Оценка эффективности коронарного кровотока

РЕГИОНАРНЫЙ КРОВОТОК. МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ

Задача регионарного (локального) кровотока — обеспечение кровью данного региона, в интересах этого региона. В определенной степени при этом игнорируются интересы или запросы организма в целом.

Считается, что регуляция регионарного кровотока осуществляется различными меха­низмами — местными, гуморальными, нервными. Одни механизмы срабатывают быстро, в пределах секунд, минут, другие механизмы реализуются в пределах недель, месяцев. По­этому физиологи выделяют долговременную регуляцию и кратковременную, или быструю регуляцию. Обычно физиологи детально рассматривают механизмы быстрой или срочной регуляции, а представители других дисциплин (патофизиологи, морфологи) — долговре­менную. Необходимость долговременной регуляции возникает в том случае, когда все ме­ханизмы срочной регуляции не создают все-таки оптимальных условий для кровообраще­ния. Ведущим фактором в этом случае является недостаток кислорода в тканях. Это вы­зывает продукцию так называемого фактора ангиогенеза, который вызывает в свою оче­редь выход из стенки вен, предшественников капилляров, что приводит к росту капилля­ров. В итоге, в ткани, которая испытывает кислородную недостаточность, возрастает число капилляров и длина работающих капилляров, т. е. возрастает степень капилляризации. Это происходит, например, при всех ситуациях, при которых в тканях возникает кислородная недостаточность (пороки сердца, жизнь в условиях высокогорных районов, альпинисты). Предполагается, что использование в клинической практике фактора ангиогенеза или фак­тора роста новых сосудов — это перспективное направление.

Быстрая, или срочная, регуляция регионарного кровотока осуществляется за счет мест­ных, гуморальных и нервных механизмов.

Местная регуляция регионарного кровотока играет ведущую роль в процессах обеспече­ния необходимого уровня кровотока при данной интенсивности метаболизма. Здесь приня­то выделять 2 варианта механизмов: метаболическую ауторегуляцию периферического кро­вообращения и миогенную ауторегуляцию периферического кровообращения.

Метаболическая ауторегуляция (или — гистометаболическая ауторегуляция перифери­ческого тонуса, или вазодил ататорная регуляция) заключается в том, что в результате недо­статочного снабжения данного региона кислородом и питательными веществами (в основ­ном, за счет недостаточности кровотока) в тканях накапливаются метаболиты, среди кото­рых имеются мощные вазодилататоры (расслабляющие гладкие мышцы сосудов), особенно прекапиллярных сфинктеров. Среди этих метаболитов-дилататоров выделяют такие как молочная кислота, АТФ, АМФ, АДФ, аденозин, ионы калия, избыток ионов водорода (явле­ние ацидоза), избыток углекислого газа. Эти вещества одновременно могут менять чувст­вительность гладких мышц к медиатору симпатических волокон — к норадреналину (на­пример, за счет «маскировки» бета-адренорецепторов сосудов) и тем самым уменьшать влияние сосудосуживающих нервов на сосуды данного региона.

Некоторые исследователи считают, что главным фактором, определяющим состояние тонуса гладких мышц сосудов в регионе, является кислород: когда кислорода много, сосу­ды находятся в состоянии сокращения, когда кислорода мало (уменьшается парциальное напряжение кислорода), тогда происходит релаксация мышц и кровоток возрастает. В лег­ких (см. подробнее «Малый круг»), наоборот, если в альвеоле много кислорода, то капил-

259

ляр, подходящий к этой альвеоле, будет открыт (прекапилляры расслаблены), а если альве­ола не вентилируется (не содержит в достаточных количествах кислорода), то капилляр не функционирует. Итак, теория кислородного запроса (как вариант вазодилататорный мета­болической теории) имеет право на существование. Следовательно, уровень метаболизма клетки может определять интенсивность регионарного кровотока.

2-й механизм, поддерживающий на необходимом уровне кровенаполнение данного ре­гиона, это многенная ауторегуляция. Во многом она напоминает закон сердца (Франка-Стар­линга): чем больше мышца растянута, тем выше тонус этой мышцы. Механизм миогенной ауторегуляции выражен наиболее отчетливо в сосудах мозга, почки, сердечной мышцы, печени, чревной области. Он состоит в том, что в ответ на повышение артериального давле­ния (кровяного давления) сосуд ратягивается. Если бы стенка сосуда пассивно следовала за величиной давления, то это привело бы к расширению диаметра сосуда и к увеличению его проходимости, что привело бы к увеличению кровенаполнения. Не все области «желают» роста кровенаполнения. Для зашиты от этого явления возникает рост активности гладких м ыши стенок растягиваемого сосуда — и чем больше растягивается сосуд (за бчет бокового давления), тем на большую величину возрастает тонус гладких мышц этого сосуда. В итоге — диаметр остается неизменным. При падении давления, наоборот, чтобы сохранить ис­ходный просвет сосуда, гладкие мышцы расслабляются.

Нервный механизм регуляция регионарного кровотока. Выше подробно рассматрива­лись вопросы нервной регуляции сосудистого тонуса. За счет потока импульсов, идущих от работающего органа, интенсивность регионарного кровотока может меняться рефлек­торно. Например, при возбуждении скелетных мышц с рецейторов этих мышц (сухожиль­ные, проприорецепторы, или мышечные веретена) идет поток импульсов, в ответ на кото­рый происходит возбуждение симпатической нервной системы — это вызывает повыше­ние вазоконстрикторных влияний на все сосуды, но особенно — на сосуды кожи, сосуды чревной области. В результате — происходит перераспределение кровотока: в неработа­ющих мышцах, коже, чревной области — кровоток снижается, а в сосудах работающих мышц — он возрастает (за счет того, что в них происходит рабочая гиперемия, вызванная метаболитами, и за счет того, что эти метаболиты блокируют конетрикторные эффекты в работающей мышце, идущие от симпатических воздействий (см. подробнее — «Кровоток в скелетных мышцах»).

Гуморальная регуляция регионарного кровотока заключается в том, что помимо метабо­литов, накапливающихся в работающих органах, сюда же с током крови могут подходить гормоны к биологически активные вещества, оказывающие вазодилатацию (гистамин, бра­дикинин, простациклины, атриопептин) или вазокойстрикцшо (адреналин, норадреналин, дофамин, ангиотензин II, альдостерон, серотонин). Эти вещества будут модулировать ме­таболические эффекты и эффекты симпатических воздействий на сосуд.

Рассмотрим некоторые особенности регионарного кровотока.

КОРОНАРНЫЙ КРОВОТОК

Особенностью коронарного кровотока (главным образом, кровотока левого желудочка) является его импульсность, периодичность: в момент систолы кровоток по артериям пре­кращается, а по венам кровь выталкивается. Таким образом, в основном, миокард (левый желудочек) до 85% крови получает в период диастолы. Поэтому, чем длительнее диастоли­ческий период (или — чем короче систола, а точнее — чем меньше систолический показа­тель), тем лучше кровоснабжение миокардиальных клеток.

В среднем, в условиях покоя на 100 г массы сердца приходится 50—90 мл крови в 1 минуту» а е учетом, что средняя масса сердца составляет 300 г — в условиях покоя сердце получает около 200—250 мл крови, т. е. около 4—6% от минутного, объема крови (от 4,5— 5 л/мин). В условиях физической нагрузки, когда потребность в кровотоке резко возрастает (МОК достигает 25 л), значительно возрастает коронарный кровоток — он становится рав-

00,06 0.10,150,20,250,3

Время, с

Рис. 78. Коронарные сосуды сердца.                                                                                 ___ ~

Слева — кривая, показывающая изменения на протяжении сердечного цикла: 1 — ЭКГ. 2 — давление в дуге аорты, 3 — давление в огибающей ветви левой коронарной артерии, 4 — интрамурального давления, 5 — скорости кровотока в коронарной артерии. Справа—изменения давления в левой и правой коронарных артериях—при систоле и диастоле.

ным 3—4 л/мин. Это означает, что в состоянии покоя интенсивность коронарного кровото­ка далека от максимально возможной, т. е. имеются механизмы, ограничивающие емкость коронарного русла в условиях покоя.

Сердечная мышца является самым большим потребителем кислорода (в расчете на 1 г массы): в условиях покоя 300 г массы сердца поглощают около 30 мл кислорода за 1 мин. (а всего за 1 минуту человеку требуется на все нужды организма в условиях покоя около 250—300 мл кислорода). Сердце очень хорошо поглощает кислород из крови. Если в дру­гих тканях артериовенозная разница составляет в среднем 80 мл/л крови (в артериальной крови — 200 мл кислорода на 1 л крови, в венозной — 120 мл кислорода на 1 л крови, разница — 80 мл), то в сердце она достигает 120—150 мл/л крови, т. е. каждый литр крови отдает не 80 мл, а 120— 150 мл кислорода.

Важной особенностью коронарных сосудов является способность гладкомышечных кле­ток внутреннего слоя сосудов продуцировать эластин. При чрезмерной продукции эласти­на возникает вероятность образования атеросклеротических бляшек, нарушающих нормаль­ный кровоток по коронарным сосудам. В среднем слое стенки сосуда имеют другой тип недифференцированных глаткомышечных клеток, которые вырабатывают кейлоны. Кейло­ны — это специфические вещества, блокирующие (тормозящие) продукцию эластина. Та-

ким образом, в норме выработка кейлонов препятствует образованию атеросклеротичес­ких бляшек. Когда продукций кейлонов нарушена, то это вызывает усиленное образование эластина и тем самым — атеросклеротический процесс, мешающий нормальному кровотоку.

Установлено, что снижение коронарного кровотока приводит к уменьшению сократи­мости миокарда: когда кровоток уменьшается на 50% от нормы, сократимость миокарда тоже снижается на 50%. При падении артериального давления ниже 50—20 мм рт. ст. кро­воток по коронарным сосудам резко прекращается (давление нулевого кровотока).

В регуляции коронарного кровотока принимают участие местные, гуморальные и ре­флекторные механизмы. Считается, что коронарный кровоток не принимает участия в ре­гуляции системного кровотока, т. е. он относительно независим от системного кровотока. Ведущим механизмом регуляции является местный механизм, который в основном пред­ставлен метаболическим звеном.

Коронарные сосуды снабжаются адренергическими волокнами симпатической системы. В условиях покоя, благодаря наличию в гладких мышцах коронарных сосудов альфа- и бета- адренорецепторов, норадреналин, выделяющийся из симпатических нервов, вызывает не* которое повышение тонуса гладких мышц (тонус покоя), тем самым ограничивает чрезмер­ное расширение коронарного русла. Полагают, что часть симпатических волокон является холинергическими — в окончаниях выделяется ацетилхолин, который может релаксиро­вать гладкие мышцы сосудов. Дискутируется вопрос о наличии и парасимпатических воло­кон в коронарных сосудах, благодаря которым возможна дополнительная дилатация коро­нарных сосудов. Однако эти данные требуют подтверждения.

При физической нагрузке повышается тонус симпатической нервной системы: это вызы­вает на первых секундах работы небольшой спазм сосудов сердца и одновременно повыша­ет уровень экстракции кислорода из крови — способность сердечной мышцы извлекать кислород под влиянием симпатической системы возрастает еще больше! В дальнейшем, если физическая нагрузка продолжается или существенно возрастает. — накапливаются метаболиты, которые, с одной стороны, сами по себе вызывают расслабление гладких мышц сосудов, в том числе прекалиллярных сфинктеров, а с другой стороны — они «блокируют» альфа-адренорецепторы, т.е. приводят к тому, что популяция бета-адренорецепторов ста­новится в этих условиях доминирующей. Поэтому симпатические влияния (норадреналин) вызывают тоже дилатацию коронарных сосудов, что Вместе с метаболическим влиянием существенно повышает коронарный кровоток. Считается, что вазодилатацию вызывают в сердечной мышце: избыток углекислого газа (пшеркапния), избыток водородных ионов, молочная кислота, АТФ, АДФ, АМФ, аденозин. Многие авторы придают особое значение аденозину как наиболее сильному вазодилататору. В условиях гипоксии, вероятно, возрас­тает и продукция простациклинов в мнокардиоцитах, что также способствует вазодилата­ции. Дискутируется вопрос о прямом влиянии низкого парциального напряжения кислоро­да на тонус коронарных сосудов: логично допустить, что гипоксия сама по себе должна вызывать релаксацию гладких мышц коронаров. Однако пока веских доказательств этому не получено.

Показано, что при отрицательных эмоциях, когда происходит сильное возбуждение сим­патической нервной системы, наблюдается резкий спазм коронарных сосудов. Однако это явление почти отсутствует, если эмоциональная реакция протекает на фоне мышечной ак­тивности. Вот почему чрезвычайно важно, чтобы после появления у человека отрицатель­ных эмоций (ярость, гнев) возникала мышечная активность, которая снимала бы вероят­ность коронарного спазма. Нами установлено, что эндогенный сенсибилизатор Р-адрено- рецепторов во много раз повышает способность адреналина релаксировать гладкие мышцы коронарных артерий.

Естественно, что не во всех случаях в ответ на физическую нагрузку происходит адек­ватное повышение коронарного кровотока. Недостаточность коронарного кровотока при физической нагрузке, так же как и недостаточность коронарного кровотока в условиях по­коя, часто сопровождается выраженным спазмом сосудов, что приводит к появлению боли

в области сердца и иррадиации болевых ощущений в левое плечо, под левую лопатку, или в загрудинную область. Считается, что спазм коронарных сосудов может возникать, напри­мер, из-за наличия в сосудах атеросклеротических бляшек; при их наличии стенка сосуда не способна развивать достаточное напряжение для противодействия сокращающемуся миокарду, поэтому в период систолы кровоток резко снижается (в норме — до 1/6—1/7 от уровня диастолы, а в условиях патологии — до 1/10 и более). Кроме того, спазму коронар­ных артерий при кислородной недостаточности способствует: 1) активация ренин-ангио- тензиновой системы, 2) повышение агрегационных способностей тромбоцитов, 3) повыше­ние свертывающей способности крови, 4) снижение уровня бета-адренорецепторов в сосу­дах сердца (и, как результат, усиление вазоконстрикторного влияния симпатической систе­мы), 5) повышение продукции простагландина ПГТ2*.«Ф> — одного из вазоконстрикторов. Все эти факторы приводят к вазоконстрикции и усугубляют возникающую коронарную не­достаточность.

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ КОРОНАРНОГО КРОВОТОКА

Существуют различные способы, позволяющие оценить состояние коронарного крово­тока. Как правило — это различные функциональные пробы, например, ортостатическая проба, гипервентиляция, проба с применением хлористого калия, бета-адреноблокаторов (по 40 мг per os), проба с внутривенным введением курантила, эргометрина, проба с дози­рованной физической нагрузкой. Пробы с дозированной физической нагрузкой нашли наи­большее распространение. Суть их заключается в том, что при дозированной нагрузке ре­гистрируется состояние сердечной мышцы (главным образом, по ЭКГ) и субъективное со­стояние. Когда предложенная физическая нагрузка вызывает недостаточность коронарного кровообращения, возникает боль в области сердца и одновременно появляются определен­ные изменения на ЭКГ—в основном—смещение сегмента ST от изолинии вверх или вниз, а также появление экстрасистол и других изменений на ЭКГ. Та физическая нагрузка, при которой впервые появляются все эти признаки коронарной недостаточности, является кри­терием эффективности коронарного кровотока.

Существуют различные способы выполнения физической нагрузки: проба Мастера (Гар- вадский степ-тест), велоэргометрии, тредмил-тест. Проба Мастера предложена во время 2-й мировой войны для оценки физического развития населения. В настоящее время она ис­пользуется в тех случаях, когда отсутствует велоэргометр. Суть пробы: испытуемый со­вершает в определенном темпе восхождения на две ступеньки лестницы (подъем-спуск, подъем-спуск и т.д.) в течение 3 минут. Обычно используется ступенька высотой 22—23 см, глубиной 25 см, шириной 50—60 см. На основании данных о массе тела, высоте ступеньки и числа восхождений в минуту — рассчитывается нагрузка. Однако эта проба не позволяет точно дозировать физическую нагрузку, поэтому в последнее время она уступила велоэрго­метрии.

Велоэргометрии — это дозированная физическая нагрузка на велоэргометре (велосипед в стационарных условиях), где можно задавать усилия для совершения движений, т. е. дози­ровать мощность выполняемой нагрузки. Нагрузка дозируется вВт (1 Вт = 6 кгм/мин).

У людей с недостаточностью коронарного кровотока ее признаки появляются намного раньше, чем при нагрузках субмаксимальной мощности. Та нагрузка, при которой у челове­ка появляются признаки коронарной недостаточности, и является мерой недостаточности коронарного кровотока. При лечении больного повышение мощности нагрузки, при кото­рой впервые появляются признаки коронарной недостаточности, является критерием эф­фективного лечения.

Тредмил-тест — это использование для нагрузки бегущей дорожки. Считается, что этот вид физической нагрузки наиболее физиологичен и лучше отражает приспособление коро­нарного кровотока к нагрузкам. Нагрузка в этом способе задается скоростью движения ленты (бегущей дорожки).

263

МОЗГОВОЙ КРОВОТОК

Подача кррви в головной мозг идет по 4 магистральным сосудам: 2 внутренние сонные артерии и 2 позвоночные артерии, а отток крови от мозга идет по 2 основным сосудам — яремным венам. Магистральные артерии на основании черепа образуют анастомоз — вил- лизиев круг, откуда отходят артерии, снабжающие кровью ткани головного мозга.

Капиллярная сеть достаточно плотная. Плотность ее в разных структурах мозга различ­на. Например, очень высокая плотность капилляров в паравентршсулярных ядрах гипота­ламуса, в коре мозжечка. В среднем, плотность капилляров в сером веществе мозга в 2—3 раза выше, чем в белом. Капилляры находятся примерно на расстоянии S—15 мкм от ней­рона, а это пространство заполнено глиальными клетками. Капилляры мозга переходят в радиальные вены, которые на поверхности мозга образуют пиальные вены, сливающиеся в венозные синусы с жесткими стенками. Интенсивность кровотока в мозге очень высокая: в среднем на 100 г ткани приходится около SO мл крови в 1 минуту. Мозг массой 1500 г получает ежеминутно около 750 мл крови, т. е. около 13% крови от МОК. Несмотря на колебание системного артериального давления в пределах от 60 до 180 мм рт. ст., количест­во крови, притекающей к мозгу, сохраняется на постоянном уровне — около 750 мл. Это достигается главным образом за счет миогенного механизма — при повышении артериаль­ного давления тонус гладких мышц магистральных сосудов мозга возрастает, что препятст­вует увеличению диаметра этих сосудов, а следовательно, и притоку крови. Таким образом, гетерометрическая саморегуляция тонуса сосудов мозга — одно из важнейших приспособ­лений, позволяющих поддерживать на постоянном уровне интенсивность мозгового крово­обращения.

Вместе с тем, внутри мозга постоянно происходит перераспределение кровотока—там, где совершается работа нейронов, там кровоток выше. Это особенно относится к корково­му кровотоку. Например, в состоянии общего возбуждения кровоток в коре больших полу­шарий возрастает на 50—100% от уровня «покоя». В процессах распределения мозгового кровотока принимают участие метаболические механизмы, а также специальные механиз­мы с участием нейронов. Хотя все сосуды мозга получают симпатические волокна и, воз­можно, парасимпатические волокна (так считают некоторые исследователи), однако влия­ние симпатических нервов крайне слабое: даже при сильном раздражении шейных симпа­тических нервов сосуды мозга суживаются всего лишь на 10% от исходного уровня. Это свидетельствует о том, что при регуляции системного кровотока сосуды мозга не затраги­ваются, т.е. мозговое кровообращение не принимает участия в регуляции системного кро­вотока, мозговое кровообращение — автономно.

Повышение кровообращения в данном участке мозга обеспечивается за счет накопле­ния в этой области продуктов метаболизма, в том числе водородных ионов, ионов калия, снижения в среде ионов кальция, появление вазоактивных веществ типа простагландинов, ГАМК, адреналина. Однако, по мнению многих исследователей, главный регулятор кро­вотока — угольная кислота. Когда парциальное напряжение углекислого газа становиться выше 40 мм рт. ст., то кровоток увеличивается, а когда это давление падает ниже 25 мм рт. ст., то интенсивность кровотока резко снижается. Вот почему при гнпервентиляцин легких — произвольной или непроизвольной — возникает явление гипокапнии (сниженное напряже­ние углекислого газа), и это приводит к резкому уменьшению коркового кровотока, что проявляется в возникновении спутанного сознания, головокружения, судорог. Подобный эффект (спазм сосудов) возникает при повышении парциального напряжения кислороде. Однако влияние кислорода менее выражено, чем влияние углекислого газа. Кстати, роль газов хорошо используется в быту: когда у человека возникают признаки мозгового спаз­ма, он производит задержку дыхания, что вызывает накопление углекислого газа н расши­рение мозговых сосудов.

Дэя доказательства сказанного можно привести примере при возбуждении нейронов спу­стя доли секунды концентрация ионов кадия вокруг нейронов возрастает с 3 до 10 ммоль/л,

что вызывает увеличение кровотока примерно на 25—30% от исходного уровня. Одновре­менно, при возбуждении нейрона уменьшается концентрация кальция в среде — это тоже способствует усилению кровотока. Наконец, спустя некоторое время, повышается парциаль­ное напряжение СО₂, что тоже способствует усилению кровотока в данной области.

Обнаружен еще один механизм, регулирующий локальный кровоток: при возбуждении нейрона (в частности, пирамидных клеток коры больших полушарий) по коллатералям к пиальным сосудам идет импульс, который вызывает расширение сосуда и увеличение кро­вотока в области расположения данного нейрона. Таким образом, нейрон за счет «врожден­ных» механизмов, вероятно, способен обеспечить себе адекватный кровоток.