Особенности регуляции коронарного кровообращения

Видео: Физиология

В норме у человека величина коронарного кровотока в покое составляет 0,8–0,9 мл/г/мин), или примерно 5–6% от общего МО. Поскольку синтез макроэргических соединений в сердечной мышце может осуществляться почти исключительно в аэробных условиях и восполнение энергии за счет анаэробных процессов затруднено, в физиологических условиях постоянные колебания интенсивности обменных процессов в сердечной мышце и, соответственно, изменяющейся потребности миокарда в кислороде должны удовлетворяться почти исключительно за счет соответствующих изменений величины коронарного кровотока. Например, во время выполнения интенсивной мышечной работы коронарный кровоток должен увеличиться в 4–5 раз по сравнению с состоянием покоя. Это возможно только благодаря существованию сложной многоступенчатой системы нейрогуморальной регуляции коронарного кровотока, любые нарушения в деятельности которой неизбежно ведут к возникновению коронарной недостаточности.Запомните

В норме величина коронарного кровотока полностью соответствует постоянно изменяющейся потребности миокарда в кислороде с учетом максимально возможной экстракции сердечной мышцей кислорода из артериальной крови, достигающей 70–80%.Величина коронарного кровотока регулируется прежде всего уровнем метаболизма сердечной мышцы и, соответственно, потребностью миокарда в кислороде. Последняя, как известно, определяется тремя основными факторами.

1. Величиной внутримиокардиального напряжения, т.е. силой, приходящейся на единицу поверхности поперечного сечения желудочков в момент их сокращения.

2. Частотой сердечных сокращений (ЧСС).

3. Сократимостью сердечной мышцы (уровнем ее инотропизма).

Напряжение миокарда. Согласно уравнению Лапласа, напряжение миокарда (F) прямо пропорционально внутрижелудочковому давлению (Р) и радиусу полости желудочка (r) и обратно пропорционально толщине его стенок (h):Максимальное напряжение стенки желудочка возникает в период систолы, когда давление в желудочке резко возрастает и достигает уровня давления в аорте. Следовательно, наибольшее напряжение, развиваемое стенкой желудочка, в первую очередь, определяется величиной систолического АД (САД). Исключение составляют случаи обструкции выносящего тракта ЛЖ (стеноз устья аорты, ГКМП и др.), когда внутрижелудочковое давление становится существенно выше давления в аорте и последнее не может полностью охарактеризовать величину напряжения миокарда желудочка.

Рис. 1.45. Общая продолжительность диастолы при нормальной ЧСС (а) и ее изменение при тахикардии (б).

Показаны кривые внутрижелудочкового давления- красной штриховкой обозначена диастолаВо время диастолы напряжение стенки желудочка определяется преимущественно уровнем преднагрузки и зависит от величины КДД и КДО. Чем больше диастолические размеры полости ЛЖ (дилатация, аневризма) или выше КДД, тем больше напряжение стенки желудочка и выше потребность миокарда в кислороде.

Следует отметить, что напряжение, развиваемое стенкой ПЖ, оказывается значительно меньшим, чем ЛЖ, что связано главным образом с меньшей величиной давления в ЛА и меньшими размерами ПЖ.

Частота сердечных сокращений (ЧСС) является важным независимым фактором, влияющим на потребление миокардом кислорода. Увеличение ЧСС сопровождается по понятным причинам изменением временных соотношений между систолой и диастолой (рис. 1.45). При этом существенно увеличивается «чистое» рабочее время желудочков, т.е. общая продолжительность всех систол за единицу времени. В связи с этим потребление миокардом кислорода возрастает примерно пропорционально корню квадратному из ЧСС.

Следует заметить, что в клинике для количественной характеристики потребления миокардом кислорода давно используется показатель так называемого «двойного произведения» (ДП), который рассчитывается следующим образом:где САД — систолическое АД.

Чем выше показатель «двойного произведения» в покое или при нагрузке, тем большее напряжение развивает сердечная мышца и тем более высокой оказывается потребность миокарда в кислороде. Она становится еще более высокой, если в результате патологических процессов оказываются увеличенными размеры ЛЖ (дилатация, аневризма).

Сократимость. Уровень инотропизма сердечной мышцы (см. выше) оказывает существенное влияние на потребность миокарда в кислороде. Правда, имеется сложность прямой количественной оценки сократимости миокарда у человека.

Факторы, влияющие на величину коронарного кровотока

Величина коронарного кровотока зависит от двух основных факторов:

1. Перфузионного давления, т.е. давления, которое обеспечивает движение крови по коронарным сосудам.

2. Общего сопротивления коронарных сосудов.

Перфузионное давление определяется разностью давлений на входе и выходе системы венечных сосудов (рис. 1.46). Входным давлением для коронарного кровообращения является диастолическое давление крови в аорте, поскольку во время систолы происходит сжатие сосудов окружающим миокардом, и его перфузия осуществляется в основном во время диастолы (см. ниже). Чем выше диастолическое АД, тем (при прочих равных условиях) больше перфузионное давление и выше коронарный кровоток. Выходным давлением для коронарного кровотока является величина внутримиокардиального напряжения, определяющего степень сжатия сети микроциркуляции. При известных допущениях внутримиокардиальное напряжение, которое развивает желудочек во время диастолы, может быть приравнено к внутрижелудочковому давлению, в частности, к конечно-диастолическому давлению в желудочке (КДД). Из сказанного следует, что чем выше уровень ДАД и ниже внутрижелудочковое давление (например, КДД), тем больше перфузионное давление во время диастолы и выше поток крови в коронарных сосудах.

Рис. 1.46. Факторы, определяющие величину перфузионного давления (ПД) в коронарной системеВ патологических условиях при снижении ДАД ниже 60–70 мм рт. ст. (недостаточность клапана аорты, коллапс и др.) перфузионное давление падает, и коронарный кровоток может существенно уменьшиться. С другой стороны, любое повышение КДД и/или КДО ЛЖ, вызванное увеличением преднагрузки, дилатацией полости желудочка или развитием выраженной гипертрофии миокарда ЛЖ, закономерно сопровождается снижением перфузионного давления и ухудшением коронарного кровотока. Такой же эффект наблюдается при увеличении сократимости миокарда, а также при увеличении ЧСС.

Влияние высокого интрамиокардиального (или внутрижелудочкового) давления на величину коронарного кровотока хорошо иллюстрируется почти полным прекращением перфузии миокарда во время систолы желудочков (рис. 1.47). При этом силы, сжимающие субэндокардиальные сосуды, по понятным причинам существенно выше сил, которые сдавливают субэпикардиальную микроциркуляторную сеть. Поэтому в отличие от субэндокардиального кровотока ЛЖ перфузия субэпикардиальных отделов миокарда ЛЖ во время систолы полностью не прекращается. Это означает, что при различных патологических состояниях, ограничивающих коронарный кровоток, наиболее уязвимой для возникновения ишемии всегда оказывается субэндокардиальная микроциркуляторная сеть ЛЖ.Рис. 1.47. Величина коронарного кровотока в систолу (S) и диастолу (D)

Вверху — давление в аорте, внизу —объем коронарного кровотокав субэндокардиальных отделах

Поскольку внутримиокардиальное напряжение стенки ПЖ существенно ниже, чем левого, кровоток в бассейне ПКА меньше подвержен влиянию этого напряжения во время систолы ПЖ и изменяется, главным образом, в соответствии с перепадами давления в аорте.

Следует подчеркнуть, что в физиологических условиях, независимо от возможных колебаний уровня давления в аорте, изменяющихся величин преднагрузки или других гемодинамических параметров, уровень перфузионного давления и величина коронарного кровотока всегда соответствуют потребности миокарда в кислороде, что обеспечивается нормальным функционированием системы нейрогуморальной регуляции тонуса коронарных артерий (см. ниже).

Сопротивление коронарных сосудов. Различают несколько функциональных компонентов, из которых складывается общее сопротивление коронарных сосудов (рис. 1.48).

В норме крупные эпикардиальные КА (R1) вносят относительно малый вклад в общее сопротивление коронарной системы. Определенное значение, по-видимому, имеет «шероховатость» стенок крупных КА, особенности их анатомического строения. Повышение гематокрита (Ht) и/или вязкости крови в целом увеличивает общее сопротивление коронарных сосудов, а их уменьшение способствует снижению сопротивления. Иная ситуация складывается в условиях патологии, например, при формировании атеросклеротических бляшек или внутрисосудистых тромбов, сужающих просвет крупной КА. В этих случаях резко повышается сопротивление коронарной системы, что существенно ограничивает коронарный кровоток.Рис. 1.48. Сосудистое сопротивление коронарной системы

Видео: Физиология сердца

Наибольшее влияние на величину коронарного кровотока оказывает динамическое сопротивление резистивных КА (артериол) (R2). Именно на уровне артериол происходит ауторегуляторное изменение тонуса КА (их расширение или сужение), что в физиологических условиях обеспечивает адекватность коронарного кровотока постоянно меняющимся потребностям миокарда в кислороде.

Наконец, третьим важнейшим компонентом общего сопротивления коронарного русла является величина внутримиокардиального напряжения (или внутрижелудочкового давления) (R3), увеличение которого, как было показано выше, ведет к сдавлению микроциркуляторного русла, росту общего сопротивления коронарной системы и ограничению кровотока.

Механизмы регуляции коронарного кровотока

К числу основных механизмов регуляции тонуса КА относятся:

1. Местные механизмы саморегуляции, включая эндотелиальные и метаболические факторы.

2. Нервные механизмы регуляции.

Местная регуляция коронарного кровотока. В нормальных условиях основное (но не единственное) влияние на сопротивление коронарных сосудов оказывает уровень метаболизма миокарда. Любое усиление обменных процессов, обусловленное увеличением пост- или преднагрузки, ЧСС, сократимости миокарда или уменьшением перфузионного давления (см. выше), сопровождается высвобождением из клеток миокарда и сосудистого эндотелия ряда веществ, обладающих мощным вазодилатирующим действием. Расширение резистивных КА (артериол) приводит к снижению сопротивления коронарного русла и увеличению коронарного кровообращения.

Выше были описаны основные вазодилатирующие субстанции, участвующие в регуляции местного кровотока:

• эндотелиальный расслабляющий фактор (оксид азота, NO)-

• простациклин PGI2-

• эндотелиальный гиперполяризующий фактор (ЭГПФ)-

• аденозин-

• брадикинин и др.

Помимо описанных факторов, вызывающих расширение венечных сосудов при увеличении работы сердца и повышении потребности миокарда в кислороде, в метаболической регуляции коронарного кровотока, по-видимому, определенную роль играет непосредственное снижение рО2, повышение рСО2, ионов К+ и уменьшение рН, хотя значение этих факторов регуляции коронарного кровотока полностью не изучено.

В норме, как известно, существует сбалансированность выработки вазодилатирующих и вазоконстрикторных субстанций, которая обеспечивает полное соответствие коронарного кровотока метаболическим потребностям сердечной мышцы. Возникающая под действием различных повреждающих факторов дисфункция эндотелия является основной причиной нарушений регуляции коронарного кровотока, повышения тонуса КА, ускорения агрегации тромбоцитов и процессов пристеночного тромбообразования.

Нервная регуляция коронарного кровотока. Поскольку гладкомышечные клетки коронарных сосудов обладают как a- и b-адренергическими, так и М-холинергическими рецепторами, нервная регуляция коронарного кровотока осуществляется обоими отделами вегетативной нервной системы. В целом стимуляция a-адренорецепторов вызывает сужение КА, а b2–адренорецепторов и М-холинорецепторов — их расширение (см. табл. 1.2 и 1.3). Однако оценивая конечные эффекты активации симпатической и парасимпатической нервных систем, следует учитывать не только прямое влияние такой активации на гладкомышечные клетки венечных сосудов, но и опосредованное их действие на уровень обменных процессов в миокарде, ЧСС, сократимость сердечной мышцы и т.д.

Например, в физиологических условиях стимуляция симпатических эфферентных волокон вызывает опосредованное a-адренорецепторами прямое сосудосуживающее действие, которое сменяется затем стабильной и выраженной метаболической дилатацией КА. Последняя обусловлена стимуляцией a1- и b1-адренорецепторов рабочего миокарда и, соответственно, увеличением обменных процессов и потребности сердца в кислороде, вызывающем метаболическое расслабление гладкомышечных клеток коронарных сосудов под действием аденозина, оксида азота, простациклина и других факторов. Естественно, в патологических условиях вазодилатационный эффект активации САС по разным причинам может быть существенно ослаблен. Кроме того, стимуляция a1-адренорецепторов может вызвать выраженный спазм крупных КА.

Стимуляция парасимпатических эфферентных волокон вызывает прямое сосудорасширяющее действие, опосредованное М-холинергическими рецепторами гладкомышечных клеток коронарных сосудов. Кроме того, медиатор парасимпатической нервной системы ацетилхолин, воздействуя на пресинаптические М-рецепторы, расположенные в окончаниях симпатических нервов, ингибирует освобождение норадреналина из симпатических нервных окончаний, ограничивая тем самым эффекты симпатической активации. Следует также учитывать, что активация парасимпатической нервной системы сопровождается снижением инотропизма сердечной мышцы, уменьшением ЧСС, что способствует восстановлению баланса между потребностью миокарда в кислороде и реальной величиной коронарного кровотока.

Таким образом, каждое звено регуляции коронарного кровотока должно рассматриваться как сложный каскад взаимосвязанных эффектов, направленных не только на прямое изменение тонуса КА, но и воздействующих на другие факторы, определяющие соотношение коронарного кровотока и потребности миокарда в кислороде<< ПредыдушаяСледующая >>
Внимание, только СЕГОДНЯ!