Особенности регионарного кровообращения
Московская Медицинская Академия им. И.М. Сеченова
РЕФЕРАТ
по физиологии
на тему :
ОСОБЕННОСТИ РЕГИОНАРНОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ
2 курс
Регуляция регионарного кровообращения.
Приспособление местного кровотока к функциональным потребностям органов осуществляется, в основном, путем изменения сопротивления току. Это сопровождается изменением просвета сосудов, т.е. регуляцией гидродинамического сопротивления. Гидродинамическое сопротивление обратно пропорционально радиусу сосудов в четвертой степени, соответственно просвет сосудов влияет на кровоток существеннее, чем изменение давления.
Диапазон изменений объемной скорости кровотока шире в органах, функциональные потребности которых значительно варьируют. Это скелетные мышцы, желудочно-кишечный тракт, печень, кожа. В жизненно важных органах, таких как головной мозг и почки, потребности которых всегда высоки и изменяются незначительно, кровоток поддерживается практически на постоянном уровне при помощи специальных регуляторных механизмов. В периферических сосудах это и локальные механизмы, гуморальные и нервные факторы. Иногда все эти факторы действуют одновременно – синергическое действие (иногда антагонистическое) на сосудистый тонус.
1. Местные механизмы регуляции. Некоторые вещества оказывают прямое воздействие на мускулатуру сосудов, необходимые для клеточного метаболизма (О>2>) или выделяющиеся в результате клеточного метаболизма. Эти механизмы обеспечивают метаболическую авторегуляцию периферического кровообращения. Именно авторегуляция позволяет приспосабливать местный кровоток к функциональным потребностям органа. Так, снижение парциального давления кислорода приводит к расширению сосудов. Расширение сосудов наступает так же при повышения напряжения СО>2> или концентрации ионов Н+. При изменении рН молочная кислота оказывает сосудорасширяющий эффект. Слабый сосудорасширяющий эффект оказывает пируват, сильный – АТФ, АДФ, АМФ, аденозин. Однако все эти вещества не могут вызвать такое выраженное расширение, как наблюдается при мышечной деятельности.
2. Нервная регуляция. Нервная регуляция просвета сосудов осуществляется вегетативной нервной системой. Преимущественно сосудодвигательные нервы относятся к симпатической нервной системе, но участвуют и парасимпатические. Вегетативные нервы иннервирует все кровеносные сосуды кроме капилляров, но функциональное значение этой иннервации широко варьирует в различных органах сосудистой системы. Сосудодвигательные волокна обильно иннервируют мелкие артерии и артериолы кожи, почек и чревной области. В головном мозгу и скелетных мышцах эти сосуды иннервируются слабо. Плотность иннервации вен обычно соответствует артериям, но в целом значительно меньше.
Симпатические волокна – адренергические сосудосуживающие. Медиатором (в нервно-мышечном синапсе) служит норадреналин, который всегда вызывает сокращение мускулатуры. Степень сокращения мышц зависит от частоты импульсации в эфферентных сосудодвигательных нервах. Сосудистый тонус покоя поддерживается за счет постоянной импульсации по этим нервам с частотой 1-3 в 1с (тоническая импульсация). При частоте импульсов 10 в 1 с наблюдается максимальное сужение сосудов. Таким образом, увеличение импульсации приводит к сужению сосудов, а уменьшение – к расширению, которое ограничивается базальным тонусом сосудов. Базальный тонус – это тонус, который наблюдается в отсутствии импульсации в сосудодвигательных нервах (или если их перерезать). В сосудах кожи базальный тонус меньше, чем в сосудах мышц. И при одинаковой импульсации сосуды кожи суживаются в большей степени, чем сосуды мышц. Следовательно, периферическое кровообращение в сосудах кожи может варьировать в более широких пределах. Но мышечные сосуды в большей степени способны к расширению (возможная причина расширения – действие симпатических холинергических вазодилататоров).
Парасимпатические волокна – холинергические сосудорасширяющие. Они иннервируют сосуды наружных половых органов, мелких артерий мягкой мозговой оболочки головного мозга (может быть, сосуды желез пищеварительного тракта).
3. Гуморальная регуляция. Катехоламины выделяются в небольших количествах мозговым веществом надпочечников и циркулируют в крови. Гормональное влияние обусловлено, главным образом, адреналином (секретируется 80% адреналина и 20% норадреналина). Реакции сосудов на эти два вещества могут быть различны. Так, адреналин, может оказывать как сосудосуживающий, так и сосудорасширяющий эффект, причем и величина реакции мышц разных сосудов будет различна, это зависит от их чувствительности к данному веществу. Такое разнонаправленное влияние объясняется наличием разных типов адренорецепторов - и . Возбуждение - адренорецепторов сопровождается сокращением мышц сосудов, а возбуждение - адренорецепторов – к расслаблению. Норадреналин действует преимущественно на - адренорецепторы, а адреналин – и на -, и на . Необходимо учитывать, что порог возбудимости - адренорецепторов ниже, чем -, поэтому при низких концентрациях адреналин оказывает расширяющее действие, а при высоких концентрациях – суживающее. Помимо катехоламинов аналогичное действие оказывают множество других химических и гормональных факторов: ангиотензин II, вазопрессин, ренин и многие другие.
Коронарное кровообращение
Кровоснабжение сердца. В условиях покоя сердечный кровоток равен примерно 0,8 - 0,9 мл*г-1 * мин-1, что для сердца массой примерно 300г составляет около 250 мл/мин, или 4% общего сердечного выброса. При максимальной нагрузке коронарный кровоток может возрастать в 4 – 5 раз. На скорость коронарного кровотока влияют давление в аорте, частота сердечных сокращений, вегетативные нервы, но наибольший эффект оказывают метаболические факторы. Для коронарных сосудов характерна выраженная авторегуляция.
Для венечного круга характерны следующие особенности:
Высокое давление, поскольку венечные сосуды начинаются от аорты
Венечные сосуды образуют в сердечной мышце густую капиллярную сеть с множеством сосудов конечного типа, что представляет опасность при их закупорке, особенно в преклонном возрасте
Кровь в венечные сосуды поступает во время диастолы. Это связано с тем, что в фазе систолы устья капилляров закрываются полулунными клапанами аорты, а также с тем, что во время систолы миокард сокращен, венечные сосуды сжаты и поступление крови в них затруднено
В период диастолы миоглобин сердечной мышцы насыщается кислородом, который он очень легко отдает сердцу в фазе систолы
Наличие артериоловенулярных анастомозов и артериолосинусоидных шунтов
Особая регуляция тонуса венечных сосудов
Регуляция коронарного кровотока. Коронарный кровоток, прежде всего, регулируется локальными механизмами, таким образом, быстро и точно реагирует на изменения в потреблеие кислородом миокарда. У человека в покое ткани миокарда потребляют 70 – 75% кислорода из крови, протекающей через них. В крови коронарного синуса (большой сердечной вены, через которую большая часть крови поступает в правое предсердие) содержание кислорода ниже, чем в крови любого другого участка сердечно-сосудистой системы. Снижение насыщения крови кислородом в эксперименте с 100 до 10% увеличивало кровоток в обеих венечных артериях на 300%, а после превращения гипоксии кровоток возвращался к исходному уровню. Одновременно повышалось артериальное давление. Предполагают, увеличение кровотока – результат активной вазодилатации сосудов, а не связано с повышением АД. При вдыхании газовой смеси с 30% содержанием СО>2> приводит к тому, что вначале венечное давление увеличивается и затем значительно падает. Считается, что увеличение тонуса венечных сосудов и, следовательно, уменьшение кровотока в первую фазу обусловлены центральным влиянием СО>2>, а уменьшение во вторую фазу – его местным действием. Что касается катехоламнов, в малых дохах адреналин расширяет, в больших – суживает.
В здоровом организме поддерживается строго определенное соотношение различных ионов (К+, Na+, Са2+ и др.), но при патологиях эти соотношения могут меняться, что отражается в деятельности сердца. Так например, KCl, MnO>4>, MgCl>2> увеличивают сопротивление венечных сосудов, что приводит к снижению венечного кровотока.
Влияние механических факторов. К механическим факторам относятся изменения АД и экстраваскулярное сжатие сосудов, которому они подвергаются при сокращении сердца. Показано, чо величина венечного кровотока находится в линейной зависимости от величины перфузионного (артериального) давления в крупных сосудах и прежде всего в аорте. Экстраваскулярное сжатие сосудов миокарда угнетает кровоток в них. Венечный кровоток уменьшается во время систолы и быстро увеличивается с началом диастолы. Наибольшей величины он достигает в фазе изометрического расслабления. Суммарный кровоток в течение систолы составляет 40,8%, а во время систолы и фазы изометрического расслабления – 68,7% всего венечного кровотока. Эти соотношения остаются постоянными при изменении ЧСС и е зависят от объема венечного кровотока. Между средним коронарным кровотоком и средним систолическим кровотоком существует линейная зависимость. Увеличение ЧСС приводит к увеличению сердечного кровотока. При этом действую два противоположных фактора: прирост ЧСС вызывает уменьшение кровотока, поскольку при этом относительно увеличивается общее время систолического кровотока по сравнению с диастолическим, увеличение ЧСС изменяет работу сердца и повышает обмен в миокарде, что способствует вазодилатации.
Нервная регуляция. Раздражение симпатических нервов ведет к увеличению венечного кровотока. Вместе с тем изменяется обмен веществ в сердце, поэтому трудно установить, какую роль в реакции венечных сосудов играет прямое влияние нервов.
Влияние на венечный кровоток спинальных центров симпатического отдела вегетативной системы и ядер блуждающих нервов находится под контролем вышележащих отделов ЦНС, прежде всего гипоталамуса и коры большого мозга.
Легочное кровообращение
Особенности кровоснабжения. Легкие снабжаются кровью из обеих кругов кровообращения: малый круг через легочную артерию доставляет венозную кровь в капилляры легочных альвеол для газообмена, а большой круг через бронхиальные артерии доставляет артериальную кровь для питания легочной ткани. В различных отделах сосудистого русла легких артерии и вены значительно короче, а диаметр их, как правило, значительно больше по сравнению с сосудами большого круга кровообращения.
В малом круге широкие (15 мкм) и короткие капилляры
Давление в легочном стволе в момент систолы намного меньше, чем в аорте (20 – 25 мм рт. ст.), хотя правый желудочек выбрасывает крови столько же, сколько и левый
Малое сопротивление току крови в легочных капиллярах (8 – 10 мм рт ст.)
Наличие артериоловенулярных анастомозов (шунтов), которые способствуют сдерживанию повышения давления в легочном стволе.
В связи с этим сопротивление току крови, создаваемое сосудами малого круга кровообращения, примерно в 10 раз меньше, чем в большом круге. Это позволяет правому желудочку работать с меньшей мощностью. У здорового человека давление в легочных сосудах относительно не велико В связи с большой растяжимостью легочных сосудов, объем циркулирующей крови в них может изменяться в сторону уменьшения или увеличения, причем эти колебания могут достигать 200 мл (при среднем содержании в малом круге кровообращения около 440 мл крови). Объем крови в малом круге кровообращения вместе с конечным диастолическим объемом левого желудочка составляет так называемый центральный объем крови (около 600-650 мл). Этот центральный объем крови представляет собой быстро мобилизуемое депо крови. Так, если необходимо в течении короткого промежутка времени увеличить выброс левого желудочка, то из этого депо может поступить около 300 мл крови. В результате равновесие между выбросом правого и левого желудочков будет поддерживаться до тех пор, пока не включится другой механизм - увеличение венозного возврата.
Очень важное различие между легочными артериями и артериолами заключается в том, что легочные сосуды в своей стенке содержат меньшее количество мышечных элементов и они более растяжимы.
Величина кровотока через малый круг равна минутному объему сердца и составляет в покое 3,5 – 5,5 л/мин, а при физической работе может достигать 30 – 40 л/мин. Т.о. даже в покое кровоток на единицу массы легочной ткани в 200 раз выше, чем средний кровоток в других тканях организма. Давление крови в различных отделах малого круга в 5 – 7 раз ниже, чем в сосудах соответствующего калибра большого круга. В легочном стволе систолическое давление 25 – 30 мм рт. ст., а диастолическое 5 – 10 мм рт. ст. Давление в левом предсердии и крупных легочных венах колеблется в пределах 4 – 8 мм рт. ст. Т.о. разность давления, обеспечивающее движение кров в малом круге, составляет примерно 12 мм рт. ст.
Регуляция легочного кровообращения. Легочные сосуды иннервируются симпатическими сосудосуживающими волокнами. Сосуды легких, как и сосуды большого круга кровообращения, находятся под постоянным тоническим влиянием симпатической нервной системы. При возбуждении барорецепторов каротидного синуса, обусловленного повышением АД, рефлекторно происходит снижение сопротивления сосудов малого круга кровообращения, что приводит к увеличению кровенаполнения легких и нормализации давления в большом круге кровообращения. При возбуждении барорецепторов легочных артерий, расположенных у основания этих артерий в области бифуркации легочного ствола, которое возникает при повышении давления в малом круге кровообращения, рефлекторно снижается давление в большом круге кровообращения за счет замедления работы сердца и расширения сосудов большого круга (рефлекс Парина). Физиологическое значение данного рефлекса состоит в том, что он, разгружая малый круг кровообращения, препятствует перенаполнению легких кровью и развитию их отека.
При снижении давления в легочной артерии, напротив, системное давление возрастает, и таким образом, кровенаполнение легких нормализуется.
Местная регуляция легочного кровотока.
При снижении парциального давления кислорода или повышении парциального давления углекислого газа возникает местное сужение сосудов легких (рефлекс Эймра-Лилиестранда). Благодаря этому механизму, кровоток в отдельных участках легких регулируется в соответствии с вентиляцией этих участков, что позволяет выключить из кровоснабжения невентилируемые альвеолы. Необходимо подчеркнуть, что в случае прекращения вентиляции значительного участка легочной ткани (при воспалении легких), рефлекторно возникает спазм сосудов, питающих пораженный участок. Это может привести к резкому увеличению гидродинамического сопротивления в малом круге кровообращения, и, как следствие, к развитию правожелудочковой недостаточности, особенно у маленьких детей.
Почечное кровообращения
Кровоснабжение почек. Средняя скорость почечного кровотока в условиях покоя составляет около 4,0 мл*г-1 * мин-1, т.е. в целом для почек, масса которых около 300 г, примерно 120 мл/мин. Это приблизительно 20% общего сердечного выброса. Особенность кровоснабжения заключается в том, что есть две последовательные капиллярные сети. Приносящие артериолы подходят к капиллярному клубочку и отделены от околоканальцевого капиллярного ложа выносящими артериолами. Выносящие артериолы характеризуются высоким гидродинамическим сопротивлением. Давление в клубочковых капиллярах довольно велико (60 мм рт. ст.), а в околоканальцевых относительно мало (13 мм рт. ст.).
Регуляция почечного кровотока. В почечных сосудах хорошо развиты миогенные авторегуляторные механизмы1, благодаря которым кровоток и капиллярное давление в области нефронов поддерживается на постоянном уровне при колебаниях артериального давления от 80 до 180 мм рт. ст. Примерно 90% общего почечного кровотока приходится на сосуды коркового вещества. Почечные сосуды иннервируются симпатическими сосудосуживающими нервами. Тонус этих нервов в условиях покоя невелик. При переходе человека в вертикальное положение или при кровопотере почечные сосуды участвуют в общей вазоконстрикторной реакции, обеспечивающей поддержание кровоснабжения сердца и головного мозга. Почечный кровоток снижается так же при физической нагрузке и в условиях высокой температуры. Это обеспечивает компенсацию снижения артериального давления, связанного с расширением мышечных и кожных сосудов.
Портальное кровообращение
Особенности кровоснабжения. Брыжеечные, панкреатические, селезеночные и печеночные сосуды, вместе взятые часто называют чревным сосудистым руслом, т.к. они все иннервируются чревными симпатическими нервами. Кровь поступает в печень по печеночной артерии и воротной вене, причем по воротной вене протекает кровь, которая уже прошла через капилляры кишечника, поджелудочной железы и селезенки. В результате ветвления печеночной артерии и воротной вены образуются междолевые артерии и вены, которые проникают в паренхиму печени через ее ворота. Эти сосуды неоднократно делятся и образуют единую систему капилляров – синусоидов печени. В центре каждой дольки синусоиды объединяются в центральную вену. Центральные вены сливаются в собирательные вены, а те в свою очередь в более крупные ветви печеночных вен.
В условиях покоя печеночный кровоток составляет примерно 1,0 мл*г-1 * мин-1, т.е. в целом 1400 300 мл/мин, это примерно25% общего сердечного выброса. Около 25% поступает в печень по печеночной артерии, пи повышенном потреблении печенью кислорода эта величина может возрастать до 50%. Кровь насыщенная кислородом, поступающая по печеночной артеии примерно а 40% удовлетворяет потребности печени в кислороде, остальные 60% - воротный кровоток.
Регуляция портального кровотока (чревного). Чревные сосуды иннервируются симпатическими сосудосуживающими волокнами. При сужении этих сосудов в другие отделы кровеносного русла выбрасывается большой объем крови. Расширение чревных сосудов сопровождается существенным снижением периферического сопротивления и увеличением сосудистой емкости, что приводит к депонированию значительного количества крови.
Кровоток в слизистой и подслизистой оболочках кишечника возрастает при усилении активности расположенных здесь желез. Считают, что увеличение кровотока обусловлено выделением брадикинина, хотя не исключено участие и других факторов. Повышение кровотока в мышечной оболочке пи усилении моторики кишечника наступает под действием метаболических факторов. Хорошо развита авторегуляция. При длительной стимуляции сосудосуживающих нервов авторегуляторные влияния начинают преобладать над нервными. Это авторегуляторное ускользание обусловлено тем, что при сужении сосудов наступает ишемия тканей и эффекты местных метаболических факторов усиливаются, сводя на нет нервные влияния. Повышение давления в воротной вене и венах печени вызывает сужение печеночных артериол путем ретроградного (через капилляры) усиления миогенных авторегуляторных реакций. В результате приток крови к печени снижается.
Мозговое кровообращение
Кровоснабжение головного мозга. Средняя скорость мозгового кровотока составляет 0,5 мл*г-1 * мин-1, т.е. примерно 750 мл/мин (масса мозга взрослого человека около 1500г). Эта величина составляет 13% общего сердечного выброса. Скорость кровотока в сером веществе, богатом нейронами, значительно выше, чем в белом. При чрезвычайно сильном возбуждении нейронов головного мозга (пример, генерализованные судороги) мозговой кровоток может увеличиться на 50%. Возможно так же увеличение кровотока в отдельных отделах мозга при усилении их активности, при этом общий мозговой кровоток изменится незначительно. Если коронарный кровоток при физической нагрузке возрастает в 10–15 раз и более, то мозговой кровоток при интенсивной умственной деятельности в целом не возрастает, лишь перераспределяется из областей мозга менее активных в функциональном отношении в области с интенсивной деятельностью.
Адекватный мозговой кровоток – фактор особой важности для выживания организма, поскольку очень быстро после прекращения кровотока в мозге наступает потеря сознания. Одним из общих правил функционирования сердечно-сосудистой системы является то, что при любых условиях она стремиться сохранить адекватный кровоток в головном мозге.
Регуляция мозгового кровотока. Кровоток мозга подвергается жесткой авторегуляции, и на него мало влияют колебания АД, пока оно не падает иже 60 мм рт. ст. Когда АД становится ниже 60 мм рт. ст., мозговой кровоток пропорционально уменьшается. Поскольку средняя метаболическая активность тканей головной мозга изменяется незначительно, то и мозговой кровоток является постоянным почти в любых условиях.
Церебральный кровоток регулируется почти полностью локальными механизмами. Величина просвета сосудов зависит в основном от метаболических факторов, в частности от напряжения СО>2> в капиллярах и тканях, концентрации ионов Н+ в околососудистом пространстве и напряжения О>2>.Церебральный кровоток увеличивается всегда, когда парциальное давление СО>2> – Р>СО2> в артериальной крови превышает норму (и наоборот). Считают, что артериолы мозга реагируют не на изменение давления СО>2>, а на изменение внеклеточной концентрации Н+, которое вызывается, в свою очередь, изменением давления СО>2>. Артериолы мозга так же расширяются, если парциальное давление кислорода в артериальной крови падает существенно ниже нормы. Более высокий уровень давления кислорода, например, при ингаляции, приводит только к небольшому снижению церебрального кровотока.
Саморегуляция мозгового кровообращения осуществляется рядом сложных интрацеребральных и внецеребральных регуляторных механизмов. К первым относят миогенный, неврогенный, нейрогуморальный и метаболический механизмы. Вторая группа регуляторных механизмов связана с деятельностью синокаротидного узла, депрессорным нервом, сократительной функцией сердца. Нарушения этих регуляторных механизмов наступают при изменении уровня систолического давления ниже 80 или выше 180 мм рт.ст. Минимальным критическим уровнем принято считать 60 мм рт.ст., ниже этой величины происходят уже нарушения саморегуляции мозгового кровотока, замедление его в отдельных сосудах с последующей ишемизацией участка мозговой ткани и при недостаточности коллатерального кровообращения – развитием ишемического инсульта (инфаркта мозга). В некоторых случаях после восстановления кровотока в ишемизированной зоне величина pH остаётся по-прежнему низкой вследствие метаболического ацидоза за счет накопления молочной кислоты. Это обусловливает дальнейшее расширение сосудов и мозговой кровоток продолжает оставаться высоким, хотя функциональной потребности в этом уже нет. Естественно, что утилизация кислорода происходит не в полной мере, поэтому оттекающая кровь имеет красный цвет. Это явление обозначается как синдром избыточной перфузии, обусловленной нарушением метаболического механизма саморегуляции мозгового кровотока
Хотя сосуды мозга иннервируются как симпатическими сосудосуживающими волокнами, так и парасимпатическими сосудорасширяющими, но в норме мозговой кровоток очень слабо меняется под влиянием этих факторов. При этом симпатические сосудосуживающие нервы – важный защитный механизм от избыточного пассивного растяжения при резком повышении артериального давления.
Уникальность мозговых капилляров заключается в том, что они в гораздо меньшей степени проницаемы, чем в других органах, что ограничивает транскапиллярное перемещение полярных частиц. Ограничение диффузии и другие специальные метаболические механизмы (связанные с эндотелиальными клетками мозговых капилляров) создают гематоэнцефалический барьер. Капилляры головного мозга обладают системой специальных переносчиков для глюкозы и не представляют собой препятствия для диффузии О>2> и СО>2>э Таким образом, гематоэнцефалический барьер не ограничивает перенос питательных веществ в ткань мозга. Гематоэнцефалический барьер защищает клетки мозга от нарушения ионного равновесия в плазме. С помощью ограничения метаболизма в эндотелиальных клетках, он предотвращает воздействие циркулирующих гормонов на клетки мозга, и особенно на клетки гладкой мускулатуры мозговых сосудов.
Нарушения мозгового кровообращения (НМК).
Уменьшение общего притока крови к мозгу (при инфаркте миокарда или падении системного артериального давления) приводит к срыву регуляции мозговой гемодинамики и к нарушению мозгового кровообращения (НМК). Однако, чаще всего в патогенезе НМК лежат факторы, влияющие на изменение внутримозговой гемодинамики. Перераспределение крови в сосудистой системе мозга в пользу активных его областей, естественно, при ущербе менее активных участков может стать причиной временной ишемии последних, т.е. лежать в основе преходящих НМК. Аналогичная картина может возникнуть и при недостаточности притока крови к мозгу в целом, например, стенозе одного из магистральных сосудов головы, когда кровоснабжение участка мозга уже находится на низком уровне, а своевременный приток крови к нему невозможен.
Список используемой литературы:
Физиология человека . Под ред. Р.Шмидта и Г.Тевса. том 2 М., 1996.
Физиология сердечно-сосудистой системы. Д.Морма, Л.Хеллер С.-П., 2000.
Физиология. Основы и функциональные системы. Под ред. К.В.Судакова. М., 2000.
Острые нарушения мозгового кровообращения (патогенез, диагностика, лечение) жур. Лечение и диагностика 1’96 стр 30.
1 Миогенная авторегуляция обусловлена сокращением гладких мышц сосудов при повышении давления и их расслаблением при его понижении. Такая авторегуляция хорошо выражена в почечных сосудах, однако она действует и в сосудах головного мозга, сердца, печени, кишечника и скелетных мышц (в сосудах кожи – нет).