5.2 ІННЕРВАЦІЯ І РЕГУЛЯЦІЯ КРОВОНОСНИХ СУДИН

5.2.1. Іннервація кровоносних судин

Історія вчення про іннервацію кровоносних судин знає чимало таких відкриттів, які збагатили фізіологічну науку, а і таких, що на сьогодні вже спростовані. Авторство одного з фундаментальних відкриттів у цій галузі науки, на жаль довгий час приписувалось іншому вченому. Тепер ця помилка виправляється.

156

5.2.1.І. Симпатична судинтвужувальна іннервація

Професор Київського університету А.П.Вальтер у 1842 р. вперше описав розширення кровоносних судин плавальної перетинки жаби після перерізки симпатичних нервів, що йдуть до її задньої лапки, і на цій підставі зробив висновок про судинозвужувальну дію симпатичних нервів. Через 10 років французький фізіолог і патолог К.Бернар провів подібний дослід на вусі кроля, до того ж він спостерігав звуження судин вуха під час подразнення периферичного кінця перерізаного симпатичного нерва і таким чином підтвердив відкриття А.Вальтера, зробивши його ще більш переконливим. Згодом було отримано багато даних стосовно іннервації кровоносних судин, які варто розглянути детальніше.

Симпатична судинозвужувальна іннервація охоплює кровоносні судини практично всіх органів і тканин тіла людини і тварин. Виняток становлять судини плаценти, взагалі позбавлені іннервації. Судинозвужувальні волокна тонічно активні, тобто по них до кровоносних судин весь час надходять імпульси з частотою 0,5-2 імп/с в спокої і до 8-15 імп/с при максимальному збудженні, яке супроводжується сильним звуженням і навіть закриттям дрібних кровоносних судин. Закінчення цих волокон виділяють медіатор норадреналін, тому вони називаються адренергічними. Цей медіатор, зв’язуючись з а-адренорецепторами на мембрані гладко м’язових клітин судинної стінки, спричиняє їх скорочення і відповідно звуження судин.

Особливості симпатичної іннервації судин різних органів і тканин. Для симпатичної іннервації кровоносних судин характерна неоднорідність: одні судини (судини шкіри) мають найбільшу щільність нервових волокон, а в інших судинах (судинах мозку) вона набагато бідніша. Це пов’язано з особливостями виконуваних різними органами і тканинами функцій. Так, основна функція шкіри, здійснювана через кровоносні судини, це терморегуляція. Вона перебуває під жорстким контролем з боку центральної нервової системи і настільки підкоряється йому, що в ході термороге-уляторних реакція шкірний кровотік може змінюватись в сотні, а то й тисячу разів. Для свого живлення шкіра потребує небагато крові (див. Розділ 6.2.7), і тому вона не потерпає від різкого зменшення кровопостачання при терморегуляторних реакціях. Інша справа мозок, який для підтримання свого живлення вимагає постійного високого кровопостачання, і тому мозкові судини, ма-

157

ючи бідну іннервацію, слабко реагують на нервові сигнали, чим забезпечується відносна сталість кровопостачання мозку.

Склалося досить поширене і стійке уявлення про функціональну однорідність симпатичної іннервації всіх кровоносних судин тіла, тобто вважають, що збудження симпатичної іннервації кровоносних судин та різних органів і тканин є генералізованим, тобто симпатичні волокна збуджуються однаково і посилають до судин однакові сигнали, а інтенсивність відповіді цих судин залежить лише від щільності нервових закінчень йа них. Однак з’ясувалось, що це далеко не так. Група німецьких дослідників на чолі з В. Янігом в 80-х роках минулого століття провела детальне дослідження електричної активності в окремих волокнах симпатичних нервів до різних органів і тканин, а також змін цієї активності під впливом різних чинників. За характеристикою електричної активності нервових волокон (постійна вона чи залпова, ритмічна чи неорганізована) та її реакції на подразнення баро-, хємо-, термо- або інших інтерорецепторів було виділено 12 різних груп симпатичних нейронів, серед яких майже половина судинорухових. Так, імпульсація в судинозвужувальних волокнах, що іннервують скелетні м’язи, істотно відрізняється від такої до шкірних судин. Є відмінності в організації сигналів у симпатичних нервах до судин серця та різних вісцеральних органів.

Таким чином, автори цих робіт стверджують, що еферент-* на частина симпатичної нервової системи, як і всієї автономної (вегетативної) нервової системи, побудована за принципом дискретних нервових блоків-шляхів, кожен з яких прямує до своїх органів-мішеней, має свій, специфічний набір нейротрансмітерів і за допомогою специфічно модульованої імпульсації до кровоносних судин забезпечує кровопостачання органа у відповідності з виконуваною функцією, а також залучає його судинну систему до участі у підтриманні системного кровообігу в організмі (Janig, McLachlan, 1992).

5.2.1.2. Симпатична судинорозширювальна іннервація

Судинорозширювальний вплив симпатичних нервів вперше описав О.О. Остроумов (1876). Подразнюючи периферичний кінець перерізаного сідничого нерва у собаки, він регулярно спостерігав звуження судин задньої лапи. Але через 3-4 доби після такої перерізки подразнення цього нерва викликало судинороз

158

ширювальний ефект. Зважаючи на це автор припустив, що в складі сідничого нерва проходять як судинозвужувальні, так і розширювальні нервові волокна. Останні дегенерують після пе-рерізки нерва повільніше, тому їх ефект виявляється лише після дегенерації судинозвужувальних волокон. Цю гіпотезу експериментально підтвердив X. Дейл (1905), який фармакологічним чином заблокував симпатичні судинозвужувальні волокна в складі сідничого нерва і одержав при подразненні останнього чистий судинорозширювальий ефект.

Отже в складі симпатичних нервів до судин скелетної мускулатури, крім звужувальних нервових волокон, підходять також судинорозширювальні. Однак останніх значно менше, ніж вазокон-стрикторних волокон, тому при подразненні симпатичного нерва їх розширювальний ефект маскується судинозвужувальним. Медіатором симпатичних судинорозширювальних волокон є ацетилхолін, через що їх називають холінергічними. Вони іннервують переважно кровоносні судини скелетної мускулатури та серця. Характерною особливістю цих волокон є те, що вони тонічно неактивні — більшу частину часу будь-яка імпульсація в них відсутня; в експерименті їх можна активізувати подразненням деяких ділянок гіпоталамуса, які входять до складу центру захисних реакцій. Функціональне призначення симпатичної судинорозширювальної іннервації полягає в підготовці тварини (і людини теж) до здійснення захисної реакції (втечі від ворога, боротьби) шляхом розширення кровоносних судин в скелетних м’язах і посиленням кровопостачання останніх перед початком захисту чи змагань. Одночасно з розширенням судин мускулатури тіла відбувається звуження судин у вісцеральних органах і перерозподіл крові між ними та скелетною мускулатурою, а також значне посилення роботи серця. Всі ці реакції направлені на макимальне забезпечення живлення соматичних м’язів, які працюють під час захисної реакції.

Поліергічність вазомоторних нейронів. Англійський фармаколог Х.Дейл запропонував нейрони і нервові волокна, які синтезують та виділяють у синаптичну щілину норадреналін називати адренергічними, а ті, що виробляють ацетилхолін, — холінергічними. Вводячи ці терміни, Дейл виходив з уявлення, що кожний нейрон синтезує і виділяє лише один медіатор, тобто автор розвивав принцип моноергічності нейронів. Нині ми знаємо, що кожний нейрон під час збудження виділяє в синаптичну щілину цілий набір фізіологічно активних речовин і що кілька з них є

159

медіаторами. Отже, нейрони, принаймні симпатичні, є поліер-гічними. Фізіологічний сенс поліергічності нейронів остаточно ще не з’ясований, але деякі переваги цього явища вже очевидні.

Відомо, що в складі симпатичних нервів, які іннервують кровоносні судини, крім холінергічних, існують також гістамінергічні, пуринергічні та деякі інші нервові волокна. Медіатором перших є гістамін, других — фосфорні ефіри аденозину. І ті, і другі розширюють кровоносні судини, до того ж всі вони є також поліергічни-ми, тобто виробляють по кілька нейротрансмітерів, причому різні волокна навіть в одному нерві можуть залежно від адресата (орга-на-мішені) мати різні набори фізіологічно активних речовин.

Котрансмісія. За допомогою сучасних високочутливиих імунногістохімічних методів вдалося встановити, що при збудженні з адренергічних нервових закінчень поряд з норадре-наліном виділяється в синаптичну щілину нейропептид Y а також деякі інші речовини. Таке явище, коли при передачі сигналу виділяється два або більше нейротрансмітерів, дістало назву кот-рансмісії. Функції цих нейротрансмітерів можуть відрізнятись. Так, у наведеному вище прикладі норадреналін спричиняв швидке і короткочасне звуження судин, пептид — більш тривале і повільне. Крім основного медіатора нейрон може містити і виділяти в синаптичну щілину різноманітні пептиди (нейропептид Y, ВІП, субстанцію Р) а також інші речовини (АТФ, аскорба-ти, глутамати, пурини, інозитол, глікопротеїди, продукти метаболізму ліпідів тощо). Котрансмітери, крім основної, виконують також функцію модуляторів — змінюють чутливість ефекторних клітин до нервових чи гуморальних сигналів, трофічну функцію — регулюють живлення і метаболізм ефекторних клітин та інші поки ще невідомі функції (Kupfermann, 1991).

5.2.1.3. Парасимпатична судинорозширювальна іннервація

За аналогією із серцем, яке отримує подвійну іннервацію і перебуває під протилежними впливами обох гілок автономної нервової системи, припускали, що й кровоносні судини теж отримують подвійну іннервацію і що парасимпатичні нерви є судинороз-ширювачами (вазодилататорами). І дійсно, К.Бернар (1858) спостерігав значне розширення кровоносних судин підацелепової слинної залози при подразненні гілки парасимпатичного нерва — барабанної струни, яка іннервує цю залозу. Парасимпатичні судино

160

розширювальні волокна виявлені також у складі язикового, підя-зикового і соромітнього нервів; їхні нервові закінчення виділяють ацетилхолін. Подразнення цих нервів викликає вазодилатацію в. слинних залозах, язиці, сечовому міхурі, прямій кишці і геніталіях^ Судинорозширювальні волокна виявлені також у складі парасимпатичних гілок лицьового нерва. Вони йдуть до м’якої мозкової оболонки, але їх функціональна роль досі не з’ясована.

Щодо судинорозширювальних ефектів блукаючого нерва — найбільшого парасимпатичного нерва організму — одержано суперечливі дані: одні вчені при подразненні його гілок спостерігали вазодилатацію в органах травного тракту, печінці, підшлунковій залозі, легенях; інші заперечували ці факти. Майже всі залози внутрішньої секреції отримують багату парасимпатичну іннервацію, проте повідомлення про зміни кровопостачання залоз при активації цих нервів пракично відсутні.

Разом з тим кровоносні судини переважної більшості тканин і органів тіла (шкіра, всі скелетні м’язи, гіпофіз, потові залози та деякі інші) не отримують парасимпатичної іннервації взагалі, а ті судинорозширювальні ефекти, що спостерігаються в деяких орага-нах (слинні залози, підшлункова залоза) при подразненні парасимпатичних нервів, опосередковані специфічними речовинами — кі ні нами, виділюваними залозами під час процесу секреції. Треба мати на увазі, що парасимпатичні нерви є переважно секреторними— вони ініціюють і посилюють секреторний процес у залозах, а вже останній спричиняє вироблення фізіологічно активних речовин — кінінів. Один з таких кінінів—брадикінін утворюється з попередників (кініногенів) під час секреторного процесу під впливом протеази калікреіну, що знаходиться в плазмі крові та в багатьох залозах, і, розширюючи судини залози, підтримує рівень її крово-вопостачання, необхідний для роботи залози.

Таким чином, роль парасимпатичної нервової системи в безпосередній іннервації кровоносних судин та її участь в регуляції системного кровообігу в наш час відкидається. За нею залишається лише непрямий, опосередкований кінінами і, можливо, іншими речовинами, контроль кровопостачання секреторних тканин і залоз, а також прямий судинорозширювальний вплив на еректильну тканину статевих органів — дуже спеціалізована реакція в тканині обмеженого об’єму.

Заднєкорінцеві судинорозширювальні реакції. Розширення судин шкіри у відповідь на подразнення периферичного кінця пе

161

рерізаного заднього корінця (чутливого!) спинного мозку, описане С.Стрікером у 1876 р., схвилювало багатьох дослідників і викликало гостру дискусію, яка тривала мало не 100 років і спричинилася до появи багатьох гіпотез. Одна з них виходила з припущення про наявність у задніх корінцях поперекових сегментів спинного мозку парасимпатичних судинорозширювальних волокон, подразнення яких і призводить до розширення шкірних судин (теорія люмбарного парасимпатикуса Кен-Кюре). За іншою гіпотезою, запропонованою Л.А.Орбелі (1935), через задні корінці виходять судинорозширювальні волокна, які, проте, не йдуть на периферію, а закінчуються на сомі аферентних нейронів спінальних гангліїв, а вже звідти збудження поширюється на периферію до кровоносних судин антвдромно по волокнах цих аферентних нейронів.

Найбільш вірогідною і на сьогодні загальновизнаною є теорія В.Бейліса (1901), згідно з якою розширення кровоносних судин шкіри у відповідь на подразнення задніх корінців є результатом антидромного проведення збудження по бічній гілочці аферентного волокна, яка закінчується біля кровоносної судини і при збудженні* виділяє якийсь медіатор. По суті описувана реакція є типовим аксон-рефлексом (рис.5.6). Нез’ясованою залишалась природа медіатора, який за тривалістю і силою своєї дії не мав аналогів серед відомих медіаторів.

Сучасні дослідження дозволили встановити, що тривала (в 10-15 разів довша від тривалості подразнення задніх корінців) вазодилатація виникає іпсилатерально як в шкірі, так і в скелетних м’язах, і для її отримання необхідне подразнення аферентних немієлінізованих С-волокон. Медіатором, який виділяється нервовими закінченнями цих волокон є пептид, зв’язаний з геном кальцитоніну (calcitonin gene-related peptide; Sato et al., 2000).

Вважають, що описана вазодилатація в скелетних м’язах є проявом аксон-рефлексу, який звичайно спричиняється подразненням механорецепторів м’язів чи шкіри, наприклад, акупунктурною процедурою, і може мати певне фізіологічне значення в забезпеченні достатнього кровопостачання м’язів під час їхньої роботи. Дуже ймовірно, що відомі факти покращання кровотоку в скелетних м’язах при різних фізичних впливах на них (механічні, термічні, акупунктура, електростимуляція).є результатом дії антидромно спричиненого виділення згаданого медіатору і викликаного ним тривалого розширення судин.

162

Спинний мозок

шаодмфіексзг біля артеріоли

Рис. 5.6. Схема аксон-рефлексу 5.2.1.4. Судинний тонус

Кровоносні судини в тілі людини і тварин постійно перебувають у стані деякого звуження, підтримуваного відповідними нервами, про що красномовно свідчать вже згадувані класичні досліди А.Вальтера і К.Бернара з перерізкою нервів. Такий стан постійного часткового звуження судин і дістав назву судинного тонусу. Для вивчення судинного тонусу частин тіла (пальця, руки, ноги людини чи лапи тварини) використовують ппетизмографіч-ний, резистографічний, реографічний та деякі інші методи (див. Роздої 4.3.1.). Майже всі вони є неінвазивними, тобто такими, що не вимагають будь-якого втручання в організм і тому можуть застосовуватись на людях. Розроблено також прилади (онкографи) для вивчення судинного тонусу окремих органів (печінки, залози, тощо) на тваринах. Проте названі методи не дають кількісної оцінки самого судинного тонусу, вони лише інформують про зміни кро-вонаповнення досліджуваного об’єкта під впливом тих чи інших

163

факторів, на підставі чого судять про зміни судинного тонусу.

Судинний тонус підтримується імпульсами, які надходять до судин по симпатичних нервах з частотою 0,5-2 імп/с; він називається негїрогенним судинним тонусом. Перерізка симпатичних нервів припиняє потік імпульсів до судин, і останні розширюються. Але денервовані судини розширюються не повністю, вони здатні ще більше розширитись під впливом деяких речовин. Та частина судинного тонусу, яка зберігається після денервації судин, називається залишковим або базальним тонусом. І про його походження досі не існує єдиної думки. Найбільш поширеною є міогенна гіпотеза Б.Фолкова, згідно з якою в дрібних кровоносних судинах, переважно артеріолах, є окремі гладеньком’зові клітини, чутливі до розтягання. Оскільки судини весь час перебувають під більшим або меншим тиском крові, їхня стінка майже постійно розтягується, гладенькі м’язи стінки подразнюються цим розтяганням і збуджуються. Це збудження поширюється на сусідні м’язові волокна, викликає їхнє скорочення, що і забезпечує підтримання базального тонусу.

Між нейрогенним та базальним тонусом існують реци-прокні відношення. Так, у судинах шкіри добре виражений ней-рогенний компонент судинного тонусу і майже відсутній базальний тонус. Судини серця і мозку, навпаки, мають високий базальний тонус і низький нейрогенний. Ця обставина пов’язана з ‘тим, що кровопостачання таких життєво важливих органів, як серце та мозок, не може сильно залежати від стану нервової системи, а повинно цілковито узгоджуватись з роботою цих органів через продукти їхнього метаболізму. Останні гальмують судинний тонус тим сильніше, чим інтенсивніша робота серця і вища концентрація метаболітів, що і приводить до розширення кровоносних судин пропорційно до активності органів. Що стосується шкіри, то її метаболізм, а отже, і потреби в кровопостачанні досить незначні, а основна функція її судин — участь у процесах терморегуляції. Ця функція регулюється виключно нервовою системою, тому остання і контролює жорстко тонус судин шкіри.

5.2.1.5. Участь різних судинорухових інервацій у регуляції кровообігу

Вище були розглянуті судинорухові нервові волокна симпатичної і парасимпатичної природи та виділювані ними різні медіатори. Ми знаємо, що симпатична адренергічна нервова система є універсальною в тому розумінні, що вона охоплює судини май

164

же всіх органів і тканин тіла; вона також тонічно активна, підтримує судинний тонус, а її збудження звужує кровоносні судини. Симпатична ж холінергічна іннервація контролює лише судини скелетної мускулатури, вона тонічно неактивна, тобто в її волокнах потенціали дії протягом більшої частини часу відсутні. Виникають вони тільки перед початком роботи м’язів при фізичному навантаженні, захисних реакціях. Ці нервові імпульси розширюють судини тих м’язів, які мають працювати, кровотік в них зростає, і таким чином здійснюється передстартова підготовка м’язів до напруженої фізичної роботи. Гістамінергічні та пуринергічні нервові волокна іннервують судини деяких органів і, як правило, функціонують узгоджено з симпатичною адренергічною іннервацією.

Парасимпатична судинорухова іннервація охоплює ще менший ареал органів (секреторні залози, статеві органи) і в більшості випадків розширює їх судини не прямо, а через фізіологічно активні речовини, що виробляються під час посиленої роботи (секреції), зумовленої збудженням парасимпатичних волокон. Зрозуміло, що всі відомі судинорозширювальні іннервації забезпечують регуляцію кровопостачання певних органів, але не можуть брати участі в регуляції роботи всієї серцево-судинної системи і, зокрема, в підтриманні артеріального тиску на постійному рівні.

Ці останні функції бере на себе симпатична адренергічна іннервація, волокна якої не тільки звужують кровоносні судини, але й розширюють їх. Відомо, що ця іннервація підтримує нейрогенний компонент судинного тонусу, а отже, й артеріальний тиск шляхом надсилання до судин нервових імпульсів з невеликою, але більш-менш сталою частотою (0,5-2 імп/с). Якщо частота цих імпульсів зростає, то судини звужуються, а коли вона зменшується, кровоносні судини розширюються. Таким чином і відбувається постійний контроль і регуляція тонусу артеріальних судин, які створюють периферичний судинний опір (див. Розділ 4.3.1) і підтримують артеріальний тиск на оптимальному рівні. Ці функції здійснюються за допомогою імпульсів, які постійно генеруються в центральній нервовій системі у так званому судиноруховому центрі.

В.О. ЦИБЕНКО. Фізіологія серцево-судинної системи