Система кратковременной регуляции артериального давления

В настоящее время ясно, что артериальное давление контролируется не одной регуляторной системой, а многими взаимодействующими системами, каждая из которых выполняет специфические функции. Например, когда у человека внезапно падает давление в результате тяжелого кровотечения, система регуляции артериального давления сталкивается с двумя противоречивыми проблемами. С одной стороны, для выживания необходимо немедленно поднять давление до уровня, достаточного, чтобы человек пережил острую кровопотерю. С другой стороны, необходимо вернуть к нормальному уровню объем крови, чтобы восстановить основные показатели гемодинамики, в том числе артериальное давление (причем до нормального уровня, а не просто до уровня, достаточного для выживания).

Они формируются по принципу обратной связи с участием восьми различных механизмов регуляции артериального давления. Эти механизмы можно разделить на три группы, учитывая длительность развития ответной реакции: (1) быстродействующие механизмы (секунды или минуты); (2) механизмы, действующие в течение нескольких минут или часов; (3) долговременные механизмы (дни, месяцы, годы).

Быстродействующие механизмы регуляции артериального давления (с развитием ответных реакций в течение секунд и минут). Быстродействующими механизмами регуляции артериального давления являются рефлекторные и другие нервные ответы. На рисунке представлены три механизма, развитие которых происходит в течение секунд: (1) барорецепторный механизм обратной связи; (2) ишемическая реакция центральной нервной системы; (3) хеморецепторный механизм. Эти механизмы не только быстро развиваются, но и являются чрезвычайно эффективными.

В ответ на резкое падение давления, например при острой кровопотере, нервные механизмы вызывают: (1) сужение вен и направление крови к сердцу; (2) увеличение частоты и силы сердечных сокращений, т.е. увеличение эффективности насосной функции сердца; (3) сужение периферических артериол, затрудняющее отток крови из крупных артерий. Все это приводит к немедленному росту артериального давления, необходимому для выживания.

Эти же регуляторные механизмы срабатывают в противоположном направлении, возвращая артериальное давление к нормальному уровню, если оно внезапно становится слишком высоким (что может произойти при быстром введении большого объема крови при гемотрансфузии).

Механизмы регуляции артериального давления, действующие в течение нескольких минут. Некоторые регуляторные механизмы способствуют развитию ответных реакций только через несколько минут после резких изменений артериального давления. На рисунке показаны три таких механизма: (1) ренин-ангиотензиновый сосудосуживающий механизм; (2) механизм релаксации напряжения; (3) перемещение жидкости через стенку капилляров в сосудистое русло и из него, что способствует изменению объема циркулирующей крови, когда это необходимо.

Мы уже подробно обсудили роль ренин-ангиотензиновой сосудосуживающей системы в увеличении артериального давления. Роль механизма релаксации напряжения можно проиллюстрировать следующим примером: когда давление крови в сосудах становится слишком высоким, они растягиваются и остаются такими в течение многих минут и даже часов; в результате давление в сосудах снижается до нормального уровня. Это продолжающееся растяжение сосудов, называемое релаксацией напряжения, может служить промежуточным по длительности буферным механизмом.

Механизм, связанный с перемещением жидкости через стенку капилляра, действует следующим образом: как только давление в капилляре падает, тканевая жидкость абсорбируется через капиллярную стенку в сосудистое русло. Происходит увеличение объема циркулирующей крови и увеличение давления. И наоборот, если давление в капилляре становится слишком высоким, жидкость фильтруется из капилляра в интерстициальное пространство. Это приводит к уменьшению объема циркулирующей крови и снижению давления в сердечно-сосудистой системе.

Эти три механизма промежуточной длительности достигают максимальной активности через 30 мин, а иногда через несколько часов. За это время нервные механизмы регуляции обычно ослабевают, становятся все менее эффективными — и на первый план выходят механизмы регуляции артериального давления не нервной природы, механизмы небыстрого реагирования.

Одним из важнейших показателей, отражающих состояние сердечно-сосудистой системы, является среднее эффективное артериальное давление (АД), которое «прогоняет» кровь через системные органы. Фундаментальным уравнением сердечно-сосудистой физиологии является то, которое отражает, каким образом среднее давление соотносится с минутным объемом (МО) сердца и общим периферическим сосудистым сопротивлением.

Все изменения среднего артериального давления определяются изменениями МО или ОПСС. Нормальное СрАД в состоянии покоя для всех млекопитающих составляет приблизительно 100 мм рт. ст. Для человека эта величина определяется тем, что МО сердца в покое составляет около 5 л/мин, а ОПСС равно 20 мм рт. ст.. Понятно, что для поддержания нормальной величины СрАД при снижении ОПСС компенсаторно и пропорционально увеличивается МО и наоборот.

В клинической практике для оценки функционирования сердечно-сосудистой системы применяются другие показатели АД — САД и ДАД.

Под САД понимают тот максимальный уровень АД, который фиксируется в артериальной системе во время систолы левого желудочка. ДАД — это минимальное АД в артериях во время диастолы, которое в первом приближении определяется величиной тонуса периферических артерий.

В настоящее время выделяют кратковременные (секунды, минуты), среднесрочные (минуты, часы) и долговременные (дни, месяцы) механизмы регуляции АД. К механизмам кратковременной регуляции АД относят артериальный барорецепторный рефлекс и рефлексы хеморецепторов.

Чувствительные барорецепторы в большом количестве находятся в стенках аорты и сонных артериях, наибольшая их плотность обнаружена в области дуги аорты и бифуркации общей сонной артерии. Они представляют собой механорецепторы, реагирующие на растяжение эластических стенок артерий образованием потенциала действия, передающегося в центральной нервной системе. Имеет значение не только абсолютная величина, но и скорость изменения растяжения сосудистой стенки. Если АД остается повышенным в течение нескольких дней, то частота импульсации артериальных барорецепторов возвращается к исходному уровню, в связи с чем они не могут выполнять роль механизма долговременной регуляции АД. Артериальный барорецепторный рефлекс функционирует автоматически по механизму отрицательной обратной связи, стремясь к поддержанию величины СрАД.

Хеморецепторы, расположенные в сонных артериях и дуге аорты, а также центральные хеморецепторы, локализация которых в настоящее время еще точно не установлена, осуществляют второй механизм кратковременной регуляции АД. Снижение р02 и(или) повышение рСО2 в артериальной крови вызывает увеличение среднего артериального давления путем активации симпатического тонуса артериол мышечной ткани. Кроме того, повышение АД отмечается при мышечной ишемии, возникающей в результате длительной статической (изометрической) работы. При этом через афферентные нервные волокна скелетной мускулатуры активируются хеморецепторы.

Средне- и долгосрочные механизмы регуляции артериального давления осуществляются преимущественно через ренин-ангиотензиновую систему (РАС).

Однако на начальных этапах развития гипертонии происходит активация симпатико-адреналовой системы, что приводит к увеличению уровня катехоламинов в крови. Если у здоровых людей повышение давление сопровождается снижением активности АС, то у больных гипертонией активность САС остается повышенной. Гиперадренергия приводит к сужению сосудов почек и развитию ишемии в клетках юкстагломерулярного аппарата. Вместе с тем установлено, что увеличение уровня ренина может быть и без предшествующей ишемии клеток юкстагломерулярного аппарата за счет прямой стимуляции адренорецепторов. Синтез репина запускает каскад превращений в РАС.

Очень большую роль в поддержании АД придают влиянию ангиотензина II на надпочечники. Ангиотензин II действует как на мозговой слой (в результате чего увеличивается выделение катехоламинов), так и на корковый, что приводит к повышению продукции альдостерона. Гиперкатехолемия замыкает своеобразную «гипертоническую» цепь, обусловливая еще большую ишемию юкстагломерулярного аппарата и продукцию ренина. Альдостерон взаимодействует с РАС по отрицательной обратной связи. Образующийся ангиотензин II стимулирует синтез альдостерона плазмы крови, и, наоборот, повышенный уровень альдостерона тормозит активность РАС, что нарушается при АГ. Биологический эффект альдостерона связан с регуляцией транспорта ионов практически на уровне всех клеточных мембран, но прежде всего почек. В них он уменьшает выделение натрия, увеличивая его дистальную реабсорбцию в обмен на калий и обеспечивая задержку натрия в организме.

Вторым важных фактором долгосрочного регулирования АД является объемно-почечный механизм. АД оказывает существенное влияние на скорость мочеотделения и тем самым действует на общий объем жидкости в организме. Поскольку объем крови является одним из компонентов общего объема жидкости в организме, изменение объема крови тесно связано с изменением общего объема жидкости. Повышение артериального давления влечет за собой увеличение мочеотделения и как следствие снижение объема крови.

Напротив, снижение АД приводит к увеличению объема жидкости и АД. Из данной отрицательной обратной связи складывается объемный механизм регуляции АД. Большую роль в поддержании объема жидкости в организме отводят вазопрессину, так называемому антидиуретическому гормону, который синтезируется в задней доле гипофиза. Секреция этого гормона находится под контролем барорецепторов гипоталамуса. Повышение АД приводит к уменьшению секреции антидиуретического гормона путем воздействия на барорецепторную активность с угнетением гипоталамических рилизинг-нейронов. Секреция антидиуретического гормона увеличивается при повышении осмолярности плазмы крови (механизм краткосрочной регуляции уровня АД) и уменьшении объема циркулирующей крови и наоборот. При гипертонии данный механизм нарушается из-за задержки натрия и воды в организме, что приводит к стойкому повышению уровня АД.

В последние годы все большее значение в поддержании АД придается клеткам эндотелия, которые покрывают всю внутреннюю поверхность артериальной системы. Они реагируют на различные стимулы посредством продукции целого спектра активных веществ, осуществляющих локальную регуляцию сосудистого тонуса и плазменно-тромбоцитного гемостаза.

Сосуды находятся в постоянном активном базальном состоянии релаксации под действием непрерывно выделяемого эндотелием оксида азота (N0). Многие вазоактивные вещества через рецепторы на поверхности эндотелия увеличивают продукцию N0. Кроме того, образование NO стимулируется под влиянием гипоксии, механической деформации эндотелия и напряжения сдвига крови. Роль других вазодилатирующих гормонов изучена меньше.

Помимо расслабляющего действия на сосудистую стенку, эндотелий оказывает и сосудосуживающее влияние, которое связано с отсутствием или предотвращением действия факторов релаксации, а также за счет продукции вазоконстрикторных веществ.

У здорового человека факторы констрикции и дилатации находятся в состоянии подвижного равновесия. У больных гипертонией происходит сдвиг в сторону преобладания констрикторных факторов. Данное явление получило название дисфункции эндотелия.

Наряду с рассмотренными системами регуляции АД огромная роль в этом процессе принадлежит вегетативной нервной системе. Последняя делится на симпатическую и парасимпатическую нервную систему по анатомическим особенностям, а не по типам трансмиттеров, выделяемым из нервных окончаний и получаемым при раздражении их реакциями (возбуждение или торможение). Центры симпатической нервной системы находятся на тораколюмбальном, а парасимпатической — на крапиосакральном уровне. Передаточные вещества (нейротрансмиттерные субстанции) — адреналин, норадреналин, ацетилколин, дофамин — поступают из нервных окончаний в синаптическую щель и, связываясь со специфическими рецепторными молекулами, активируют или угнетают постсинаптическую клетку. Сигналы от них по симпатическим преганглионарным Волокнам поступают в мозговое вещество надпочечников, откуда адреналин и норадреналин выделяются в кровь. Адреналин реализует свое действие через а- и р-адренорецепторы, что сопровождается увеличением ЧСС практически без изменения уровня АД. Норадреналин служит основным трансмиттером большинства симпатических постганглионарных нервных окончаний. Его действие реализуется через а-адренорецепторы, что приводит к повышению АД без изменения ЧСС. Симпатические сосудосуживающие нервы в норме обладают постоянной, или тонической, активностью. Органный кровоток MO-ACT быть снижен или увеличен (по сравнению с нормой) в результате изменения импульсации симпатических сосудосуживающих центров. Влияние парасимпатических сосудосужи-вающих нервов, выделяющих ацетилхолин, на тонус артериол незначителен. Выделенные из надпочечников и свободно циркулирующие в крови катехоламины влияют на сердечно-сосудистую систему в условиях высокой активности симпатической нервной системы. В целом их влияние аналогично непосредственному действию активирования симпатического отдела вегетативной нервной системы. При увеличении симпатической активности, приводящему к развитию гипертензивных реакций, отмечается либо возрастание концентрации плазменного норадреналина (адреналина), либо повышение количества рецепторов, типичных для АГ.

Таким образом, поддержание АД является сложным физиологическим механизмом, в осуществлении которого участвуют многие органы и системы. Преобладание прессорных систем поддержания АД с одновременным истощением депрессорных систем приводит к развитию гипертонии. При обратном соотношении развивается гипотония.

Адекватный уровень АД, отвечающий изменениям внешней и внутренней среды организма, обеспечивается постоянным взаимодействием и тесной функциональной связью ряда механизмов.

Среди них можно выделить:

1. гемодинамические факторы, непосредственно определяющие уровень АД;

2. центральные и периферические нейрогуморальные механизмы, регулирующие тонус сосудов, работу сердца, объем циркулирующей крови.

Гемодинамические факторы, определяющие уровень артериального давления

К таким факторам относятся:

— минутный объем кровообращения (МОК). Минутным объемом крови

называется количество крови, выбрасываемое одним желудочком за 1 мин;

— общее периферическое сосудистое сопротивление (ОПСС);

— напряжение стенок аорты и ее крупных ветвей, создающее эластическое

— объем циркулирующей крови;

Нейрогуморальная система регуляции артериального давления

Система быстрого кратковременного действия (адаптационная система регуляции артериального давления)

Почечный эндокринный контур. Данный механизм адаптации также в основном противодействует острой артериальной гипотензии. Начальным звеном почечного эндокринного контура является юкстагломерулярный аппарат почек, в клетках которого синтезируется ренин. Ренин запускает серию химических реакций, результатом которых является образование ангиотензина II, сосудосуживающая активность которого в 50 раз выше, чем у норадреналина. В случае острого снижения АД образование ренина и ангиотензина II возрастает. Последний

совместно с норадреналином и симпатическим отделом НС восстанавливает нормальное АД.

Ангиотензин II, воздействуя на определенные участки ЦНС, не только способствует повышению системного АД, но и усиливает чувство жажды, выделение антидиуретического гормона вазопрессина.

Система регуляции артериального давления длительного действияПрессорные механизмы

Местные (локальные) системы ренин—ангиотензин II. Наряду с циркулирующими в крови факторами ренин-ангиотензиновой системы ренин и ангиотензин обнаружены в почках, надпочечниках, мозге, сердце и других органах. Синтез ангитензиногена, ангиотензинов и ренина происходит в этих органах внутриклеточно.

Локальные системы ренин—ангиотензин П совсем незначительно влияют на уровень этих гуморальных факторов в крови. При этом местная активность ренин-ангиотензиновой системы примерно в 1000 раз превышает ее активность в системном кровотоке.

Влияние ангиотензина II на баланс ионов Ыа» и воды в организме -важнейшая роль длительно действующей системы регуляции АД.

Альдостерон — еще один гормон системы регуляции АД длительного действия, в основном поддерживающий баланс ионов Nа+, К + и воды. Скорость биосинтеза и выделение альдостерона регулируются ангиотензином II, секрецией адренокортикотропного гормона, концентрацией ионов Na + и К + в плазме. Даже небольшое увеличение содержания К + в крови способно на длительное время усилить секрецию альдостерона.

Депрессорные механизмы

Простагландины представляют собой ненасыщенные циклические жирные кислоты, продукты метаболизма арахидоновой кислоты.

Ведущую роль в регуляции сосудистого тонуса и АД играет простациклин, образующийся в эндотелии и гладкомышечных клетках кровеносных сосудов. Он циркулирует в крови, оказывая вазодилатирующий эффект.

Мозговое вещество и сосочек почки — зоны наиболее интенсивного синтеза простагландинов.

Калликреин-кининовая система подразделяется на два физиологических аппарата — плазменный и почечный (железистый).

Допаминергические депрессорные механизмы. Свободный допамин образуется в почках и является нейромедиатором с самостоятельной физиологической ролью в ЦНС и на периферии. Существует два типа периферических допаминовых рецепторов — постсинаптические в гладкомышечных клетках сосудов и пресинаптические в окончаниях симпатических нервов.

Активация периферических допаминовых рецепторов в окончаниях симпатических нервов вызывает торможение высвобождения норадреналина из депо симпатических терминалей, снижает ЧСС и АД.