Agadzhanyan T

Внутриклеточная регуляция имеет место, например, у

спортсменов. Регулярная мышечная нагрузка приводит к усилению синтеза сократительных белков миокарда и появлению так называемой рабочей (физиологической) гипертрофии – утолщению стенок сердца и увеличению его размеров. Так, если масса нетренированного сердца составляет 300 г, то у спортсменов она увеличивается до 500 г.

Гемодинамическая, или миогенная, регуляция обеспечи-

вает постоянство систолического объема крови. Сила сокращений сердца зависит от его кровенаполнения, т.е. от исходной длины мышечных волокон и степени их растяжения во время диастолы. Чем больше растянуты волокна во время диастолы, тем больше приток крови к сердцу, а затем и сила сердечных сокращений во время систолы – это «закон сердца» (закон Франка–Старлинга). Такой тип гемодинамической, миогенной регуляции называется гетерометрическим.

Он объясняется способностью Са2+ выходить из саркоплазматического ретикулума. Чем больше растянут саркомер, тем больше выделяется Са2+ и увеличивается сила сердечных сокращений. Этот механизм саморегуляции включается при перемене положения тела, при резком увеличении объема циркулирующей крови (при переливании крови или кровезамещающих жидкостей).

Другой тип миогенной саморегуляции работы сердца – гомеометрический не зависит от исходной длины кардиомиоцитов. Сила сердечных сокращений может возрастать при увеличении частоты сокращений сердца. Чем чаще оно сокращается, тем выше амплитуда его сокращений («лестница» Боудича). При повышении давления в аорте до определенных пределов возрастает противонагрузка на сердце, происходит увеличение силы сердечных сокращений (феномен Анрепа).

В сердце, независимо от нервных элементов экстракардиального происхождения и их влияний на сердце, функцио-

нирует внутриорганная, или внутрисердечная, нервная сис-

тема, образующая миниатюрные рефлекторные дуги, в их состав входят афферентные нейроны, дендриты которых на-

399

чинаются на рецепторах растяжения на волокнах миокарда и коронарных сосудов, вставочные и эфферентные нейроны (клетки Догеля I, II и III порядка). Эфферентный нейрон внутрисердечной рефлекторной дуги может быть общим с эфферентным нейроном парасимпатического нерва (n. vagus), иннервирующего сердечную мышцу, аксоны этих нейронов могут заканчиваться на миокардиоцитах, расположенных в другом отделе сердца. Так, увеличение притока крови к правому предсердию и растяжение его стенок приводит к усилению сокращения левого желудочка. Этот рефлекс можно заблокировать с помощью, например, местных анестетиков (новокаина) и ганглиоблокаторов (бензогексония). Кроме того, усиление сокращений левого желудочка может быть вызвано низким давлением в аорте и недостаточным кровенаполнением сердца, и наоборот, высокое давление в аорте и переполнение камер сердца кровью уменьшает сократительную деятельность миокарда и выброс крови в аорту. Все эти реакции также осуществляются с помощью интракардиальной нервной системы.

Экстракардиальные механизмы регуляции

Эти механизмы также работают по рефлекторному принципу, в них главную роль играют парасимпатическая нервная система (n. vagus) и симпатическая нервная систе-

ма (n. sympaticus).

Рефлекторная дуга экстракардиального рефлекса начинается от механорецепторов предсердий – А-рецепторов, реагирующих на сокращение мускулатуры предсердий и их напряжение, и В-рецепторов, возбуждающихся в конце систолы желудочков и реагирующих на пассивное растяжение мускулатуры предсердий (увеличение внутрисердечного давления). От этих рецепторов начинаются афферентные пути, которые представлены миелинизированными волокнами, идущими в составе блуждающего нерва.

Другая группа афферентных нервных волокон отходит от свободных нервных окончаний густого субэндокардиаль-

400

ного сплетения безмякотных волокон, находящихся под эндокардом. Они идут в составе симпатических нервов. Афферентные волокна, идущие в составе блуждающего нерва, достигают продолговатого мозга, где находится центр блуждающего нерва. Его называют ингибирующим сердечным центром, в нем расположены первые, или преганглионарные, нейроны, регулирующие работу сердца. Аксоны этих нейронов, составляющих блуждающий нерв, достигают сердца, в их окончаниях выделяется ацетилхолин, который через Н-холинорецепторы передает возбуждение на интрамуральный нейрон или ганглий. В нем находится 2-й нейрон – постганглионарный, аксон которого иннервирует проводящую систему сердца и коронарные сосуды, он контактирует с М-холинорецепторами.

Волокна правого блуждающего нерва иннервируют синоатриальный узел. Стимуляция этого нерва приводит к замедлению ЧСС вплоть до остановки сердца. Волокна левого блуждающего нерва иннервируют атриовентрикулярный узел. Радражение последнего может вызвать предсердножелудочковую блокаду различной степени. Блуждающий нерв не иннервирует желудочки. Влияние блуждающего нерва на работу сердца длится очень короткий период (от 50 до 100 мс), так как фермент холинэстераза, содержащийся в большом количестве в синоатриальном и атриовентрикулярном узлах, быстро разрушает ацетилхолин, выделяющийся в окончаниях блуждающих нервов, и его тормозное действие прекращается.

В отличие от парасимпатических, симпатические нервы равномерно иннервируют все отделы сердца, включая желудочки. Однако их влияние на сократительную деятельность сердца асимметрично. Симпатические нервы левой половины тела оказывают большее влияние на работу сердца, чем правой. Первые нейроны находятся в боковых рогах грудных сегментов спинного мозга (Тh1 – Тh5). Их преганглионарные волокна прерываются в шейных и верхних грудных симпатических узлах и звездчатом ганглии, где находятся вторые нейроны, от которых отходят постганглионарные волокна,

401

выделяющие в своих окончаниях адреналин и норадреналин. Контактируя с бета-адренорецепторами, они передают свои влияния на сердечную мышцу. Стимуляция симпатических нервов приводит к более медленному развитию стимулирующего влияния на сердце и длительному последействию, в отличие от быстрого угасания ответной реакции после прекращения раздражения блуждающего нерва.

Характер влияний блуждающих и симпатических нервов на работу сердца

Различают 5 типов влияний блуждающего и симпатического нервов на работу сердца: 1) инотропное – на силу сердечных сокращений (инос – сила); 2) хронотропное – на частоту сердечных сокращений (хронос – время); 3) батмотропное – на возбудимость сердечной мышцы; 4) дромотропное – на проводимость импульсов по сердечной мышце; 5) тонотропное – на тонус сердечной мышцы.

Впервые тормозное влияние блуждающих нервов на работу сердца было показано братьями Вебер в 1845 г. Раздражение периферического конца перерезанного блуждающего нерва приводило к уменьшению амплитуды сердечных сокращений, т.е. к отрицательному инотропному эффекту, урежению сердечных сокращений – отрицательному хронотропному, уменьшению возбудимости – отрицательному батмотропному, уменьшению проводимости – отрицательному дромотропному эффектам, а также отрицательному тонотропному – уменьшению тонуса сердечной мышцы. Сильное раздражение блуждающего нерва вызывало остановку сердца в диастоле (рис. 7.22).

Механизм отрицательного влияния блуждающего нерва на частоту сердечных сокращений можно представить в виде цепочки следующих друг за другом процессов: стимуляция блуждающего нерва – выделение в его окончаниях ацетилхолина – взаимодействие с М-холинорецепторами – увеличение проницаемости мембраны клеток пейсмекера для ионов К+ и уменьшение для Са2+ – замедление МДД – увеличение

402

мембранного потенциала – отрицательный хронотропный эффект. При сильном раздражении блуждающего нерва может возникнуть гиперполяризация клеток синоатриального узла и полная остановка сердца.

Рис. 7.22. Влияние раздражения блуждающего и симпатического нервов на сердце лягушки:

I – действие блуждающего нерва на сокращение сердца лягушки: а – сокращения сердца, б – отметка времени с ценой деления 2 с. Стрел-

ками показаны начало и конец раздражения нерва; II – влияние стимуляции блуждающего (А) и симпатического (Б) нервов на записанный внутриклеточно ПД сердечного пейсмекера: 1 – МДД (препотенциал);

2 – cпайк; а – порог, б – потенциал покоя. Стрелками обозначено время раздражения нервов

При продолжающемся раздражении блуждающего нерва прекратившиеся сокращения могут вновь восстановиться – это феномен ускользания сердца из-под влияния блуждающего нерва.

403

Отрицательное влияние блуждающего нерва на сердце может быть снято с помощью атропина – блокатора М-холинорецепторов.

Существует такое понятие, как тонус вагуса – это постоянное тормозное влияние блуждающего нерва на сердце, особенно в состоянии покоя, т.е. в ночное время («ночь – царство вагуса»). Наличие тонуса блуждающего нерва доказывается полной денервацией сердца, после чего оно будет работать чаще, чем до денервации.

Впервые влияние симпатического нерва на сердце было описано братьями Цион (1867). Раздражение периферического конца перерезанного симпатического нерва оказывает на сердце положительный ино-, хроно-, батмо-, дромо- и тонотропный эффекты. При этом цепь процессов такова: стимуляция симпатического нерва – выделение в его окончаниях норадреналина или адреналина – взаимодействие с бетаадренорецепторами на мембране клеток синоатриального узла – повышение проницаемости для Nа+ и Са2+ – уменьшение МП – ускорение МДД – положительный хронотропный эффект. Положительное влияние симпатической нервной системы на сердце можно уменьшить или устранить с помощью бета-блокаторов, например обзидана. Свое влияние симпатический нерв, в отличие от блуждающего, оказывает не в покое, а при физическом или эмоциональном напряжении, в экстремальной ситуации. При чрезмерной активности симпатической нервной системы могут появиться эктопические очаги возбуждения в сердце, что приведет к возникновению экстрасистол.

И.П. Павлов (1887) обнаружил в составе симпатического нерва волокна, раздражение которых увеличивало силу сердечных сокращений, не изменяя при этом их частоту. Эти волокна были названы усиливающим, или трофическим, нер-

вом, так как стимулировали обменные процессы и питание сердечной мышцы.

404

Гуморальная регуляция деятельности сердца

На работу сердца прежде всего влияют медиаторы ацетилхолин, выделяющийся в окончаниях парасимпатических нервов, он тормозит деятельность сердца, а также норадреналин и адреналин – медиаторы симпатических нервов, оказывающие на сердце положительный ино- и хронотропный эффекты (рис. 7.23). Ацетилхолин был открыт Отто Леви в 1921 г. на изолированных сердцах лягушек. Раздражая вагосимпатический ствол одного сердца, он наблюдал остановку и денервированного второго сердца, связанного с первым общим перфузирующим раствором, в который попадало вещество (vagus-stoff), выделенное в окончаниях стимулируемого блуждающего нерва первого сердца (рис. 7.24).

Рис. 7.23. Влияние гуморальных факторов на сокращения изолированного сердца лягушки (по Штраубу):

а– СаCl2; б – КСl; в – адреналин; г – ацетилхолин; д – отметка времени

сценой деления 2 с. Стрелкой обозначен момент введения вещества

вканюлю с раствором Рингера

405

Рис. 7.24. Методика обнаружения медиаторов – опыт Отто Леви (А) и опыт А.В. Кибякова (Б):

I– остановка сердца лягушки (Iа) при раздражении блуждающего нерва; II – остановка сердца лягушки (II) без раздражения блуждающего нерва

(II а); 1 – двурогая канюля; 2 – регистрация сокращений сердца;

3 – стимулятор; 4 – артерия, отдающая веточки в симпатический ганглий; 5 – симпатический ганглий, 6 – вена, по которой оттекает кровь из симпатического ганглия; стимулятором раздражается симпатический ствол; 7 – перфузат, в котором содержится медиатор

В настоящее время стало известно, что при раздражении нервов, иннервирующих сердце, в синаптическую щель, помимо основных медиаторов, выделяются и другие биологически активные вещества, в частности пептиды. Они обладают модулирующим действием в отношении основного медиатора. Так, опиоидные пептиды (энкефалины и эндорфины) угнетают эффекты раздражения блуждающего нерва, а пептид «дельта–сна» усиливает вагусную брадикардию. Нейропептид Y(NPY), выделяющийся вместе с норадреналином в окончаниях симпатических нервов, угнетает высвобождение ацетилхолина из расположенных рядом нервных волокон блуждающих нервов.

Положительное, подобное адреналину, влияние на сердце было отмечено у дофамина. Кортикостероиды, ан-

гиотензин, серотонин оказывают положительный инотропный эффект.

406

Глюкагон, активируя аденилатциклазу, увеличивает силу и частоту сердечных сокращений.

Тироксин и трийодтиронин оказывают преимущест-

венно положительный хронотропный эффект, увеличивая чувствительность сердца к влиянию симпатической нервной системы, вызывая тахикардию и различного типа аритмии.

Аденозин расширяет коронарные сосуды, увеличивает коронарный кровоток в 6 раз, оказывая положительное инотропное и хронотропное влияние на сердце.

Ионы Са2+ увеличивают силу сокращений и повышают возбудимость сердечной мышцы за счет активации фосфорилазы. Передозировка ионов Са2+ вызывает остановку сердца в систоле.

Нормальная концентрация ионов К+ в крови составляет до 4 ммоль/л. Если увеличить концентрацию К+ в 2 раза, то возбудимость и проводимость сердца резко снижаются и может произойти его остановка в диастоле. Если ионов К+ недостает (гипокалиемия), что наблюдается при приеме диуретиков, которые выводят вместе с водой и К+, то возникает аритмия сердца и, в частности, экстрасистолия, поэтому одновременно с диуретиками необходимо принимать препараты, сберегающие К+ (например, панангин).

Предсердия вырабатывают атриопептид, или натрийуретический гормон, в ответ на растяжение их стенок. Он расслабляет гладкомышечные клетки мелких сосудов, выделяет натрий с мочой (натрийурез) и повышает диурез, уменьшает объем циркулирующей крови, подавляет секрецию ренина, тормозит эффекты ангиотензина II и альдостерона, снижает артериальное давление.

Регуляция тонуса сосудов

Механизмы, регулирующие сосудистый тонус, можно условно разделить: 1) на местные, периферические, регулируют кровоток в отдельном органе или участке ткани независимо от центральной регуляции; 2) центральные, поддерживающие уровень АД и системное кровообращение; 3) гумо-

407

ральные, регулирующие просвет сосуда за счет химических, растворенных в крови веществ.

Местные регуляторные механизмы

Они реализуются уже на уровне эндотелия сосудов, который обладает способностью вырабатывать и выделять биологически активные вещества, вызывающие расслабление или сокращение гладких мышц сосудов в ответ на повышение АД, а также механические или фармакологические воздействия. Схема работы местных механизмов регуляции сосудистого тонуса представлена на рис. 7.25. Эндотелий сосуда рассматривается как эндокринная железа, способная выделять свой секрет, который затем действует на гладкую мышцу сердца и изменяет ее тонус. К веществам, синтезируемым эндотелием, относится вазоактивный эндотелиаль-

ный фактор расслабления (ВЭФР) – нестабильное соедине-

ние, одним из которых может быть оксид азота (NO). При действии на эндотелий сосудов таких гуморальных факторов, как ацетилхолин, брадикинин, серотонин, вещество Р, АТФ продуцируется NO который, в свою очередь активирует гуанилатциклазу в гладкой мышце сосуда, при этом увеличивается концентрация цГМФ, уменьшающая содержание Са2+ в цитозоле и вызывающая вазодилятацию.

Другое вещество – эндотелин, вазоконстрикторный пептид, полученный из эндотелиоцитов аорты свиньи. Он состоит из 21 аминокислотного остатка, выделяется в ответ на различные физиологические и фармакологические воздействия. Увеличение синтеза эндотелина может привести к таким патологическим состояниям, как атеросклероз, сердечная и почечная недостаточность.

Если полностью денервировать сосуд, он хотя и расширится, но будет сохранять некоторое напряжение своей стен-

ки за счет базального, или миогенного, тонуса гладких мышц. Этот тонус создается автоматией гладкомышечных клеток сосудов, которые имеют нестабильно поляризованную мембрану, облегчающую возникновение спонтанных

408