Основные пути реализации нервных влияний
Основные пути реализации нервных влияний на коронарное кровообращение обеспечивают его изменения практически во всех реакциях организма. Описаны условнорефлекторные изменения коронарного кровообращения (Г. Н. Аронова, В. Б. Захаржевский, 1979; С. И. Теплов, 1980; F. Ernst и соавт., 1979, и др.). Все условнорефлекторные реакции, в которые вовлекается система кровообращения, сопровождаются изменениями энергетических потребностей миокарда и, конечно, коронарного кровотока. Однако услов-норефлекторная регуляция коронарного кровообращения как независимая система, вероятно, не существует, и сформулированная в некоторых работах как самостоятельная проблема, теоретически нереальна, во всяком случае, не обоснована. В приведенных выше работах не были зарегистрированы изменения потребления кислорода миокардом. Условнорефлекторное уменьшение коронарного кровотока не сопровождается развитием электрокардиографических признаков ишемии миокарда (F. Ernst и соавт., 1979).
Высокий базальный тонус сосудов
Высокий базальный тонус сосудов, создающий для миокарда условия постоянной гипоперфузии, сохраняет большой вазодилататорный резерв. Величина 3-адренергической дилатации прямо-пропорциональна, а величина а-адренергической констрикции об-ратнопропорциональна уровню исходного тонического напряжения сосудов (J. A. Bevan, 1979). Относительно незначительная величина а-адренергических и очевидное преобладание опосредованных через изменения метаболизма миокарда р-адренергических компонентов реакций коронарных сосудов зависит от их высокого исходного тонуса. На основе базовых механизмов регуляции реализуются влияния высших отделов ЦНС на коронарное кровообращение. При широком рассмотрении проблемы можно выделить ряд важнейших, но в основном не специализированных, путей влияния нервной системы на коронарное кровообращение, которые, можно утверждать, реально используются в организме.
1. Нервная регуляция работы сердца и вторичные ауторегуля-торные изменения коронарного кровообращения в соответствии с метаболическими потребностями миокарда.
2. Нервная регуляция силы и частоты сокращений сердца и вторичные изменения сопротивления коронарных сосудов в соответствии с колебаниями степени их экстраваскулярного сжатия.
3. Изменения кровообращения в системных нейрогенных реакциях и вторичные изменения коронарного кровообращения в результате увеличения притока крови к сердцу, давления в аорте и на путях оттока крови и эффективного перфузионного давления.
4. Изменения дыхания в системных нейрогенных реакциях и вторичные изменения коронарного кровообращения в соответствии с уровнями р02, рС02 и рН крови и дыхательными колебаниями внутригрудного давления.
5. Нейрогуморальные влияния на функцию эндокринных желез и вторичные изменения метаболизма миокарда и коронарного кровообращения.
6. Нейрогуморальные влияния на обмен веществ и вторичные изменения метаболизма и кровоснабжения миокарда.
7. Прямая холинергическая и адренергическая регуляция тонуса коронарных сосудов преимущественно на основе рефлексов g сердца либо системных рефлексов.
Теоретическая схема регуляции и пути влияния нервной системы
На основании приведенных в предыдущих разделах данных общую схему регуляции коронарного кровообращения можно представить следующим образом: сопротивление коронарных сосудов при низких энергетических потребностях сердца поддерживается на уровне, в основном определяемом их базальным тонусом, т. е. симпатические и парасимпатические влияния не реализуются в значительные непосредственные изменения коронарного сопротивления. Рефлекторные симпатические и парасимпатические влияния на коронарное кровообращение осуществляются преимущественно через изменения функции и метаболизма миокарда. Холинергическая регуляция коронарного кровообращения осуществляется по принципу регионарной рефлекторной коррекции базального тонуса преимущественно на основе рефлексов с сердца. При этом адренергические влияния на сердце сопровождаются рефлекторным расширением коронарных сосудов, которое реализуется через холинергические механизмы. Физиологическое значение холинергических реакций, вероятно, заключается в обеспечении срочного расширения коронарных сосудов в период, предшествующий включению более медленных, но более мощных метаболических путей вазодилатации. Последние включаются в реакцию как в результате активации pi-адренореактивных систем миокарда и изменений метаболизма и являются эффекторным, конечным путем реализации их влияния на сосуды, так и изменений энергетических потребностей миокарда в зависимости от гемодинамических нагрузок. Прямые р2-адре-нергические реакции коронарных сосудов, по-видимому, не имеют существенного значения в регуляции. а-Адренергическое сужение коронарных сосудов, вероятно, дублирует механизмы миогенной ауторегуляции в реакциях, сопровождающихся значительным повышением перфузионного давления. Центральные механизмы регуляции взаимодействуют с более мощными метаболическими в основном не на основе поддержания постоянного нейрогенного тонуса, а путем коррекции базального тонуса. Исключительная надежность системы кровоснабжения сердца обеспечивается приоритетом метаболических механизмов регуляции, реализацией через них р-адренергических реакций, обеспечивающих тесную корреляцию между метаболизмом миокарда и коронарным кровотоком. В процессе эволюционного становления центральной регуляции кровообращения в сердце локальные механизмы сопряжения метаболизма и кровоснабжения остались преобладающими, так как многозвеньевой дистанционный контроль, целесообразный в обеспечении системного режима циркуляции, в обеспечении кровоснабжения миокарда был бы менее надежным.
Системные реакции при внутрикоронарном введении адреналина
Системные реакции при внутрикоронарном введении адреналина и норадреналина описаны выше. Афферентные пути рефлекса и эфферентные компоненты совпадают с рефлексом Бецольда—Яриша, но сердечный компонент менее постоянен, а коронарный компонент, напротив, более постоянен и выражен. Изменения дыхания наблюдаются редко.
Изменения содержания кислорода в крови и объема перфузии в довольно значительных пределах не вызывают рефлекторных реакций. Видимо, в коронарных сосудах и миокарде нет хеморецепто-ров, аналогичных хеморецепторам сонных гломусов, т. е. чувствительных к естественным колебаниям содержания кислорода и углекислоты в крови. Если гипоперфузия коронарных сосудов достигает уровня ишемии, возникают рефлекторные реакции, эфферентными компонентами которых являются уменьшение частоты сокращений сердца, снижение периферического сопротивления и АД либо, напротив, повышение его. Комплекс реакций при ишемии и гипоксии миокарда более подробно анализируется в гл. 8. Тождество и различие системных реакций при введении в коронарный кровоток различных раздражителей требует дальнейшего изучения. Основные эфферентные компоненты рефлексов идентичны. Наличие 2 или 4 типов импульсации в сердечных нервах (см. 1.2), различных типов нервных окончаний и скоростей проведения импульсов дают основание для предположения о функциональной неоднородности рефлексов. В реакциях на внутрикоронарное введение химических раздражителей принимают участие истинные хеморецепторы гломусов, расположенных у корней аорты и легочной артерии. Кровь из левой венечной артерии по анастомозам поступает к гломусам, расположенным у корней аорты и легочной артерии. Рецепторы чувствительны к колебаниям р02, но наиболее четкие реакции воспроизводятся при внутрикоронарном введении серотонина (R. Eckstein и соавт., 1971). Эфферентные компоненты рефлекса включают сужение периферических сосудов, снижение сократительной функции предсердий, увеличение сократимости желудочков, увеличение секреции катехоламинов надпочечниками и изменения артериального р02 (G. Schmidt, H. Knocke, 1964; F. Ur-thaler и соавт., 1978). Афферентные пути идут в блуждающем нерве, эфферентные — в блуждающем и симпатических. Физиологическое значение рефлекса не раскрыто. Полагают, что в условиях патологии коронарного кровообращения агрегация тромбоцитов и освобождение серотонина могут быть ответственны за рефлекторные изменения АД (F. Urthaler и соавт., 1978).
Системные реакции при стимуляции рецепторов сердца
Рецепторное поле сердца имеет большое значение в регуляции системного кровообращения (В. Н. Черниговский, 1960; Б. С. Кулаев, 1972; Л. И. Осадчий, 1975; Г. И. Ко-сицкий, 1975; Б. И. Ткаченко и соавт., 1975; А. А. Мойбенко, 1979, и др.). Однако мы не анализируем здесь роль рецепторов сердца в регуляции сократительной функции сердца и системного кровообращения, а приводим лишь важнейшие данные, необходимые для анализа нарушений кровоснабжения миокарда.
Системные реакции при введении в коронарный кровоток химических раздражителей либо при гипоксии и ишемии миокарда, вероятно, возникают преимущественно при раздражении рецепторов миокарда. В некоторых работах реакции на внутрикоронарное введение химических раздражителей квалифицируются как коронарные хеморефлексы (Б. И. Ткаченко и соавт., 1975). Наиболее изучен рефлекс Бецольда—Яриша при внутривенном введении вератрина. Афферентные пути рефлекса идут в блуждающем нерве, эфферентные — в блуждающем и симпатических нервах (Б. И. Тка-ченко и соавт., 1975; А. А. Мойбенко, 1979). Эфферентными компонентами рефлекса являются брадикардия, снижение периферического сопротивления и АД. Участие коронарных сосудов в рефлексе описано в предыдущих разделах. Задержка дыхания является постоянным компонентом только при внутривенном введении вератрина и возникает в результате раздражения рецепторов малого круга кровообращения.
Полагают, что естественным раздражителем для рецепторов является изменение сократительной функции миокарда (R. Linden, 1976). Однако введение различных химических раздражителей в коронарный кровоток вызывает избирательную активацию симпатических адренергических путей к сосудам скелетных мышц, противоположные реакции в сосудах кожи, что позволяет думать о наличии специальных, чувствительных к химическим раздражителям рецепторов (A. Aboud и соавт., 1975).
Физиологическое значение а-адренергического сужения коронарных сосудов
Физиологическое значение а-адренергического сужения коронарных сосудов, вероятно, состоит в том, что оно дублирует на более высоком уровне (нервной регуляции) миогенные механизмы ауторегуляции и имеет адаптационное значение, в частности ограничивает гиперперфузию при повышении перфузионного давления (А. И. Хомазюк, 1979).
Холинергическое расширение коронарных сосудов, видимо, также не входит в качестве постоянного компонента в эффектор-ную структуру системных депрессорных реакций. Холинергическая рефлекторная вазодилатация, как было показано выше, возникает рефлекторно при адренергической активации сердца. Воспроизведение системных депрессорных реакций вызывает непостоянное, как правило, незначительное расширение коронарных сосудов, поскольку брадикардия и снижение АД уменьшают энергетические потребности миокарда. Е. О. Feigl (1975) удалось получить в опытах регулярно воспроизводимое расширение коронарных сосудов в реакции Бецольда—Яриша благодаря стабилизации энергетических потребностей миокарда. Стимуляция сонного нерва вызывает брадикардию, снижение АД, периферического сопротивления и коронарного кровотока. Однако изменения сопротивления коронарных сосудов вариабельны. Непропорциональное изменениям гемодинамики уменьшение коронарного кровотока, видимо, вызвано некоторой степенью вторичной вазоконстрикции, возникающей в результате уменьшения энергетических потребностей миокарда (R. Falicov и соавт., 1970). В опытах на интактных собаках наблюдали выраженное холинергическое расширение коронарных сосудов после спонтанного глубокого вдоха, не зависимое от изменений деятельности сердца (S. F. Vatner, M. McRitchie, 1975).
В клинической практике воспроизведение системных депрессорных реакций при надавливании на глазные яблоки и область сонных гломусов используется для купирования приступов стенокардии (Р. Горлин, 1980). Видимо, положительные результаты этой процедуры обусловлены не столько расширением коронарных сосудов, как разгрузкой сердца, уменьшением энергетических потребностей миокарда.
а-Адренергическое сужение коронарных сосудов
а-Адренергическое сужение коронарных сосудов в системных рефлекторных реакциях, как и в реакциях на адреналин, предупреждается либо ограничивается холинергической, |3-адренергиче-ской и метаболической вазодилатацией. После блокады (3-адренер-гических систем а-адренергическое сужение сосудов при стимуляции шейно-грудного узла вызывает сужение сосудов и уменьшение насыщения крови кислородом в венечном синусе (Е. О. Feigl, 1975). Увеличение экстракции кислорода из крови указывает на гипоперфузию сосудов, которая, конечно, не достигает уровня, приводящего к ишемии, так как метаболическая вазодилатация при достижении порога ишемии предупреждает дальнейшее сужение сосудов.
а-Адренергические влияния на коронарные сосуды конкурируют с более мощными метаболическими, р-адренергическими и холинергическими механизмами вазодилатации. В результате сложного взаимодействия этих механизмов конечным эффектом, как правило, является расширение сосудов либо, если существенно не возрастают энергетические потребности миокарда,— незначительное увеличение сопротивления. Благодаря этим особенностям регуляции рефлекторное повышение тонуса коронарных сосудов не используется в системных гомеостатических реакциях кровообращения и реакциях перераспределения кровотока. Например, при кровопотере сосуды внутренних органов, кожи и мышц суживаются и кровоток в них резко уменьшается, а коронарный кровоток возрастает.
Противоречивые данные
В литературе можно найти значительное количество данных об изменениях коронарного кровообращения в системных рефлекторных реакциях, которые, на первый взгляд, кажутся противоречивыми. Е. О. Feigl (1968), J. Di Salvo и соавт. (1971) наблюдали увеличение коронарного кровотока и снижение сопротивления в течение прессорного синокаротидного рефлекса. I. Ehrhart и соавторы (1975) при стимуляции хеморецепторов сонных гломусов наблюдали увеличение коронарного кровотока за счет повышения АД, но сопротивление сосудов не изменялось. J. G. Hackett (1972), напротив, расширение коронарных сосудов при стимуляции хеморецепторов сонных гломусов объясняет холинергической вазоди-латацией. В. И. Овсянников и Б. И. Ткаченко (1968) при введении химических раздражителей в сосуды кишок, селезенки, конечностей наблюдали сужение коронарных сосудов. R. Kline (1979) при стимуляции симпатических нервов, напротив, констатировал увеличение коронарного кровотока. Данные об уменьшении или увеличении коронарного кровотока при воспроизведении системных рефлекторных реакций приведены в монографиях В. В. Ларина и Ф. 3. Меерсона (1960), Г. Н. Ароновой (1970), С. И. Теплова (1980). Хотя далеко не все авторы относят изменения кровотока за счет активных реакций коронарных сосудов, тем не менее едва ли можно рассматривать с точки зрения современных представлений о регуляции коронарного кровообращения различную направленность реакций как противоречивые результаты. Во всех случаях направленность реакций определяется количественными взаимоотношениями различных компонентов их. Трактовка результатов часто бывает ошибочной из-за отсутствия количественной и качественной характеристик компонентов реакций.
Изменения коронарного кровотока в системных реакциях кровообращения
Высокий базальный и низкий нейрогенный тонус сосудов, особенности вазомоторного действия медиаторов и большое значение метаболических механизмов регуляции определяют направленность изменений коронарного кровотока. В реакциях, сопровождающихся повышением активности симпатической части вегетативной нервной системы, АД и увеличением частоты сокращений сердца коронарный кровоток возрастает. Это наиболее общая закономерность. Вместе с тем, если повышение давления в аорте обеспечивает достаточное перфузионное давление для сохранения кровотока на уровне, соответствующем метаболическим потребностям сердца, то сопротивление сосудов может не изменяться либо несколько повышаться. Прессорный синокаротидный рефлекс сопровождается повышением периферического сопротивления, давления в аорте, желудочках сердца, но частота сокращений сердца может не изменяться и сопротивление коронарных сосудов несколько возрастает. Его рост может быть частично отнесен за счет экстраваскулярного сжатия сосудов. В 25 таких опытах давление перфузии коронарных сосудов повысилось на (1,9±0,28) кПа, или (14+1,8) мм рт. ст. (Р<0,001), а давление в левом желудочке сердца — на (4,1±0,71) кПа или (31 ±5,1) мм рт. ст. (А. И. Хомазюк и соавт., 1979). Блокада а-адренорецепто-ров ограничивает прессорные реакции (Н. Н. Орлова, 1978). Более типичны изменения сопротивления в реакции, которая наряду с аналогичными изменениями гемодинамики предыдущей реакции, сопровождается увеличением частоты сокращений сердца (рис. 14). Сопротивление коронарных сосудов значительно уменьшается. Четко различаются две фазы расширения сосудов, аналогичные фазам реакций на внутрикоронарное введение катехоламинов. Атропин блокирует первую, индерал — вторую фазу реакции. После блокады изменения сопротивления коронарных сосудов незначительны, в то время как другие компоненты реакции практически мало изменены. Этот эксперимент показывает, что холинергическая дилатация коронарных сосудов инициируется эндогенными катехоламинами и, видимо, запускается естественной активацией р-адренергических систем и изменением сократительной функции сердца. Четкое разделение расширения коронарных сосудов на две фазы удается зарегистрировать далеко не всегда. Но при использовании фармакологической блокады м-холинорецепторов они разделяются количественно в совмещенной реакции.
Базальный тонус
Под базальным тонусом понимают определенную степень напряжения гладких мышц и сужения сосудов, сохраняющихся после денервации. Величину базального тонуса определяют по степени максимального расширения денервированных сосудов под влиянием сильных вазодилататоров (например, аденозина) либо гипоксии. Об уровне базального тонуса коронарных сосудов свидетельствует также низкий уровень насыщения кислородом крови в венечном синусе. Высокий базальный тонус коронарных сосудов ответствен за физиологическую гипоперфузию миокарда и значительно большую по сравнению с другими органами экстракцию кислорода из крови. На величину базального тонуса сосудов оказывают влияние гормоны и вазоактивные вещества, циркулирующие в крови. Однако высокий базальный тонус коронарных сосудов при перфузии их кровезаменителями, не содержащими вазо-активных веществ, сохраняется.
Базальный тонус коронарных сосудов формируется миогенны-ми и метаболическими механизмами ауторегуляции и, следовательно, зависит от уровня энергетических затрат миокарда. Уровень энергетических потребностей миокарда, в свою очередь, зависит от адренергической стимуляции либо холинергического торможения сердца и гемодинамических нагрузок. Энергетика миокарда, таким образом, является связующим звеном между механизмами нервной и метаболической регуляции. Кровоток и потребление кислорода в денервированном сердце снижены почти в 2 раза (D. E. Gregg, 1972).
Биофизические механизмы, определяющие величину базального тонуса, в настоящее время изучаются (М. Ф. Шуба, 1981). В наружной мембране миоцитов коронарных сосудов, вероятно, существует несколько типов кальциевых каналов. Вход кальция в клетку и его обратный транспорт является ключевым механизмом в регуляции сокращения гладких мышц сосудов. Базальный тонус коронарных сосудов активируется внеклеточными ионами кальция, входящими в гладкомышечные клетки через открытые медленные потенциалзависимые и хемочувствительные кальциевые каналы.