5.2.3. Рефлекторна регуляція судинного тонусу

Рефлекси, які проявляються переважно в зміні судинного тонусу, менше в роботі серця і, як наслідок, у зміні артеріального тиску, замикаються через судиноруховий центр довгастого мозку і, можливо, через нейрони спинного мозку. Вони виникають при подразненні механо- та хеморецепторів, розташованих як у кровоносній системі, так і за її межами. Найбільші скупчення судинних рецепторів (так звані головні рефлексогенні зони) розташовані в дшянці, що філогенетично відповідає зябровим судинам риб. Це—дуга аорти, легенева артерія, сонні артерії та каротидні синуси. А крім того, вони виявлені в стінках багатьох інших, як правило, крупних судин. За місцем розташування рецепторів серцево-судинні рефлекси прийнято ділити на власні та спряжені.

177

5.2.3.1. Власні рефлекси

До цієї групи належать ті рефлекси, що виникають при подразненні рецепторів, розташованих у самій серцево-судинній системі, Це, як правило, рефлекси з головних рефлексогенних зон.

Рефлекс з дуги аорти. Перший з цієї групи рефлексів було описано в 1866 р. І .Ф. Ціоном у лабораторії К. Людвіга. Тому його часто називають рефлексом Ціона-Людвіга. Рецептивним полем цього рефлексу є стінка дуги аорти, де розташовані численні механорецептори, що подразнюються розтяганням стінки аорти при підвищенні артеріального тиску. Вони називаються барорецепторами. Імпульси від цих рецепторів по аферентних волокнах депресорного нерва (у людини і багатьох тварин цей нерв проходить у складі вагосимпатичного стовбура) йдуть до судинорухового центра довгастого мозку і викликають його гальмування. Точніше, ці імпульси надходять до каудальної частини вентрола-теральної області довгастого мозку (КВЛО) і збуджують її, а вже остання спричиняє гальмування симпатоактивуючих нейронів ростральної ділянки вентролатеральної області (РВЛО). Внаслідок цього частота імпульсів, що йдуть по симпатичних нервах до кровоносних судин, зменшується або потік імпульсів припиняється зовсім, судини розширюються, а кров’яний тиск падає. Одночасно барорецепторні імпульси збуджують серцевогальмівний центр, який через блукаючі нерви гальмує роботу серця, що також сприяє рефлекторному зниженню артеріального тиску (рис. 5.10). Як видно з наведеного рисунка імпульси в барорецепторах виникають не тільки при значному підвищенні тиску, а й при нормальному артеріальному тиску. Вони зібрані в пачки, які відповідають кожній систолі серця. Чим вищий тиск, тим більша частота імпульсів у пачках і тим коротший інтервал між пачками в діастолу. При подальшому зростанні тиску діастолічна пауза зникає, а імпульсація від барорецепторів стає безперервною. Навпаки, при зниженні тиску імпульси в пачках стають рідшими, інтервал між пачками зростає, поки імпульсація в депресорному нерві не зникає зовсім.

Наведені факти означають, що за умов нормального тиску судиноруховий центр перебуває під постійним гальмівним впливом з боку барорецепторів дуги аорти. При зниженні артеріального тиску це гальмування судинорухового центру послаблюється, його збудження зростає, судинний тонус підвищується,

178

A p т e p і а л ь н n й ? я c к

Кровоносні судини

Судинний тонус зростання зжекшення

Рис. 5.10. Серцево-судинні рефлекси:

1 — каротидний синус; 2 — дуга аорти; 3 — синоатрістьний вузол автома-тії серця; 4 — судиноруховий центр довгастого мозку.

частота і сила серцевих скорочень збільшуються і в результаті артеріальний тиск підвищується.

Рефлекс з каротидних синусів. Ще одна рефлексогенна зона знаходиться в області біфуркації загальних сонних артерій, де тонші стінки початкової частини внутрішньої сонної артерії утворюють розширення — каротидний синус. В його стінках містяться барорецептори, які теж сприймають пульсові коливання артеріального тиску і реагують на його підвищення. Сигнали від цих рецепторів по синокаротидному нерву — гілці язикоглоткового нерва — надходять до судинорухового центру і гальмують його активність. Навпаки, при перетисканні загальної сонної артерії приплив крові до каротидного синуса припиняється, тиск там падає, відповідно імпульсація від барорецепторів припиняється, і судиноруховий центр більше не гальмується. Як результат відбувається зростання артеріального тиску — пресорний синокаротидний рефлекс.

179

частота

Рис.5.11. Криві розподілу значень середнього артеріального тиску в собаки:

1 — контроль; 2 — після деаферентації барорецепторів.

Механізм і призначення цього рефлексу такі ж, як і рефлексу Ціона-Людвіга за винятком того, що барорецептори каротид-ного синуса мають більш високу чутливість, ніж аортальні (середні порогові значення тиску 50-60 і 90-110 мм рт.ст. відповідно), і починають збуджуватись значно нижчим тиском, обидва рефлекси працюють за принципом негативного зворотного зв’язку. їхня функція полягає в стабілізації артеріального тиску — вони не встановлюють той або інший рівень тиску, а лише протидіють його змінам незалежно від причини цих змін.

Звичайно за нормальних умов артеріальний тиск людини і тварин не є строго фіксованим. Він залежить від функціонального стану організму і при його зміні (наприклад, при фізичному навантаженні або під час сну) тиск також змінюється. Але коливання тиску при цьому істотно обмежені, що видно з рис.5.11, на якому представлено криву розподілу значень середнього артеріального тиску, багаторазово визначуваних у тварини протягом 24 г. (кри-

180

ва 1). Основна кількість вимірів дає значення тиску 100 мм рт.ст. з коливаннями в межах +20 мм рт.ст. Після денервації барорецепторів у того ж собаки діапазон коливань середнього тиску значно розширився — від 50 до 150 мм рт.ст.(крива 2), а в окремих випадках навіть були зареєстровані величини від 0 до 180 мм рт.ст.

Крім того, в стінці загальних сонних артерій, переважно у правій, розташовані численні скупчення барорецепторів, сигнали від яких про підвищення артеріального тиску прямують до судинорухового центру по правому депресорному нерву. їхня функція аналогічна функціям вищезазначених рефлексогенних зон.

Рефлекс Паріна. Російський фізіолог В.В.Парін описав рефлекторне глибоке зниження артеріального тиску, брадикардію і збільшення кровонаповнення селезінки у відповідь на подразнення рецепторів легеневого стовбура підвищенням тиску в ньому чи механічним чинником. Вважають, що цей рефлекс здійснює координацію тонусу судин великого і малого кіл кровообігу.

Рефлекси з рецептивного поля серця. В різних відділах серця розташована велика кількість рецепторів, які активуються механічними (розтяганням стінок) або хімічними (метаболіти, фізіологічно активні речовини) подразниками. Нині накопичено значний об’єм інформації про важливу роль рецепторів серця в регуляції системи кровообігу. Це дає підстави говорити про серце як про одну з головних рефлексогенних зон серцево-судинної системи (Мойбенко, 1979).

Рецептори серця, як і судинні рецептори, в гістологічному відношенні — переважно голі нервові закінчення. Вони знайдені майже в усіх частинах серця, зокрема в передсердях, шлуночках, вінцевих судинах, епікарді та перикарді, але найбільша їх концентрація виявлена в ділянках впадання порожнистих та легеневих вен у праве і ліве передсердя.

Рецептори серця й аферентні волокна, які несуть від них інформацію в ЦНС, поділяються на два типи: парасимпатичні (загальні) і симпатичні. Перші проходять у складі блукаючого нерва, другі — в складі симпатичних нервів. Відповідно сигнали від вагальних рецепторів прямують до центрів довгастого мозку, де замикаються рефлекси цієї групи, тимчасом як інформація від симпатичних рецепторів доходить до спинного мозку, а вже звідти до довгастого. Рецепгори обох типів сприймають як механічні, так і хімічні подразники, хоча вагальні рецептори більш чутливі до механічних, а симпатичні рецептори — до хімічних

181

подразників. Проте, оскільки морфологічно розрізнюваних хеморецепторів у серці не виявлено, ряд спеціалістів схиляється до думки, що мало диференційованим закінченням аферентних нервових волокон серця властива здатність реагувати на подразники різної модальності — як механічної, так і хімічної.

Рефлекси з механорецепторів серця. Серед рефлексів, що виникають при подразненні механорецепторів серця, розрізняють рефлекси, які реалізуються самим серцем (кардіо-кардіальні рефлекси) або через рефлекторні зміни судинного тонусу (кардіо-васкулярні рефлекси). Так індійський вчений А. Пейнтал (1953) описав типовий кардіо-кардіальний рефлекс, який здійснюється через подразнення двох типів механорецепторів, розташованих у стінках передсердь як під час систоли (тип А), так і під час діастоли передсердь, в ході їх наповнення кров’ю (тип Б). Як аферентні сигнали від цих рецепторів, так і еферентні до серця проходять у складі блукаючого нерва і здійснюють біжуче пригальмовування роботи серця (ваго-вагальний рефлекс). До рефлексів цього типу (але вже ваго-симпатичних) можна віднести і згадуваний вище рефлекс Бейнбріджа, який проявляється у зростанні частоти і сили скорочень серця при розтяганні передсердь.

Прикладом кардіо-васкулярного рефлексу може бути розширення кровоносних судин нирки і відповідне посилення фільтрації первинної сечі у відповідь на розтягання стінок передсердя збільшеним припливом крові.

Рефлекси з хеморецепторів серця. Подразнення хеморецепторів міокарда лівого шлуночка вератрином викликає різке зниження артеріального тиску і гальмування роботи серця (рефлекс Бецольда-Яриша). При подразненні хеморецепторів епікарда розчином нікотину виникає інший рефлекс: звуження кровоносних судин органів черевної порожнини і підвищення артеріального тиску, що здійснюється внаслідок активації симпатичних як чутливих, так і судинорухових нервових волокон (симпато-симпсі-тичні рефлекси). їхнє функціональне значення досі не з’ясоване. До ряду нез’ясованих явищ відноситься також факт майже повної відсутності рефлекторних реакцій у відповідь на подразнення рецепторів правого шлуночка.

Порівняння структури гемодинамічних реакцій, спричинених подразненням рефлексогенної зони серця, з тими, що виникають у відповідь на подразнення синокаротидних та аортальних рецепторів, дає підстави говорити про значне переважання сер

182

цевого компонента відповіді у першому випадку (кардіо-кардіальнірефлекси) і більш виражену вазомоторну реакцію у другому. Це неважко зрозуміти, якщо мати на увазі, що рецептори серця несуть інформацю про стан серцевого м’яза у кожний момент його діяльності, і отже саме ця інформація забезпечує рефлекторний контроль належного рівня кардіодинаміки.

5.2.3.2. Спряжені рефлекси

До спряжених рефлексів належать рефлекторні зміни артеріального тиску у відповідь на подразення рецепторів, розташованих за межами серцево-судинної системи: механо- та хеморецепторів внутрішніх органів, скелетних м’язів і навіть шкіри. Сигнали, що спричиняють ці рефлекси, виникають незалежно від стану серцево-судинної системи і на відміну від власних рефлексів, призводять до зміни артеріального тиску. Так, розтягування балончиком шлунка, кишечника чи сечового міхура або електричне подразнення аферентних нервів, що йдуть від шкіри чи скелетних м’язів викликає як підвищення, так і зниження артеріального тиску. Аналогічним чином подразнення тканинних хеморецепторів шляхом введення в артерію гуморально ізольованих органів ацетилхоліну, нікотину, гістаміну чи інших речовин супроводжується переважно пресорними рефлекторними реакціями. Рефлекторні зміни артеріального тиску в цих випадках, як правило, мають невелику амплітуду, можуть змінювати свій напрямок і виникають лише при досить сильному подразненні. Ці особливості спряжених рефлексів пов’язані з їх регіонарним характером: рефлекторна відповідь захоплює кровоносні судини переважно подразнюваного органа, і на системний артеріальний тиск у більшості випадків істотно вплинути не може. Вірогідно, що щ рефлекси можуть замикатись на рівні спинного мозку (Хаютін, 1964).

Якщо власні рефлекси головних рефлексогенних зон є стабілізуючими, тобто вони підгримують артеріальний тиск на певному постійному рівні і забезпечують нормальну роботу серцево-судинної системи, то спряжені рефлекси, навпаки, дестабілізують систему кровообігу: спричиняють перерозподіл крові між різними органами і викликають більші або менші зміни артеріального тиску. Фізіологічна роль останніх рефлексів полягає у пристосуванні кровопостачання органів, рецептори яких подразнюються, до нових умов функціонування, спричинених тим же подразненням.

183

5.2.3.3. Рефлекси з хеморецепторів головних рефлексогенних зон

Крім описаних вище хеморецепторів серця, аналогічні рецептори знайдені також і в кровоносних судинах. В ділянці розгалуження загальної сонної артерії на зовнішню та внутрішню і на поверхні дуги аорта розташовані невеличкі округлі утворення діаметром кілька міліметрів — каротидні та аортальні тільця. Вони мають густу сітку кровоносних капілярів, які постачаються кров’ю з прилягаючих артерій. В цих тільцях скупчена велика кількість хе-морецепторних нервових закінчень, подразнюваних змінами хімічного складу крові, переважно нестачею кисню (гіпоксією), а також, але в меншій мірі—збільшенням концентрації С02 в крові (гі-пертпнією). Сигнали від цих хеморецепторів надходять до дихального та судинорухового центрів. Активація останніх призводить до посилення вентиляції легень та до підвищення артеріального тиску.

На відміну від барорецепторів, збудження хеморецепторів посилює імпульсацію в симпатичних нервах. Перетискання загальних сонних артерій призводить до збудження хеморецепторів каротадних клубочків гіпоксичною кров’ю і посилює пресорний синокаротидний рефлекс. За нормальних умов хеморецептори ка-ротидних та аортальних тілець беруть участь у регуляції дихання, а на серцево-судинну систему впливають мало. Проте є дані, які вказують на більш істотну роль хеморецепторів у рефлекторній регуляції кровообігу. Так, після деаферентації хеморецепторів обох рефлексогенних зон (каротадних і аортальних клубочків) у фазу глибокого сну артеріальний тиск у кішок падав значно нижче, ніж після виключення барорецепторів (Zanchetti et al., 1968).

5.2.4. Гуморальна регуляція судинного тонусу

Кровоносні судини виявляють високу чутливість до різних гуморальних агентів, звужуючись при дії одних речовин або розширюючись під впливом інших.

5.2.4.1. Судинозвужувальні речовини

Катехоламіни. До цієї групи належать гормони мозкового шару наднирників і медіатори багатьох нейронів центральної та вегетативної нервових систем: адреналін, норадреналін, дофамін та їх похідні. Найбільш вивченими і широко вживаними в експери-

184

менті та клінічній практиці є гормони наднирників—адреналін та норадреналін. Хоча обидва гормони виділяються в кров під час активації симпатичної нервової системи і в кінцевому підсумку спричиняють звуження кровоносних судин і підвищення артеріального тиску, адреналін може не тільки звужувати, а й розширювати судини. Справа в тому, що адреналін діє як на а-, так і на р-адреноре-цептори; активація перших супроводжується звуженням судин, а других — їх розширенням. Адреналін звужує ті судини, в яких переважають а-адренорецептори — судини шкіри та черевних органів— і розширює судини скелетних м’язів та серця, де переважають p-адренорецептори. На відміну від адреналіну норадреналін, даючи переважно через а-адренорецептори, тільки звужує кровоносні судини в усіх органах і підвищує артеріальний тиск, навіть у таких концентраціях, як М0-7. Але викликане ним підвищення тиску подразнює артеріальні барорецептори і через судиноруховий центр спричиняє рефлекторну протидію — зрідження серцевого ритму та розширення кровоносних судин, що істотно послюблює і вкорочує пресорну реакцію на норадреналін.

Вазопресин — гормон задньої долі гіпофіза, він же є й ан-тидіуретичним гормоном. Вазопресин сильно звужує кровоносні судини, особливо артеріоли. Однак, як і у випадку з норадре-наліном, його ефект значною мірою пригнічується рефлекторними механізмами. Тому в фізіологічних концентраціях дія вазопресину виявляється лише на нирках, а ефектна кровоносних судинах можна спостерігати після виключення барорецепторів шляхом пе-рерізки їхніх нервів. Незважаючи на це, вазопресин в інтактному організмі відіграє істотну роль у підтриманні артеріального тиску шляхом регуляції об’єму крові в судинній системі, збільшуючи чи зменшуючи виведення нирками води з організму.

Ренін-ангіотензин-альдостеронова система (РААС) є однією із найпотужніших вазоконстрикторних систем. Власне ренін — це протеолітичний фермент, що виробляється нирками при недостатності їх кровопостачання. Ренін розщеплює глобулін плазми крові ангіотензнноген, перетворюючи його на слабоактивну речовину ангіотензин-І. Останній під впливом ангіотензин-перетворюючого ферменту переходить у активну форму— ангіо-тензин-П, який і спричиняє звуження кровоносних судин. Крім того, під впливом ангіотензину-ІІ зростає виділення корою наднирників гормону альдостерону, який посилює зворотне всмоктування натрію і води в нирках та травному тракті. Це також

185

підвищує артеріальний тиск за рахунок збільшення об’єму позаклітинної води і циркулюючої крові.

Серотонін (5-гідрокситриптамін) звужує кровоносні судини в результаті прямої дії на гладенькі м’язи стінок судин, а при дії через ЦНС, навпаки, розширює їх та знижує тиск крові. Виробляється він у слизовій оболонці кишечника, синтезується деякими нейронами головного мозку і тромбоцитами. При руйнуванні останніх серотонін виходить у кров як тромбоцитарний фактор гемостазу і, звужуючи кровоносні судини, зменшує кровотечу і сприяє утворенню тромбу.

S.2.4.2. Судинорозширювальні речовини

До цієї групи належить велика кількість речовин різної хімічної природи, майже всі з них виробляються в самих тканинах і регулюють тканинний кровообіг.

Ацетилхолін — медіатор парасимпатичних нервів, видаляється переважно нервовими закінченнями і характеризується вираженою судинорозширювальною дією. Проте роль ендогенного ацетилхоліну в регуляції судинного тонусу незначна, оскільки фермент ацетилхолінестераза, присутній на постсинаптичній мембрані холінергічних синапсів, розщеплює практично весь ацетилхолін, що виділився нервовим закінченням, так що за межі синапсу він майже не виходить.

Гістамін спочатку був виявлений в слизовій оболонці кишечника і шлунка, а пізніше у більшості тканин: печінці, легенях, шкірі, базофілах тощо. Гістамін викликає сильне розширення кровоносних судин і зниження артеріального тиску. Особливо багато його виділяється травмованими тканинами. Пошкодження шкіри призводить до утворення гістаміну, останній розширює прекапілярні судини і підвищує проникність капілярів. У результаті в ділянці пошкодження розвивається почервоніння шкіри (гіперемія) і набряк—типові ознаки запального процесу. Травма, що супроводжується сильним болем, також спричиняє виділення тканинами гістаміну, який розширює венозні судини черевної порожнини; там збирається значна частина крові організму, артеріальний тиск падає настільки, що людина втрачає свідомість — розвивається травматичний шок.

Кїніни. В рідинах тіла (плазмі крові, слині, підшлунковому соку) міститься неактивнй протеолітичний фермент, (точніше

186

група ферментів) калікреіноген, який під впливом різних чинників, у тому числі і нервових імпульсів, переходить в активну форму калікреїн і відщеплює від глобулінів плазми крові невеликі пептидні молекули — кініни, зокрема калідин і брадикінін. Останні виявляють значну судинорозширювальну дію. Так, розширення кровоносних судин слинних залоз при подразненні парасимпатичних нервів зумовлено утворенням в секреторних клітинах цих залоз брадикініну. В крові кініни перебувають недовго і швидко розщеплюються пептидазами плазми й еритроцитів.

Крім кінінів, останніми роками в організмі виявлено велику кількість інших пептидів, що синтезуються клітинами різних органів у тому числі нервовими. Деякі з цих пептидів, наприклад, вазоактивний інтестинальний пептид (ВІГІ), субстанція Р виявля-‘ ють судинорозширювальні властивості.

Простагландини — велика група речовин із спільною хімічною структурою. Всі вони є похідними арахідонової кислоти і знайдені майже в кожному органі і тканині. Вони регулюють діяльність цих тканин та органів і вважаються тканинними гормонами, дія яких обмежується безпосередньою близкістю до місця їх утворення (явище паракринії). Однак, крім того, простагландини, вироблювані тканинами, модулюють передачу збудження в симпатичних синапсах, регулюють тонус кровоносних судин, розширюючи (PGE) або звужуючи (PGF) їх.

Метаболіти — найбільша за кількістю учасників група, яка об’єднує найрізноманітніші за природою, але спільні за походженням та дією речовини. Вони утворюються в тканинах тіла в результаті обміну речовин і розширюють кровоносні судини цих тканин. У цю групу входять вугільна, молочна і деякі інші кислоти, аденозин та його похідні: АТФ, АДФ, АМФ, іони калію тощо. До цієї групи відносять також нестачу кисню {гіпоксію), хоча вона не є продуктом обміну речовин, а його результатом і до того ж одним із найпотужніших вазодилататорів.

Саме метаболіти забезпечують саморегуляцію органного та тканинного кровотоку на мікроциркуляторному рівні (див. Розділ 6.1.2).

5.2.43. Роль ендотелію в гуморальній регуляції кровообігу

Медіатори, що виділяються нервовими закінченнями, діють на м’язовий шар стінки кровоносних судин там, де підхо

187

дять до судини нервові волокна, тобто іззовні, з боку адвентиції. А ті речовини, що кров’ю розносяться по тілу, перш, НІЖ ПІДІЙТИ до гладеньких м’язів судин, повинні пройти крізь шар ендотелію. Коли почали вивчати, як цей процес відбувається, з’ясувалось, що судина, в якої видалено шар ендотелію, перестає реагувати на такі фізіологічно активні речовини, як ацетилхолін, брадикінін, АТФ та деякі інші, які до того спричиняли розширення цих самих судин. Тобто ендотеліальні клітини інтими кровоносних судин не просто пасивно пропускають вазоактивні речовини, як вважали, а беруть безпосередню активну участь у передачі сигналу до ефекторних клітин судинної стінки. Ендотелій під впливом названих речовин виробляє проміжні сполуки, котрі як вторинні внутрішньоклітинні посередники прямо діють на гладенькі м’язи судин. Це такі речовини, як простациклін що є представником групи простагландинів, та оксид азоту N0. Обидві речовини є потужними вазодилататорамиД відіграють, вірогідно, важливу роль у регуляції судинного тонусу. Принаймні за даними клініцистів порушення синтезу N0 може бути однією із причин розвитку гіпертонічної хвороби. Виробляє ендотелій також і пептид ендотелій, який звужує кровоносні судини і вважається самим потужним вазоконстриктором серед усіх відомих речовин. До сказаного варто додати, що ендотеліальні клітини інтими здатні виробляти ряд фізіологічно активних речовин, які запобігають пошкодженню та руйнуванню клітин крові під час їхнього руху в потоці і тим самим перешкоджають спонтанному зсіданню крові. Зокрема, такі речовини, як простациклін та деякі інші, протидіють здатності тромбоцитів до агрегації та адгезії, тобто контролюють процеси тромбоутворення.

В.О. ЦИБЕНКО. Фізіологія серцево-судинної системи