Лекция 14. Регуляция сердечной деятельности Кровообращение в миокарде
Общая характеристика регуляции сердечной деятельности. l Регуляция деятельности сердца – это приспособление минутного сердечного выброса к метаболической потребности организма.
Основные виды регуляторных влияний на сердце. l l Хронотропные – влияние на ритм сердца ( «+» и «–» ). Инотропные – влияние на силу сердечных сокращений ( «+» и «–» ). Батмотропные – влияние на возбудимость сердца ( «+» и «–» ). Дромотропные – влияние на проводимость сердца ( «+» и «–» ).
l Гетерометрическая регуляция осуществляется в результате изменения длины волокон миокарда в ответ на изменение притока крови к сердцу; гомеометрическая регуляция осуществляется при исходно одинаковой длине волокон миокарда (постоянном кровенаполнении камер сердца).
Миогенные механизмы саморегуляции сердца. l l l Закон сердца (О. Франк, 1895; Э. Старлинг, 1912). Феномен Анрепа (1912). Эффект «лестницы» (Г. Боудич, 1871).
Закон сердца (О. Франк, 1895; Э. Старлинг, 1912). l Формулировка: сила сокращения желудочков сердца прямо пропорциональна длине их мышечных волокон перед сокращением (положительный инотропный эффект, гетерометрическая регуляция). l Механизмы: количество актомиозиновых мостиков максимально при растяжении саркомера на 10 % исходной длины; растяжение через механочувствительные Са 2+–каналы стимулирует выход Са 2+ из гладкой ЭПС. Физиологический смысл закона сердца – приспособление сердца к преднагрузке: увеличение притока крови при физической работе, мобилизация крови из депо, горизонтальное положение тела и др. Предел действия закона сердца (до 20 % растяжения миоцитов, что соответствует давлению в левом желудочке 30 – 40 мм рт. ст. ). l l
Феномен Анрепа (1912). l l l Формулировка: сила сокращения левого желудочка прямо пропорциональна повышению давления в аорте (положительный инотропный эффект, гомеометрическая регуляция). Механизмы: 1) повышение АД в аорте увеличивает коронарный кровоток, улучшает метаболизм сердца и силу его сокращений; 2) повышение АД в аорте приводит к повышению конечнодиастолического давления, и сердце реагирует в соответствии с законом Старлинга. Физиологическое значение эффекта Анрепа (приспособление сердца к постнагрузке – нагрузке «давлением» ).
Эффект «лестницы» (Г. Боудич, 1871). l l Формулировка: при повышении частоты сокращения сердца увеличивается и сила его сокращения (положительный хроноинотропный эффект, разновидность гомеометрической регуляции). Механизм связывают с накоплением Са 2+ в цитозоле. Физиологический смысл эффекта «лестницы» : связь ЧСС и их силы наиболее эффективно увеличивает МОК.
Внутрисердечные периферические рефлексы (метасимпатическая нервная система). l l Рефлекторная дуга периферических рефлексов в сердце: механо-, хеморецепторы миокарда, особенно в предсердиях и левом желудочке; афферентные, вставочные, эфферентные (адренергические, холинэргические и др. ) нейроны ганглиев сердца; эффектор – кардиомиоциты различных отделов сердца.
l l Кардиостимулирующий внутрисердечный рефлекс возникает: при раздражении рецепторов предсердий (увеличение притока крови); при снижении кровенаполнения желудочков и давления в аорте; при сочетанном действии двух предыдущих факторов.
l l Кардиоингибирующий внутрисердечный рефлекс возникает при раздражении рецепторов предсердий и желудочков на фоне переполнения желудочков кровью и повышения давления в аорте. Физиологическое значение внутрисердечных рефлексов – осуществляют коррекцию механизмов саморегуляции сердца, стабилизацию сердечного выброса (их роль повышается в трансплантированном сердце).
Нервная регуляция (по типу истинных рефлексов). l l l l Дуга рефлексов. Рецепторы сердца и сосудов (собственные рефлексы), другие рецепторы организма (сопряженные рефлексы). Сердечно-сосудистый центр продолговатого мозга (В. Ф. Овсянников, 1871). Афферентная импульсация поступает в центр от: рецепторов сосудов и сердца в ядро одиночного пути (IX и Х нервов); хеморецепторной зоны дыхательного центра при изменении химического состава крови (ацидоз, гипоксемия, гиперкапния); от других рецепторов организма через коллатерали в ретикулярную формацию.
l l l Кардиостимулирующая (и прессорная) зона центра расположена в заднебоковых отделах продолговатого мозга на уровне нижнего угла ромбовидной ямки. В нее входят структуры продолговатого мозга (ядро одиночного пути, латеральное и парамедианное ретикулярные ядра, хеморецепторная зона дыхательного центра), раздражение которых вызывает повышение ритма сердца и АД. Нейроны этой зоны имеют эфферентный выход на симпатические нейроны Тh 1 -5 – для сердца (и Тh 1 – L 2 – для сосудов).
l l Кардиоингибирующая (и депрессорная) зона находятся в передних отделах продолговатого мозга на уровне нижнего угла ромбовидной ямки. В нее входят структуры ствола (гигантоклеточное ретикулярное ядро, ретикулярное вентральное ядро, каудальное и оральное ядра моста, заднее ядро Х нерва), раздражение которых вызывает торможение функции сердца и снижение АД. Нейроны этой зоны имеют эфферентный выход на парасимпатические нейроны заднего ядра Х нерва – для сердца (IХ и VII нерва – для некоторых сосудов головы) и оказывают тормозной эффект на спинальные симпатические нейроны, иннервирующие сердце (и сосуды). Имеется выраженный тонус покоя кардиоингибирующей зоны, снижение ее тонуса стимулирует работу сердца.
l l Влияние блуждающих нервов на сердце (А. Фолькман, 1838; Э. и Г. Вебер, 1845). Правый блуждающий нерв иннервирует преимущественно правое предсердие и синусный узел (преобладает влияние на ритм). Левый блуждающий нерв иннервирует преимущественно левое предсердие и предсердно-желудочковый узел (преобладает влияние на атриовентрикулярную проводимость). Преганглионарные нейроны находятся в парасимпатическом ядре Х нерва; постганглионарные нейроны – в нервном сплетении сердца.
l Медиатор нервно-мышечного синапса – ацетилхолин действует на М 2 холинорецепторы. Эффект осуществляется с коротким латентным периодом и последействием. Происходит уменьшение автоматии, возбудимости, проводимости желудочков и (преимущественно в предсердиях) сократимости ( « » хроно-, батмо-, дромо- и инотропный эффекты). Механизмы этих эффектов связаны с активацией Gs-белка, стимуляцией гуанилатциклазы, увеличением образования ц. ГМФ, который активирует протеинкиназу G; в результате происходит активация К+‑каналов и торможение киназы легкой цепи миозина.
l l l Повышение выхода К+ из клетки приводит к увеличению поляризации мембраны, что снижает возбудимость (увеличение порогового потенциала), скорость МДД (замедление ритма) и замедляет проведение в предсердножелудочковом узле (в результате уменьшение скорости деполяризации). Торможение киназы легкой цепи миозина рабочих миоцитов и укорочение фазы «плато» (что уменьшает входящий в клетку Са 2+–ток) снижают силу сокращения. В желудочках увеличивается длительность ПД и рефрактерного периода – возбудимость снижается, в предсердиях уменьшается длительность ПД и рефрактерного периода – возбудимость увеличивается.
l l l Тонус покоя кардиоингибирующей зоны сердечнососудистого центра обусловлен: импульсацией с рецепторных зон дуги аорты, каротидного синуса и сердца; коллатеральной импульсацией в ретикулярную формацию с различных сенсорных систем; гуморальными факторами (гормоны, СО 2); влиянием из дыхательного центра.
l l Влияние на сердце симпатических нервов (И. Ф. Цион, 1867). Преганглионарные нейроны в боковых рогах Th 1 – Th 5 спинного мозга. Ганглионарные нейроны преимущественно в звездчатом (нижний шейный + верхний грудной) ганглии. Они иннервируют практически равномерно сократительный миокард и проводящую систему сердца.
l Медиатор нервно-мышечного синапса – норадреналин преимущественно действует через 1‑адренорецепторы (в меньшей степени через 1‑ и 2 -адренорецепторы, имеющиеся в небольшом количестве). Происходит увеличение автоматии, возбудимости, проводимости и сократимости миокарда. Эффект осуществляется с более длительным латентным периодом и последействием:
l l Механизмы: стимуляция норадреналином 1 -адренорецепторов приводит через Gs–белок к активации аденилатциклазы, повышению образования ц. АМФ и активности протеинкиназы А, фосфорилирующей различные белки: в результате активации Са 2+‑каналов Т-типа и L–типа (через Gs–белок и протеинкиназу А) в атипичныёх кардиомиоцитах увеличивается скорость МДД ( «+» хронотропный эффект); повышение активности Са 2+‑каналов и торможение Са 2+–насоса цистерн ЭПС, а также увеличение входа Са 2+ в фазе «плато» (через открытые Са 2+-каналы L-типа) в рабочих миоцитах приводит к повышению уровня Са 2+ в цитозоле (кроме того, происходит торможение ингибирующей субъединицы тропонина) ( «+» инотропный эффект); активация Са 2+–, Na+– и К+–каналов приводит к уменьшению порогового потенциала, уменьшению времени развития ПД и рефрактерного период ( «+» батмотропный и дромотропный эффекты).
l Тонус центров симпатической иннервации сердца в покое почти не выражен.
Интеро- и экстероцептивные рефлекторные влияния на сердце. l l Внутрисердечные рефлексогенные поля (кардио-кардиальный рефлекс). Рефлекс Бейнбриджа (1915): вливание в вену физраствора вызывает «+» хронотропный эффект и менее выраженный «+» инотропный эффект. Наиболее важна при этом стимуляция рецепторов правого предсердия в области устья полых вен и левого – в области впадения легочных вен. При раздражении механорецепторов левого и правого желудочков более типичной реакцией является «-» инотропный эффект. При внутривенном вливании химических веществ (спирта, алкалоидов и др. ) с рецепторов сердца и сосудов возникает рефлекс Бецольда – Яриша с триадой эффектов – брадикардия, гипотензия, апноэ.
l l l Внутрисосудистые рефлекторные поля (вазокардиальные рефлексы). С барорецепторов дуги аорты и синокаротидных зон (повышение АД) возникает брадикардия и снижение сердечного выброса (при снижении АД – противоположные эффекты). С хеморецепторов дуги аорты и синокаротидных зон типичной рефлекторной реакцией на гипоксию являются тахикардия и вазоконстрикция.
l l l Висцеральные рефлекторные поля (висцеро-кардиальные рефлексы): при раздражении рецепторов брюшины (рефлекс Гольца) или эпигастральной области (рефлекс Тома – Ру) возникает брадикардия (вплоть до остановки сердца). (Ускользание сердца от вагуса обусловлена Nа+– каналами атипичных кардиомиоцитов, открываемыми при гиперполяризации. ) Проприоцептивные рефлекторные поля (моторнокардиальные рефлексы): при мышечной нагрузке возникает тахикардия и увеличение сердечного выброса. Экстероцептивные рефлекторные поля (сенсокардиальные рефлексы): рефлекс Данини – Ашнера, при раздражении рецепторов носовой полости, холодовых рецепторов кожи живота
Гуморальная экстракардиальная регуляция. l l Влияние гормонов на деятельность сердца. Катехоламины: (адреналин и норадреналин) через 1‑адрено рецепторы и активациюаденилатциклазной системы оказывают «+» ино-, хроно-, батмо- и дромотропный эффекты l Тироксин и глюкокортикостероиды через экспрессию и репрессию соответствующих генов увеличивают на кардиомиоцитах количество 1 -адренорецепторов и уменьшают количество М 2–холинорецепторов, что сопровождается повышением силы и частоты сердечных сокращений. l Глюкагон усиливает сокращение сердца через активацию аденилатциклазной системы в кардиомиоцитах.
Влияние электролитов на деятельность сердца. l l l Влияние К+. Увеличение уровня внеклеточного К+ ведет к повышению калиевой проницаемости мембраны, что может приводить как к ее деполяризации, так и гиперполяризации. Умеренная гиперкалиемия (до 6 ммоль/л) чаще вызывает деполяризацию и повышает возбудимость сердца. Высокая гиперкалиемия (до 13 ммоль/л) чаще вызывает гиперполяризацию, что угнетает возбудимость, проводимость и автоматию вплоть до остановки сердца в диастоле. Гипокалиемия (меньше 4 ммоль/л) снижает К+–проницаемость мембраны и активность К+, Nа+–насоса, поэтому возникает деполяризация, вызывающая повышение возбудимости и автоматии, активацию гетеротропных очагов возбуждения (аритмию).
l l l Влияние Са 2+. Гиперкальциемия ускоряет диастолическую деполяризацию и ритм сердца, повышает возбудимость и сократимость, очень высокая концентрация может привести к остановке сердца в систоле. Гипокальциемия снижает диастолическую деполяризацию и ритм.
Интеграция механизмов, регулирующих работу сердца. l l Гипоталамус осуществляет: прямые нервные связи с парасимпатическим и симпатическим центрами (передний и задний гипоталамус соответственно) и интеграцию этих вегетативных центров в регуляции сердца; интеграцию вегетативной и эндокринной регуляции сердечной деятельности (гипоталамо‑гипофизарная регуляция, симпатоадреналовая система); включение сердца как вегетативного компонента пищевой, половой, агрессивно-оборонительной и других поведенческих актов.
l l l Кора больших полушарий головного мозга – высшая ступень в иерархии механизмов регуляции сердца. Кардиоактивные зоны коры мозга (моторная и премоторная зоны, поясная извилина, орбитальная поверхность лобных долей, передняя часть височной доли) совпадают с зонами корковой проекции сердечной афферентации. Через кору мозга регуляция сердца включается для обеспечения высших форм целенаправленного поведения человека. Кора головного мозга включает реакцию сердца в периферические компоненты психофизиологических процессов (эмоций, внимания и др. ). Кора мозга создает возможность условно-рефлекторного влияния на сердечную деятельность (предстартовое состояние).
Кровоснабжение миокарда. l l Структурные особенности. Левая коронарная артерия снабжает левый желудочек, межжелудочковую перегородку и большую часть левого и правого предсердий. Правая коронарная артерия снабжает правый желудочек и часть левого и правого предсердий. Плохо выражены межартериальные анастомозы (пропускают 3 – 5 % кровотока).
l l l Количественная характеристика коронарного кровотока. В покое через коронарные артерии сердца протекает 60 – 80 мл крови/100 г/мин, т. е. 5 % МОК (250 мл/мин), потребляется 6 – 10 мл 02/100 г/мин. При физической нагрузке эти показатели увеличиваются в 4 – 7 раз. Сердце извлекает из артериальной крови ~ 50% О 2 (в организме в среднем 25 – 30 %). Увеличение потребления О 2 в сердце обеспечивается в основном увеличением коронарного кровотока и в меньшей степени – увеличением экстракции О 2 из крови. Базальный уровень потребления О 2, сохраняющий структуру сердца, около 1, 5 мл/100 г/мин.
l l l Резкие колебания коронарного кровотока в течение кардиоцикла. В период систолы левого желудочка его сосуды пережимаются, кровоток составляет 15 % общей величины в кардиоцикле, в период диастолы кровоток составляет 85 %; в предсердиях и правом желудочке эти колебания не выражены. Роль диастолического давления в аорте для коронарного кровотока определена тем, что оно является входным давлением для коронарных сосудов.
l l l Регуляция коронарного кровотока. Миогенная регуляция обеспечивает ауторегуляцию коронарного кровотока в диапазоне АД = 70 – 145 мм рт. ст. Миоциты коронарных артерий имеют ‑ и -адренорецепторы и Мхолинорецепторы, количество которых больше в крупных артериях. Нейрогенный тонус составляет в покое около 20 % тонуса. Симпатическая стимуляция через α-адренорецепторы вызывает сужение коронарных со судов и снижение кровотока (первая кратковременная фаза); уве личивая работу сердца и образованиевазоактивных метаболитов, вызывает расширение коронарных сосудов и увеличение коронарного кровотока (вторая более длительная фаза). (Расширению сосудов способствует и слабый эффект норадреналина на β 1 адренорецепторы. ) Парасимпатическая стимуляция вызывает расширение сосудов через Мхолинорецепторы (первая кратковременная фаза); уменьшая работу сердца, приводит к сужению коронарных артерий (вторая более длительная фаза) (роль блуждающего нерва в регуляции коронарного кровотока признается не всеми исследователями).
l l l l Гуморальная регуляция. Вазоактивные метаболиты: повышение концентрации аденозина, оксида азота (NO), К+, Н+, СО 2, снижение О 2 приводит к расширению коронарных артерий; противоположная динамика метаболитов приводит к сужению коронарных артерий. Гистамин, брадикинин, простагландины Е, Na+–уретический пептид приводят к расширению коронарных сосудов. Адреналин через 1 -адренорецепторы суживает (слабый эффект), через ‑адренорецепторы расширяет коронарные сосуды (преобладающий эффект). Ангиотензин II и вазопрессин суживают коронарные сосуды
Скачать презентацию Лекция 14 Регуляция сердечной деятельности Кровообращение в миокарде
Лекция 14.Рег сердца.ppt