Физиология и биофизика возбудимых клеток

1. Восходящая часть  (сd), называется анакротой. Она отражает рост артериального давления в период систолы.

2. Снижение пульсовой  волны (df) -катакрота. Свидетельствует  о диастолическом  понижении давления.

3.Инцизура (f).

4. Дикротический подъем (h). Обусловлен вторичным повышением  артериального давления в результате  удара

возвращающегося к сердцу потока крови о закрывшийся аортальный клапан (рис). В мелких и венах  среднего диаметра колебаний их стенок не возникает. В крупных венах регистрируются колебания, называемые венным пульсом. Его запись называется флебографией. Чаще всего производят флебографию с яремных вен. На флебограмме выделяют три волны: а, с и v. Волна-а называется предсердной. Она отражает повышение венозного давления в период систолы правого предсердия, в результате которой затрудняется венозный приток к сердцу. Волна с обусловлена систолической пульсацией расположенных рядом с веной сонной и подключичной артерий. Волна-v возникает вследствие наполнения правого предсердия кровью в период диастолы и вторичным затруднением венозного возврата (рис).

Механизмы регуляции тонуса сосудов.

 Тонус сосудов во многом определяет параметры системной гемодинамики и регулируется миогенными, гуморальными и нейрогенными механизмами.

В основе миогенного механизма  лежит способность гладких мышц сосудистой стенки возбуждаться при  растяжении. Именно автоматия гладких  мышц создает базальный тонус  многих сосудов, поддерживают начальный  уровень давления в сосудистой системе. В сосудах кожи, мышц, внутренних органов миогенная регуляция тонуса играет

относительно небольшую  роль. Но в почечных, мозговых и коронарных ссудах она является ведущей и  поддерживает нормальный кровоток в  широком диапазоне артериального  давления.       Гуморальная регуляция осуществляется физиологически, активными веществами находящимися, в крови или тканевой жидкости. Их можно разделить на следующие группы:  

Метаболические факторы. Они включают несколько групп  веществ.

а) Неорганические ионы. Ионы калия вызывают расширение сосудов, ионы кальция суживают их.

б) Неспецифические продукты метаболизма. Молочная кислота и  другие кислоты цикла Кребса расширяют  сосуды. Таким же образом действует  повышение содержания С02 и протонов, т. е. сдвиг реакции среды в кислую сторону.

в) Осмотическое давление тканевой жидкости. При его повышении  происходит

расширение сосудов.

2.Гормоны. По механизму  действия на сосуды делятся  на 2 группы:

а) Гормоны непосредственно  действующие на сосуды. Адреналин  и норадреналин суживают большинство сосудов, взаимодействуя с а-адренорецепторами гладких мышц. В то же время, адреналин взывает расширение сосудов мозга, почек, скелетных мышц, воздействуя на в-адренорецепторы. Вазопрессин преимущественно суживает вены, а ангиотензин

II артерии и артериолы. Ангиотензин II образуется из белка плазмы ангиотензиногена в результате действия фермента ренина. Ренин начинает

почек развивается почечная гапертензия. Брадикинин, гистамин, простагландины Е расширяют сосуды, а серотонин  суживает их.

б) Гормоны опосредованного действия. АКТГ и кортикостероиды надпочечников постепенно увеличивают тонус

сосудов и повышают кровяное давление. Таким же образом действует тироксин. Нервная регуляция сосудистого тонуса осуществляется сосудосуживающими и сосудорасширяющими нервами. Сосудосуживающими являются симпатические нервы. Первым их сосудосуживающее влияние обнаружил в 1851 г. К.Дернар, раздражая шейный симпатический нерв у кролика. Тела вазоконстрнкторных симпатических нейронов расположены в боковых рогах грудных и поясничных сегментов спинного мозга  преганглионарные волокна заканчиваются в паравертебральных ганглиях. Идущие от ганглиев постганглионарные волокна образуют на гладких мышцах сосудов а-адренергические синапсы. Симпатические вазоконстрикторы иннервируют сосуды кожи внутренних органов, мышц. Центры симпатических вазоконстрикторов находятся в состоянии постоянного тонуса. Поэтому по ним поступают возбуждающие нервные импульсы к сосудам. За счет этого иннервируемые ими сосуды постоянно умеренно сужены. К  сосудорасширяющим относится несколько типов нервов:

1. Сосудорасширяющие  парасимпатические нервы. К ним  относится барабанная струна, расширяются  сосуды подчелюстной слюнной  железы и парасимпатические тазовые  нервы.

2. Симпатические холинэргические  вазодилататоры. Ими являются симпатические нервы , иннервирующие сосуды

скелетных мышц. Их постганглионарные  окончания выделяют ацетилхолин.

3 . Симпатические нервы,  образующие на гладких мышцах  сосудов в адренергические синапсы.  Такие нервы

имеются в сосудах легких, печени, селезенки.

4. Расширение сосудов  кожи возникает при раздражении  задних корешков спинного мозга,  в которые : идут афферентные  нервные волокна. Такое расширение  называется антидромным. Предполагают, что в этом случае из

чувствительных нервных окончаний выделяются такие вазоактивные вещества, как АТФ, вещество Р, браднкинин.

Они и вызывают вазодилатацию.

Центральные механизмы регуляции сосудистого  тонуса. Сосудодвигательные центры.

 В регуляции тонуса сосудов принимают участие центры всех уровней ЦЛС  Низшим является, симпатические спинальные центры  Они находятся под контролем вышележащих. В 1871 г. В Д Овсяников установил, что после перерезки ствола между продолговатым и спинным мозгом кровяное давление резко падает. Если перерезка проходит между продолговатым и средним мозгом, то давление практически не изменяется. В дальнейшем было установлено, что в продолговатом мозге на дне 4-го желудочка находится бульбарный сосудодвигательный центр. Он состоит из депрессорного отделов. Прессорные нейроны в основном расположены в латеральных областях центра, а депрессорные в центральных. Прессорный отдел находится в состоянии постоянного возбуждения. В результате нервные импульсы от него постоянно идут к спинальным симпатическим нейронам, а от них к сосудам. Благодаря этому сосуды постоянно умеренно сужены. Тонус прессорного отдел обусловлен тем, что к нему непрерывно идут нервные импульсы в основном от рецепторов сосудов, а также неспецифические сигналы от рядом расположенного дыхательного центра и высших отделов ЦНС. Активирующее влияние на его нейроны оказывают углекислый газ и протоны. Регуляция тонуса сосудов в основном осуществляется именно через симпатические вазоконстрикторы, путем изменения активности симпатических центров.

Влияют на тонус сосудов и сердечную деятельность, и центры гипоталамуса. Например, раздражение задних одних ядер приводит к сужению сосудов и повышению кровяного давления. При раздражении других возрастает частота сердечных сокращений и расширяются сосуды скелетных мышц. При тепловом раздражении передних ядер гипоталамуса сосуды кожи расширяются, а при охлаждении суживаются. Последний механизм играет роль в терморегуляции.

Многие отделы коры также  регулируют деятельность сердечно-сосудистой системы. При раздражении двигательных зон коры тонус сосудов возрастает, а частота сердцебиений увеличивается. Это свидетельствует о согласованности механизмов регуляции деятельности сердечно-сосудистой системы и органов движения. Особое значение имеет древняя и старая кора. В частности, электростимуляция поясной извилины, сопровождается расширением сосудов, а раздражение островков к их суженю. В лимбической системе происходит координация эмоциональных реакций с реакциями системы кровообращения. Например, при сильном страхе учащаются сердцебиения и суживаются сосуды.

Рефлекторная регуляция  системного артериального кровотока

 Все рефлексы, посредством  которых регулируется тонус сосудов  и деятельность сердца, делятся  на собственные и сопряженные.  Собственными являются рефлексы, возникающие при раздражении рецепторов сосудистых  рефлексогенных зон. Главные из них рефлексогенные зоны дуги аорты и каротидных синусов. Там расположены баро- и хеморецепторы . От рецепторов дуги аорты идет нерв депрессор, обнаруженный Людвигом, а от синокаротидных зон нерв Геринга. При увеличении артериального давления барорецепторы возбуждаются. От них импульсы по афферентным нервам идут, а к сосудодвигательному центру продолговатого мозга. Его прессорный отдел тормозился. Частота нервных импульсов, идущих по симпатическим вазоконстрикторами к сосудам уменьшается. Сосуды расширяются. При понижении артериального давления количество импульсов идущих от барорецепторов к прессорному отделу бульбарного сосудодвигательного центра уменьшается. Активность его нейронов растет, сосуды суживаются, давление повышается.

Хеморецепторы образуют аортальный и каротидный клубочки. Они реагируют на содержание углекислого  газа и  изменение реакции крови. При повышении концентрации углекислого  газа или сдвиге реакции крови  в кислую сторону, эти рецепторы возбуждаются. Импульсы от них по афферентным нервам идут к прессорному отделу сосудодвигательного центра. Его активность возрастает, сосуды суживаются. Скорость кровотока, а следовательно, выведения углекислого газа и кислых продуктов повышается. Барорецепторы имеются и в сосудах малого круга кровообращения. В частности в легочной артерии. При повышении давления в сосудах малого круга возникает депрессорный рефлекс Парина-Швигка. Сосуды расширяются, артериальное давление снижается, урежаются сердцебиения. Сопряженными называют рефлексы, возникающие при возбуждении рецепторов, расположенных вне сосудистого русла. Например, при охлаждении или болевом раздражении рецепторов кожи сосуды суживаются. При очень сильном болевом раздражении они расширяются, возникает сосудистый коллапс. При ухудшении кровоснабжения мозга наблюдается увеличение концентрации углекислого газа и протонов в нем. Они воздействуют на хеморецепторы ствола мозга. Активируются нейроны прессорного отдела, сосуды суживаются, артериальное давление растет.                   

 Физиология  микроциркуляторного русла.

Микроциркуляторным руслом является комплекс микрососудов, составляющих  обменнотранспортную систему. К  нему относятся артериолы, прекапиллярные артериолы, капилляры, посткапиллярные венулы, венулы и артериовенозные анастомозы. Артериолы постепенно уменьшаются в диаметре и переходят в прекапиллярные артериолы. Первые имеют диаметр 20-40 мкм, вторые 12-15 мкм. В стенке артериол имеется хорошо выраженный слой гладкомышечных клеток. Их основной функцией является регуляция, капиллярного  кровотока Уменьшение диаметра артериол всего на 5% приводит к возрастанию периферического сопротивления кровотоку на 20% . Креме того, артериолы образуют гемодинамический барьер, который необходим для  замедления кровотока. Капилляры являются центральным звеном микроциркуляторного русла. Диаметр капилляров в среднем 7-8 мкм. Их стенка образована одним слоем эндотелиоцитов. В отдельных участках имеются отросчатые перициты. По строению капилляры делятся на три типа:

1.каилляры соматического  типа (сплошные). Их стенка состоит  из непрерывного слоя эндотелиоцитов. Она легко проницаема для воды  и растворенных в ней ионов  и низкомолекулярных веществ  и непроницаема для белковых  молекул. Такие капилляры находятся в коже скелетных мышцах, легких, миокарде, мозге.

2. Капилляры висцерального  типа (окончатые). Имеют в эндотелии  фенестры (оконца). Этот тип капилляров  обнаружен в органах, которые  служат для выделения и всасывания  больших количеств воды с растворенными в ней веществами. Это пищеварительные и эндокринные железы, кишечник, почки.

3. Капилляры синусоидного  типа (не сплошные). Находятся в  костном мозге печени, селезенке.  Их эндотелиоциты отделены друг  от друга щелями. Поэтому стенка  этих капилляров проницаема не только для  белков плазмы, но и для клеток крови. У некоторых капилляров в месте ответвления от артериолы находится капиллярный сфинктер. Он состоит из 1-2

гладкомышечных клеток, образующих кольцо на устье капилляра. Они служат для регуляции местного капиллярного, кровотока.

Основной функцией капилляров является транскапиллярный обмен, обеспечивающий водно-солевой, газовый обмен и  метаболизм клеток Общая обменная капилляров, составляет около 1000 м2. 0днако количество капилляров в органах и тканях неодинаково. Например, в 1 ммЗ мозга, почек, печени, миокарда около 2500-3000 капилляров. В скелетных мышцах от 300 до 1000.

Обмен осуществляется путем  диффузии, фильтрации-абсорбции к  микропиноцитоза. Наибольшую роль в  транскапиллярном обмене воды и растворенных в ней веществ, играет двусторонняя диффузия. Ее скорость составляет около 60 литров в минуту. С помощью диффузии обмениваются молекулы воды, неорганические ионы, кислород, углекислый газ, алкоголь и глюкоза. Диффузия происходит через заполненные водой поры фильтрация, и абсорбция связаны с разностью гидростатического, и онкотического давления крови и тканевой жидкости. В артериальном конце капилляров гидростатическое давление составляет 25-30 мм.рт.ст, а онкотическое давление белков плазмы 20-25 мм.рт.ст  .т.е. возникает положительная разность давлений около +5 мм.рт.ст. Гидростатическое давление тканевой жидкости около 0, а онкотическое около 3 мм.рт.ст. Разность -3 мм.рт.ст. Суммарный градиент давления направлен из капилляров. Поэтому вода с растворенными веществами переходит в межклеточное пространство. Гидростатическое давление в венозном конце капилляров 8-12 мм.рт.ст. Поэтому разность онкотического я гидростатического давления составляет 10-15 мм.рт.ст при той же разности в тканевой жидкости Направление градиента в капилляры. Вода абсорбируется в них (схема). Возможен, транскапиллярный обмен против концентрационных градиентов. В эндотелиоцитах имеются везикулы, расположенные в цитозоле и фиксированные в клеточной мембране. В каждой клетке около 500 таких везикул. С их помощью происходит транспорт из капилляров в тканевую жидкость и наоборот крупных молекул, например, белковых. Этот механизм требует затрат энергия, поэтому относится к активному транспорту.    В состоянии покоя кровь циркулирует лишь по 25-30% всех капилляров. Их называют дежурными. При изменении функционального состояния организма количество функционирующих капилляров возрастает. Например,   в работающих скелетных мышцах оно увеличивается в 50-60 раз. В результате обменная поверхность капилляров возрастает в 50-100 раз. Возникает рабочая гиперемия. Но наиболее выраженная рабочая гиперемия наблюдается в мозге, сердце, печени,  почках. Значительно возрастает количество функционирующих капилляров и после временного прекращения кровообращения в них. Например, после временного сдавления артерии. Такое явление называется реактивной или постокклюзионной гиперемией. Кроме того, ауторегуляторную реакцию. Это поддержание постоянства кровотока в капиллярах при снижении или повышении системного артериального давления. Такая реакция связана с тем, что при повышении давления гладкие мышцы сосудов сокращаются и их просвет уменьшается. При понижении наблюдается обратная картина.

Регуляции кровотока  в микроциркуляторном русла осуществляется с помощью местных, гуморальных и нервных механизмов, влияющих на просвет артериол. К местным относятся факторы оказывающее прямое влияние на мускулатуру артериол. Эти факторы также называются метаболическими, т.к. необходимы для клеточного метаболизма. При недостатке в тканях кислорода, повышении концентрации углекислого газа протонов, под влиянием АТФ, АДФ, АМФ происходит расширение сосудов. С этими метаболическими сдвигами связана реактивная гиперемия.  Гуморальное влияние на сосуды микроциркуляторного русла оказывают ряд веществ. Гнстамин вызывает местное расширение артериол и венул. Адреналин, в зависимости от характера рецепторного аппарат гладкомышечных клеток, может вызывать и сужение и расширение сосудов. Брадикинин, образующийся из белков плазмы кининогенов под влиянием фермента калликреина. также расширяет сосуды. Оказывает влияние на артериолы  расслабляющие факторы эндотелиоцитов. К ним относятся окись азота, белок эндотелии и некоторые другие вещества. Симпатические вазоконстрикторы иннервируют мелкие артерии и артериолы кожи, скелетных мышц и почек, органов брюшной полости. Они обеспечивают регуляцию тонуса этих сосудов. Мелкие сосуды наружных половых органов, твердой   мозговой  оболочки,  желёз   пищеварительного  тракта   иннервируются сосудорасширяющими парасимпатическими нервами.

Интенсивность транскапилярного обмена главным образом определяется количеством функционирующих капилляров. Проницаемость капиллярной стенки повышают гистамин и брадикинин.

 

 

Особенности кровообращения в сердце, мозге, лёгких, почках. Регуляция   органного кровообращения.

 Сердце снабжается кровью через коронарные артерии, отходящие от аорты. Они разветвляются на эпикардные артерии, от которых отходят интрамуральные снабжающие кровью миокард. На сердце имеется небольшое количество межартериальных анастомозов, артериовенозные шунты отсутствуют. Миокард пронизывает большое количество капилляров, но прекапиллярных сфинктров в них нет. Отношение количества мышечных волокон и капилляров составляет 1:1. Они идут вдоль мышечных волокон. Имеется сеть сосудов (Вьгссення-Тебезия), по строению напоминающих капилляры. Однако их функция неизвестна. Коронарные сосуды  иннервируются симпатическими и парасимпатическими нервами, но первых больше. В состоянии покоя у человека через коронарные сосуды проходит 4-5% всего минутного объема крови или 200-250 мл/мин. При, интенсивной Физической работе коронарный кровоток возрастает в 5-7 раз. В период систолы коронарные сосуды частично сжимаются и кровоток в них сжимается. Во время диастолы он восстанавливается. Несмотря не снижение коронарного кровотока в систолу, необходимый уровень метаболизма миокарда поддерживается за счет высокой объемной скорости кровотока в коронарных артериях, их большой растяжимости, усиления венозного оттока, наличия густой капиллярной сети и высокой скорости транскапилярного обмена. Регуляция коронарного кровотока осуществляется миогенными, гуморальными и нервными механизмами. Первый обусловлен автоматией гладких мышц сосудов и обеспечивает поддержание постоянства коронарного кровотока при колебаниях артериального давления от 75до140 мм.рт.ст. Важнейшим является гуморальный механизм. Наиболее мощным стимулятором расширения коронарных сосудов является недостаток кислорода. Дилатация сосудов наступает при снижении содержания кислорода в крови всего на 5%. Предполагают, что в условиях гипоксии миокарда не происходит полного ресинтеза АТФ, что приводит к накоплению аденозина. Он тормозит сокращения ГМК сосудов. Расширяют сердечные сосуды гистамин, ацетилхолин, простагландины Е Симпатические нервы обладают слабым сосудосуживающим влиянием. Слабое вазодилататорное действие оказывают парасимпатические нервы. Ишемия миокарда приводит к тяжелым нарушениям деятельности сердца. Уже через 6-10 минут прекращения кровотока наступает остановка середа. Если аноксия длится 30 мин, то развиваются и структурные изменения в миокарде. После этого восстановить работу сердца невозможно. Поэтому 30-ти минутный срок называется пределом реанимации (гипотермия, мозг).