточности эффективность их реализации в гемодинамическую производительность сердца резко снижается. Поэтому возрастание как КДО, так и ЧСС в условиях покоя свидетельствует о снижении функциональных резервов сердца.

В большинстве ситуаций принципы гомео- и гетерометрической регуляции деятельности сердца действуют строго сочетанно. Так, при интенсивной физической нагрузке усиление симпатоадреналовых влияний на сердце сопровождается прямым инотропным эффектом, а увеличение притока крови к сердцу благодаря сокращениям скелетных мышц сопровождается возрастанием КДО и реализацией механизма Франка — Старлинга.

Нервная регуляция сердца осуществляется импульсами, поступающими из ЦНС по симпатическим и блуждающим нервам. Возрастание симпатической стимуляции приводит к положительному инотропному и хронотропному эффектам (то есть увеличению соответственно силы и ЧСС). Повышение ЧСС в этих условиях определяется способностью симпатических нервов увеличивать скорость медленной диастолической деполяризации клеток — водителей ритма, возрастание силы сокращений — влиянием нервов на рабочий миокард. Активация симпатических нервов увеличивает также скорость проведения возбуждения в сердце (положительный дромотропный эффект) и повышает возбудимость миокарда (положительный батмотропный эффект). Устранение симпатических влияний на сердце значительно ограничивает его приспособительные возможности, при интенсивной мышечной работе ЧСС возрастает только на 10–12 уд./мин, быстро появляются признаки недостаточности кровообращения.

Существенное влияние на функциональную активность сердца оказывает также парасимпатический отдел вегетативной нервной системы, повышение активности которого оказывает прямо противоположное влияние в сравнении с симпатическими нервами. Для вагусного влияния характерны отрицательный ино-, хроно-, батмо- и дромотропный эффекты. Вагусное влияние оказывает тоническое тормозное действие на сердце даже в условиях покоя, и этот эффект возрастает вплоть до полной остановки сердца в диастолу при резкой активации блуждающих нервов. Однако при длительном возрастании вагусной активности развивается эффект «ускользания сердца», его сокращения, прекратившиеся вначале, постепенно восстанавливаются.

СОСУДИСТАЯ СИСТЕМА: ПРИНЦИПЫ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ И МЕХАНИЗМЫ ИХ РЕАЛИЗАЦИИ

Большой и малый круг кровообращения состоят из последовательно соединенных отделов, каждый из которых имеет определенную роль в реализации основной функции сосудистой системы и соответственно особенности структуры и функциональной организации. Это прежде всего крупные артериальные сосуды эластического типа, которые выполняют роль компрессионной камеры. За ними следуют прекапиллярные резистивные сосуды — артерии мышечного типа и артериолы, прекапиллярные сфинктеры. Основная функция сосудистой системы — обменная — осуществляется в сети капилляров, за которыми следуют посткапиллярные сосуды сопротивления и затем емкостные венозные сосуды, обеспечивающие возврат крови к сердцу.

Роль сосудов компрессионной камеры заключается главным образом в превращении потока крови из пульсирующего (на выходе из желудочков сердца) в постоянный, в сглаживании пульсовых колебаний давления и кровотока. Это достигается благодаря наличию эластических элементов в стенке крупных артериальных сосудов, их высокой растяжимости.

В нормальных условиях сосуды компрессионной камеры оказывают лишь незначительное сопротивление кровотоку, давление, под которым кровь поступает в артериальные сосуды мышечного типа, мало отличается от давления в аорте. Особенно очевидной роль магистральных артерий эластического типа становится при старении, когда их фибросклеротические изменения приводят к развитию «изолированной систолической гипертензии» в результате потери способности растягиваться в систолу и демпфировать поступление крови из желудочков.

Основная часть сопротивления кровотоку и потому основное участие в установлении уровня АД принадлежит артериальным сосудам мышечного типа и прекапиллярным артериолам. Изменения диаметра этих сосудов определяют как характер распределения потока крови и таким образом величину ее притока к определенным органам и тканям, так и величину капиллярного гидростатического давления.

Для прекапиллярных резистивных сосудов характерна высокая степень миогенного базального тонуса, который постоянно изменяется под влиянием местных физических и химических факторов. Это позволяет в широком диапазоне регулировать локальное кровоснабжение без изменений системной гемодинамики и является основным механизмом регуляции регионарного сопротивления сосудов жизненно важных органов, прежде всего головного мозга и сердца. В других тканях (скелетные мышцы) и внутренних органах резистивные сосуды находятся под контролем симпатического отдела вегетативной нервной системы, влияние которого незначительно в условиях покоя, но резко возрастает при различных стрессовых ситуациях.

Прекапиллярные сфинктеры являются частью прекапиллярных резистивных сосудов. Они определяют площадь обменной поверхности капилляров, изменяя их число, которое доступно для притока крови в каждый момент. Прекапиллярные сфинктеры находятся под контролем главным образом местных регуляторных факторов, к которым относятся метаболиты с вазодилататорной активностью.

Капиллярные обменные сосуды, в которых, собственно, и реализуется основное назначение сердечно-сосудистой системы, образованы одним слоем эндотелиальных клеток, чем обусловлена достаточно высокая проницаемость для жидкой части крови.

Посткапиллярные сосуды — венулы и мелкие вены — относительно мало участвуют в формировании ОПСС. Тем не менее они определяют величину давления в посткапиллярном отделе, от которой зависит давление в капиллярах, а потому интенсивность тока крови через капилляры, транспорт жидкости через их стенку и объем циркулирующей крови.

Емкостные сосуды — мелкие и крупные вены — получили это название в связи с тем, что в них содержится до 70% всего объема крови, тогда как в легочных сосудах, сосудах сердца и системных артериях — только по 10–12%, в капиллярах — до 4%. Емкостные сосуды не оказывают существенного влияния на суммарное сосудистое сопротивление, но играют доминирующую роль в формировании емкости сосудистого русла и поэтому определяют объем притекающей к сердцу крови. Так как гемодинамическая производительность сердца находится в прямой зависимости от венозного возврата, то изменения емкости сосудов венозной системы, которые определяются главным образом активностью влияния симпатических нервных волокон, являются одним из важнейших факторов, оказывающих влияние на величину сердечного выброса.

Артериальные сосуды эластического типа оказывают незначительное сопротивление кровотоку, кровь поступает в мышечные резистивные сосуды почти под тем же давлением, под которым она выбрасывается в аорту. Наибольшая величина сопротивления характерна для резистивных сосудов мышечного типа, артериол и прекапиллярных сфинктеров, падение давления на выходе из которых в большом круге кровообращения достигает 55–60 мм рт. ст.

В результате кровь поступает в капилляры под давлением примерно 27 мм рт. ст., на преодоление сопротивления капилляров расходуется еще примерно 10–12 мм рт. ст., давление крови в венозном конце капилляра равняется 12–15 мм рт. ст. В результате давление крови в емкостных сосудах приближается к 0, что недостаточно для осуществления возврата крови к сердцу, особенно у людей при вертикальном положении тела, когда приходится преодолевать еще и гидростатическое давление столба крови. Этот процесс становится возможным благодаря как присасывающему действию грудной клетки и резкому падению внутригрудного давления во время выдоха, так и наличию «периферического сердца» — массирующего действия на венозные сосуды скелетных мышц, поскольку даже в спокойном состоянии происходит слабое несинхронное сокращение их волокон. Возврату венозной крови способствует также наличие системы клапанов в венозных сосудах, которые предотвращают обратный ток крови при периодически возникающем преобладании давления в вышерасположенных отделах венозной системы над нижерасположенными.

МОК неравномерно распределяется между отдельными областями, характер его распределения зависит как от массы кровоснабжаемой ткани, так и ее нутритивных потребностей. Так, головной мозг получает 13–15% всего МОК, сердце — 4–5%, органы брюшной полости — 20–25%, почки — 20%, скелетные мышцы и кожа — 20–25%. В пересчете на 100 г массы наибольшее кровоснабжение характерно для почек (400 мл/мин), затем печени — 85 мл/мин, сердца — 80 мл/мин, головного мозга — 55 мл/мин, ЖКТ — 40 мл/мин, кожи — 10 мл/мин, тогда как интенсивность кровоснабжения скелетных мышц составляет только 3 мл/мин. Однако следует учитывать, что кровоснабжение печени, почек и кожи обеспечивает не только их нутритивные потребности, но и выполнение общеорганизменных функций — дезинтоксикационной, выделительной, теплообменной. Поэтому в экстремальных условиях кровоснабжение этих органов может быть уменьшено без существенной угрозы для их жизнеспособности. В условиях интенсивной физической нагрузки, когда МОК увеличивается более чем в 4 раза до 25 л/мин, распределение кровотока происходит следующим образом: приток крови к скелетным мышцам возрастает более чем в 20 раз (до 65 мл/мин), к сердцу — в 4,5 раза, тогда как кровоснабжение мозга практически не изменяется, а кровоснабжение печени, почек, печени и пищеварительного тракта уменьшается в 5–6 раз. Этот эффект достигается различными по характеру реакциями сосудов отдельных областей — сопротивление сосудов скелетных мышц резко снижается, сердца — не изменяется, а сопротивление сосудов мозга и внутренних органов возрастает.

Объемная скорость потока крови в сосудах определяется в соответствии с законами гидродинамики, отношением между двумя переменными величинами — внутрисосудистым давлением и сопротивлением стенок сосуда. Поэтому характер перераспределения кровотока в различных физиологических, экстремальных или патологических ситуациях детерминируется изменениями сосудистого сопротивления, которое является выражением тонуса сосудистой стенки. Принцип его регуляции определяется соотношением между миогенным или базальным сосудистым тонусом, локальными и внешними, нейрогуморальными влияниями на него.

Базальный сосудистый тонус определяется внутренней миогенной активностью, то есть способностью гладкомышечных клеток сосудистой стенки реагировать сокращением на растягивающее действие внутрисосудистого давления. Это приводит к появлению спонтанной электрической активности гладкомышечных клеток и их последующему сокращению. Базальный тонус наиболее выражен в резистивных сосудах и прекапиллярных сфинктерах; совершенно незначителен в венозных емкостных сосудах, тонус которых определяется почти исключительно констрикторным влиянием симпатической нервной системы.

Наличие миогенной активности сосудистых гладкомышечных клеток обусловливает феномен «ауторегуляции локального кровотока», то есть его относительной независимости от изменений АД. Так, при повышении внутрисосудистого давления крови возрастает миогенная активность сосудистых гладкомышечных клеток, увеличивается базальный тонус и соответственно сопротивление, в результате чего кровоток остается постоянным. Напротив, при снижении растягивающего внутрисосудистого давления базальный тонус уменьшается, снижается сопротивление, кровоток также сохраняется неизменным. Это означает, что выраженность базального тонуса и таким образом расширительного резерва пропорциональна величине давления в просвете сосуда.

Помимо этого, повышение давления и соответствующее увеличение кровотока способствуют вымыванию вазодилататорных метаболитов и возрастанию базального тонуса, тогда как падение давления и уменьшение кровотока — их накоплению и расслаблению сосуда, что синергично с миогенным фактором участвует в ауторегуляции кровотока.

Благодаря базальному тонусу сосуды постоянно находятся в состоянии частичного сокращения. Это обусловливает наличие у них расширительного резерва, который реализуется при действии местных метаболических регуляторных факторов. Местная концентрация вазоактивных метаболитов зависит как от метаболической активности ткани, так и величины кровотока. При нарушениях баланса между ними концентрация метаболитов может возрастать, вызывая локальное расширение сосудов и увеличение кровотока, или снижаться с соответствующим сокращением сосудов и уменьшением потока крови, что приводит в конечном счете к восстановлению баланса. Действие метаболитов ограничивается прекапиллярными сосудами и сфинктерами и практически не распространяется на посткапиллярные сосуды, которые находятся в основном под контролем симпатического отдела вегетативной нервной системы.

Природа метаболитов, ответственных за местную регуляцию сосудистого тонуса, остается пока неустановленной. Возможно, что в большинстве тканей синергично действуют несколько факторов, к которым относятся аденозин, молочная кислота, сниженное парциальное напряжение кислорода, повышенная концентрация протонов.

Нейрогенные механизмы осуществляют контроль за всей сосудистой системой, обеспечивая возможности для поддержания оптимального кровоснабжения как всего организма в целом, так и отдельных органов и тканей. Это достигается поддержанием адекватных АД и МОК, при которых осуществляется оптимальное перераспределение потока крови между отдельными органами и тканями в зависимости от их метаболической активности и потребности в кровоснабжении.

Осуществление адекватной местной регуляции кровотока возможно только в условиях постоянного контроля за уровнем АД. В ином случае одновременное расширение сосудов в ряде областей приведет к снижению общего сосудистого сопротивления, снижению АД, уменьшению тканевой перфузии. Поддержание АД в этих условиях происходит как за счет усиления деятельности сердца, так и путем сужения в областях с низкой потребностью в кровоснабжении. Эти эффекты достигаются путем активации симпатической нервной системы, гуморальных систем, прежде всего РААС, в основе которой лежит функция баро- и хеморецепторов, локализованных в рефлексогенных зонах — аортальном и каротидном тельцах, а также непосредственно в миокарде. Импульсация, исходящая из расположенных в них барорецепторов при повышении АД или давления в полостях сердца, подавляет активность сосудодвигательного центра и соответственно импульсную активность в симпатических волокнах, уменьшает продукцию ангиотензина II. Снижение импульсной активности барорецепторов при уменьшении АД снимает тормозное действие барорецепторных зон на активность сосудодвигательного центра, расположенного в продолговатом мозгу, и способствует возрастанию симпатических влияний на сердце и сосуды, продукции ангиотензина II. Это приводит к возрастанию силы и ЧСС, сокращению артериальных и венозных сосудов. В результате возрастает ОЦК и увеличивается скорость кругооборота крови, что проявляется увеличением МОК и восстановлением АД.

При этом прекапиллярные резистивные сосуды и сфинктеры, находящиеся в состоянии метаболической дилатации, характеризуются сниженной чувствительностью к тоническим симпатическим влияниям и остаются расширенными, тогда как сосуды в метаболически неактивных зонах сужаются, а поток крови перераспределяется пропорционально нутритивным потребностям тканей.

В симпатических терминалях высвобождается медиатор норадреналин, который связывается с α-адренорецепторами мембраны гладкомышечных клеток и вызывает их сокращение.

Неравномерность симпатических влияний на периферические сосуды в значительной мере определяется различной плотностью их иннервации. Хотя окончания адренергических нервов выявляют в непосредственном контакте с гладкомышечными клетками срединного слоя стенки практически во всех сосудах, сосуды жизненно важных органов (мозга, сердца) иннервированы скудно, тогда как сосуды пищеварительного тракта, скелетных мышц и в особенности кожи характеризуются выраженной симпатической иннервацией. Максимальное возрастание симпатической активности приводит к почти полному прекращению кожного кровотока и резкому уменьшению теплоотдачи.

Возрастание тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы характеризуется централизацией кровообращения. Связано это с тем, что прекапиллярные резистивные сосуды имеют более выраженную симпатическую иннервацию, чем посткапиллярные, в результате чего возрастание симпатической активности приводит к снижению капиллярного давления, мобилизации жидкости из межтканевого пространства и увеличению ОЦК. Это сочетается с сокращением венозных сосудов, уменьшением их емкости, что способствует возрастанию возврата венозной крови к сердцу и увеличению сердечного выброса.

Различие регионарных сосудистых реакций при однотипном возрастании симпатических влияний определяется и различной чувствительностью гладкомышечных клеток к вазомоторным медиаторам. Так, при активации симпатических влияний констрикторные реакции сосудов скелетных мышц сохраняются длительное время, тогда как сосуды кишечника реагируют на констрикторные влияния только транзиторной реакцией, после которой кровоток нормализуется.

Посткапиллярные резистивные сосуды значительно более чувствительны к нейрогенным констрикторным воздействиям, чем прекапиллярные. Поэтому при различных патологических ситуациях типа шока, сопряженных с выраженным возрастанием симпатической активности, начально повышенное прекапиллярное сопротивление постепенно снижается, тогда как посткапиллярное сохраняется на высоком уровне. В результате возрастает капиллярное давление и происходит выход жидкости из сосудистого русла, возникает «внутреннее кровотечение», что часто является причиной перехода шока в необратимую фазу.

СИСТЕМА МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ: ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ И РЕГУЛЯЦИИ

Микроциркуляторное русло представляет собой сложно организованную систему, которая осуществляет обмен между кровью и тканями, необходимый для обеспечения клеточного метаболизма и удаления продуктов обмена. Система микроциркуляции является первым звеном, которое вовлекается в патологический процесс при различных экстремальных ситуациях.

В микроциркуляторном русле выделяют звено притока и распределения крови, к которому относят артериолы и прекапиллярные сфинктеры, обменное звено, образованное капиллярами, депонирующее звено, состоящее из посткапиллярных сосудов и венул, обладающее емкостью, в 20 раз большей, чем артериолы, дренажное звено — лимфатические капилляры и посткапилляры.

Патология микроциркуляторного русла включает сосудистые, внутрисосудистые и внесосудистые изменения. Сосудистые изменения, обозначаемые как «ангиопатия», представлены нарушениями толщины, структуры и формы сосуда, влияющими на его проницаемость и транскапиллярный обмен. Внутрисосудистые изменения проявляются прежде всего в различных нарушениях реологических свойств крови, агрегации и деформации ее клеточных элементов. При их агрегации с сепарацией плазмы крови (сладж-феномен) снижается скорость кровотока, происходит закупорка артериол, что приводит к появлению плазматических капилляров, лишенных эритроцитов и не обеспечивающих полноценный транскапиллярный обмен.

Подобные нарушения возникают при ДВС-синдроме, шоке различного происхождения, острых инфекционных процессах, коагулопатии потребления.

Внесосудистые изменения выражаются развитием периваскулярного отека, геморрагий и приводят к лимфостазу, запустеванию и регенерации лимфатических капилляров.

Уровень микроциркуляции является ключевым в сердечно-соосудистой системе, тогда как остальные уровни призваны обеспечивать его основную функцию — транскапиллярный обмен. Жидкая часть крови, растворенный в ней кислород и вещества, неоходимые для метаболизма тканей, выходят из сосудистого пространства в системе капилляров. Этот транспорт осуществляется по законам диффузии и определяется градиентом внутри- и внесосудистого гидравлического давления, который способствует экстравазации жидкости, и градиентом внутри- и внесосудистого онкотического давления, который обеспечивает задержку жидкости в сосудистом русле и возврат в него межтканевой жидкости.

В соответствии с соотношением этих градиентов происходит диффузия жидкости в артериальной части капилляра и ее реабсорбция — в венозной. При среднем капиллярном давлении, равном 20 мм рт. ст., давление в артериальном конце капилляра достигает 30 мм рт. ст., в венозном — 15 мм рт. ст. Так как гидравлическое давление в тканях составляет 8 мм рт. ст., то фильтрационное давление в артериальном колене капилляра равно 22 мм рт. ст., в венозном — 7 мм рт. ст. Разница онкотического давления между кровью и тканями составляет 15 мм рт. ст., поэтому превышение гидравлического давления над онкотическим в артериальном конце капилляра обеспечивает выход жидкости за пределы сосуда, а превышение онкотического давления над гидравлическим в венозном конце порядка 8 мм рт. ст. приводит к возврату жидкости в кровеносное русло.

Так как онкотическое давление крови в нормальных условиях является относительно постоянной величиной, то детерминантой интенсивности транскапиллярного обмена и соответственно обеспечения нутритивных потребностей тканей является капиллярное гидростатическое давление, а его установление и поддержание — та основная задача, которую решают остальные отделы сердечно-сосудистой системы. При рабочей гиперемии на фоне расширения резистивных сосудов и увеличения скорости потока крови возрастает давление крови в капиллярах с усилением фильтрации крови; это сопровождается возрастанием показателя гематокрита, что обеспечивает адекватное снабжение тканей кислородом. В условиях покоя возрастание тонуса резистивных сосудов сопровождается уменьшением притока крови, снижением капиллярного давления, усилением реабсорбции тканевой жидкости, уменьшением гематокрита и превращением части капилляров в плазматические, то есть лишенные эритроцитов.

Капиллярное гидравлическое давление далеко не всегда является отражением системного давления крови и в патологических ситуациях может изменяться независимо от изменений уровня АД. Паралитическое расширение артериол приводит к возрастанию капиллярного давления даже на фоне сниженного АД, следствием чего будет усиленная экстравазация жидкой части крови, ее сгущение и прогрессирующее нарушение периферического кровообращения.

Если в нормальных условиях величина капиллярного давления связана прежде всего с тонусом прекапиллярных резистивных сосудов, регулирующих приток крови, то в патологических на первое место может выступать затруднение оттока крови из капилляров в силу сокращения или механического сдавления посткапиллярных отводящих сосудов — венул и вен. Подобный эффект отмечают при переходе шока, в частности кардиального, из обратимой фазы в необратимую, когда на фоне расширенных артериол спазм посткапиллярных резистивных сосудов приводит к возрастанию капиллярного давления, фильтрации жидкой части крови и ее сгущению с последующим резким нарушением микроциркуляции.

В системе микроциркуляции важнейшую роль в поддержании перфузии тканей играют реологические свойства крови, ее «текучесть». Всякой жидкости свойственно такое понятие, как «вязкость», поскольку столб жидкости перемещается по трубке не как единое целое, а отдельными слоями, которые сдвигаются относительно друг друга. Это так называемый ламинарный или слоистый ток, для которого характерно наличие прямой зависимости между движущей силой, которым является давление жидкости, и скорости ее передвижения.

Вследствие наличия молекулярных сил сцепления между отдельными слоями потока развивается внутреннее трение, выраженность которого обусловливает вязкость жидкости. В результате отдельные слои будут смещаться с различной скоростью; наибольшая скорость характерна для центрального или осевого слоя, наименьшая — для пристеночного, скорость движения осевого слоя примерно в 2 раза больше, чем средняя скорость. В результате распределения скоростей отдельных слоев профиль потока приобретает параболическую форму.

При большой скорости потока после достижения критической точки поток теряет ламинарный характер и превращается в турбулентный, при котором утрачивается параллельный характер движения отдельных слоев, возникают завихрения. На их создание затрачивается значительная энергия, в результате чего при турбулентном характере потока теряется прямая зависимость между его скоростью и величиной давления.

Разница в скорости движения отдельных слоев, отнесенная к расстоянию между ними, называют «скоростью сдвига». Чем выше внутреннее сопротивление, то есть вязкость жидкости, тем выше необходимые затраты энергии для его преодоления и приведения жидкости в движение, это усилие носит название «напряжения сдвига». Поэтому отношение величины напряжения сдвига к величине скорости сдвига является мерой вязкости жидкости.

Все жидкости делятся на однородные, или ньютоновские, и аномальные. Для однородных жидкостей характерна постоянная величина вязкости, не зависящая от сдвиговых усилий и скорости потока, тогда как вязкость аномальных жидкостей носит переменный характер и изменяется в зависимости от условий, в которых осуществляется их движение.

С биофизической точки зрения кровь — это гетерогенная многокомпонентная система корпускулярной природы, то есть суспензия, взвесь форменных элементов в коллоидном растворе белков, липидов и электролитов, которым является плазма крови. Перфузия тканей обеспечивается прохождением этой концентрированной суспензии твердых частиц через систему микрососудов, диаметр которых в отдельных участках меньше диаметра самих частиц.

Несмотря на то что удельный вес крови приближается к удельному весу воды, кровь по реологическим свойствам резко отличается от последней. Это отличие проявляется прежде всего в системе микроциркуляции, поскольку в крупных сосудах кровь ведет себя как однородная жидкость. В микроциркуляторном русле, в условиях, где диаметр сосуда становится сопоставимым с размером форменных элементов крови, она приобретает свойства неоднородной жидкости. Наиболее выражены эти свойства на уровне капилляров, диаметр которых может быть даже меньше размера форменных элементов.

Основным проявлением свойств крови как неоднородной жидкости является зависимость ее вязкости от диаметра сосуда и скорости потока крови. При возрастании скорости сдвига или уменьшении диаметра сосуда в системе микроциркуляции вязкость крови снижается и достигает минимального значения на входе в капилляры, где скорость сдвига наибольшая. Напротив, при увеличении диаметра сосуда и снижении скорости сдвига вязкость крови возрастает. В связи с этим различают макрореологические свойства крови, то есть ее свойства в системе крупных сосудов, и микрореологические — свойства в системе микроциркуляции, особенностью которых является переменная вязкость, зависящая от характера потока крови.

К числу важнейших факторов, определяющих микрореологические свойства крови, относятся гематокрит, деформируемость эритроцитов и их склонность к агрегации, структура потока крови. В физиологических условиях наибольшее значение имеет гематокрит, между его величиной и вязкостью существует прямая зависимость, в диапазоне изменений гематокрита от 20 до 90% вязкость крови возрастает в 10 раз. Гематокрит крови не является постоянной величиной, для микрореологии крови характерно понятие «динамический или местный гематокрит», который может существенно отличаться от гематокрита в крупных сосудах.

Особенности движения крови в микрососудах описываются феноменом Фореуса — Линдквиста, в соответствии с которым гематокрит и соответственно вязкость крови снижаются по мере уменьшения сосудистого просвета от 300 мкм вплоть до капилляров. Так, при величине гематокрита в центральных сосудах, составляющей 50%, гематокрит в капиллярах неработающей мышцы — только 10%. Однако на уровне капилляров, диаметр которых примерно равен размеру эритроцитов или даже меньше его, отмечают феномен инверсии, гематокрит возрастает на 3–5 порядков и вязкость крови значительно повышается.

Другим фактором, определяющим изменчивость вязкости крови, является наличие обратной зависимости между скоростью сдвига (скоростью кровотока, отнесенной к диаметру сосуда) и вязкостью крови, что означает возрастание вязкости при замедлении потока крови.

Зависимость между местным гематокритом, диаметром сосуда и скоростью сдвига определяется достаточно сложными гидродинамическими механизмами. При прохождении потока крови в системе микроциркуляции скорость движения в осевом токе значительно больше, чем в пристеночном, благодаря чему по оси создается разрежение, туда устремляются форменные элементы крови. Их содержание в слоях, удаленных от оси сосуда, значительно снижается, а пристеночный слой превращается в плазматический. Образование пристеночного плазматического тока является следствием осевой ориентации клеток и отделения или сепарации плазмы крови, чем больше толщина плазматического слоя, тем меньше местное значение гематокрита.

Поскольку в системе микроциркуляции скорость сдвига возрастает по мере уменьшения диаметра сосуда, то параллельно увеличивается толщина плазматического слоя и поэтому снижается гематокрит и вязкость крови. Однако на уровне капилляров сосудистый просвет почти полностью перекрывается форменными элементами, сохраняется только очень узкий слой плазматического тока между ними и стенкой капилляра, что приводит к значительному возрастанию местного гематокрита и вязкости крови.

Изменения вязкости крови при различных скоростях сдвига определяются также деформацией эритроцитов. В состоянии покоя эритроциты круглой формы, а при движении со скоростью 6 мм/с вытягиваются и приобретают форму веретена. Эта способность зависит прежде всего от высокой эластичности мембраны эритроцитов, а ее снижение приводит к уменьшению текучести эритроцитов и возрастанию вязкости крови.

Зависимость между скоростью движения крови и ее вязкостью описывается понятием «структура кровотока», что определяется особенностями распределения и поведения эритроцитов в просвете микрососудов. Выделяют 3 типа структуры кровотока: 1-й тип отмечается в нормальных условиях при достаточно высокой скорости потока. При этом эритроциты ориентированы по оси сосуда, перемещаются параллельными слоями вдоль стенки сосуда, а профиль скоростей отдельных слоев имеет параболическую форму с максимальной скоростью у оси и минимальной — возле стенки. Эритроциты мигрируют от стенок к центру сосуда, а у стенок образуется бесклеточный плазматический слой. Этот поток крови аналогичен ламинарному или слоистому потоку однородных жидкостей.

2-й тип структуры является переходным и наблюдается в микрососудах при снижении скорости потока крови и напряжения сдвига. При этом типе происходит значительное снижение градиента скорости движения отдельных слоев, профиль скоростей отклоняется от параболической формы к затупленной. Это создает условия для более хаотичной ориентации эритроцитов относительно оси сосуда, часть из них располагается не параллельно ей, а почти перпендикулярно. Изменяется также траектория движения эритроцитов от линейной до хаотичной, что в комплексе способствует повышению вязкости крови и возрастанию сопротивления кровотока.

3-й тип структуры потока крови наблюдается в наиболее мелких микрососудах, которые приближаются по размеру просвета к размеру эритроцитов. В результате каждый отдельный эритроцит занимает практически весь просвет сосуда и ток крови приобретает поршневой характер. Поэтому вязкость крови в капиллярах определяется главным образом деформируемостью эритроцитов, поскольку в ряде тканей просвет капилляров меньше диаметра эритроцита. Для того чтобы пройти подобный капилляр, эритроцит вытягивается в продольном направлении и приобретает эллипсоидную форму, в этом состоянии длина эритроцита может превышать его ширину в 2,2 раза. Однако и при этом эритроцит занимает только 80% просвета сосуда, сохраняющийся пристеночный плазматический слой предотвращает прямое взаимодействие форменных элементов с эндотелием сосудистой стенки.

Деформируемость эритроцитов настолько велика, что при их наружном диаметре 7–8 мкм они могут без повреждения проходить через отверстие диаметром 3 мкм. Это свойство эритроцитов определяется особыми вязкоэластическими свойствами их мембраны и текучестью внутреннего содержимого, благодаря чему при прохождении через узкое отверстие мембрана вращается вокруг цитоплазмы, способствуя уменьшению потери энергии при преодолении препятствия и предотвращая возможность закупорки сосуда. Благодаря этому свойству эритроцитов кровь сохраняет текучесть даже при гематокрите, достигающем 98%.

При многих разнообразных патологических ситуациях — ишемии, сахарном диабете, стрессе, воспалении, а также при старении эритроцитов деформируемость их мембраны уменьшается, что затрудняет преодоление ими капиллярной сети. При этом эритроциты могут повреждаться и высвобождать в крови содержащиеся в них соединения, в частности АДФ, которая является активатором тромбоцитов и эндотелия. Все это приводит к значительным нарушениям микроциркуляции.

Помимо этого, снижение вязкости крови при возрастании скорости потока крови в микрососудах связано с уменьшением склонности эритроцитов к агрегации. Одним из условий сохранения непрерывности потока крови является наличие в ней отдельных, не связанных между собой эритроцитов, которые могут перемещаться независимо друг от друга. Однако даже в нормальных условиях при замедлении потока крови происходит агрегация — слипание эритроцитов. Эти изменения обратимого характера, при восстановлении нормальной скорости движения крови эритроциты вновь разъединяются.

Однако в патологических условиях слипание эритроцитов значительно возрастает, в результате чего кровь превращается в сетчатую суспензию с низкой текучестью. В итоге кровоток может полностью прекратиться в сочетании с закупоркой капилляров, возникновением стаза в них. Развитию стаза способствует паралитическое расширение капилляров и замедление тока крови в них в условиях ишемии или при действии медиаторов воспаления. Особое значение для развития стаза имеет сгущение крови в результате параллельного возрастания проницаемости стенки капилляров. Соответственно возрастает гематокрит и повышается концентрация в крови белков, в частности фибриногена.

Внутрисосудистая агрегация эритроцитов является причиной «зернистого тока» в капиллярах, для его возникновения достаточно простого снижения скорости потока крови. Крайним проявлением усиленной внутрисосудистой агрегации эритроцитов является развитие состояния, называемого «сладжем», то есть закупорки капилляров эритроцитарными агрегатами, которое отмечают в ряде патологических ситуаций при проведении бульбарной микроскопии.

Суспензионная стабильность крови и степень агрегации эритроцитов являются в значительной степени отражением их функционального состояния, прежде всего наличия на мембране отрицательного электрического заряда — «дзета-потенциала», благодаря чему происходит электростатическое отталкивание эритроцитов. При снижении этого заряда создаются условия для усиленной агрегации эритроцитов. Особое значение в этом процессе имеет соотношение содержания в плазме крови высоко- и низкомолекулярных белков — альбуминов и глобулинов, так как альбумины способствуют поддержанию электрического заряда мембраны эритроцитов, а глобулины, прежде всего фибриноген, снижают этот заряд и образуют мостики между отдельными эритроцитами, приводя к образованию их агрегатов. При высоком градиенте скоростей сдвига образование эритроцитарных агрегатов угнетается и создаются гемодинамические условия для их разрушения, тогда как при низкой скорости потока крови, прежде всего в венулах, происходит сближение эритроцитов, благодаря чему создаются предпосылки для их агрегации.

Агрегация эритроцитов возможна только с участием плазмы крови, поскольку для нее необходимо присутствие фибриногена, который образует мостики между отдельными эритроцитами. Поэтому интенсивность агрегации эритроцитов определяется не только их функциональным состоянием, но и концентрацией фибриногена в плазме крови. Фибриноген относится к белкам «острой фазы воспаления» и поэтому является одним из важнейших звеньев, который сопрягает воспаление и нарушения микроциркуляции.

Роль фибриногена в повышении вязкости крови определяется также тем, что он является важнейшим фактором агрегации тромбоцитов. В нормальных условиях тромбоциты не принимают существенного участия в определении особенностей микроциркуляции ввиду относительно небольшого содержания в крови и малого размера частиц. Однако образование крупных тромбоцитарных агрегатов может сопровождаться эмболизацией мелких капилляров с полным прекращением локальной перфузии тканей. Этот механизм, в частности, является одной из причин развития нестабильной стенокардии, когда активация и агрегация тромбоцитов при разрушении атероматозной бляшки приводят к закупорке капилляров миокарда.

Важнейшим интегральным показателем полноценности микроциркуляции является уровень функциональной активности капилляров, которые могут находиться в трех состояниях: функционирующем, плазматическом и закрытом. Функционирующие капилляры содержат поток цельной крови — плазмы крови и форменных элементов, в плазматических при сохраненном просвете содержится только плазма крови, тогда как в закрытых капиллярах просвет практически отсутствует. При сужении приводящих артерий скорость кровотока в капиллярах снижается, вначале они превращаются в плазматические, а затем их просвет перестает определяться. Причиной наличия этих переходных состояний капилляров является изменение местного гематокрита в протекающей крови — если напряжение стенки капилляров превышает давление жидкости в них, капилляры переходят в закрытое состояние.

РЕГУЛЯЦИЯ ФУНКЦИИ СЕРДЕЧНО СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ

Полноценное функционирование тканей и органов возможно только при условии поддержания нормального кровоснабжения, оптимального обеспечения энергетическим субстратом — глюкозой и свободными жирными кислотами, а также кислородом, необходимым для их утилизации.

В соответствии с законами гидродинамики интенсивность кровотока определяется следующей зависимостью:

Q = P/R,

где Q — величина кровотока, Р — уровень внутрисосудистого давления крови, R — величина сопротивления сосудов.

Оптимизация тканевого кровотока осуществляется преимущественно локальными факторами, к которым относятся продукты метаболизма, прежде всего аденозин, образующийся при утилизации макроэргических фосфатов — АТФ и АДФ. Эти факторы оказывают угнетающее действие на тонус сосудистой стенки, вызывают ее расслабление, снижение сопротивления с соответствующим увеличением кровотока и развитием «рабочей гиперемии». Это позволяет достичь строгой согласованности между уровнем тканевого обмена, который определяет потребность в кровоснабжении, с реальным притоком крови.

В локальном контроле сосудистого тонуса существенную роль играют также биологически активные соединения, образующиеся в эндотелиоцитах, гладкомышечных сосудистых клетках, клетках крови. К их числу относятся вазодилататорные агенты: оксид азота и простациклин, продукция которых возрастает при активирующем действии гидродинамических факторов, прежде всего пристеночного напряжения сдвига, а также вазоконстрикторные: эндотелин, ангиотензин II, экспрессия которых возрастает при повреждении эндотелия, особенно в условиях воспаления. Активация этих факторов в большей степени сопряжена с экстремальными и патологическими ситуациями и в зависимости от выраженности может сопровождаться как восстановлением сердечно-сосудистого гомеостаза, так и его нарушением.

Однако значительное возрастание локальной потребности в кровоснабжении и резкое расширение сосудов могут приводить к перераспределению кровотока с обкрадыванием других тканей, снижению АД и нарушению системной гемодинамики. При снижении внутрисосудистого давления до 60 мм рт. ст. происходит максимальное расширение сосудов, устраняется возможность поддержания адекватного тканевого кровотока и уже через 10–20 мин в клетках, высокочувствительных к ишемии, прежде всего в нейронах и кардиомиоцитах, развиваются необратимые изменения. Поэтому регуляция тканевого кровотока неизбежно сопряжена и с включением центральных механизмов регуляции, направленных на поддержание гомеостатических параметров центральной гемодинамики, прежде всего на сохранение оптимального уровня АД, которым является САД порядка 120 мм рт. ст, ДАД — 80 мм рт. ст. Повышенный уровень АД создает более благоприятные условия для обеспечения тканевого кровоснабжения, однако сопряжен с резким возрастанием нагрузки на сердце и его работу. Поэтому в физиологических условиях высокий уровень АД поддерживается только кратковременно в экстремальных ситуациях, прежде всего при тяжелых физических нагрузках, тогда как снижение АД значительно уменьшает возможности оптимизации тканевого кровотока. Поэтому основной задачей регуляции активности сердечно-сосудистой системы является ограничение изменений уровня АД в узких пределах.

Центральная регуляция кровоснабжения обусловлена наличием тонических влияний из сосудодвигательного центра, расположенного в продолговатом мозгу, на сердце, резистивные или артериальные и емкостные или венозные сосуды. Эти влияния осуществляются через систему нейрогуморальной регуляции, основными компонентами которой являются симпатический и парасимпатический отделы вегетативной нервной системы с медиаторами норадреналином, ацетилхолином, гормоны коры надпочечников адреналин и норадреналин, гормоны РААС, вазопрессин, высвобождаемый гипофизом.

Если обеспечение локальных потребностей в кровоснабжении связано с преимущественным действием местных регуляторных механизмов, то центральная регуляция кровообращения устроена по иерархическому принципу. Ее уровни, включая спинальные центры и сосудодвигательный центр продолговатого мозга, обеспечивают стабильность центральной гемодинамики, тогда как более высокие уровни обусловливают участие сердечно-сосудистой системы в сложных реакциях целостного организма. Местный и центральный контуры регуляции находятся в сложных, порой конкурентных взаимоотношениях, и сосуды, расширенные под действием локальных метаболических факторов, теряют чувствительность к центральным констрикторным влияниям — «функциональный симпатолиз». Благодаря этому при однотипном генерализованном возрастании центральных тонических воздействий, обеспечивающих стабильность системной гемодинамики, происходит перераспределение потока крови за счет расширения сосудов в зонах с высоким уровнем функциональной активности и метаболизма, которое компенсируется сужением сосудов тканей, находящихся в состоянии покоя.

Классическими работами Циона и Людвига, а затем Геринга, И.П. Павлова установлено наличие барорецепторных зон в аорте и каротидном синусе, которые оказывают тоническое угнетающее действие на сосудодвигательный центр продолговатого мозга. Перерезка ветви языкоглоточного нерва, отводящего импульсацию от рецепторов каротидного синуса, или депрессорного нерва, отходящего от дуги аорты, имитирует резкое снижение давления в этих зонах и сопровождается возрастанием эфферентной активности в симпатических нервах, усилением работы сердца и повышением АД. Напротив, электрическая стимуляция нервов, отходящих от барорецепторных зон, соответствует повышению в них давления и приводит к снижению симпатического тонуса, частоты и силы сердечных сокращений, уменьшению ОПСС и снижению АД.

Однако рецепторы, расположенные в барочувствительных зонах дуги аорты и каротидных синусов, относятся к разряду адаптирующихся, при длительном стабильном повышении давления импульсация в отходящих от них нервах постепенно затухает с соответствующим ослаблением изменений активности вегетативной нервной системы, работы сердца и сосудистого тонуса. Более того, в условиях перманентной гипертензии происходит перенастройка рецепторов, которые начинают функционировать на поддержание повышенного уровня АД. Поэтому сосудистые барорецепторные зоны рассматриваются как система, обеспечивающая быструю, но относительно кратковременную гомеостатическую регуляцию, тогда как длительная регуляция системной гемодинамики обусловлена участием РААС. Снижение давления в сосудах почки сопровождается усиленной секрецией ренина клетками юкстагломерулярного аппарата и образованием ангиотензина II. Несмотря на то что этот полипептид быстро подвергается ферментативному разрушению с периодом полураспада 18–20 с, гипертензивное действие снижения давления в почечных артериях сохраняется стабильным неограниченное время, что легло в основу создания Гольдблаттом экспериментальной модели почечной гипертензии.

ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ ОРГАННОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ

Основные принципы гидродинамики определяют закономерности, лежащие в основе регуляции как системного, так и регионарного кровообращения. В то же время ряд высокоспециализированных отделов сердечно-сосудистой системы характеризуется отличительными особенностями организации, которые связаны с функцией систем, органов и тканей, кровоснабжение которых они осуществляют. К числу этих отделов относят прежде всего систему кровообращения в легких, сердце и почках, мезентериальную и портальную сосудистые системы.

ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ И РЕГУЛЯЦИИ КОРОНАРНОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ

Морфофункциональная организация системы кровоснабжения миокарда имеет выраженную специфичность, которая определяется прежде всего тем, что сокращения сердца создают дополнительное препятствие для поддержания тканевого кровотока. Если практически во всех других тканях организма кровоток имеет непрерывный характер, то миокардиальный кровоток характеризуется четкой дискретностью: осуществляется исключительно в диастолу и отсутствует в систолу. В среднем до 80% миокардиального кровотока составляет диастолическая фракция, 20% — систолическая.

Наличие фазности миокардиального кровотока связано с циклическими изменениями интрамиокардиального напряжения, оказывающего компрессионное воздействие на сосуды, расположенные в толще миокарда, и уменьшающего их гидравлическую проводимость. Поэтому кровоток резко ослабляется в фазу изометрического напряжения, достигает минимального значения на пике повышения внутрижелудочкового давления и возрастает в фазу изометрического расслабления. Максимальное значение миокардиального кровотока отмечают в фазу быстрого наполнения.

Помимо этого, градиент интрамиокардиального напряжения существует не только в различные фазы сердечного цикла, но и в различных по глубине слоях стенки ЛЖ. Систолическое интрамиокардиальное напряжение в глубоком субэндокардиальном слое достигает уровня внутрижелудочкового давления или даже превосходит его, в срединном — на 11,5–16,5 мм рт. ст. ниже, чем в глубоком, и еще ниже в поверхностном субэпикардиальном слое. Существенный градиент интрамиокардиального напряжения сохраняется и в диастолу и достигает 5,5–11,5 мм рт. ст.

В связи с этим систолический кровоток в миокарде глубоких слоев стенки желудочка практически отсутствует, их кровоснабжение осуществляется исключительно в диастолу, тогда как в поверхностных слоях может сохраняться умеренно выраженный систолический ток крови. Установлено, что непрерывный характер миокардиального кровотока на протяжении всего сердечного цикла сохраняется только в поверхностном слое ЛЖ, а уже на глубине 0,5–1,0 мм от эпикарда систолический кровоток полностью исчезает. Поэтому длительность перфузии практически всего миокарда ЛЖ аналогична длительности диастолы. Помимо этого, даже в диастолу желудочков отмечается кратковременное уменьшение миокардиального кровотока, совпадающее по времени с систолой предсердий, которая приводит к возрастанию внутрижелудочкового давления и интрамиокардиального напряжения.

Выраженный градиент интрамиокардиального напряжения между поверхностными и глубокими слоями стенки ЛЖ отмечают не только в систолу, но и в диастолу, что означает худшие условия для обеспечения кровоснабжения в субэндокарде. При этом объем работы, которую выполняет миокард глубоких слоев стенки желудочка, больше, чем миокард поверхностных. Он развивает большее систолическое напряжение за счет более выраженного укорочения, которое достигает в среднем 14% в сравнении с 9%, характерными для миокарда поверхностных слоев стенки желудочка, и потребляет примерно на 20% больше кислорода. Это достигается благодаря тому, что отношение субэндокардиального кровотока к субэпикардиальному составляет 1,1–1,2, то есть кровоснабжение глубоких слоев стенки ЛЖ на 10–20% больше, чем поверхностных.

Зависимость кровоснабжения миокарда от интрамиокардиального напряжения и от длительности диастолы определяет и возможность развития ишемии при нарушениях функциональной активности сердца. Снижение сократимости миокарда, скоростных показателей его сокращения, особенно расслабления, сопровождается значительным повышением диастолического интрамиокардиального напряжения, препятствующего перфузии миокарда, а тахикардия, которая компенсаторно развивается при снижении гемодинамической функции сердца, уменьшает длительность диастолы и соответственно периода, в течение которого осуществляется эффективный миокардиальный кровоток. В то же время и миокардиальная недостаточность, и тахикардия сопровождаются резким повышением потребности миокарда в кровоснабжении, что в сочетании с уменьшением возможности повышения миокардиального кровотока создает предпосылки для развития вторичной ишемии миокарда.

Сохранение адекватного кровоснабжения субэндокардиальных слоев достигается благодаря ауторегуляторным реакциям питающих их сосудов, но это сопряжено с частичной реализацией расширительного резерва уже в условиях покоя. Поэтому максимальная дилатация интрамиокардиальных сосудов сопровождается резким перераспределением кровотока к наружным слоям стенки желудочка, ограничение притока крови через эпикардиальные артерии может приводить к субэндокардиальной ишемии при сохранении нормальной перфузии субэпикардиальных слоев стенки желудочка.

В то же время в магистральных эпикардиальных артериях систолическая фракция кровотока достигает 25%, кровоток сохраняется в середину систолы, тогда как в интрамиокардиальных артериях в середину систолы кровоток может приобретать и ретроградный характер. При резкой дилатации коронарных сосудов, вызванной введением нитроглицерина, систолическая фракция кровотока в эпикардиальной артерии возрастает в 3–4 раза на фоне сохраняющегося ретроградного кровотока в интрамиокардиальной артерии. Связан этот эффект с выраженной емкостной функцией эпикардиальных артерий, которая определяется их высокой растяжимостью. В результате большая часть сохраняющегося в них систолического кровотока остается экстрамуральной и участвует в перфузии миокарда только в последующую диастолу.

Специфичность организации кровоснабжения сердца детерминирована особенностями метаболизма миокарда, основной чертой которого является аэробный характер с большим потреблением кислорода и высокой чувствительностью к его дефициту. До 85% всей энергии, необходимой для обеспечения жизнеспособности и функционирования сердца, продуцируется с участием кислорода и только 15% — за счет ферментативной утилизации глюкозы. Даже максимальная активация гликолиза в условиях гипоксии или ишемии миокарда не способна длительно поддерживать его жизнеспособность и предохранять от развития необратимых изменений.

Это означает, что важнейшей функцией коронарного кровообращения является адекватное обеспечение миокарда кислородом. Его потребление равняется 8–10 мл/мин на 100 г массы в покое и возрастает до 70–90 мл/мин при выраженном возрастании сердечной активности. В то же время одним из условий полноценного сокращения миокарда является его эластичность, а наличие крови в интрамиокардиальных сосудах значительно повышает жесткость миокарда, препятствует его сокращению и увеличивает работу сердца. Поэтому сердце получает только тот минимальный объем крови, который необходим для осуществления его функции, а адекватность обеспечения миокарда кислородом достигается за счет его максимальной экстракции из крови. Миокард поглощает из каждых 100 мл крови до 10 мл кислорода, мозг — 5 мл, скелетные мышцы — 4 мл, почки <1 мл. Если в среднем в организме экстрагируется из крови только 30% растворенного в ней кислорода, то миокард утилизирует до 70–75% кислорода из протекающей крови даже в условиях покоя.

Понятие «коэффициент безопасности» характеризует степень снижения тканевого кровотока, которая еще не сопровождается уменьшением снабжения тканей различными веществами, содержащимися в крови. Коэффициент безопасности по кислороду для организма равен 3, то есть при уменьшении кровоснабжения в 3 раза обеспечение кислородом может не измениться благодаря повышению его экстракции из крови. Коэффициент безопасности миокарда по кислороду равен только единице, увеличение обеспечения кислородом возможно только за счет увеличения его кровоснабжения, но не может достигаться в результате возрастания экстракции кислорода из крови. Это означает наличие высокой степени организации кровоснабжения миокарда, но также и высокую его уязвимость в отношении нарушений перфузии и в какой-то мере объясняет высокую распространенность ИБС.

Одной из важнейших особенностей сосудов сердца является высокоразвитая способность к ауторегуляции, что обусловливает поддержание кровоснабжения миокарда в физиологических условиях, особенно при атеросклеротическом поражении коронарных сосудов. Интрамиокардиальные сосуды обладают высоким базальным тонусом и поэтому расширительным резервом; при максимальном их расширении кровоток может возрастать в 4–6 раз и обеспечивать адекватное снабжение миокарда кислородом и энергетическими субстратами в различных экстремальных ситуациях.

Адаптивные реакции резистивных сосудов сердца на уменьшение пропускной способности крупных венечных артерий способствуют поддержанию полноценного кровоснабжения миокарда до тех пор, пока степень стенозирования не достигает критического значения — уменьшения просвета на 75–80%. В этих условиях отмечают не только относительную коронарную недостаточность, то есть уменьшение расширительного резерва, обеспечивающего адекватность кровоснабжения миокарда при увеличении работы сердца, но появляются клинические признаки коронарной недостаточности даже в условиях покоя. При этом существенный градиент расширительного резерва между сосудами поверхностных и глубоких слоев стенки ЛЖ приобретает роль важнейшего патогенетического фактора развития преимущественно субэндокардиальной ишемии.

ОСОБЕННОСТИ ПОРТАЛЬНОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ И КРОВОСНАБЖЕНИЯ ПЕЧЕНИ

Поддержание нормального портального кровообращения имеет важнейшее значение не только для кровоснабжения органов брюшной полости, но и для центральной гемодинамики. Пропускная способность портального сосудистого русла составляет в среднем 1,5 л/мин, портальный кровоток достигает 25–33% МОК.

Особенностями портального отдела сосудистой системы является то, что приток крови к нему осуществляется из двух источников: из портальной вены, по которой к печени притекает венозная кровь, оттекающая от органов брюшной полости, и из печеночной артерии, отходящей непосредственно от брюшной аорты. Кровь в русле портального кровообращения проходит через две, а не одну, как обычно, системы капилляров. Первая сеть капилляров отходит от артериальных сосудов и обеспечивает нутритивное кровоснабжение желудка, кишечника и других органов брюшной полости, а оттекающая от них кровь собирается в воротную вену, которая распадается на капиллярную сеть непосредственно в печени. В этом отделе портальное кровообращение обеспечивает обменную, детоксикационную и экскреторную функции печени. Нутритивные потребности печеночной ткани обеспечиваются притоком крови по печеночной артерии.

Характерной особенностью сосудов портальной системы, которая образуется при слиянии брыжеечных вен, вен селезенки и желудка, является наличие спонтанных ритмических сокращений. Физиологический смысл этого определяется тем, что величины давления крови на входе в мезентериальную сосудистую сеть недостаточно для проталкивания крови через две сети сосудистых капилляров, и спонтанные сокращения стенки портальных сосудов обусловливают продвижение крови по сети печеночных синусоидов.

Поддержанию тканевого кровотока в печени способствует также наличие обширной сети артериовенозных анастамозов между ветвями печеночной артерии и сосудами системы воротной вены. К печеночным клеткам поступает не раздельно артериальная и венозная кровь, а их смесь, что обеспечивает одновременное обеспечение как нутритивной, так и обменной функций системы кровоснабжения печени.

По воротной вене к печени притекает в 4–6 раз больше крови, чем по печеночной артерии, при том, что давление крови в печеночной артерии достигает 100–130 мм рт. ст., а в воротной вене меньше примерно в 10 раз и равно 12–15 мм рт. ст. При этом наличие системы тонко регулируемых сфинктеров не позволяет артериальной крови блокировать поток венозной крови по системе печеночных синусоидов.

Система артериовенозных анастомозов в печени настолько высоко развита, что выключение как артериального, так и портального притока крови не приводит к гибели гепатоцитов. После перевязки портальной вены резко возрастает доля артериального притока крови в поддержании печеночного кровотока, тогда как после перевязки печеночной артерии кровоток в портальной вене увеличивается на 30–50% и практически полностью компенсирует ограничение притока артериальной крови. Более того, напряжение кислорода в крови печеночных синусоидов в этих условиях остается в пределах нормальных значений, сохраняются нормальными обменная и дектоксикационная функции печени.

Одной из отличительных особенностей портальной сосудистой сети является ее функция как депо крови, поскольку сосуды печени могут вмещать до 20% всей крови организма. Расширение синусоидов сопровождается депонированием большого количества крови, сокращение — ее выбросом в системную циркуляцию. Высокая емкость печеночных сосудов определяет роль печени в водно-солевом обмене. Кроме того, эндотелий печеночных синусоидов обладает высокой проницаемостью, через него осуществляется интенсивная фильтрация жидкой части крови. Благодаря этому в печени образуется большое количество богатой белками лимфы, часть которой уходит в грудной лимфатический проток, часть с током желчи в ЖКТ.

Значение функции депонирования крови заключается в том, что благодаря ей обеспечивается адекватная регуляция ОЦК, венозного возврата и сердечного выброса. В экстремальных ситуациях, при резком возрастании физической нагрузки, быстрое высвобождение крови из портального депо сопровождается возрастанием работы сердца и поддержанием системной гемодинамики на уровне, соответствующем потребностям организма. При кровопотере изгнание депонированной крови из печеночного депо восстанавливает до определенной степени ОЦК, способствует поддержанию АД, то есть развивается эффект, именуемый «внутренним переливанием крови». Эти реакции осуществляются благодаря наличию выраженного нейрогуморального контроля за тонусом и кровенаполнением портального русла, адекватная мобилизация крови из него является важным компонентом многих физиологических и поведенческих реакций организма, обеспечивающих его приспособление к изменяющимся условиям внешней среды.

Однако в патологических условиях способность печени депонировать большой объем крови может представлять существенную опасность для организма. При анафилактическом шоке в портальном сосудистом русле может скапливаться до 60–80% всей циркулирующей крови с выраженным падением АД и нарушением системной гемодинамики.

При том, что приток крови к печени осуществляется по двум каналам, отток происходит только через печеночные вены, нарушение оттока, в частности при циррозе печени, приводит к развитию портальной гипертензии с постепенным развитием портокавальных анастомозов и транспортировки крови из портальной вены в нижнюю полую, минуя печень. Если в норме все 100% крови, притекающие к печени по портальной вене и печеночной артерии, оттекают через печеночную вену, то при выраженном циррозе печени до 90% оттока портальной крови осуществляется через портокавальные анастомозы.

Наиболее тяжелым следствием портальной гипертензии является образование асцита — скопления жидкости в брюшной полости в результате ее транссудации через стенку капилляров. Непосредственной причиной развития асцита является возрастание гидродинамичекого давления в синусоидах печени, которое сопровождается появлением на ее поверхности капелек прозрачной, но богатой белком жидкости, стекающей в брюшную полость. Развитию асцита способствует также снижение коллоидно-осмотического давления плазмы крови, обусловленное гипопротеинемией в результате повышения проницаемости эндотелия печеночных синусоидов. У больных с портальной гипертензией, но без асцита коллоидно-осмотическое давление достигает 220–240 мм вод. ст., а у больных с асцитом снижено до 140–200 мм вод. ст.

Гипопротеинемия в этих условиях связана не только с выходом белка крови из сосудистого русла, но в значительной мере является следствием задержки натрия и воды в организме. Установлено, что эти эффекты у подобных больных возникают еще до появления признаков нарушений портального кровообращения, развития асцита и отеков. При этом в большинстве случаев фильтрационная и выделительная функция почек сохраняется полноценной, но в сочетании с усилением обратного всасывания натрия в канальцах в результате возрастания концентрации в крови кортикостероидов, прежде всего альдостерона, и антидиуретического гормона нейрогипофиза.

Однако по мере накопления жидкости в перитонеальной полости активируется и процесс обратного всасывания. Когда давление в ней повышается до 400–450 мм вод. ст., между процессами транссудации и обратного всасывания жидкости восстанавливается равновесие на новом патологическом уровне и асцит перестает нарастать. При этом асцитическая жидкость не находится в статическом состоянии, за 1 ч сменяется до 80% содержащейся в ней воды.

РЕГУЛЯЦИЯ КРОВООБРАЩЕНИЯ В ЛЕГКИХ В НОРМЕ И ПАТОЛОГИИ

В отличие от большинства органов и тканей двойным кровоснабжением обладают и легкие. Специфическая функция легких — газообмен осуществляется через малый круг кровообращения, то есть систему ЛА, капилляров и вен, тогда как питание легочной ткани, включая и стенку самой ЛА, обусловлено функционированием бронхиальных артерий, являющихся частью большого круга кровообращения.

Отличительной особенностью сосудов малого круга кровообращения является их низкое сопротивление и соответственно давление, которое в 5–7 раз ниже, чем в соответствующих отделах большого круга. В ЛА САД составляет 20–30 мм рт. ст., ДАД — 8–12 мм рт. ст., среднее — 15–18 мм рт. ст. Среднее давление в легочных капиллярах, которое еще именуют легочным АД заклинивания, составляет 7–10 мм рт. ст., что примерно на 35% выше, чем давление в левом предсердии. Повышение давления заклинивания является важнейшим показателем гипертонии малого круга, обусловленной стенозом митрального клапана и рядом других патологических состояний.

Значительно (в 6–7 раз) меньшее давление крови в системе ЛА по сравнению с аортой при той же объемной скорости кровотока объясняется значительно большим суммарным значением сечения микрососудов. Это обусловливает меньшую линейную скорость потока крови и увеличение времени для осуществления газообмена через стенку капилляров в легочных альвеолах. Сопротивление легочных сосудов столь незначительно, что даже двукратное увеличение МОК не сопровождается возрастанием давления в ЛА, повышением линейной скорости потока крови и не нарушает газообмен в легких. Даже при увеличении кровотока через легкие в 6–7 раз давление в основном стволе ЛА повышается незначительно.

Этот эффект в определенной степени обусловлен и значительной растяжимостью легочных сосудов с соответствующим увеличением емкости легочного сосудистого русла. Объем крови в легких равен 180–630 мл/м2 поверхности тела, при этом на долю капиллярного русла приходится 38%, артериального — 27%, венозного — 35%. При резком возрастании ОЦК емкость легочного депо возрастает в большей степени, чем в других органах, а при кровопотере происходит быстрая мобилизация крови из легких. Особую депонирующую роль легочное сосудистое русло выполняет при разбалансировке работы ПЖ и ЛЖ: когда ЛЖ выбрасывает меньший объем крови, чем ПЖ, то наполнение легочных сосудов возрастает, при ослаблении работы ПЖ кровь, депонированная в легочных сосудах, оттекает к левому сердцу. Таким образом, преобладание работы ПЖ способствует увеличению внутрилегочного объема крови, преобладание работы ЛЖ — его уменьшению. Помимо этого, кровь, депонированная в малом круге кровообращения, быстро мобилизуется при возрастании потребности организма в кровоснабжении, во время физической работы, после приема пищи ОЦК значительно возрастает за счет уменьшения емкости легочных сосудов, а при восстановлении состояния покоя или при увеличении ОЦК ее избыток скапливается в малом круге.

Установлено, что в легких содержится до 1000–1200 мл крови, из них в газообмене одномоментно участвует не более 60 мл. Таким образом, объем депонированной в легких крови в 15–20 раз превышает то количество, которое необходимо для выполнения специфической функции легких.

Для сосудистой системы легких характерно также наличие большого количества анастомозов, отходящих от ЛА и впадающих в легочные вены в обход артериол и капилляров. У этих анастомозов значительно больший диаметр, чем у сосудов микроциркуляции легких, мощная мышечная стенка, что может обеспечить как сужение, так и полное закрытие просвета. Физиологическое значение этих анастомозов заключается в том, что при возрастании давления в системе ЛА они обеспечивают отток крови в обход микроциркуляторного русла и предотвращают перегрузку ПЖ. Однако кровоток через шунты неэффективен в отношении газообмена, его значительное увеличение может привести к развитию гипоксемии.

Легочные сосуды выполняют и барорецепторную функцию, повышение давления крови в ЛА сопровождается развитием рефлексов, изменяющих функциональное состояние сердца и тонус сосудов других областей. При остром развитии легочной гипертензии отмечается расширение сосудов основного депо крови — селезенки, уменьшаются ОЦК, возврат венозной крови к сердцу, частота и сила сердечных сокращений, в результате чего снижается давление крови в артериях большого и малого кругов кровообращения. Снижение давления в легочных сосудах сопровождается обратной реакцией.

Рецепторное русло сосудов легких в значительной мере определяет острое падение АД и развитие коллапса в условиях эмболизации ЛА. Показано, что выключение из кровообращения даже половины сосудистого русла малого круга кровообращения не сопровождается развитием выраженных отрицательных последствий. В то же время даже неполное закрытие просвета ЛА второго–третьего порядка эмболом или тромбом может приводить к развитию тяжелейшего коллапса с летальным исходом. Ведущей причиной подобной реакции является не нарушение легочного кровотока, а раздражение эмболом барорецепторов легочных сосудов. В этих условиях ваго- и симпатикотомия, применение ганглиоблокаторов значительно уменьшают выраженность одышки, изменений АД, работы сердца.

Важную роль рефлекторные реакции легочных сосудов играют и в развитии отека легких, который нельзя рассматривать только как следствие острой недостаточности ЛЖ при сохранении функциональных возможностей ПЖ. Показано, что резкое возрастание тонуса мелких артерий и артериол легких, давления в ЛА и выход жидкой части крови в альвеолы являются естественной реакцией на выраженное возрастание активности симпатической нервной системы, внутривенное введение норэпинефрина, эпинефрина и серотонина. Даже в нормальных условиях испарение жидкости со стенок легочных альвеол наряду с усилением выделительной функции почек, активацией потоотделения является одним из компонентов общей реакции организма на неадекватное возрастание ОЦК, однако это не приводит к нарушению дыхательной функции легких. В патологических условиях резкое возрастание выраженности этой реакции, особенно в сочетании с рефлекторными изменениями тонуса легочных сосудов и возрастанием проницаемости их стенок, приводит к развитию отека легких.

В нормальных условиях кровоток в системе бронхиальных артерий не играет роли в осуществлении газообмена, а обеспечивает питание всей легочной ткани, включая бронхи, альвеолы и даже стенку ЛА. Полное выключение бронхиального кровотока не приводит к нарушению структуры и функции легких, так как приток крови из легочных капилляров через бронхопульмональные анастомозы обеспечивает питание легочной ткани. Однако прекращение кровотока в русле ЛА даже одного легкого может компенсироваться увеличением бронхиального кровотока только в незначительной степени. Кроме того, при заболеваниях легких, прежде всего туберкулезе, пневмокониозе, вокруг очагов эмфиземы отмечается компенсаторное расширение бронхиальных артерий и бронхопульмональных анастомозов, которое может явиться источником кровотечений. Связано это с действием высокого давления крови, характерного для бронхиальных сосудов, на микрососуды системы ЛА.

РЕГУЛЯЦИЯ КРОВОТОКА В ПОЧКАХ

Отличительные особенности характерны также для организации и регуляции кровотока в почках, определяющиеся их функциональным назначением. Кровь поступает в почку по почечной артерии, отходящей непосредственно от аорты. После деления на мелкие артериальные ветви образуются афферентные артериолы, по которым кровь поступает в гломерулярные капилляры, проникающие в капсулу Боумена. Сочетание гломерулярных капилляров и капсулы Боумена образует гломерулу — начальный компонент нефрона, который является основной функционирующей структурой почки. Гломерулярные капилляры впадают не в вены, как во всех других тканях, а в эфферентные артериолы, через которые кровь оттекает от гломерул. Каждая эфферентная артериола затем делится на второй ряд капилляров, которые образуют сеть, окружающую канальцы, затем впадают в вены, отводящие кровь от почки.

Важнейшую роль в регуляции как почечного, так и системного кровотока играют секреторные гранулярные клетки, расположенные в стенке афферентных артериол. Сочетание этих клеток с клетками плотного пятна (macula densa), расположенного в непосредственной близости от восходящего колена петли Генле, где оно переходит в дистальный каналец, образует юкстагломерулярный аппарат. Гранулярные клетки секретируют гормон ренин, входящий в систему регуляции давления и водно-солевого обмена. Плотное пятно функционирует как важнейшая рефлексогенная зона, сенсор интенсивности канальцевого потока жидкости и концентрации в ней натрия, регулируя секрецию ренина и скорость фильтрации жидкости в клубочках.

Процесс образования мочи протекает в три этапа: а) клубочковая фильтрация, которая осуществляется через стенку почечных капилляров; б) канальцевая секреция и в) канальцевая реабсорбция осуществляемых на уровне периканальцевых капилляров. Интенсивность капиллярной фильтрации определяется соотношением капиллярного гидростатического давления и онкотического давления крови. Капиллярное давление в клубочках выше, чем в обычных капиллярах, достигает 55 мм рт. ст., что обеспечивает возможность капиллярной фильтрации. Высокий уровень клубочкового капиллярного давления в почках определяется относительно большим диаметром и меньшим сопротивлением афферентных артериол, чем те, которые характерны для большинства артериол организма.

Капиллярная фильтрация сдерживается двумя факторами — гидростатическим давлением в капсуле Боумена, равным 15 мм рт. ст., и высоким градиентом онкотического давления между плазмой крови и жидкостью в капсуле Боумена, которая практически лишена белков. Действие этого градиента эквивалентно действию гидростатического давления, равного 30 мм рт. ст. В результате взаимодействия этих трех сил образуется давление клубочковой фильтрации, равное примерно 10 мм рт. ст. С учетом высокой проницаемости эндотелия капилляров клубочка у человека с массой тела 70 кг интенсивность клубочковой фильтрации достигает 180 л/сут, тогда как суммарная скорость фильтрации через все капилляры тела равна только 4 л/сут. В значительной мере это обеспечивается тем, что через почки прокачивается до 20–25% всего выброса ЛЖ, хотя масса обеих почек не превышает 1% массы тела.

Потере жидкости и веществ, содержащихся в фильтрате, препятствует процесс канальцевой реабсорбции. Многие компоненты фильтрата присутствуют в моче в более низкой концентрации (мочевина) либо полностью отсутствуют (глюкоза). Этот процесс имеет преимущественно активный и регулируемый характер и осуществляется благодаря наличию определенных систем транспорта, хотя реабсорбция различных веществ часто имеет взаимосвязанную природу. Благодаря этому механизму обеспечивается также поддержание водно-солевого баланса. Однако часть компонентов фильтрата подвергается обратной диффузии, поскольку по мере реабсорбции воды возрастает их концентрация, они возвращаются в периканальцевые капилляры по градиенту концентрации. Существует еще процесс активной канальцевой секреции, который обусловливает выход протонов и ионов калия из капилляров в просвет канальцев.

Поддержание выделительной функции почек является жизненно важной функцией, и даже минимальные изменения почечного кровотока сопровождаются резкой активацией механизмов, направленных на восстановление нарушенного гомеостаза. Это происходит несмотря на отсутствие при этом недостаточности нутритивного кровоснабжения почек, значение которого не превышает 10–15% величины почечного кровотока. Секреторные клетки юкстагломерулярного аппарата являются сенсорами как давления, так и содержания натрия, и снижение давления в афферентных артериолах, как и снижение концентрации натрия, сопровождаются усиленной продукцией фермента ренина. Этот фермент расщепляет белок плазмы крови ангиотензиноген с образованием полипептида ангиотензина I. Последний под действием АПФ, который фиксирован на поверхности эндотелия капилляров, превращается в ангиотензин II, обладающий мощной вазоконстрикторной активностью и способностью активировать синтез альдостерона в коре надпочечников. Альдостерон активирует реабсорбцию натрия и воды, в сочетании с ангиотензином II способствует поддержанию циркуляторного гомеостаза.

Обмен воды в почках, раздельно с обменом натрия, также центрально регулируется через антидиуретический гормон или вазопрессин, продуцируемый в задней доле гипофиза. Этот гормон стимулирует продукцию цАМФ в эпителии дистальных канальцев, приводит к появлению в их люминальной мембране белков, которые функционируют как каналы, через которые осуществляется реабсорбция воды. Поэтому наличие высокой концентрации антидиуретического гормона в плазме крови обусловливает резкое возрастание реабсорбции воды в дистальных канальцах, объем конечной мочи может не превышать 1% объема канальцевого фильтрата. При низком содержании антидиуретического гормона возрастает экскреция мочи с низким осмотическим давлением — «водный диурез». При этом происходит хроническая потеря жидкости, объем суточной мочи может достигать 25 л с развитием выраженных нарушений центральной гемодинамики и микроциркуляции.

Противоположную функцию выполняют предсердный и мозговой натрийуретические факторы, которые продуцируются кардиомиоцитами соответственно предсердий и желудочков при перегрузке этих камер сердца. Эти факторы угнетают реабсорбцию натрия в почках как непосредственно, так и через уменьшение секреции ренина и альдостерона.

ПРИНЦИП ЦЕНТРАЛИЗАЦИИ КРОВООБРАЩЕНИЯ. ЗНАЧИМОСТЬ ЕЕ В РАЗВИТИИ АДАПТИВНЫХ И КОМПЕНСАТОРНЫХ РЕАКЦИЙ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ

Влияния, имеющие физиологический, экстремальный или патологический характер и приводящие к снижению давления крови как в артериальном, так и в венозном отделах сосудистой системы, сопровождаются развитием целого комплекса реакций, который именуется «централизация кровообращения». Последний направлен на нормализацию системной гемодинамики или при ее частичном характере на обеспечение адекватного кровоснабжения жизненно важных органов — головного мозга и сердца.

В основе развития реакции на гипотензию лежит угнетение тонической импульсации с барорецепторных зон сердца и сосудов. Это сопровождается повышением активности бульбарного сердечно-сосудистого центра с усилением симпатических влияний на сердце, сосуды артериального и венозного отделов системы кровообращения, возрастанием содержания в крови гуморальных и гормональных факторов, оказывающих влияние на сосудистый тонус и деятельность сердца. В результате происходит сокращение сосудов резистивного (артериального) и емкостного (венозного) отделов сосудистой системы, что сопровождается как увеличением ОПСС, так и мобилизацией крови из депо, увеличением ОЦК и венозного возврата к сердцу. Помимо этого, преобладание реакций артериальных сосудов мышечного типа и артериол над реакциями венозных и таким образом более выраженное возрастание прекапиллярного сопротивления в сравнении с посткапиллярным сопровождается снижением капиллярного давления и перемещением тканевой жидкости в сосудистое русло, что также способствует увеличению внутрисосудистого объема крови. Рефлекторная активация силы и ЧСС обеспечивает перекачивание увеличенного притока крови в артериальный отдел сосудистой системы, что (в сочетании с увеличенным сопротивлением артериальных сосудов) способствует восстановлению и поддержанию АД. Параллельно активируются гормональные механизмы регуляции АД с повышением содержания в крови катехоламинов, ангиотензина II, альдостерона, что потенцирует регулирующее действие нейрогенных факторов.

Наиболее мощная активация системы нейрогуморальной регуляции кровообращения возникает при уменьшении мозгового кровообращения, сопровождающегося ишемией мозга. Это происходит при снижении давления в артериальных мозговых сосудах ниже 50 мм рт. ст., когда системное АД возрастает до 270 мм рт. ст. и выше. При этом степень сужения сосудов внутренних органов брюшной полости настолько значительна, что может приводить к их почти полной или даже полной окклюзии. Однако по мере развития необратимых изменений в мозгу, которые возникают при резко выраженной ишемии через 3–10 мин, активность центральных регуляторных влияний снижается, АД падает до 40–50 мм рт. ст.

Реакция на гипотензию имеет стереотипный детерминированный характер, развивается в полном объеме, независимо от причины, лежащей в основе снижения АД, наблюдается при уменьшении притока крови к сердцу в результате геморрагии, при ортостатической пробе, связанной с переходом тела из горизонтального положения в вертикальное, при сосудистом коллапсе в условиях резкой эндотоксемии или анафилактических реакций.

Реализация принципа централизации кровообращения имеет наиболее выраженный характер при гипотензии, связанной с геморрагией. В этих условиях происходит максимальная активация нейрогуморальных влияний, что способствует возрастанию активности сердца, мобилизации экстраваскулярной жидкости и восстановлению ОЦК, сокращению сосудов органов брюшной полости, кожи, мышц с соответствующим уменьшением их кровоснабжения и поддержанием АД и кровоснабжения сердца и мозга.

В нормальных условиях практически все органы и ткани, за исключением жизненно важных, имеют так называемый резерв по кровотоку, который определяется значительным превышением их кровоснабжения над нутритивными потребностями. Связано это с тем, что интенсивность кровоснабжения большинства органов определяется не только уровнем их метаболизма, но и специфичностью выполняемой функции, изменение которой не сопровождается мгновенными нарушениями гомеостаза. В среднем по организму величина этого резерва равна 3, то есть уменьшение кровотока в 3 раза не сопровождается развитием ишемии органов и активацией локальных регуляторных механизмов, оптимизирующих кровоснабжение клеток и тканей относительно потребности в нем.

В отличие от этого, мозг и сердце лишены резерва по кровоснабжению, и даже незначительное его ограничение создает угрозу для выживания как самих органов, так и организма в целом. Поэтому локальные механизмы регуляции кровоснабжения в мозгу и в сердце отчетливо доминируют над центральными нейрогенными и гуморальными влияниями, и даже в условиях резкого повышения активности симпатической нервной системы и содержания в крови гуморальных вазоконстрикторных агентов сосуды этих органов не сокращаются, обеспечивая оптимальное перераспределение потока крови. Благодаря этим механизмам потеря даже 500 мл крови не сопровождается заметным нарушением центральной гемодинамики и появлением угрозы для выживания организма. Более 50% собак выживают при потере 40% массы крови, тогда как почти все животные с симпатэктомией погибают при кровопотере, достигающей только 30%. С другой стороны, острое падение давления до 50 мм рт. ст. при геморрагии у животных с функционирующей РААС сопровождается восстановлением давления до 83 мм рт. ст., а при блокаде этой системы — только до 60 мм рт. ст. Однако активация РААС осуществляется значительно медленнее, чем активация нейрогенных влияний, и развивается только в течение 20 мин, но повышенная ее активность сохраняется значительно дольше. Отсроченную, но тем не менее важную роль в устранении гипотензии играет и вазопрессин — гормон задней доли гипофиза, который уменьшает экскрецию воды и способствует восстановлению ОЦК.

Аналогичным образом централизация кровообращения осуществляется в отсутствие кровопотери, но при уменьшении массы циркулирующей крови в результате ее секвестрации, то есть скопления в различных внутренних депо, при экстравазации жидкой части крови или ее перемещении в емкостный (венозный) отдел сосудистой системы. Так, централизация кровообращения позволяет предотвратить падение АД при анафилактических реакциях, при тяжелом воспалении, сопровождающем сепсис. В обоих случаях происходит потеря сосудистого тонуса в результате появления в крови вазодилататорных соединений в предельно высоких концентрациях. При анафилаксии это гистамин, который высвобождается из тучных клеток при их стимуляции иммуноглобулинами класса Е, при воспалении — оксид азота, продуцируемый воспалительными клетками крови, прежде всего активированными макрофагами.

Последовательность развития реакций, способствующих централизации кровообращения, отчетливо выражена у людей при переходе из горизонтального в вертикальное положение, что сопровождается мгновенным перемещением потока крови в нижнюю часть тела. Этот эффект связан с действием гидростатического давления, равного высоте столба крови от сердца до конкретной сосудистой области. Это давление суммируется с давлением крови в отделах, расположенных ниже уровня сердца, и вычитается из давления в отделах, расположенных выше сердца, что способствует возрастанию притока крови в нижнюю часть тела и затруднению оттока крови от нее. В отсутствие адекватного функционирования адаптивных механизмов происходит перемещение циркулирующей крови в нижнюю часть тела, уменьшается венозный возврат, сердечный выброс, развивается системная гипотензия, что в своей крайней форме проявляется нарушением кровоснабжения мозга, головокружением, потерей сознания.

Однако у здоровых испытуемых не отмечают значительного изменения АД даже в начале перемещения тела из горизонтального положения в вертикальное, предупреждается также перераспределение потока крови в нижнюю часть тела. Более того, кровоток в сосудистом русле органов брюшной полости и нижних конечностей уменьшается, сопровождаясь двукратным возрастанием разницы по содержанию кислорода в бедренной артерии и вене, что свидетельствует о значительном ограничении кровоснабжения конечностей. Эти реакции отмечают уже через 10–15 с, что свидетельствует о чрезвычайно быстрой констрикции сосудов скелетных мышц, органов брюшной полости и об их нейрогенной природе. Поэтому после выключения нейрогенного компонента реакции при симпатэктомии у больных может развиваться ортостатическая гипотония. Однако она постепенно ослабляется, и через несколько недель восстанавливается нормальный ответ на ортостатическую пробу. Это связано с включением более замедленного гуморального механизма компенсаторной реакции на гипотонию, в основе которого лежит активация РААС, возрастание содержания в крови ангиотензина II. В связи с этим длительный прием блокаторов адренорецепторов, ингибиторов АПФ или блокаторов рецепторов ангиотензина II может также сопровождаться ослаблением компенсаторных реакций на гипотензию, учет характера ответа на ортостатическую пробу позволяет вовремя скорригировать проводимую терапию.

Принцип централизации кровообращения лежит также в основе гемодинамического обеспечения повышенной физической активности организма, сложных поведенческих реакций типа реакции тревоги, защиты и др. Однако основным отличием в природе возникающего в этих условиях ответа является то, что он развивается первично, а не как ответная реакция на нарушенный гомеостаз сердечно-сосудистой системы. Он сопряжен не с нормализацией АД, а с его повышением, увеличением сердечного выброса и созданием таким образом большего гемодинамического резерва, который может быть реализован в зависимости от характера дальнейшего развития событий. Возрастание тонуса нейронов бульбарного сердечно-сосудистого центра в этих условиях происходит в результате нисходящих регуляторных влияний из вышерасположенных центров, эти влияния связаны с особенностями условий, которые приходится преодолевать организму. При этом характер реакции периферических сосудов определяется степенью вовлечения кровоснабжаемых органов в выполнение общей реакции. При повышении физической активности кровоснабжение работающих скелетных мышц увеличивается в результате расширения их сосудов за счет локальных влияний, обусловливающих «функциональный симпатиколиз» — снижение чувствительности к нейрогенным констрикторным влияниям, тогда как сосуды органов брюшной полости, сосуды неработающих скелетных мышц сужаются, что создает условия для централизации кровообращения. В условиях тяжелой физической нагрузки при возрастании сердечного выброса в среднем в 3 раза приток крови к мозгу не изменяется, к сердцу увеличивается в 3 раза, к скелетным мышцам — в 10 раз, тогда как к органам брюшной полости уменьшается в среднем в 2 раза.

Шок — это сложная патологическая реакция, характеризующаяся снижением АД и уменьшением МОК до уровня, при котором невозможно поддержание нормального кровоснабжения жизненно важных органов. Основной причиной развития шоковой реакции является относительная или абсолютная недостаточность ОЦК или уменьшение скорости ее перемещения, что может являться следствием кровопотери, тяжелой СН, обезвоживания организма в результате ожога, длительной гипертермии, тяжелой формы диареи. В начальной стадии шока изменения имеют компенсированный характер в результате централизации кровообращения, направленной на поддержание кровоснабжения сердца и головного мозга, клетки которых высокочувствительны к действию ишемии и погибают уже через несколько минут после прекращения притока крови. Это обеспечивается поддержанием АД на достаточном уровне в результате рефлекторного усиления симпатической активности, нейрогенного сужения сосудов кожи, скелетных мышц, органов брюшной полости, развития тахикардии, констрикции артериол и венул с уменьшением емкости венозных сосудов и мобилизацией экстраваскулярной жидкости и крови из различных депо. Происходит значительное уменьшение почечного кровотока с развитием олигурии и даже анурии. Возрастает продукция ренина и ангиотензина II в концентрациях, обусловливающих не только сужение периферических сосудов, но и секрецию альдостерона, что приводит к задержке натрия и воды в канальцах. Активация «рецепторов объема», локализованных в емкостном отделе сосудистой системы, сопровождается усиленной секрецией антидиуретического гормона. Эти реакции создают условия для восстановления ОЦК, но в сочетании со снижением ее онкотического давления, поскольку при этом происходит относительное снижение концентрации белков в плазме крови.

Однако возможности реакции, компенсирующей снижение АД и нарушение системной гемодинамики, не безграничны, ее срыв приводит к сосудистому коллапсу, который является важнейшим компонентом шоковой реакции и в значительной мере определяет ее исход. Если действие факторов, нарушающих функциональное состояние системы кровообращения, имеет длительный и выраженный характер и тяжесть гипотензии нарастает, то локальные факторы регуляции сосудистого тонуса включаются не только в жизненно важных, но и в других органах. Это приводит к развитию «симпатиколиза» и ускользанию периферических сосудов из-под действия центральных нейрогенных и гуморальных тонических влияний. Поскольку местные регуляторные факторы оказывают влияние преимущественно на прекапиллярные резистивные сосуды, то их активация сопровождается снижением прекапиллярного сопротивления, возрастанием капиллярного давления и экстравазацией жидкости, то есть выходом ее из сосудистого русла. В экспериментах показано, что на начальных этапах геморрагии раздражение симпатических нервов сопровождалось в скелетных мышцах выраженным переходом тканевой жидкости в сосудистое русло, по мере поддержания геморрагической гипотензии эта реакция ослабляется, а в конце периода ишемии в ответ на стимуляцию происходит перемещение жидкости из сосудов в ткани. Это извращение реакции связано с тем, что в поздней стадии шока только посткапиллярные сосуды сохраняют способность сокращаться при активации симпатических влияний, тогда как прекапиллярные уже утрачивают реактивность в результате накопления большого количества вазодилататорных метаболитов. Поэтому симпатическая импульсация приводит к повышению, а не снижению капиллярного гидростатического давления, к потере жидкой части крови, а не ее восполнению. В результате возникает сгущение крови с резким нарушением микроциркуляции, развитием сладж-синдрома — агрегацией форменных элементов крови и закупоркой микрососудов агрегатами. Эти сдвиги в еще большей степени усугубляют нарушения, связанные с потерей крови; продолжает нарастать выраженность гипотензии, АД снижается до такого уровня, когда становится невозможным поддержание кровоснабжения мозга и сердца. Возмещение объема крови путем ее переливания на этой стадии уже не дает эффекта и не приводит к восстановлению АД, поскольку жидкая часть крови мгновенно покидает сосудистое русло. В конечной стадии происходит снижение активности симпатической нервной системы, на этом этапе нарушения приобретают необратимый характер.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Зайко Н.Н. (ред.) (1977) Патологическая физиология. Вища школа, Киев, 605 с.
  2. Захаржевский В.Б. (1979) Нервный контроль коронарного кровообращения. Наука, Ленинград, 172 с.
  3. Иваницкий Г.Р. (1981) Биомеханика сердечной мышцы. Наука, Москва, 325 с.
  4. Иванов Е.П. (1991) Руководство по гемостазиологии. Беларусь, Минск, 302 с.
  5. Куприянов В.В., Караганов Я.Л., Козлов В.И. и др. (1975) Микроциркуляторное русло. Медицина, Москва, 215 с.
  6. Рашмер Р. (1981) Динамика сердечно-сосудистой системы. Медицина, Москва, 600 с.
  7. Сперелакис Н. (ред.) (1988) Физиология и патофизиология сердца. Т. 1, 2. Медицина, Москва, 623 с.
  8. Фолков Б., Нил Э. (1976) Кровообращение. Медицина, Москва, 464 с.
  9. Хаютин В.М., Сонина Р.С., Лукошкова Е.В. (1977) Центральная организация вазомоторного контроля. Медицина, Москва, 352 с.
  10. Чазов Е.И. (ред.) (1982) Руководство по кардиологии. Т. 1. Медицина, Москва, 672 с.
  11. Чернух А.М., Александров П.Н., Алексеев О.В. (1975) Микроциркуляция. Медицина, Москва, 456 с.
  12. Allard M.F., Parsons H.L., Saeedi R. et al. (2007) AMPK and metabolic adaptation by the heart to pressure overload. Am. J. Physiol. Heart. Circ. Physiol., Vol. 292, H140-H148.
  13. Chen-Izu E., Chen L., Banyasz T. et al. (2007) Hypertension-induced remodeling of cardiac excitation-contraction coupling in ventricular myocytes occurs prior to hypertrophy development. Am. J. Physiol. Heart. Circ. Physiol., Vol. 292, H3301-H3310.
  14. Cherry E.M., Fenton F.H. (2007) A tale of two dogs: analyzing two models of canine ventricular electrophysiology. Am. J. Physiol. Heart. Circ. Physiol., Vol. 292, H43-H55.
  15. Goldman J., Zhong L., Liu S.Q. (2007) Negative regulation of vascular smooth muscle cell migration by blood shear stress. Am. J. Physiol. Heart. Circ. Physiol., Vol. 292, H928-H938.
  16. Chien S. (2007) Mechanotransduction and endothelial cell homeostasis: the wisdom of the cell. Am. J. Physiol. Heart.Circ. Physiol., Vol. 292, H1209-H1224.
  17. Guyton A.C. (1976) Textbook of medical physiology. W.B.Saunders Company Phyladelphia, 1194 p.
  18. Haddad G.E., Coleman B.R., Zhao A., Blackwell K.N. (2005) Regulation of atrial contraction by PKA and PKC during development and regression of eccentric cardiac hypertrophy. Am. J. Physiol. Heart. Circ. Physiol., Vol. 288, H695-H704.
  19. Hernandez O.M., Housmans P.R., Potter J.D. (2001) Plasticity in Skeletal, Cardiac, and Smooth Muscle Invited Review: Pathophysiology of cardiac muscle contraction and relaxation as a result of alterations in thin filament regulation. J Appl Physiol., Vol. 90, № 3, 1 125-1 136.
  20. Iribe G., Helmes M., Kohl P. (2007) Force-length relations in isolated intact cardiomyocytes subjected to dynamic changes in mechanical load. Am. J. Physiol. Heart. Circ. Physiol., Vol. 292, H1487-H1497.
  21. Joho S., Ishizaka S., Sievers R. et al. (2007) Left ventricular pressure-volume relationship in conscious mice. Am. J. Physiol. Heart. Circ. Physiol., Vol. 292, H369-H377.
  22. Katz A.M. (1977) Physiology of the heart. Raven Press. New York, 450 p. Am ex ercin ut adio dio euis nis aut prat pratem zzriustrud te dio cor si bla faccumsan eum dolor ad ea faci enim il esequat. Met ilismol oreet, verat, cor amcorperit.
  23. Kondratyev A.A., Ponard J.G.C., Munteanu A. et al. (2007) Dynamic changes of cardiac conduction during rapid pacing. Am. J. Physiol. Heart. Circ. Physiol., Vol. 292, H1796-H1811.
  24. Phillips S.A., Hatoum O.A., Gutterman D.D. (2007) The mechanism of flow-induced dilation in human adipose arterioles involves hydrogen peroxide during CAD. Am. J. Physiol. Heart. Circ. Physiol., Vol. 292, H93-H100.
  25. Tailor A., Cooper D. Granger D.N. (2005) Platelet-Vessel Wall Interactions in the Microcirculation. Microcirculation, Vol. 12, № 3, 275-285.
  26. Tusscher T.K., Bernus O., Hren R., Panfilov A.V. (2006) Comparison of electrophysiological models for ventricular cells and tissues. Prog. Biophys. Mol. Biol., Vol. 90, 326-345.
  27. Wiernsperger N., Nivoit P., Kraemer De Aguiar L.G. et al. (2007) Effect of Inflammation on the Aging Microcirculation: Impact on Skeletal Muscle Blood Flow Control. Microcirculation, Vol. 14, № 4/5, 403-438.
  28. Wu Y., Yu Y., Kovacs S.J. (2007) Contraction-relaxation coupling mechanism characterization in the thermodynamic phase plane: normal vs. impaired left ventricular ejection fraction. J. Appl. Physiol., Vol. 102, 1367-1373.
  29. Xiao L., Zhang L., Han W. et al. () Sex-based transmural differences in cardiac repolarization and ionic-current properties in canine left ventricles. Vol. 291, H570-H580.

Дата добавления: 08.07.2019 г. Версия для печати

Developed by Maxim Levchenko