Механизмы регуляции сердечно-сосудистой системы

При изменении условий окружающей среды (например, температуры) и/или внутреннего состояния организма (например, при физической нагрузке) меняется потребность тканей в питательных веществах и кислороде. В соответствии с этим должен меняться и кровоток. Для тонкого приспособления кровотока к меняющимся потребностям существует большое количество различных регуляторных механизмов: нервных, гуморальных, миогенных (связанных с мышечными клетками).

Регуляция сердца

Нервная. Сердце получает иннервацию со стороны обоих отделов автономной нервной системы (симпатического и парасимпатического) (Слайд 8). Автономная нервная система оказывает стимулирующие или тормозные эффекты на физиологические свойства сердечной мышцы: автоматию (частоту сердечных сокращений, хронотропный эффект), возбудимость (батмотропный эффект), проводимость (дромотропный эффект) и сократимость (инотропный эффект) (Слайд 9).

Парасимпатическая иннервация осуществляется блуждающим нервом. Центры блуждающего нерва (преганглионарные нейроны) расположены в продолговатом мозге. Отростки преганглионарных нейронов подходят к сердцу, где переключаются на постганглионарные нейроны, которые расположены внутри сердца. Блуждающие нервы в основном иннервируют проводящую систему, правый нерв – синусно-предсердный узел, левый – атриовентрикулярный.

Парасимпатическая система оказывает на сердце тормозные влияния: отрицательный хроно-, ино-, батмо- и дромотропный эффекты. Другими словами, блуждающий нерв уменьшает частоту и силу сердечных сокращений, проводимость и возбудимость. При длительном раздражении блуждающего нерва сердце останавливается, но затем возобновляет свою работу в ритме в два раза меньше исходного. Уменьшение частоты сокращений связано с тем, что функцию водителя ритма берёт на себя атриовентрикулярный узел. Это явление называется ускользанием из-под влияния блуждающего нерва.

Симпатические центры, управляющие деятельностью сердца, находятся в боковых рогах спинного мозга в пяти верхних грудных сегментах. Отростки преганглионарных нейронов покидают спинной мозг и направляются в околопозвоночные узлы (шейные и звёздчатый). Там преганглионарные волокна образуют синапсы с постганглионарными нейронами, отростки которых идут к сердцу. В окончаниях симпатических волокон выделяется медиатор норадреналин. Симпатическая система иннервирует не только проводящую систему, но и миокард желудочков.

Симпатический отдел автономной нервной системы оказывает положительный хронотропный, дромотропный, инотропный и батмотропный эффекты. То есть, симпатическая нервная система стимулирует работу сердца, вызывая повышение частоты и силы сердечных сокращений.

Тонические влияния автономных нервов на сердце

При перерезке блуждающих нервов частота сердечных сокращений возрастает вдвое. Из результатов такого эксперимента можно сделать вывод, что в состоянии покоя парасимпатическая система постоянно действует на сердце, сдерживая его активность.

Перерезка симпатических нервов приводит к несущественному снижению ЧСС (на 10 – 15%), то есть симпатическая система в покое оказывает слабое влияние работу сердца.

Таким образом, преобладающие влияние парасимпатического отдела автономной нервной системы в состоянии покоя обеспечивает экономную работу сердца, что сопровождается низкими энергозатратами. Особенно выражен этот эффект у спортсменов, у которых частота сердечных сокращений в покое не превышает 60 ударов минуту. Такая низкая ЧСС у тренированных людей связана именно с высоким тонусом парасимпатической системы.

В ответ на резкое увеличение потребности в питательных веществах ни кислороде кровоток быстро усиливается. Увеличение кровотока обеспечивается, в том числе, усилением работы сердца, которое достигается за счёт одновременного снижения парасимпатических влияний и увеличения симпатических.

Гуморальная регуляция работы сердца. Кроме автономной нервной системы на работу сердца оказывают влияния вещества, циркулирующие в крови. Работа сердца стимулируется адреналином и норадреналином, эффекты которых сходны с симпатическими влияниями. Кроме того, усиливают сердечную деятельность глюкокортикоиды (гормоны коры надпочечников), а также тироксин и трийодтиронин (гормоны щитовидной железы). Ионы кальция также увеличивают частоту и силу сердечных сокращений.

Ионы калия, напротив, угнетают сердечную деятельность вплоть до остановки. Ацетилхолин также тормозит работу сердца (Слайд 10).

Регуляция сосудов

Просвет сосудов является важным фактором, влияющим на кровоток. Уменьшение диаметра сосудов вызывает рост сопротивления, что приводит к повышению давления. И наоборот, увеличение просвета сосудов приводит к снижению давления.

Уменьшение или увеличение диаметра сосудов происходит за счёт изменения тонуса гладкомышечных клеток в сосудистой стенке: расслабление гладких мышц вызывает расширение сосудов, а сокращение – сужение.

На тонус гладких мышц сосудистой стенки влияют нервы, а также различные вещества.

Нервные влияния. В отличие от сердца сосуды за небольшим исключением получают только симпатическую иннервацию. Симпатические центры расположены в боковых рогах спинного мозга, с восьмого шейного по второй поясничный сегменты. Преганглионарные волокна выходят из спинного мозга и подходят к околопозвоночным и предпозвоночным узлам, где переключяаются на постганлионарные нейроны. Отростки постганглионарных нейронов подходят к сосудам (Слайд 11).

В сосудистой стенке есть два типа рецепторов к симпатическому медиатору норадреналину: α- и β- адренорецепторы, при этом преобладающими являются α-адренорецепторы. Активация α-адренорецепторов вызывает сужение сосудов, β-адренорецепторов – расширение. Поскольку α-рецепторов в стенках сосудов больше, активация симпатической системы приводит к системному сужению сосудов и повышению артериального давления. Таким образом, нервные влияния на сосуды являются в основном сосудосуживающими.

Вместе с тем, некоторые нервы вызывают расширение сосудов.

· Парасимпатические нервные волокна, иннервируюшие сосуды языка, слюнных желёз, тазовых органов, снижают сосудистый тонус, приводя к улучшению кровотока в указанных органах.

· В окончаниях симпатических нервных волокон, которые подходят к сосудам скелетных мышц, выделяется не норадреналин, а ацетилхолин. В связи с этим при активации симпатической системы сосуды скелетных мышц расширяются, и кровоток в мышцах возрастает.

· В стенке некоторых сосудах преобладают не α-, а β-адренорецепторы, поэтому симпатические влияния на эти сосуды приводят к снижению сосудистого тонуса.

Гуморальные влияния. На тонус сосудистой стенки влияет большое количество различных веществ, которые могут как сужать, так и расширять сосуды. К основным сосудосуживающим веществам относятся:

· гормоны мозгового вещества надпочечников адреналин и норадреналин (катехоламины). Однако в невысоких концентрациях катехоламины действуют преимущественно на β-адренорецепторы, вызывая расширение сосудов.

· вазопрессин – выделяется в гипоталамусе, по аксонам попадает в заднюю долю гипофиза, откуда по мере необходимости секретируется в кровь. В высоких концентрациях вазопрессин вызывает спазм артерий мелкого калибра и артериол.

· ренин-ангиотензиновая система. В почках в ответ на уменьшение кровотока выделяется вещество ренин. Это фермент, который отщепляет от белка плазмы ангиотензиногена пептид ангиотензин I. Это веществ ов лёгких превращается в ангионтензин II, который обладает очень мощным сосудосуживающим действием.

· серотонин – выделяется из тромбоцитов при повреждении сосудов, вызывает сужение сосудов и способствует остановке кровотечения.

К сосудорасширяющим веществам относятся:

· ацетилхолин – образуется в окончаниях парасимпатических нервов;

· гистамин – выделяется из тканевых базофилов при воспалении, повреждении кожи и слизистых оболочек;

· кинины – образуется в тканях пищеварительных желёз при усилении их секреции;

· оксид азота (NO) – вырабатывается в эндотелии при усилении кровотока;

· неспецифические метаболиты. В интенсивно работающих тканях образуются вещества, которые вызывают расширение сосудов: накапливается углекислый газ, происходит снижение рН (закисление среды), при распаде АТФ образуются АДФ и АМФ, а также аденозин. Снижению тонуса сосудов способствует также уменьшение содержания О₂ и повышение температуры. Расширение сосудов в рабочих органах вызывает усиление в них кровотока, что соответствует возрастанию потребности в кислороде и питательных веществах (Слайд 12).

Рефлекторная регуляция сердечно-сосудистой системы

В ответ на изменение газового состава крови (содержание СО₂ и О₂), артериального давления, а также наполнения предсердий и венозных сосудов в сердечно-сосудистой системе запускаются рефлекторные механизмы, направленные на компенсацию сдвигов. В разных отделах центральной нервной системы (спинной, продолговатый мозг, гипоталамус, кора больших полушарий) расположен сосудодвигательный центр, который регулирует многие рефлекторные реакции сердечно-сосудистой системы (Слайд 13).

В симпатических центрах спинного мозга имеются нейроны, оказывающие влияние на сосуды и сердце. Эти нейроны постоянно посылают импульсы к сосудам, вызывая их сужение, за счёт чего поддерживается артериальное давление.

Однако для поддержания нормального давления активности спинномозговых центров недостаточно. Перерезка между продолговатым мозгом и спинным приводит к быстрому снижению сосудистого тонуса и падению артериального давления. Основной отдел сосудодвигательного центра находится в продолговатом мозге. Этот отдел состоит из двух зон, одна из которых суживает сосуды и повышает артериальное давление (она называется прессорной зоной), а другая – расширяет сосуды и снижает давление (депрессорная зона).

Прессорная зона оказывает влияния на симпатические центры спинного мозга, повышая их активность. Другими словами, её влияние на сосудистый тонус осуществляется через спинномозговые центры. Депрессорная зона подавляет активность прессорной, что приводит к снижению влияния прессорной зоны на спинной мозг, уменьшению сосудистого тонуса и снижению давления. За счёт совместной деятельности прессорной и депрессорной зон обеспечивается необходимая в конкретных условиях величина кровотока.

Рефлексогенные зоны сердечно-сосудистой системы. В сердечно-сосудистой системе имеются рецепторы, которые реагируют на изменение артериального давления (бароцепторы), газового состава крови (хеморецепторы) и на растяжение, изменение объёма крови (волюморецепторы). Эти рецепторы сосредоточены в определённых участках сердечно-сосудистой системы, которые называются рефлексогенными зонами.

Барорецепторы находятся в дуге аорты и сосудах малого круга кровообращения, хеморецепторы – в месте разветвления общей сонной артерии на наружную и внутреннюю (каротидный синус), волюморецепторы – в устьях полых вен и предсердиях.

Барорефлекс (депрессорный рефлекс). Барорефлекс запускается с барорецепторов луги аорты. При повышении артериального давления импульсация с аортальной рефлексогенной зоны поступает по волокнам блуждающего нерва в сосудодвигательный центр продолговатого мозга, активируя его депрессорную зону. Депрессорная зона подавляет пресссорную, в связи с чем влияние прессорной зоны на спинномозговые симпатические центры уменьшается. Это в свою очередь вызывает снижение сосудистого тонуса и, как следствие, снижение давления.

Кроме того, повышается тонус блуждающих нервов, что вызывает уменьшение частоты сердечных сокращений.

Таким образом, барорефлекс направлен на понижение артериального давления при избыточном его снижении. Под влиянием физической тренировки чувствительность барорефлекса повышается, то есть у спортсменов система регуляции кровотока становится более совершенной.

Прессорный рефлекс запускается с хеморецепторов в ответ на снижение содержания кислорода в крови. При этом импульсы с каротидной зоны (сонной артерии) по волокнам языкоглоточного нерва поступает в прессорную зону, её активность повышается, вследствие чего сосудистый тонус возрастает. Сужение сосудов приводит к повышению артериального давления.

Прессорный рефлекс направлен на усиление кровотока и улучшение доставки кислорода к тканям. При возбуждении хеморецепторов происходит также активация дыхательного центра и усиление вентиляции (Слайд 14).

Влияние гипоталамуса и коры на сердечно-сосудистую систему реализуется через сосудодвигательный центр продолговатого мозга и спинномозговые симпатические центры. Гипоталамус обеспечивает изменение кровотока при физической нагрузке, при эмоциональном напряжении, изменении температуры тела и окружающей среды. Кора принимает участие в приспособлении кровотока к мышечной работе, а также обеспечивает условно-рефлекторные (приобретённые в течение жизни) реакции сердечно-сосудистой системы (например, увеличение ЧСС и давления перед стартом у спортсменов).

Дата добавления: 2015-07-15