Нервная регуляция висцеральных функций в экстремальных условиях Гиповолемия

Нервная регуляция висцеральных функций в экстремальных условиях Гиповолемия Физическая нагрузка Лекция 10

Гиповолемия: Ортостаз Кровопотеря Космический полет

Изменения параметров гемодинамики при ортостазе Toska K, Walløe L. Dynamic time course of hemodynamic responses after passive head-up tilt and tilt back to supine position. J Appl Physiol. 2002 92(4):1671-6. 30° Среднее артериаль-ное давление Ударный объем Частота сердечных сокращений Минутный объем сердца Проводи-мость сосудистой системы

Вазовагальный обморок у пациента с ортостатической неустойчивостью ЧСС Артериальное давление Симпатическая активность (вазоконстрикторы мышц) Ортостаз В горизонтальном положении Увеличение активности ПСНС Снижение активности СНС

Изменения параметров гемодинамики у бодрствующей крысы во время постепенной геморрагии Среднее АД Пульсовой интервал Фаза компенсации Фаза декомпенсации Кровопотеря (30% объема крови)

Гормональные изменения при гиповолемии Evans et al. Neural mechanisms in the cardiovascular responses to acute central hypovolaemia. Clin Exp Pharmacol Physiol. 2001 May-Jun;28(5-6):479-87

Перераспределение жидкости в организме в условиях невесомости До полета В невесомости После полета Отек лица «Птичьи ноги» Слабость, вплоть до обморока «Острая фаза»: уменьшение активности СНС ПОСЛЕ АДАПТАЦИИ (через несколько дней): повышение активности СНС (из-за уменьшения объема крови)

Проба Вальсальвы: длительный (15-с) выдох против положительного давления (40-50 мм рт.ст.) или просто натуживание с зажатым носом и закрытым ртом Фаза II: уменьшение сердечного выброса из-за уменьшения венозного возврата, следовательно, барорефлекторное увеличение активности СНС и ЧСС Фаза IV (прекращение пробы): повышение венозного возврата , сердечного выброса и АД, следовательно, барорефлекторное уменьшение ЧСС http://www.nymc.edu/fhp/centers/syncope/heart%20rate%20variability,%20blood%20pressure%20variability%20and%20the%20baroreflex.htm «Натуживание»

Eckberg DL Bursting into space: alterations of sympathetic control by space travel. Acta Physiol Scand. 2003 Mar;177(3):299-311. R-R интервал Артериальное давление Симпатическая активность (вазоконстрикторы мышц) До полета В полете (12-е сутки) Изменение активности СНС при пробе Вальсальвы

Создание разности давлений между верхней и нижней частями тела (как на Земле) Снижение давления вокруг нижней части тела Космонавт А.А.Скворцов в костюме Чибис

Артериальное давление Симпатическая активность (вазоконстрикторы мышц) До полета В полете На фоне гиповолемии (в полете) снижение давления вокруг нижней части тела приводит к более значительному, чем в норме, повышению активности СНС Артериальное давление Симпатическая активность (вазоконстрикторы мышц) Давление: минус 30 мм рт.ст.

Физическая нагрузка

Распределение минутного объема между органами в покое и при физической нагрузке Во время ритмической аэробной работы (бег, езда на велосипеде и др.) увеличение кровотока в мышцах, состоящих из медленных оксидативных волокон, больше, чем в мышцах, состоящих из быстрых гликолитических волокон

Механизмы регуляции кровообращения при физической нагрузке Центральная команда Рефлексы с периферических рецепторов Локальная регуляция Ichinose et al. Eur J Appl Physiol. 2014 Mar;114(3):451-65. Повышение симпатической активности к сердцу и сосудам многих органов (к скелетным мышцам – только при высокой нагрузке)

Центральная команда «в чистом виде» Dampney et al. Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology (2002) 29, 261–268 Изменения ЧСС и АД у парализованного пациента при попытке развить усилие

Original record from one subject showing the effects of hypnosis on three consecutive trials of static handgrip at the same force output. Skin SNA increases during suggestions that the exercise is more difficult. More importantly, skin SNA decreases during the last trial when suggestions are made that the exercise is easier. A) = Control, B) = Suggestion of Difficult, C) = Suggestion of Easy. Robinson et al. Intl. Journal of Clinical and Experimental Hypnosis, 54(4): 448–456, 2006 Центральная команда «в чистом виде» Dampney et al. Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology (2002) 29, 261–268 Изменения ЧСС и АД у парализованного пациента при попытке развить усилие

Вrain activation from rest for static handgrip. Coregistered single-photon-emission computed tomography (SPECT) and magnetic resonance imaging (MRI) data representing a transaxial slice from one subject. Changes in regional cerebral blood flow (rCBF) distribution from SPECT data were mapped on the MRI by using an arbitrary colour scale with a positive range from 5 to 25% (from green through yellow to red) and a negative range from −5 to −25% (from purple through dark blue to light blue). The image shows that during SHG there were significant increases in activation for both anterior cingulate and insular regions. Области головного мозга, ответственные за формирование центральной команды Инсулярная кора Связи инсулярной коры Williamson et al. Exp Physiol 2006;91;51-58; Инсулярная кора Передний отдел поясной извилины Таламус

Симпатическая холинергическая вазодилятация сосудов скелетных мышц Раздражение оборонительной зоны гипоталамуса у наркотизированной кошки

Скорость кровотока в мышцах предплечья Счет в уме без работы мышц Счет в уме + работа мышц Работа мышц (без счета в уме) Длительность работы В контроле После введения атропина Симпатическая холинергическая вазодилятация сосудов скелетных мышц

ПОСТЕПЕННОЕ повышение активности СНС ВО ВРЕМЯ мышечной работы (кистевой жим) СИМПАТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ (вазоконстрикторы мышц, регистрация в малоберцовом нерве)

Exercise pressor reflex (эргорефлекс или механо- и метаборефлекс) запускается при активации механо- и хеморецепторов в работающей мышце.

Согласно сложившимся на настоящий момент представлениям, накапливающиеся в мышце метаболиты возбуждают афферентные волокна Н+: действует через ASIC – acid-sensing ion channels. Лактат усиливает действие Н+ на ASIC АТФ: стимулирует P2Х-пуринорецепторы сенсорных волокон В результате происходит повышение симпатической активности и сужение сосудов (преимущественно в неработающих мышцах). При «глобальной работе» могут суживаться и сосуды работающей мускулатуры (на «внемышечном» участке, где не действуют сосудорасширяющие метаболиты) Таким образом, exercise reflex помогает барорефлексу предотвратить падение АД во время работы Изменения в мышце воспринимаются афферентными волокнами двух типов: Группы III (тонкие миелинизированные) Хемо- рецепторы Механо- рецепторы Группы IV (еще более тонкие, немиелинизиро-ванные) Содержат TRPV1-каналы – «ваниллоидные рецепторы 1 типа» (чувствительные к капсайцину) Exercise pressor reflex запускается при активации механо- и хеморецепторов в работающей мышце.

Систолическое артериальное давление Мышечная симпатическая нервная активность Время работы, с Время восстановления, с Тест с послерабочим восстановлением на фоне артериальной окклюзии Тест с послерабочим восстановлением в контрольных условиях Диастолическое артериальное давление Частота сердечных сокращений Время работы, с Время восстановления, с Время работы, с Время восстановления, с Время работы, с Время восстановления, с Тестирование метаборефлекса при кистевом жиме путем послерабочей окклюзии кровотока Сохраняется высоким Сохраняется высоким Сохраняется высокой или еще больше растет Уменьшается: метаборефлекс не влияет на ЧСС

Артериальное давление Частота сердечных сокращений Интегрированная микронейрограмма Концентрация дезоксигемоглобина в мышце кг мкмоль×см Сила Протокол нагрузки: ритмическая работа мышц-сгибателей кисти 20 с рабочий период + 20 с отдых (до отказа), интенсивность 25% от максимального произвольного усилия ПОСТЕПЕННОЕ повышение активности СНС во время ритмической мышечной работы Накапливающиеся в работающей мышце метаболиты возбуждают хеморецепторы и повышают чувствительность механорецепторов

Coote JH. Recovery of heart rate following intense dynamic exercise. Exp Physiol. 2010 Mar;95(3):431-40. Механизмы изменения ЧСС при физической нагрузке

При нагрузке барорефлекс продолжает работать Среднее артериаль-ное давление Минутный объем сердца Общая проводи-мость сосудистой системы Проводи-мость сосудов задней конечности Проводи-мость сосудов почки Пережатие сонных артерий Пережатие сонных артерий В покое Изменения параметров гемодинамики у собаки при беге на тредбане

Изменение работы барорефлекса во время работы у молодых и пожилых людей Среднее АД (мм рт.ст.) Давление в каротидном синусе (мм рт.ст.)

Во время работы барорефлекс продолжает функционировать, но изменяется его «установочная точка» Raven et al. Exp Physiol 2006;91;37-49; Центральная команда Эргорефлекс ЧСС или АД Давление в каротидном синусе В покое При нагрузке Установочная точка барорефлекса Барорефлекс становится более «чувствительным» к снижению АД, чем к повышению: АД во время работы не должно снижаться

Центральная команда - повышение симпатической активности к сердцу и сосудам (к сосудам скелетных мышц – только при высокой нагрузке) Механорефлекс - торможение вагуса, в меньшей степени – повышение активности СНС Холинергическая вазодилятация – расширение артерий скелетных мышц Механизмы нервной регуляции кровообращения при физической нагрузке Барорефлекс – продолжает работать, но изменяется его установочная точка под влиянием центральной команды и сигналов от механо- и метаборецепторов Метаборефлекс - повышение активности СНС, почти не влияет на активность ПСНС Хеморефлекс – изменение активности СНС и ПСНС при изменении газового состава крови Рефлексы от кардиопульмонарных рецепторов – влияние зависит от величины венозного возврата к сердцу