Патофизиология сосудистого тонуса

Циркуляторный гомеостаз в организме поддерживается за счет слаженной работы сердца, выполняющего функцию насоса, и системы кровеносных сосудов, осуществляющих регионарное распределение сердечного выброса и доставку кислорода, пластических и энергетических субстратов, а также гуморальных регуляторных факторов непосредственно к клеткам органов и тканей. Кровеносные сосуды образуют густую транспортную сеть, по которой богатая кислородом артериальная кровь доставляется к различным органам и тканям, а венозная кровь, бедная кислородом и содержащая продукты метаболизма, уносится в правые отделы сердца и поступает далее в малый круг кровообращения для насыщения кислородом и отдачи углекислого газа. В структурно-функциональном отношении сосудистая система неоднородна и включает в себя следующие типы сосудов.

Сосуды распределения — крупные магистральные артерии эластического и мышечно-эластического типа. Их патология наблюдается при врожденных пороках развития (стеноз, коарктация аорты), инфекционных поражениях (сифилитический мезаортит) или при атеросклерозе.

Резистивные сосуды — мелкие артерии и артериолы, содержащие слой гладкомышечных волокон и своим тонусом определяющие общее периферическое сопротивление кровотоку. Патология резистивных сосудов может быть связана с их воспалительным поражением (васкулит) вследствие действия инфекционных агентов, токсических факторов и аутоантител. Структура и функция сосудов нарушается при авитаминозах, изменениях электролитного баланса. Тонус резистивных сосудов может повышаться или снижаться вследствие нарушения баланса между вазоконстрикторными и вазодилалаторными влияниями.

Обменные сосуды — капилляры — мелкие (около 7 мкм в диаметре) тонкостенные (состоящие из одного слоя эндотелия, лежащего на базальной мембране) сосуды, в которых осуществляются:

1) передача кислорода от гемоглобина эритроцитов клеткам ткани, где он используется далее в качестве акцептора электронов в дыхательной цепи митохондрий;

2) удаление конечного продукта метаболизма — СО₂;

3) доставка тканям энергетических субстратов и пластических материалов;

4) удаление шлаков и негазовых продуктов метаболизма.

Функция обменных сосудов нарушается при развитии воспалительного процесса в тканях, в условиях гипоксии и ацидоза.

Сосуды-шунты — осуществляют сброс крови из артериол в венулы, минуя капилляры. Их открытие обеспечивает перераспределение крови при централизации кровообращения и развитие патологического депонирования при шоковых состояниях.

Емкостные сосуды — крупные вены и венулы. В норме в венозном бассейне депонируется около 75 % всего объема крови. Возможны воспалительные поражения вен (флебиты), их тромбирование и склерозирование.

Лимфатические сосуды — осуществляют дренажную функцию, способствуя продвижению межтканевой жидкости и удалению ее избытка из тканей. Стенки лимфатических капилляров содержат гладкомышечные элементы и клапаны, активная работа которых обеспечивает направленное движение лимфы.

Кровеносные, а также лимфатические сосуды не являются пассивными трубками-проводниками — они обладают особой функцией, обозначаемой термином «тонус сосудов».

Под тонусом сосуда понимается напряжение его стенки, препятствующее растягивающему усилию крови или лимфы. Сосудистый тонус складывается из базального и нейрогенного компонентов. Базальный тонус это та часть сосудистого тонуса, которая сохраняется при денервации сосуда. Базальный тонус включает структурный и миогенный компоненты. Структурный компонент присутствует в любом сосуде и обусловлен наличием в сосудистой стенке коллагеновых, эластических и ретикулярных волокон, за счет упругости которых создается противодействие давлению крови в просвете сосуда. Миогенный компонент формируется за счет гладкомышечных клеток, присутствующих в стенке сосуда и способных отвечать сокращением на растяжение стенки сосуда кровью (феномен Остроумова-Бейлиса). Миогенный тонус особенно выражен в резистивных сосудах. Именно эти сосуды, активно изменяя свой просвет, вносят основной вклад в создание общего периферического сопротивления (ОПС) кровотоку и в изменения системного кровяного давления. Первичные нарушения базального тонуса могут возникать при изменении структуры стенки сосуда, в частности, при врожденных дефектах, васкулитах, атеросклерозе, авитаминозах и т.п.

Важнейшая роль в регуляции сосудистого тонуса принадлежит эндотелию. При повышении внутрисосудистого давления происходит растяжение гладкомышечных клеток, что приводит к их сокращению. Последнее должно было бы привести к еще большему уменьшению просвета сосуда и повышению давления. Однако при повышении давления в сосуде возрастает линейная скорость кровотока. Кровь контактирует с мембраной эндотелиальной клетки и, являясь вязкой жидкостью, производит смещение (сдвиг) участков клеточной поверхности. При этом возникает сигнал, приводящий к образованию и освобождению эндотелиальной клеткой оксида азота (NO) и простациклина (PGI₂). Эти молекулы являются мощными вазодилататорами и ингибиторами адгезии и агрегации тромбоцитов. Интенсивность их образования зависит от величины сдвигового сигнала (напряжения сдвига), который, в свою очередь, зависит от линейной скорости кровотока и вязкости крови. Кроме того, в эндотелии вырабатывается эндотелиальный гиперполяризующий фактор (ЭГФ), который вызывает открытие калиевых каналов в гладкомышечных клетках и расслабление сосудов. В отличие от оксида азота, ЭГФ освобождается не постоянно, а только под влиянием ряда биологически активных веществ — ацетилхолина, гистамина, брадикинина, субстанции Р, АДФ. ЭГФ приобретает особую значимость в регуляции сосудистого тонуса в условиях нарушения образования NO.

Важная роль в регуляции сосудистого тонуса принадлежит и другим гуморальным регуляторам, продуцируемым стенкой сосуда. Так, в гладкомышечных клетках сосудов под влиянием медиаторов воспаления (гистамин, серотонин, кинины) вырабатывается адреномедуллин, являющийся сильным вазодилататором. В эндотелии образуется эндотелин-1, вызывающий сужение сосудов.

Таким образом, в стенке сосудов работает механизм ауторегуляции сосудистого тонуса, основанный на балансе (оптимальном соотношении) механизмов вазоконстрикции и вазодилатации. Повреждение эндотелия при действии инфекционных, токсических факторов, комплекса антиген-антитело, медиаторов воспаления, при тяжелой гипоксии и ацидозе приводит к нарушению его участия в контроле просвета сосудов (эндотелиальная дисфункция). То же происходит и при удалении сосудистого эндотелия в условиях эксперимента (денудация). В этой ситуации начинают преобладать вазоконстрикторные влияния, что ведет в конечном итоге к повышению кровяного давления.

Базальный тонус сосудов находится под контролем нейро-гуморальных механизмов, нарушение которых отмечается при различных формах патологии. Различают местный и системный уровни регуляции сосудистого тонуса. В организации локального вазомоторного контроля участвуют тканевые гормоны, метаболиты и цитокины. Большинство из этих веществ являются вазодилататорами: гистамин, серотонин, простагландины (PGЕ, PGА), лейкотриены, аденозин, фактор активации тромбоцитов (ФАТ), лактат, СО₂ и др. Вазодилататорами являются также плазменные кинины (брадикинин, каллидин) и компоненты системы комплемента. Вазоконстрикторной активностью обладают некоторые простагландины (PGF_2a), тромбоксан А₂, ангиотензин II, эндотелины.

Регуляция базального сосудистого тонуса обеспечивается рядом гормонов: катехоламинами, альдостероном, глюкокортикоидами, вазопрессином, эстрогенами, тироксином и т. д. Соответственно нарушения сосудистого тонуса выявляются при различных эндокринопатиях.

Нейрогенный компонент сосудистого тонуса определяется интенсивностью симпатических вазоконстрикторных влияний, реализующихся при участии бульбарного сердечно-сосудистого центра. Активность последнего, в свою очередь, зависит от характера афферентных влияний с рефлексогенных зон, от регулирующих воздействий гипоталамической области, подкорковых ядер и коры головного мозга. Бульбарный сердечно-сосудистый центр включает в себя депрессорную и прессорную области. Депрессорная область является местом входа афферентных сигналов с основных рефлексогенных зон сердечно-сосудистой системы (дуга аорты и каротидный синус). Нейроны депрессорной области при их активации тормозят клетки прессорной области.

Нейроны прессорной области постоянно посылают тонические импульсы к преганглионарным симпатическим нейронам спинного мозга, аксоны которых образуют симпатические нервы, заканчивающиеся на гладкомышечных клетках и в адвентиции сосудов. От работы бульбарных и спинальных нейронов зависит интенсивность норадренергических влияний на тонус сосудов различных органов и тканей. Ответ сосудов на адренергическую стимуляцию зависит от характера их адренорецепторов. Через a‑ адренорецепторы реализуются констрикторные влияния, через b‑ адренорецепторы — дилататорные. Плотность и характер распределения адренорецепторов различен в разных сосудистых областях. Так, в сосудах кожи преобладают a‑ адренорецепторы, в коронарных сосудах и в сосудах мозга — b‑ адренорецепторы. Особую иннервацию имеют сосуды скелетных мышц: к ним подходят симпатические холинергические вазодилататорные волокна. Иннервационный контроль сосудистого тонуса не ограничивается только симпатическими влияниями. Сосуды ряда областей тела (органов малого таза, половых органов, слюнных желез, языка) имеют парасимпатическую холинэргическую иннервацию. В регуляции коронарного кровотока могут принимать участие также серотонинергические, пуринергические, гистаминергические нервные влияния, не определяющие в целом величину системного артериального давления.

Регуляция сосудистого тонуса у детей имеет ряд особенностей, обусловленных недостаточностью холинергических и преобладанием адренергических влияний, несовершенством корковой регуляции деятельности бульбарного сердечно-сосудистого центра.

Изменение нейрогенного тонуса может возникать при повышении или понижении афферентных влияний на бульбарный сосудодвигательный центр с различных рефлексогенных зон: с баро-, осмо-, болевых, проприо-, волюм-, хеморецепторов. Так, при болевой импульсации отмечается активация прессорного отдела бульбарного сердечно-сосудистого центра и повышение нейрогенного компонента сосудистого тонуса. Нарушения нейрогенного сосудистого тонуса могут возникать при патологии, затрагивающей область бульбарного сердечно-сосудистого центра (менингитах, энцефалитах, травмах и т.д.), при изменении характера регулирующих влияний на бульбарный сердечно-сосудистый центр с коры головного мозга, гипоталамических структур (диэнцефальная патология). Важная роль в регуляции нейрогенного сосудистого тонуса принадлежит и спинальному вазомоторному центру, представленному симпатическими преганглионарными нейронами, расположенными в боковых рогах спинного мозга на уровне грудных сегментов, а также паравертебральным симпатическим ганглиям. В связи с этим нарушения сосудистого тонуса могут возникать при патологических процессах в указанных структурах: при их травматическом повреждении, воспалительных процессах инфекционной или аллергической природы, опухолевом поражении и т. д.

Важнейшим интегральным показателем, характеризующим циркуляторный гомеостаз, является системное артериальное давление (САД). Уровень САД зависит от состояния насосной функции сердца (минутного сердечного выброса), общего периферического сопротивления кровотоку и объема циркулирующей крови. Каждый из этих элементов в свою очередь складывается из нескольких факторов. Так, минутный объем крови зависит от ударного сердечного выброса, частоты сердечных сокращений, венозного возврата, сократимости кардиомиоцитов, регуляторных вегетативных влияний. ОПС определяется тонусом резистивных сосудов и вязкостью крови, которая в свою очередь зависит от количества эритроцитов, их деформируемости, гематокрита, содержания белков в плазме, состояния системы гемокоагуляции и т.д. ОЦК отражает состояние водно-электролитного баланса в организме, зависит от уровня гормонов (альдостерона, вазопрессина, предсердного натрийуретического фактора), депонирования крови, функции почек.

Изменения САД как в сторону его повышения, так и снижения, могут возникать при различных формах патологии, не связанных первично с изменением сосудистого тонуса. В связи с этим для обозначения изменений величины артериального давления применяются термины «гипертензия» и «гипотензия», а для обозначений нарушений сосудистого тонуса используются термины «гипертония» и «гипотония».

Различают первичную артериальную гипертензию, или гипертоническую болезнь (ГБ), и вторичную (симптоматическую) гипертензию. Нередко у детей и подростков преходящее и умеренное повышение артериального давления возникает как следствие гиперактивности отдельных звеньев нейро-эндокринной регуляции и обозначается в соответствии с рекомендациями ВОЗ как пограничная артериальная гипертензия. ГБ в подростковом, а тем более в детском возрасте встречается крайне редко и у большинства детей имеет доброкачественное течение.

Большое значение в возникновении первичной артериальной гипертензии имеют генетические факторы. Наследственная отягощенность выявляется у 45–65 % пациентов. ГБ относится к заболеванием с полигенным наследственным предрасположением. Среди факторов риска возникновения первичной артериальной гипертензии выделяют нервно-психическое перенапряжение, гиподинамию, ожирение, курение, избыточное потребление поваренной соли.

В основе ГБ лежит дисфункция высших вегетативных центров, участвующих в регуляции кровяного давления. Это дисрегуляторная патология и на начальном этапе ее развития изменения кровяного давления обратимы и поддаются медикаментозной коррекции. По мере развития процесса формируются структурные изменения в самой сосудистой стенке в виде гипертрофии ее гладкомышечных клеток и повышения их чувствительности к действию прессорных агентов. На этом этапе коррекция изменений кровяного давления встречает трудности.

Вторичная артериальная гипертензия сопровождает различные заболевания, одним из моментов патогенеза которых является нарушение какого-либо звена регуляции уровня САД. Различают следующие виды вторичных симптоматических гипертензий:

а) почечные (паренхиматозные и вазоренальные);

б) эндокринные (феохромоцитома, альдостеронизм, болезнь Иценко-Кушинга, синдром Кушинга, климактерическая гипертензия);

в) центрогенные (диэнцефальный синдром, травма, опухоль, киста головного мозга, энцефалит, полиомиелит);

г) кардиоваскулярные (коарктация аорты, недостаточность клапанов аорты).

Наиболее частой причиной почечной гипертензии является гломерулонефрит. Пусковым механизмом нефрогенной гипертензии является нарушение кровоснабжения (ишемия) почек, приводящее к возбуждению клеток юкстагломерулярного аппарата (ЮГА), усилению продукции протеолитического фермента ренина, который в крови взаимодействует с ангиотензиногеном (α ‑ гликопротеин, синтезируемый гепатоцитами) и отщепляет от него ангиотензин‑ I. Последний под влиянием превращающего фермента, содержащегося на мембранах всех эндотелиальных клеток, переходит в ангиотензин-II, обладающий способностью активировать прессорную зону бульбарного сердечно-сосудистого центра и непосредственно влиять на базальный сосудистый тонус, вызывая спазм артериол. Кроме того, ангиотензин-II является мощным стимулятором выброса минералокортикоида альдостерона, задерживающего Na⁺ в гладкомышечных клетках, в результате чего возникает отек стенки и повышается чувствительность гладких мышц сосудов к действию прессорных агентов. Одним из важных механизмов возникновения почечной гипертензии является нарушение продукции в паренхиме почек депрессорных субстанций — простагландинов группы А и Е и кининов.

Эндокринные гипертензии могут сопровождать опухоли желез внутренней секреции (феохромоцитома, аденома коры надпочечников). При феохромоцитоме (опухоль мозгового вещества надпочечников) интенсивно выбрасываются в кровь катехоламины (адреналин и норадреналин). Повышение артериального давления на фоне гиперпродукции катехоламинов обусловлено:

а) увеличением силы и частоты сердечных сокращений, приводящим к повышению минутного объема крови;

б) стимуляцией выброса крови из депо, приводящей к увеличению объема циркулирующей крови;

в) спазмом артериол, медиируемым через a₁‑ адренорецепторы и приводящим к увеличению ОПС.

Отличительной особенностью феохромоцитомы являются катехоламиновые гипертензивные кризы, характеризующиеся острым, внезапным повышением артериального давления до очень высоких цифр — до 180–200 и 100–110 мм рт. ст. и более, продолжающиеся 10–30 мин и самостоятельно купируются. Кризы повторяются достаточно часто: от 1–2 раз в месяц до 10–12 раз в сутки.

При гиперпродукции альдостерона, вызванной стимуляцией волюм-рецепторов или активацией системы ренин-ангиотензин-альдостерон, гипертензия развивается вследствие задержки в стенке сосудов ионов натрия, которые, с одной стороны, вызывают отек и набухание стенки сосуда с уменьшением его просвета, а с другой — повышают чувствительность гладких мышц сосудов к действию прессорных агентов. Кроме того, усиление реабсорбции натрия и воды приводит к увеличению ОЦК, что, безусловно, способствует повышению артериального давления.

У женщин в период менопаузы развивается климактерическая гипертензия, связанная с уменьшением продукции эстрогенов, которые обладают гипотензивным эффектом.

В основе центрогенных гипертензий лежат патологические изменения, возникающие в различных отделах мозга и приводящие к активации прессорной зоны бульбарного сердечно-сосудистого центра (травмы, менингиты, энцефалиты, опухоли, кровоизлияния и т.п.) или спинального вазомоторного центра.

Для детального изучения патогенеза артериальных гипертензий в опытах на животных разработаны экспериментальные модели гипертензивных состояний, основные варианты которых представлены в таблице.

Экспериментальные модели гипертензивных состояний

Усиление вазодилататорных (или истощение вазоконстрикторных) влияний приводит к развитию гипотензивных состояний. Различают острую и хроническую артериальную гипотензию. Резкое падение артериального давления (острая сосудистая недостаточность, коллапс) возникает при быстром расширении сосудов многих областей тела, приводящем к несоответствию емкости сосудистого русла и объема циркулирующей крови. По этиологии различают следующие виды коллапсов:

1. Ортостатический коллапс может возникнуть при резком переводе больного, длительно находящегося в лежачем положении, из горизонтального положения в вертикальное, поскольку в положении лежа изменяется направление действия сил гравитации, уменьшается объемная нагрузка на стенки вен и снижается их тонус. При ортостазе большой объем крови депонируется в расширенных венах, уменьшается венозный возврат к сердцу, падает сердечный выброс и снижается кровяное давление.

2. Гипоксемический коллапс может развиться в условиях тяжелой гипоксии любого генеза (дыхательная, гемическая, циркуляторная). При дефиците кислорода в тканях накапливаются недоокисленные продукты (лактат), возникает ацидоз, а в кислой среде падает тонус гладких мышц сосудов из-за их неспособности отвечать констрикцией на адренергическую стимуляцию или действие вазоактивных агентов (катехоламинов и др.).

3. Инфекционный коллапс может развиться при инфекционных заболеваниях и сепсисе, вызванном грамотрицательными бактериями. Бактериальные эндотоксины, с одной стороны, изменяют электролитный баланс гладкомышечных клеток сосудов, что может вызвать их паралич, а с другой — вызывают дегрануляцию тучных клеток, расположенных в стенке сосуда, с освобождением вазодилататорных веществ (гистамина и др.).

4. Центрогенный коллапс возникает при тяжелых поражениях мозгового вещества или сосудистой системы мозга, приводящих к нарушению тонической активности нейронов прессорной области бульбарного сердечно-сосудистого центра и выключению нейрогенного симпатического контроля сосудистого тонуса.

5. Панкреатический коллапс может возникнуть при тяжелом поражении ткани поджелудочной железы (панкреатит, панкреонекроз), приводящем к освобождению в кровь активных протеаз (трипсина, химотрипсина), под влиянием которых происходит активация калликреин-кининовой системы крови с образованием брадикинина и каллидина, вызывающих системную вазодилатацию.

6. Энтерогенный коллапс возникает при оперативной резекции желудка и анастомозе культи желудка с 12-перстной кишкой. В этой ситуации недостаточно обработанные пищевые массы попадают в кишечник, раздражают элементы энтерохромаффинной системы, заложенные в стенке кишечника, что приводит к образованию серотонина, вызывающего дилатацию сосудов чревной области, депонирование значительного объема крови и падение кровяного давления.

7. Токсический коллапс может развиться при различных эндогенных или экзогенных интоксикациях, когда в организме накапливаются в результате изменений метаболизма (аммиак, лактат, фенол, крезол) или поступают извне токсические вещества, вызывающие прямую вазодилатацию или выключающие механизмы вазоконстрикторного контроля.

8. Рефлекторный коллапс может развиться при инфаркте миокарда, эмболии ветвей легочной артерии или при других формах патологии, приводящих к раздражению афферентных волокон блуждающего нерва и запускающих патологические ваго-вагальные рефлексы, приводящие к дилатации периферических сосудов за счет усиления холинергических влияний и за счет выключения тонического симпатического контроля.

Хроническая артериальная гипотензия может возникнуть у предрасположенных лиц при чрезмерных физических и эмоциональных перегрузках, переутомлении, астенизирующих заболеваниях, а также при длительном болевом синдроме, лучевой болезни. При артериальной гипотензии у детей и подростков отмечается снижение активности симпатоадреналовой системы, резкое уменьшение активности коркового вещества надпочечников, снижение продукции минерало- и глюкокортикоидов. С другой стороны, к артериальной гипотензии могут привести повышение тонуса парасимпатического отдела вегетативной нервной системы, стойкая активация калликреин-кининовой системы и других гуморальных депрессорных механизмов, например повышение активности некоторых простагландинов, особенно PGA и PGE. Снижение артериального давления может быть следствием снижения ударного и минутного выбросов сердца, уменьшения ОЦК.

[1] Одной из особенностей пейсмекерных клеток синусового и атриовентрикулярного узлов является отсутствие в их мембране быстрых Na⁺-каналов, и деполяризация вызывается благодаря перемещению ионов Са²⁺ через медленно активируемые Са²⁺-каналы. Это объясняет бó льшую продолжительность фазы деполяризации, а следовательно, и меньшую скорость проведения возбуждения в клетках синусового и атривентрикулярного узлов по сравнению с другими структурами проводящей системы.