Серцево-судинний гомеостаз у нормі та в разі патології

33

                                                                      

ВСТУП

Компенсаторне пристосування серцево-судинної системи до впливів, з якими людина постійно стикається в щоденному житті та в разі патології, відображає інтеграцію регулювальних механізмів, описаних у попередніх розділах. У цьому розділі розглянуто процеси адаптації в умовах дії сили тяжіння, фізичного навантаження, запалення, шоку, втрати свідомості, гіпертензії та серцевої недостатності.

пристосування до Гравітаційних впливів

Унаслідок дії сили тяжіння на кров (див. Розділ ЗО), коли людина стоїть, середній артеріальний тиск на стопах у здорової дорослої особи становить 180-200 мм рт. ст., а венозний — 85-90 мм рт. ст. Артеріальний тиск на рівні голови дорівнює 60-75 мм рт. ст., а венозний — нулю. Якщо людина не рухається, то близько 300-500 мл крові нагромаджується у ємнісних венах нижніх кінцівок. Рідина починає накопичуватись у інтерстиційному просторі, що пов’язане з підвищенням гідростатичного тиску у капілярах та зменшенням серцевого викиду на 40%. Якщо ж мозковий кро-воплин становить менше 60% від його рівня у стані лежачи, то з’являються ознаки церебральної ішемії. Без компенсаторних серцево-судинних реакцій зменшення серцевого викиду, пов’язане із застоєм крові внаслідок стояння, спричинить зменшення мозкового кровоплину до 60% і менше від його рівня й втрати свідомості.

Головним пристосувальним механізмом для підтримання вертикального стану є зниження тиску крові у каротид-ному синусі та дузі аорти. Щоб зберегти серцевий викид, посилюється частота серцевих скорочень. Порівняно незначний спазм периферійних вен простежується за вираженого підвищення рівня реніну та альдостерону у крові. Констрикція артеріол дає змогу підтримувати рівень артеріального тиску. Фактичні зміни тиску крові на рівні серця є варіабельними, оскільки вони залежать від співвідношення між вираженістю спазму артеріол та зменшенням серцевого викиду (рис. 33-1).

Для підтримання мозкового кровоплину є додаткові пристосувальні механізми. Артеріальний тиск на рівні голови знижується на 20^40 мм рт. ст., а тиск у яремних

венах — на 5-8 мм рт. ст., що призводить до зниження пер-фузійного тиску (різниця між артеріальним та венозним тиском). Опір мозкових судин є меншим тому, що зниження венозного тиску зумовлює зниження внутрішньочерепного тиску. Зменшення мозкового кровоплину веде до підвищення парціального тиску С02С02) та зниження Р02 і pH у тканині мозку з наступним розширенням мозкових судин. Завдяки цим авторегуляторним механізмам, коли людина стоїть, мозковий кровоплин зменшується тільки на 20%. Крім того, кількість 02, що використовується з кожної одиниці крові, збільшується, внаслідок чого загальне захоплення 02 є однаковим у горизонтальному та вертикальному положеннях.

Тривале стояння створює додаткові проблеми внаслідок збільшення об’єму інтерстиційної рідини на нижніх кінцівках. Доки людина рухається, скорочення м’язів (див. Розділ 30) підтримує венозний тиск на стопах нижче рівня 30 мм рт. ст., що забезпечує адекватний венозний від плин. Однак у випадку тривалого нерухомого стояння (наприклад, довготривалий військовий патруль) може виникнути втрата свідомості. В певному розумінні непритомність є “гомеостатичним механізмом”, оскільки горизонтальне положення дає змогу швидко відновити венозне повернення крові, серцевий викид та мозковий кровообіг до адекватного рівня.

Впливи гравітації на кровообіг у людини дещо залежать від об’єму крові. Якщо об’єм крові зменшений, то описані ефекти будуть вираженими, якщо ж високий, — то мінімальними.

Компенсаторні механізми, задіяні тоді, коли людина стоїть, розвинені у неї ліпше, ніж у ссавців (чотириногих), навіть з урахуванням того, що ці тварини мають чутливі рецептори каротиднош синуса та пов’язані з ними пристосувальні реакції. Чотириногі погано переносять переміщення у вертикальне положення. Звичайно, жирафи є винятком. У цих довгоногих тварин не виникає набряк у ділянці скакових суглобів, незважаючи на високий тиск у судинах нижніх кінцівок, пов’язаний із впливом гравітації. Це можна пояснити наявністю щільної шкіри та фасцій на нижніх кінцівках — своєрідна антиґравітаційна будова (див. нижче) — і дуже ефективною діяльністю м’язів. Перфузію у голові підтримують високий рівень середнього артеріального тиску та наявність клапанів, що запобігають зворотному напряму плину крові в яремній вені. Якщо жирафи нахиляють голову для пиття, то кров нагнітається з яремної

38 3672

Артеріальний тиск крові

Центральний венозний тиск

Частота серцевих скорочень

З

мм рт. ст.

Кровоплин у черевній порожнині на кінцівках

25% [

Хвилинний об’єм

25% г

Ударний об’єм

40%

Опір у черевній порожнині та кінцівках

Загальний периферійний опір

Опір у дрібних венах

Нагромадження крові у центральних відділах

_І-L

_І 25% L

L

мм рт. ст.

400 мл

^ І І

Антиґраві-

таційний

костюм

зв’язаної зі зміною положення, оскільки об’єм їхньої крові може збільшуватися достатньо для того, щоб підтримувати серцевий викид незалежно від зміни положення. Зазначимо, що мінералокортикоїди використовують для лікування ортостатичної гіпотензії.

                                                                                                                                                                  

Ефекти прискорення

Вплив гравітації на кровообіг посилюється під час прискорення та гальмування у транспортних засобах, які в сучасній цивілізації відображені найрізноманітнішими пристроями — від ліфта до ракет. Силу, яка діє на організм унаслідок прискорення, звичайно виражають в одиницях g, причому 1 g означає силу тяжіння на поверхні Землі. Позитивне g є силою, що виникає внаслідок прискорення, напрямленого вздовж довгої осі тіла, від голови до ніг; негативне g — це сила, зумовлена прискоренням з протилежним напрямом. Під впливом позитивного g кров нагнітається у нижні частини тіла. Мозковий кровообіг захищений завдяки зниженню венозного та внутрішньочерепного тиску. Хвилинний об’єм крові підтримує підвищений відтік крові із системи легеневих вен, а також збільшення сили серцевих скорочень. Однак за прискорення понад 5 g через 5 с темніє в очах і майже одразу людина непритомніє. Ефектів позитивного g можна уникнути, використовуючи антиґравітаційні “g-костюми”. Такі костюми мають подвійні стінки, між якими міститься вода або повітря під тиском, що дає змогу стискати живіт і ноги із силою, пропорційною до позитивного g. Ці заходи зменшують застій крові у венах

Рис. 33-1. Зміни у серцево-судинній системі у разі переходу з горизонтального положення у вертикальне. Показано середні зміни. Зміни опору та артеріального тиску у черевній порожнині та кінцівках є відмінними у різних осіб (відтворено за дозволом з Brobeck JR [editor]: Best and Taylor’s Physiological Basis of Medical Practice, 9th ed. Williams & Wilkins, 1973).

вени до грудної клітки переважно завдяки ритмічним скороченням м’язів щелеп.

                                                                                                                                                                  

Гіпотензія положення

У деяких осіб раптове вставання спричинює зниження артеріального тиску, запаморочення голови або навіть непритомність. Є багато причин такої ортостатичної гіпотензії. Вона часто виникає в разі лікування симпатолітич-ними препаратами. Може простежуватись у випадку таких захворювань, як діабет, сифіліс, хвороба Паркінсона, які супроводжуються ураженнями симпатичної нервової системи. Наведені дані свідчать про важливість симпатичних вазоконстрикторних волокон у компенсації Гравітаційних впливів на систему кровообігу. Іншою причиною гіпотензії, зв’язаною зі швидкою зміною положення є первинна автономна недостатність (табл. 33-1). Автономна недостатність виникає внаслідок різноманітних захворювань. Одну з форм спричинює вроджений дефіцит дофамін-р-гідро-ксилази (див. Розділ 4) з незначною або повною відсутністю секреції норадреналіну та адреналіну. У хворих з первинним гіперальдостеронізмом барорецепторні рефлекси теж змінені. Однак загалом у них не фіксують гіпотензії,

Таблиця 33-1. Головні форми первинної недостатності автономної нервової системи1

Синдром Бредбюрі-Іґлстона (ідіопатична орто-статична гіпотензія)

Починається у старшому віці Симпатична та парасимпатична недостатність Неврологічних розладів нема або вони мінімальні Відношення норадреналін/дофамін у плазмі понад 1 Синдром Шай-Драгера (множинна системна атрофія) Починається в середньому чи старшому віці Симпатична та парасимпатична недостатність Інші неврологічні розлади (екстрапірамідні, мозочкові тощо)

Відношення норадреналін/дофамін у плазмі понад 1 Синдром Рілея-Дая (родинна дисавтономія)

Вроджений; передчасна смертність Характерний для євреїв Ашкеназі Симпатичні та парасимпатичні зміни Емоційна лабільність

Відношення норадреналін/дофамін у плазмі понад 1 Недостатність дофамін-р-гідроксилази

Вроджена

Симпатоадреномедулярна недостатність (ортоста-тична гіпотензія)

Інтактне потовиділення Збереження парасимпатичних реакцій Відношення норадреналін/дофамін у плазмі значно менше 1

1 Відтворено за дозволом з Robertson D et al: Dopamine fa-hydroxylase deficiency: A genetic disorder of cardiovascular regulation. Hypertention 1991; 18:1).

СЕРЦЕВО-СУДИННИЙ ГОМЕОСТАЗ У НОРМІ ТА В РАЗІ ПАТОЛОГІЇ / 579

та допомагають підтримувати венозний відплин (див. рис.

33-1).

Негативне g спричинює збільшення серцевого викиду, підвищення артеріального тиску у мозкових судинах, виражений застій у судинах голови та шиї, екхімози (крововиливи) біля очей, виражений пульсуючий біль голови, іноді сплутаність свідомості (приплив крові до голови). Незважаючи на значне підвищення церебрального артеріального тиску, судини мозку не розриваються, оскільки простежується відповідне підвищення внутрішньочерепного тиску, і їхні стінки підтримуються, як під час напруження (див. Розділ 32). Толерантність до g-сил, напрямлених через тіло, є значно вищою, ніж для аксіальних g. Людина витримує 11 g, що діють у спинно-грудному напрямі, протягом 3 хв і 17 g, що діють у грудо-спинному напрямі, протягом 4 хв. Тому космонавти у ракеті розміщуються так, щоб g-сили діяли у грудо-спинному напрямі. У такому положенні толерантність є достатньо великою для того, щоб витримати прискорення під час виходу на орбіту або у стан невагомості та сповільнення у разі повернення в земну атмосферу без патологічних змін.

                                                                                                                                                                  

Впливи стану невагомості на серцево-судинну систему

Згідно з даними, доступними сьогодні, невагомість протягом 14 місяців спричинює лише тимчасові несприятливі ефекти на систему кровообігу. Можна передбачити, що кровообіг без дії сил гравітації буде подібним до кровообігу в стані лежачи на рівні моря з мінімальними варіантами у розміщенні внутрішніх органів. Після повернення на Землю космонавтів у них фіксували транзиторну гіпотензію положення. Для повної реадаптації до звичайної сили тяжіння потрібно чотири-сім тижнів після повернення з польоту. Якщо нема збільшення хвилинного об’єму крові, яке простежується в разі зусиль у звичайному щоденному житті, розвивається атрофія міокарда. Висловлюють думки, що тривалий стан невагомості під час майбутніх космічних подорожей до інших планет може призводити до “атрофії від бездіяльності” серцевого м’яза, а також серцево-судинних та соматичних рефлекторних механізмів (див. Розділ 12), що відповідають за підтримку положення тіла.

                                                                                                                                                                  

Інші ефекти стану невагомості

М’язові зусилля значно послаблюються, якщо об’єкти, які переміщуються, не мають ваги. Крім того, зменшення нормальної пропріорецептивної чутливості, яку підтримує дія сили тяжіння на тіло, теж сприяє розвитку слабості та атрофії скелетних м’язів. Створено спеціальні програми систематичних вправ, які сповільнюють втрату м’язових елементів (відтискання біля стіни, розтягнення гумових пристроїв). Однак компенсація недостатня.

З інших змін, що виникають під час космічних польотів, важливішою, ніж раніше вважали, виявилась слабкість рухів (див. Розділ 9). Вагомими також є втрата об’єму плазми, можливо, пов’язана зі зміщенням рідин організму та подальшим діурезом; втрата м’язової маси; стійка втрата мінералів кісток з підвищеним виділенням Са2+; зменшення кількості еритроцитів та ушкодження лімфоцитів плазми. Щомісяця кількість Са2~ зменшується на 0,4% від загальної кількості Са2+ організму. І хоча є дані про те, що в разі

тривалого космічного польоту втрати Са2+ дещо сповільнюються, вони все ж достатні для виникнення проблем, якщо тривалість польоту перевищує 14 місяців. Дієта з високим вмістом Са2^ допомагає подолати цю проблему, однак досі не створено повністю ефективного плану лікування. Предметом дослідження повинні бути також психологічні проблеми, пов’язані з ізоляцією та монотонністю під час довготривалих польотів.

                                                                                                                                                                  

ФІЗИЧНЕ НАВАНТАЖЕННЯ

Фізичне навантаження пов’язане зі значними змінами серцево-судинної та дихальної систем. Пристосування системи крообігу розглянуто в цьому розділі, а адаптація респіраторної системи — у Розділі 37. Однак зазначимо, що вони розвиваються одночасно і є інтегрованими, як частини єдиної гомеостатичної відповіді, що дає змогу витримувати як помірні, так і значні фізичні навантаження.

                                                                                                                                                                  

Кровообіг у м’язах

Кровоплин у стані спокою в м’язах є низьким (2^1 мл/ 100 г/хв). Унаслідок скорочення м’язів на 10% від максимального напруження відбувається стискання судин; якщо ж воно досягає 70%, то кровоплин припиняється (рис. 33-

2). Однак між скороченнями простежується значне посилання кровоплину: під час ритмічного скорочення м’язів за одиницю часу кровоплин збільшується у 30 разів. Іноді кровоплин збільшується на початку або ще й до початку фізичного навантаження. Таке ініціальне підвищення регульоване нейрогенним шляхом, імовірно, завдяки системі симпатичних вазодилататорів. Кровоплин у м’язах у стані спокою подвоюється після симпатектомії, а це дає підстави припустити, що тонус зменшується завдяки розслабленню вазоконстрикторів. Та якщо фізичне навантаження розпочалось, то місцеві механізми підтримують

Рис. 33-2. Течія крові через ділянку м’язів гомілки під час ритмічного скорочення (відтворено за дозволом з Barcroft Н, Swann HJC: Sympathetic Control of Human Blood Vessels. Arnold, 1953).

кровоплин на високому рівні і він буде однаковим у звичайних умовах та у тварин після симпатектомії.

До місцевих механізмів підтримання кровоплину на високому рівні належать зниження тканинного Р02, підвищення тканинного РШ2, нагромадження К+ та інших метаболітів вазодилататорів (див. Розділ 31). В активних м’язах підвищується температура, що сприяє розширенню судин. Дилатація артеріол та прекапілярних сфінктерів збільшує кількість відкритих (функціональних) капілярів у 10-100 разів. Тому середня відстань між кров’ю й активними клітинами — а отже, відстань дифузії Q, та продуктів метаболізму — значно зменшується. Розширення судин збільшує площу поперечного перерізу судинного русла, що призводить до зменшення ємності кровоплину. Тиск у капілярах підвищується, доки не досягне рівня онкотичного тиску по всій довжині капілярної сітки. Крім того, швидше нагромадження осмотично активних метаболітів порівняно з їхнім виведенням зменшує осмотичний градієнт уздовж капілярної стінки. Отже, транссудація рідини в інтерстиційний простір значно збільшується. Відтік лімфи також значно посилюється, що обмежує нагромадження рідини в інтерстиції і прискорює лімфообіг. Зменшення pH та підвищення температури призводить до зміщення кривої дисоціації гемоглобіну праворуч, що означає більшу віддачу кисню кров’ю. Концентрація 2,3-ДФГ в еритроцитах збільшується, і це зумовлює послаблення афінності кисню до гемоглобіну (див. Розділи 27 та 35). Сумарним результатом буде збільшення артеріовенозної різниці утричі та прискорене транспортування С02 з тканини. Поєднання всіх цих змін уможливлює посилене поглинання кисню скелетним м’язом під час навантаження у 100 разів. Можливим є навіть більший короткочасний викид енергії, за якого енергетичні запаси поповнюються завдяки анаеробному метаболізму глюкози, і м’яз втрачає кисень (див. Розділ 3). Загалом зміни проміжного метаболізму в разі навантаження описано у Розділі 17.

Наявність К+ розширює артеріоли під час навантаження м’яза, особливо на початку скорочення. Кровоплин у м’язі під час навантаження в осіб зі зменшеним вмістом К+ збільшується слабше, у цьому разі простежується тенденція до значного ушкодження м’яза (рабдоміоліз напруження).

                                                                                                                                                                  

Системні циркуляторні розлади

Генералізовані прояви реакції серцево-судинної системи на навантаження залежать від того, яким буде первинне скорочення м’язів під час виконання роботи — ізотонічним чи ізометричним. Якщо процес починається з ізометричного скорочення м’язів, то серцевий ритм посилюється. Це посилення простежується навіть тоді, коли м’язовому спазму запобігають місцевим уведенням нервово-м’язових блокаторів. Такі ж зміни фіксують і в разі думки про скорочення м’язів, що повинно відбутись. У цьому випадку зміни серцевого ритму є наслідком впливу психічного подразника на довгастий мозок. Сповільнення ритму головно пов’язане з посиленням впливу блукаючого нерва, хоча генерування потенціалу дії у серцевих симпатичних нервах теж відіграє деяку роль. Через декілька секунд після початку ізометричного скорочення м’язів різко підвищується систолічний та діастолічний тиск крові. Хвилинний об’єм крові змінюється порівняно мало, і плин крові до м’язів,

що перебувають у стані скорочення, зменшується внаслідок компресії відповідних судин.

Реакція на навантаження, що починається з ізотонічного скорочення м’язів, подібна до попередньої, якщо зважати на швидке посилення серцевого ритму, і відрізняється від неї значним збільшенням об’єму серцевого викиду. Унаслідок цього фіксують зменшення загального периферійного опору (рис. 33-3), пов’язане з вазодилатацією у навантажених м’язах (табл. 33-2). Систолічний тиск крові підвищується помірно, тоді як діастолічний зазвичай не змінюється або знижується. Відмінність реакцій у разі ізометричного та ізотонічного м’язового скорочення можна пояснити частково тим фактом, що активні м’язи тонічно скорочені під час ізометричного навантаження, а отже, беруть участь у загальному збільшенні периферійного опору. Крім того, простежується системне посилення активності м’язових симпатичних нервів, що, очевидно, пов’язане з сигналами від скорочених м’язів. Та оскільки в неактивних скелетних м’язах виникає холінергічна симпатична вазодилатація, то значення процесу (посилення активності симпатичних нервів) не зрозуміле.

Хвилинний об’єм крові у разі ізотонічного навантаження збільшується і може досягати 35 л/хв; об’єм змі-

0 300 600 900

Робота, кгм/хв

Рис. 33-3. Впливи різного рівня ізотонічного навантаження на функцію серцево-судинної системи (відтворено за дозволом з Berne RM, Levy MN: Cardiovascular Physiology, 5th ed. Mosby, 1986).

СЕРЦЕВО-СУДИННИЙ ГОМЕОСТАЗ У НОРМІ ТА В РАЗІ ПАТОЛОГІЇ / 581

Таблиця 32-2. Хвилинний об’єм крові та регіональний кровоплин у чоловіка, що веде сидячий спосіб життя1

Стан спокою у вертикальному положенні

Навантаження

Хвилинний об’єм крові Течія крові до:

5900

24 000

серця

250

1000

головного мозку активних скелетних

750

750

м’язів

неактивних скелет

650

20 850

них м’язів

650

300

шкіри

нирок, печінки, шлунково-кишко

500

500

вого тракту тощо

3100

600

1 Показники наведені у мл/хв у стані спокою та під час ізотонічного скорочення для максимального поглинання кисню.

нюється пропорційно до посиленого поглинання Ог Механізми цього процесу описані у Розділі 29. Посилення серцевого ритму підтримують автономні зміни та стимулю-вальний вплив підвищеного рівня Рссь на довгастий мозок. Максимальна частота серцевих скорочень (ЧСС) за навантаження зменшується з віком. У дітей ЧСС збільшується до 200 і більше скорочень за хвилину; у дорослих досягає 195, а в старших людей підвищення ще менше.

Простежується значне збільшення венозного повернення крові, хоча це і не є первинною причиною збільшення хвилинного об’єму. Венозне повернення крові збільшується внаслідок скорочення скелетних м’язів та дії нагнітальної функції грудної клітки (під час вдихання тиск у плевральній порожнині знижується, а в черевній підвищується, внаслідок чого підвищується центральний венозний тиск), мобілізації крові із вісцеральних органів, переходу підвищеного тиску через розширені артеріоли на вени, а також опосередкованої норадреналіном вазоконстрикції, яка зменшує об’єм крові у венах. Об’єм крові, мобілізованої із внутрішніх органів та інших резервуарів під час значного навантаження, може збільшувати кількість крові в артеріальному руслі на 30%.

Після навантаження тиск крові може поступово знижуватись до субнормальних показників переважно завдяки нагромадженню продуктів обміну, які протягом короткого періоду часу підтримують розширення м’язових судин. Однак тиск крові швидше повертається до попереднього рівня, ніж нормалізується ЧСС.

                                                                                                                                                                  

Регулювання температури

Кількісні показники підвищення температури під час навантаження показані на рис. 33-4. До багатьох ділянок шкіри кров надходить з гілок м’язових артерій, тому деяка кількість крові, зігрітої у м’язах, потрапляє прямо у шкіру, де частина тепла переходить у навколишнє середовище. Простежується значне посилення вентиляції легень (див. Розділ 37), внаслідок чого частина тепла втрачається з повітрям під час видихання. З підвищенням температури тіла відбувається активування центрів гіпоталамуса, що регулю

Робота, кгм/хв

Рис. 33-4. Обмін енергії під час фізичного навантаження м’язів. Затемнена ділянка відображає переважання утворення тепла над його втратою. Загальний вихід енергії дорівнює сумі утворення тепла та виконаної роботи (відтворено за дозволом з Nielsen М: Die Regulation der Korpertemperatur bei Muskelarbeit. Scand Arch Physiol 1938;79:193).

ють механізми виділення тепла. Підвищення температури частково пов’язане із неспроможністю тепловидільних механізмів діяти в разі значного підвищення температури. Однак є дані про наявність ефекту термостату, тобто активування тепловидільних механізмів унаслідок підвищення температури тіла. У таких випадках значно посилюється виділення поту, а його випаровування є головним шляхом виділення тепла. Простежується також розширення судин шкіри. Така вазо дилатація зумовлена переважно пригніченням впливів вазоконстрикторів, хоча місцеве виділення вазодилататорів теж може мати значення (див. Розділ 31.)

                                                                                                                                                                  

Тренування

У тренованих атлетів як у стані спокою, так і під час навантаження простежується вищий рівень хвилинного об’єму крові та нижчий рівень ЧСС порівняно з нетре-нованими особами (див. Розділ 29). Крім того, у тренованих осіб розміри серця збільшені. Внаслідок тренування підвищується рівень максимального поглинання кисню (V02max)- Середні рівні V02max можуть досягати 38 мл/кг/хв у активних здорових чоловіків і 29 мл/кг/хв у активних здорових жінок. Ці показники є нижчими в осіб старшого віку. Рівень Vo2maxe наслідком максимального хвилинного об’єму крові і максимальної екстракції кисню тканинами, обидва ці показники збільшуються внаслідок тренування.

Зміни, що виникають у скелетних м’язах завдяки тренуванню, — це збільшення кількості мітохондрій та ензимів, задіяних в окисному метаболізмі. Простежується також збільшення кількості капілярів та ліпше кровопостачання м’язових волокон. Результатом сумарного ефекту буде повніша екстракція кисню і, як наслідок, менш виражене виділення лактату під час навантаження. Посилення плину кро

ві до м’язів теж буде менш вираженим, а отже, зміни серцевого ритму та серцевого викиду будуть не такими значними, як у нетренованих осіб. Це є одним із пояснень позитивної ролі фізичних навантажень у хворих з патологією серця.

З огляду на поширений сьогодні оздоровчий біг та інші форми фізичних вправ варто зазначити, що однією з важливих умов успіху регламентованого навантаження є психологічний фактор. Хворі, які тренуються регулярно, почуваються ліпше. Постійні фізичні навантаження збільшують імовірність збереження активності й у пенсійному віці. Крім того, є дані про те, що систематичне тренування, навіть з помірним навантаженням, зменшує частоту та полегшує перебіг інфаркту міокарда.

                                                                                                                                                                  

ЗАПАЛЕННЯ ТА ЗАГОЄННЯ РАН Місцеве ушкодження

Запалення — це складна місцева реакція на впливи сторонніх факторів, таких як бактерії, або іноді на сполуки, що утворюються в організмі. Воно передбачає послідовність реакцій з початковим активуванням цитокінів, нейтрофілів, адгезивних молекул, комплементу та IgG. Деяку роль відіграє також PAF, сполука, що посилює запальну реакцію (див. Розділ 27). Пізніше приєднуються моноцити та лімфоцити. В ділянці запалення простежується розширення артеріол та збільшення проникності капілярної стінки (див. Розділи 31 та 32). Якщо запалення розвивається у шкірі або під нею (рис. 33-5), то типовим буде почервоніння, набрякання, посилена чутливість та біль. В інших органах запалення стає ключовим патогенетичним чинником астми, виразкового коліту та багатьох інших захворювань.

Дані досліджень свідчать про те, що важливу роль у запальній реакції відіграє фактор транскрипції — ядерний фактор кВ (NF-kB — від англ. nuclear factor кВ). Фактор NF-кВ є гетеродимером, який у нормі міститься в цитоплазмі клітин у комплексі з ІкВа, що дає змогу йому перебувати у неактивному стані. Такі стимули, як цитокіни, віруси й оксиданти, зумовлюють відділення NF-kB від ІкВа з наступним руйнуванням їхніх Ва, NF-kB рухається до ядра, де сполучається з ДНК генів, що кодують численні трансмітери запалення. Внаслідок цього посилюється синтез та виділення трансмітерів. Глюкокортикоїди пригнічують активування NF-kB, зменшуючи утворення ІкВа. Напевно, цей ефект є головним у механізмі протизапальної дії глюко-кортикоїдів (див. Розділ 20).

                                                                                                                                                                  

Системна відповідь на ушкодження

Цитокіни, що утворюються в разі запалення та інших ушкоджень, зумовлюють також системні прояви, до яких належать зміни кількості білків гострої фази (білки, концентрація яких збільшується або зменшується щонайменше на 25% після ушкодження). Значна кількість із цих білків утворюється в печінці; вони наведені у табл. 27-10. їхній вміст показаний на рис. 33-6. Причини змін концентрації цих білків остаточно не з’ясовані, однак можна зазначити, що більшість з них має гомеостатичне значення. Наприклад, збільшення кількості С-реактивного білка ак-

Рис. 33-5. Рана шкіри через три дні після ушкодження. Численні цитокіни та фактори росту регулюють процеси загоєння; VEGF (від англ. vascular endothelial growth factor) — судинний ендотеліальний фактор росту. Інші абревіатури див. у Додатку. Зверніть увагу на епітелій, що росте під згустком фібрину для поступового відновлення шкіри (модифіковано з Singler AJ, Clark RAF: Cutaneous wound healing. N Engl J Med 1999; 341: 738).

тивує моноцити і зумовлює подальше утворення цитокінів.

До інших змін, що виникають у відповідь на ушкодження, можна зачислити сонливість, негативний баланс азоту і гарячку.

                                                                                                                                                                  

Загоєння ран

У випадку ушкодження тканини тромбоцити прилипають до оголеного матриксу внаслідок взаємодії інтегри-нів з колагеном та ламініном (див. рис. 33-5). У процесі зсідання крові утворюється тромбін, який посилює агрегацію тромбоцитів та їхню деґрануляцію. Сполуки, що містяться в гранулах тромбоцитів, генерують запальну реакцію. Лейкоцити приваблювані селектинами і приєднуються до інтегринів ендотеліальних клітин, що зумовлює їхню міграцію через судинну стінку. Цитокіни, що їх виділяють лейкоцити, стимулюють інтегрини на макрофагах, які внаслідок цього мігрують у вогнище запалення. Активовані також рецептори фібробластів та епітеліальних клітин, які беруть участь yJ загоєнні та формуванні рубця. Плазмін сприяє загоєнню, видаляючи надлишок фібрину. Це приводить до мігрування кератиноцитів у рану та відновлення епітелію під струпом. Відбувається синтез колагену та утворення рубця. Рани набувають 20% їхньої кінцевої міцності через три тижні. Процес триває й далі, однак міцність у ділянці рани ніколи не перевищує 70% від міцності нормальної шкіри.

СЕРЦЕВО-СУДИННИЙ ГОМЕОСТАЗ У НОРМІ ТА В РАЗІ ПАТОЛОГІЇ / 583

Час після впливу фактора запалення, дні

Рис. 33-6. Динаміка змін вмісту основних білків гострої фази; СЗ — компонент СЗ комплементу (модифіковано і відтворено за дозволом з Glitlin JD, Colten HR: Molecular biology of acute phase plasma proteins. In Pick F et al [editors]. Lymphokines, vol 14, pages 123-153. Academic Press, 1987).

шок

                                                                                                                                                                  

Загальні положення

Шок — це синдром, щодо якого завжди було багато супе-речностей. Частково труднощі пов’язані з неадекватним використанням терміна фізіологами та в клініках, а особливо неспеціалістами. Наприклад, електричний та спіналь-ний шок має мало спільного зі станом, що виникає під час кровотечі та пов’язаних з нею серцево-судинних розладів. У вузькому розумінні гемодинамічний шок тлумачать як сукупність різних станів, що мають певні спільні риси. Най-типовішою ознакою для всіх станів є неадекватна тканинна перфузія з порівняно або абсолютно недостатнім хвилинним об’ємом. Хвилинний об’єм крові може бути неадекватним, якщо кількість рідини у судинній системі недостатня для заповнення цієї системи (гіповолемічний шок). Крім того, можлива відносна недостатність хвилинного об’єму, зумовлена збільшенням об’єму судинної системи внаслідок вазодилатації, навіть за нормального об’єму крові (шок перерозподілу, вазогенний, або шок низького опору). Причиною шоку може бути неадекватна нагнітальна функція серця, пов’язана з ураженням міокарда (кардіо-генний шок), а також з недостатнім хвилинним об’ємом крові внаслідок обструкції кровотоку у легенях та серці (обструктивний шок). Ці форми шоку та приклади захворювань, що можуть їх спричинити, наведені у табл. 33-3.

                                                                                                                                                                  

Гіповолемічний шок

Гіповолемічний шок називають також “холодним шоком”. Його ознаки: гіпотензія, швидкий ниткоподібний пульс, холодна, бліда, липка шкіра, виражена спрага, при

скорене дихання, втомлюваність або, навпаки, заціпеніння. Проте жодна з наведених ознак не є обов’язковою. Гіпотензія може бути відносною. Наприклад, у хворого з гіпертензією і звичайними показниками артеріального тиску 240/140 виражений шок може бути при тиску 120/90.

Гіповолемічний шок часто поділяють на декілька видів відповідно до причини. Наприклад, використання термінів геморагічний, травматичний, хірургічний, опіковий шок доцільне, оскільки, незважаючи на подібність загальної картини, є важливі риси, специфічні для окремих видів.

                                                                                                                                                                  

Геморагічний шок

Детальніше розглянемо процеси в разі геморагії, оскільки вони відображають ознаки, спільні для всіх видів гіпо-волемічного шоку, та множинні компенсаторні реакції, що розвиваються для підтримання об’єму ПКР. Головні реакції наведені у табл. 33-4.

Зменшення об’єму крові, спричинене кровотечею, послаблює венозне повернення крові та зумовлює зменшення хвилинного об’єму крові. У випадку помірної кровотечі (5-15 мл/кг маси тіла) знижується пульсовий тиск, а середній артеріальний тиск може бути нормальним. Зміни тиску дуже індивідуальні навіть за однакової крововтрати. Шкіра холодна та бліда, може мати сірий відтінок з огляду на капілярний стаз та незначний ціаноз. Дихання стає швидким, а у хворих, що не втратили свідомості, буває виражена спрага.

У випадку гіповолемічного та інших форм шоку недостатня перфузія тканин призводить до підвищеного анаеробного гліколізу з утворенням значної кількості молочної кислоти. У виражених випадках рівень лактату крові збільшується до 9 ммоль/л (нормальний — 1 ммоль/л). Унаслідок молочнокислий ацидоз пригнічує міокард, зменшує

Таблиця 33-3. Види шоку і приклади станів та захворювань, що можуть їх спричинити

Гіповолемічний шок (зменшення об’єму крові)

Геморагія

Травма

Хірургічне втручання Опіки

Втрата рідини внаслідок блювання та проносу Шок перерозподілу (виражена вазодилатація; називають також вазогенним, або шоком низького опору)

Втрата свідомості (неврогенний шок)

Анафілаксія

Сепсис (також зумовлює гіповолемію, пов’язану з підвищеною проникністю стінок капілярів і виходом рідини у тканини)

Кардіогенний шок (неадекватний у разі патології серця)

Інфаркт міокарда

Застійна серцева недостатність

Аритмії

Обструктивний шок (обструкції течії крові)

Напружений пневмоторакс Емболія легеневої артерії Пухлина серця Тампонада серця

Таблиця 33-4. Компенсаторні реакції, активовані у разі геморагії

Вазоконстрикція

Тахікардія

Веноконстрикція

Тахіпное -» підвищення нагнітальної функції грудної клітки

Активний стан -> підвищення нагнітальної функції скелетних м’язів (у деяких випадках)

Збільшення руху інтерстиційної рідини у капіляри Збільшення виділення адреналіну та норадреналіну Збільшення виділення вазопресину Збільшення виділення глюкокортикоїдів Збільшення виділення реніну та альдостерону Збільшення виділення еритропоетину Збільшення синтезу білків плазми

чутливість периферійних судин до катехоламінів і може бути причиною коми.

                                                                                                                                                                  

Негайні компенсаторні реакції

Зі зменшенням об’єму крові та венозного повернення артеріальні барорецептори розтягуються менше і посилюється вплив симпатичної іннервації. Навіть якщо середній артеріальний тиск не знижується, то зниження пульсового тиску призводить до зменшення частоти генерації потенціалу дії у барорецепторах артерій, внаслідок чого розвивається рефлекторна тахікардія та вазоконстрикція. Цікаво, що зі збільшенням крововтрати тахікардія переходить у брадикардію. Це простежується, доки шок є ще оборотним (див. внизу). З продовженням кровотечі частота серцевих скорочень збільшується. Брадикардія переважно пов’язана з демаскуванням депресорного рефлексу, зумовленого впливом блукаючого нерва. Цю реакцію можна використати як механізм припинення наступної крововтрати.

Вазоконстрикція є генералізованою, у ній не задіяні лише судини мозку та серця. Вазоконстрикторна іннервація мозкових артеріол, ймовірно, незначна з функційного погляду, а вінцеві судини є розширеними внаслідок підвищеного рівня метаболізму у міокарді, відповідно, зумовленого збільшеною частотою серцевих скорочень (див. Розділ 32). Вазоконстрикція найбільше виражена у шкірі, де вона зумовлює відчуття прохолоди та блідість, у нирках та внутрішніх органах.

Кровотеча також спричинює поширену веноконстрик-цію — венозний ефект, що допомагає підтримувати тиск наповнення серця кров’ю, хоча рецептори, що зумовлюють веноконстрикцію, ще не виявлені. Виражений спазм судин у внутрішніх органах призводить до перерозподілу крові з вісцеральних резервуарів у системний кровоплин. Переміщення крові відбувається також з підшкірних ділянок та легеневих вен. Скорочення селезінки дає змогу виділити у кровообіг “депоновану” кров, хоча об’єм крові, мобілізованої цим шляхом у людини, незначний.

У нирках простежується спазм як аферентних, так і еферентних артеріол, однак еферентні судини скорочуються більше. Рівень клубочкової фільтрації знижений, проте плин плазми зменшений ще більше, тому фільтрувальна фракція (рівень клубочкової фільтрації, поділений на

нирковий плин плазми) збільшується; можливе шунтування крові через мозковий шар нирки в обхід кіркових клубочків; утворюється дуже мало сечі; вираженою є затримка Na+, а також затримка азотовмісних продуктів метаболізму у крові (азотемія або уремія). У випадках, коли гіпотензія тривала, можливе значне ушкодження канальців (гостра ниркова недостатність).

Крововтрата є потенційним подразником для секреторної активності кори надниркових залоз (див. Розділ 20). Циркулювання адреналіну теж посилюється, завдяки частішій імпульсації у симпатичних норадренергічних нейронах. Збільшений вміст катехоламінів у крові порівняно мало впливає на ґенералізовану вазоконстрикцію, однак він може призвести до стимулювання ретикулярної формації (див. Розділ 11). Можливо, тому частина хворих з геморагічним шоком є неспокійними та стурбованими. Інші тихі та апатичні, а їхня свідомість затьмарена, ймовірно, внаслідок церебральної ішемії та ацидозу. За неспокою посилена моторна активність, а посилені дихальні рухи збільшують м’язове та грудне нагнітання венозної крові.

Втрата еритроцитів зменшує можливості постачання кров’ю 02, кровоплин у каротидних та аортальних тільцях також зменшується. Анемія та застійна гіпоксія (див. Розділ 37), як і ацидоз, призводять до стимулювання хеморецепторів. Посилена активність хеморецепторів є, ймовірно, головною причиною стимулювання дихання в разі шоку. Активування хеморецепторів призводить до збудження вазомоторних центрів у стовбурі мозку, посилюючи вазоконстрикторний ефект. Справді, в собак, у яких після кровотечі артеріальний тиск становив до 70 мм рт. ст., перерізання нервів від каротидних баро- та хеморецепторів частіше спричинює подальше зниження тиску, ніж його підвищення. Ця парадоксальна реакція пов’язана з тим, що за тиску до 70 мм рт. ст. у барорецепторах не відбувається імпульсації, а активність у волокнах, що проходять від каротидних хеморецепторів, передається до вазомоторних центрів дуже слабко на фоні посилюваного пригнічення барорецепторів.

Підвищений рівень ангіотензину II, що циркулює в крові, внаслідок збільшення реніну плазми під час кровотечі, зумовлює спрагу, впливаючи на субфорнікальний орган (див. Розділ 32); споживання рідини допомагає відновити об’єм ПКР. Збільшення кількості ангіотензину II допомагає також підтримувати артеріальний тиск. Зниження тиску крові, зумовлене втратою частини об’єму крові, більше виражене у тварин, яким уведено препарати, що блокують рецептори ангіотензину II, порівняно з контролем. Вазопресин теж спричинює підвищення тиску крові в разі введення великих доз нормальним тваринам, однак уведення доз, що зумовлюють такий же рівень вазопресину у плазмі, що й у випадку геморагії, призводить лише до незначного підвищення тиску крові, оскільки простежується компенсаторне зменшення хвилинного об’єму крові (див. Розділ 31). Водночас у разі уведення після геморагії пептидів з ефектом, протилежним до вазопресину, тиск крові знижується. Отже, виявляється, що вазопресин теж відіграє важливу роль у підтриманні артеріального тиску. Підвищення рівня ангіотензину II та АКТГ у крові, що циркулює, посилює секрецію альдостерону, а збільшення кількості альдостерону та вазопресину зумовлює затримку Na+ та води,

СЕРЦЕВО-СУДИННИЙ ГОМЕОСТАЗ У НОРМІ ТА В РАЗІ ПАТОЛОГІЇ / 585

що допомагає відновити об’єм крові. Проте ефект альдостерону настає через ЗО хв, і первинне зменшення об’єму сечі та виділення Na+ пов’язане переважно з гемодинаміч-ними змінами у нирках.

У разі спазму артеріол та зниження венозного тиску внаслідок зменшення об’єму крові простежується зниження тиску у капілярах. Рідина проникає у капіляри для підтримання об’єму крові, що циркулює. Це призводить до зменшення кількості інтерстиційної рідини, що, відповідно, зумовлює вихід рідини з клітин.

                                                                                                                                                                  

Довготривалі компенсаторні реакції

Після помірної кровотечі об’єм плазми, що циркулює, поновлюється через 12-72 год (рис. 33-7). Фіксують також швидке надходження раніше синтезованих альбумінів із позасудинних запасів, однак більша частина мобілізованої тканинної рідини бідна на білки. Рідина розводить білки плазми та клітини крові, проте у разі втрати цільної крові гематокрит може не зменшуватись протягом декількох годин після початку кротечі. Після першого надходження попередньо синтезованих альбумінів решта втрачених білків плазми відновлюється завдяки синтезу в печінці протягом трьох-чотирьох днів. У крові з’являється еритро-поетин, а також збільшується кількість ретикулоцитів, досягаючи максимального рівня на десятий день. Кількість еритроцитів відновлюється до норми протягом чотирьох-восьми тижнів. Низький гематокрит добре зрівноважуваний впливом різноманітних компенсаторних механізмів. Одним з них є збільшення концентрації 2,3-ДФГ в еритроцитах, що поліпшує перехід кисню в тканини з гемоглобіну (див. Розділ 27). У випадку тривалої анемії в попередньо здорових осіб задишка під час напруження не виявляється за концентрації гемоглобіну близько 7,5 г/дл. Слабість стає вираженою за рівня 6 г/дл; задишка в спокої з’являється на рівні 3 г/дл; а серцева слабість розвивається, коли рівень гемоглобіну зменшується до 2 г/дл.

                                                                                                                                                                  

Вільям Ф. Ґанонґ. Фізіологія людини