Особенности коронарного русла и его регуляция

18 Февраля в 22:45 5414 0


Известно, что уровень энергетического обмена сердца в условиях полного покоя организма достаточно высок. Собственные запасы кислорода, связанного в миокарде с миоглобином, невелики. Между тем величина коронарного кровотока относительно невелика, она составляет менее 1 мл на 1 г мышцы сердца, или около 250 мл в минуту, это - 5 % от общего минутного объема сердца. Вследствие этого экстракция О2 из притекающей артериальной крови максимальна: объемная доля кислорода в коронарной венозной крови составляет только 5-6 %, тогда как объемная доля кислорода в крови в полых венах - 14-15 %. Поэтому всякое увеличение ПМО2 при усилении сердечной деятельности обеспечивается за счет роста коронарного кровотока, который может возрастать до 20 % от минутного объема крови. Рост коронарного кровотока происходит главным образом вследствие расширения коронарных сосудов, открытия капилляров. Следовательно, артериолярный участок сосудистого коронарного русла должен обладать значительным резервом для расширения. «Благополучие» сердца зависит от приспособительных свойств коронарных сосудов менять свою пропускную способность.

Правая и левая коронарные артерии осуществляют доставку всей артериальной крови к миокарду, и этот коронарный кровоток прямо пропорционален градиенту давления между давлением крови в аорте и давлением в правом предсердии, куда дренируется устье коронарного синуса, и обратно пропорционален сопротивлению коронарных сосудов:

ф19

где Qкор - коронарный кровоток; Раорт - среднее давление в аорте в диастолу; Рпр.пр. - среднее давление в правом предсердии; Rкоp - сопротивление коронарных сосудов; К - коэффициент, учитывающий вязкость и трение крови о стенку сосуда; ДРкор - градиент перфузионного давления в коронарных артериях.

На величину коронарного кровотока оказывают влияние анатомические, механические, гидравлические и метаболические факторы [E.Braunwald and al., 1984].

Анатомические факторы

Локализация устий коронарных артерий в проксимальном отделе восходящей аорты внутри синусов Вальсалвы может вести к некоторому ограничению коронарной перфузии: во время систолы сердца створки аортального клапана открыты и частично прикрывают устья. Во время диастолы, когда аортальные клапаны закрыты, аортальное диастолическое давление передается беспрепятственно через растянутые синусы к устьям коронарных артерий. Синусы Вальсалвы представляют миниатюрные резервуары, поддерживающие относительно постоянный перфузионный градиент и коронарный кровоток во время диастолы. Основные правая и левая коронарные артерии проходят по эпикардиальной поверхности сердца и дают начало сосудам двух типов - А и Б. Сосуды А кровоснабжают наружную половину миокарда, они отходят от эпикардиальной артерии под острым углом и быстро разветвляются. Сосуды Б, или пенетрирующие сосуды, отходят от эпикардиальных сосудов под прямым углом, идут в глубь миокарда, где формируют обширные субэндокардиальные сплетения. В более тонком миокарде правого желудочка имеются, по-видимому, только сосуды А. Между ветвями одной крупной артерии или между ветвями соседних артерий имеются анастомозы (рис. 1). Распространенность и размеры этих коллатеральных сосудов заметно различаются. При обычных физиологических условиях такие сосуды меньше 40 мкм в диаметре и практически не играют функциональной роли. Пропускная способность межартериальных анастомозов в физиологических условиях незначительна и составляет 3-5 % величины кровотока в основном стволе коронарной артерии. Однако, когда миокардиальная перфузия нарушается из-за обструкции большого сосуда, эти коллатерали увеличиваются через несколько недель и кровоток через них возрастает, иногда превышая перфузию через обструктированный сосуд [E.Braunwald and al., 1984]. Аналогичные анастомозы в обход капилляров имеются и на уровне артериол и венул. Плотность капиллярной сети миокарда составляет около 4000 капилляров на 1 мм2 поперечного сечения сердца и не является равномерной, так как прекапиллярные сфинктеры регулируют ток крови в зависимости от функционального состояния миокарда.

Схема кровоснабжения миокарда и анастамозов коронарных артерий

Рис. 1. Схема кровоснабжения миокарда и анастамозов коронарных артерий

Длинный путь сосудов Б обусловливает их большую подверженность воздействию внутримиокардиального и колебаниям коронарного перфузионного давления, что влечет значительную изменчивость коронарного кровотока в ходе фаз сердечного цикла.

Эффективное перфузионное давление, как указывалось выше, есть градиент давления между устьями коронарных артерий и коронарным синусом. Во время сердечного цикла эффективное перфузионное давление не является величиной постоянной: при открытии аортальных клапанов фракция быстрого изгнания крови, проходя мимо устий коронарных артерий, оказывает «инжекторный эффект» - эффект Вентури на перфузионное коронарное давление (эффект подсасывания), снижая его до значений, несколько меньших аортального давления. На колебания эффективного коронарного перфузионного давления влияют и изменения давления в правом предсердии. В обычных условиях колебания давления в правом предсердии настолько малы, что не влияют на величину коронарного кровотока. При трикуспидальной и сердечной недостаточности подъем давления в правом предсердии становится значимым, что ведет к снижению градиента эффективного перфузионного давления.

На сопротивление внутримиокардиальных сосудов, определяющее кровоток через них, влияет внутримиокардиальное давление, которое зависит преимущественно от давления внутри полости желудочков сердца. Во время систолы давление внутри желудочков намного выше, чем в диастолу, и миокардиально - компрессионные силы действуют на внутримиокардиальные сосуды значительно сильнее. Поэтому приток крови к миокарду во время систолического давления в аорте минимален, а в фазу диастолического покоя - максимален. Венозный отток коронарной крови, наоборот, максимален в систолу.

Суммарное воздействие эффективного перфузионного и внутримиокардиального давления на величину кровотока в правой и левой коронарных артериях представлено на рис. 2. Так как компрессионное давление, развиваемое миокардом правого желудочка в систолу, во много раз меньше, чем в левом желудочке, и меньше давления в аорте, перфузия правого желудочка не прерывается во время систолы, и поток крови в правой коронарной артерии повторяет кривую давления в аорте. Соотношение систолической и диастолической фаз общего коронарного кровотока равно примерно 1:6, но оно может изменяться при различных условиях. Тахикардия может снизить миокардиальную перфузию за счет укорочения времени диастолы. Недостаточность аортальных клапанов, сопровождающаяся снижением диастолического давления, уменьшает эффективное внутрикоронарное перфузионное давление и коронарный кровоток в диастолу. «Удушающий» эффект систолы на миокардиальную перфузию достигает своего апогея при обструкции выходного отдела левого желудочка (подклапанный или клапанный стеноз устья аорты), когда внутри-желудочковое давление увеличивается, а коронарное перфузионное давление остается прежним.

Диаграмма влияния уровней давления в аорте

Рис. 2. Диаграмма влияния уровней давления в аорте и полостях желудочков сердца на кровотоки в левой и правой коронарной артериях в зависимости от фаз сердечного цикла.

Субэндокардиальные слои миокарда во время систолы испытывают двойное воздействие - со стороны внутрижелудочкового давления и со стороны сокращающихся субэпикардиальных слоев, поэтому напряжение мышечных слоев субэндокардиальных участков превышает величину внутрижелудочкового давления и значительно выше, чем в субэпикардиальных слоях. Согласно модели «waterfall» (водопад) [J.M. Downey, E.S. Kirk, 1975], систолическая фаза кровотока в субэндокардиальных слоях значительно меньше, чем в субэпикардиальных. Тем не менее при физиологических условиях отношение эндокардиального кровотока к эпикардиальному в среднем за сердечный цикл составляет 1:1 или несколько выше вследствие преимущественной дилатации субэпикардиальных сосудов и их более плотного распределения в этой зоне. Подобное соотношение кровотоков полнее обеспечивает энергетические нужды различных слоев миокарда. Причины, вызывающие уменьшение градиента давления между аортой и левым желудочком во время диастолы или укорочение продолжительности диастолы, снижают отношение субэндокардиального кровотока к субэпикардиальному. Более низкий тонус субэндокардиальных сосудов, по-видимому, является ответственной реакцией на комбинированное воздействие более выраженного миокардиального давления и повышенной потребности в кислороде этой зоны. Согласно этому вазодилатационный резерв в субэндокардиальных регионах снижен. Поэтому снижение перфузионного градиента или увеличение компрессионного миокардиального фактора в первую очередь уменьшает контрактильность во внутренних слоях стенки желудочка с локальным увеличением продуктов анаэробного обмена и уменьшением межклеточного рО2.

Для оценки энергообеспеченности миокарда (ЭОМ), особенно его субэндокардиальных слоев, был предложен индекс «диастолическое давление - время» (DPTI). Графически этот индекс представлен площадью, заключенной между кривыми давления в аорте и левом желудочке во время диастолы. Этот индекс учитывает величину диастолического давления в аорте и в левом желудочке, степень диастолического расслабления сердечной мышцы, длительность диастолы, факторы, определяющие кровоснабжение субэндокардиальных слоев миокарда. Отношение DPTI/TTI было использовано как индекс связи между снабжением и потреблением О2 (рис. 3):

Энергообеспеченность миокарда

Диаграмма расчета энергообеспеченности миокарда

Рис. 3. Диаграмма расчета энергообеспеченности миокарда: 1. TTI - индекс «напряжение-время»; 2. DPTI - диастолический индекс «давление-время»; 3. Т - время

Уменьшение отношения DPTI /ТТI ниже критической величины 0,7 сочетается с уменьшением отношения эндокард/эпикард кровотока, которые можно определить сканированием миокарда радиоактивными микросферами 86Rb, а при отношении DPTI /ТТI >0,8 миокард левого желудочка перфузируется относительно равномерно.

Коронарное сопротивление, определяющее коронарный кровоток, значительно изменчиво под влиянием колебаний сосудистого тонуса, модулирование которого регулируется нейрогенными, метаболическими, миогенными и фармакологическими факторами.

Нейрогенная регуляция коронарного сосудистого сопротивления

Оценка роли нейрогенной регуляции коронарного кровотока значительно осложнена тем, что при раздражении экстракардиальных нервных структур (симпатических и парасимпатических) одновременно возбуждаются и вазомоторные и кардиомоторные эффекторы, дающие суммарный эффект вазомоторных, инотропных, хронотропных и метаболических реакций, несмотря на раздельную эффекторную иннервацию коронарных сосудов и миокарда.

Регуляция коронарных сосудов осуществляется двойной иннервацией - парасимпатической и симпатической системами, непосредственным контактированием холинергических (ацетилхолин) и адренергических (норадреналин) нервных элементов на рецепторных структурах клеточных мембран гладких мышц сосудов. Эфферентные терминали вплотную соприкасаются с мышечной оболочкой сосудов и капилляров. На тонких нервных терминалиях имеются многочисленные варикозные утолщения - синаптический аппарат нервно-мышечных связей коронарных сосудов (рис. 4).

Схема строения синапса и медиаторной передачи нервного импульса

Рис. 4. Схема строения синапса и медиаторной передачи нервного импульса

При активации парасимпатической нервной системы (n. vagus) или при введении ее медиатора - ацетилхолина, возникает коронарная вазодилатация. Вазодилатационный эффект реализуется через рецепторно-гуанилатциклазную систему с образованием из ГМФ - цГМФ, который вызывает релаксацию гладкой мышцы сосудистой стенки.

Действие, оказываемое симпатической нервной системой на коронарное русло, является смешанным. Это объясняется наличием б- и в-адренергических рецепторов в сердечной мышце и коронарных сосудах. Современная классификация, учитывая анатомическую локализацию, выделяет пре- и постсинаптические адренорецепторы, б1-, б2-, в1- и в2-адренорецепторы - их функциональные подвиды. Пресинаптические рецепторы локализуются на мембранах варикозных утолщений, содержащих адренергический нейротрансмиттер норадреналин, и модулируют высвобождение норадреналина из нейрона. При стимуляции пресинаптического б-адренорецептора норадреналином или подобным соединением ограничивается мобилизация нейротрансмиттерного норадреналина, а при стимуляции в-адренорецептора увеличивается высвобождение норадреналина (рис. 4).

С помощью селективных адреноблокаторов удалось дифференцировать локализацию рецепторов: б- и в2-адрено-рецепторы расположены в коронарных сосудах, а в1-адренорецептор - в миокарде. Однако имеются сведения о смешанном составе адренорецепторов в миокарде [В. Wilffert and al., 1984].

Наличие пресинаптических адренорецепторов и их функциональных различий объясняет дуальность эффекта введения норадреналина в коронарное русло неанестезированных собак:

1) начальный короткий подъем коронарного кровотока со снижением сосудистого сопротивления;

2) последующее повышение сосудистого сопротивления и нормализация коронарного кровотока [Е. Braunwald and al., 1984].

При блокаде в1- и в2-рецепторов пропранололом и раздражении симпатических нервов вместо вазодилатации возникала вазоконстрикторная реакция коронарных сосудов, которая была более выражена при селективной в1-блокаде. Таким образом, действие норадреналина через в2-рецеп-торы выражается в вазодилатации, а при их блокаде - опосредованно через б-адренорецепторы - в вазоконстрикции. Блокада в1-рецепторов снимает метаболическое вазодилатационное влияние миокарда в результате выключения инотропных и хронотропных адренергических реакций.

Следует отметить, что нейрогенные реакции коронарных сосудов слабее, чем реакции сосудов в других органах. Вазомоторные реакции коронарных артерий почти полностью направлены на обеспечение соответствия между кровотоком и энергообеспечением сердца и не участвуют в регуляции артериального давления и органных перераспределений минутного объема крови.

Метаболическая ауторегуляция коронарного кровотока

В ауторегуляции сосудистого сопротивления сердца принимают участие продукты регионарного миокардиального метаболизма. Известно, что гипоксия - мощный фактор коронарной вазодилатации. В исследованиях различных авторов показано вазодилатационное действие на коронарные сосуды снижения рО2. Молекула О2 диффундирует через стенку сосуда и определяет констрикторный тонус прекапиллярных сфинкторов. Снижение рО2 увеличивает число открытых капилляров в результате релаксации этих сфинкторов. На ранних этапах ишемии транзиторное увеличение К+ ведет к вазодилатации через изменение трансмембранного потенциала мышечной сосудистой клетки.

Мощным вазодилататором является аденозин - продукт деградации циклических нуклеотидов. В результате снижения рО2 нарушается окислительно-фосфорилирующий цикл синтеза высокоэнергетических фосфатных соединений в миокардиальной клетке; увеличивается количество аденозина и продуктов его распада - инозина и гипоксантина, с выходом их во внеклеточное пространство. При увеличении ПМО2 увеличивается темп образования аденозина, и с последующим вазодилатирующим эффектом возрастает кровоток, приводя энергообеспечение в соответствие с уровнем ПМО2. В случаях снижения ПМО2 вымывание аденозина влечет вазоконстрикторный эффект и снижение кровотока [Е. Braunwald and al., 1984]. Вазодилатирующее влияние аденозина потенциируется пониженным рО2, а при постоянной концентрации аденозина тонус сосудистой стенки находится в прямо пропорциональной зависимости от рО2 в перфузируемой крови. В ауторегуляции коронарного кровотока принимают участие изменения осмотического давления среды, рН и рСО2, ионы К+, Са++, неорганического фосфата, кининкалликрииновая система. Брадикинин расширяет коронарные сосуды и увеличивает проницаемость стенок микрососудов [R.W. Foster, В. Сох, 1980].

При перфузионном давлении в коронарных сосудах ниже 60-70 мм рт. ст. ауторегуляция коронарного потока крови сводится на нет, так как коронарные сосуды максимально дилатированы и кровоток становится зависимым только от давления. Это следует иметь в виду у больных острым инфарктом миокарда, когда при снижении давления уменьшается кровоток через непораженные сосуды и, соответственно, коллатерали, что ведет к расширению зоны поражения миокарда.

Вазодилатационный эффект в нормальной зоне может провоцировать падение перфузионного давления и потока крови в зоне пораженной артерии и развитие синдрома «обкрадывания».

В регуляции сосудистого тонуса коронарных артерий принимают участие продукты метаболизма арахидоновой кислоты: простагландины (ПГ), простациклины (ПЦ), тромбоксаны (Тх), лейкотриены (ЛТ) (Рис. 5). [PL. Cannon, 1984]. Имеются сведения, что ПГ группы А и Е, синтезируемые в тканях сердца, расширяют коронарные артерии и усиливают сокращение сердца. Простациклины группы I2 (ПЦI2), синтезируемые в сосудистой стенке, миокарде предсердий и желудочков, - потенциальные вазодилататоры и ингибиторы агрегации тромбоцитов. Последние, в свою очередь, продуцируют тромбоксан А2 - мощный агрегант тромбоцитов и вазоконстриктор. Conti с сотрудниками [1979] показали, что баланс ПЦI2 и ТхА2 в синтезе и деградации их внутри коронарного сосудистого ложа определяет агрегацию и дезагрегацию тромбоцитов, также какдилатацию и констрикцию сосудов. У пациентов со спазмом коронарных артерий отмечено значительное увеличение ТхВ2 (продукт метаболизм ТхА2) в плазме. Однако у пациентов со стенокардией, вызванной частотной стимуляцией сердца, также обнаружено увеличение концентрации ТхВ2, но только после окончания стимуляции сердца и начала ишемии. Запоздалый подъем ТхВ,, вероятно, является следствием процессов, лимитирующих поток крови (спазм, атеросклеротическая обструкция, тромбоцитарный тромб) и замедление вымывания ТхВ2 из ишемизированного региона. Можно предположить, что в области атеросклеротического поражения коронарной артерии возникает дефицит синтеза ПЦI2, что ведет к увеличению агрегационной способности в этой области тромбоцитов, высвобождению ТхА2 и вазоконстрикции.

Схема влияния различных факторов на тонус коронарных сосудов

Рис. 5. Схема влияния различных факторов на тонус коронарных сосудов

Лейкотриены - производные арахидоновой кислоты, являющиеся продуктами воспалительных реакций, контролируют миграцию нейтрофилов (хемотаксис и агрегацию) и могут вызывать констрикцию коронарных артерий. Так, внутрикоронарное введение 2-10-11 моль ЛТД4 вызывает достоверное сужение коронарных артерий. Увеличение дозы приводит к появлению ишемических признаков ЭКГ, нарушению сократительной функции миокарда (снижение скорости нарастания давления в левом желудочке) и к уменьшению ударного выброса. Коронарная вазоконстрикция, вызванная ЛТД4, происходит без высвобождения ТхВ2 в кровь коронарного синуса. [P.L.Cannon, 1984].

Миогенная регуляция коронарного кровотока

Транзиторное растягивание сосудистой гладкой мышцы в результате повышения перфузионного давления стимулирует сокращение этой мышцы, т.е. в основе миогенной регуляции сосудистого тонуса лежат процессы электромеханического сопряжения. При увеличении ПМO2 - «приоритетного» фактора регуляции кровотока, повышаются перфузионное давление и кровоток, однако миогенный механизм ограничивает избыточную перфузию. Особенно это выгодно, когда подъем артериального давления на фоне брадикардии не сопровождается увеличением ПМO2. По всей вероятности, роль миогенного механизма в регуляции коронарного кровотока «скромна» и может меняться под действием различных гуморальных факторов [Е. Braunwald and al., 1984]. На рисунке 5 представлена схема наиболее важных факторов, влияющих на коронарный кровоток.

Таким образом, при рассмотрении механизмов регуляции коронарного кровотока следует руководствоваться концепцией функционального единства сосудов и органа, кровоснабжаемого этими сосудами. Еще И.В. Давыдовский [1966] указывал, что при изучении сосудистой системы необходимо учитывать принадлежность отдельных частей ее к различным органам, так как функциональное состояние сосудов будет разным.

Инфаркт миокарда. А.М. Шилов

Похожие статьи
  • 02.04.2012 54479 10
    Инфаркт

    Инфаркт — очаг некроза, развившегося вследствие нарушения кровообращения. Инфаркт называют также циркуляторным, или ангиогенным некрозом. Термин "инфаркт" (от лат. нафаршировать) был предложен Вирховым для формы некроза, при которой омертвевший участок ткани пропитывается кровью.

    Инфаркт миокарда
  • 05.04.2012 17975 20
    Острый инфаркт миокарда

    Острый инфаркт миокарда определяют, пользуясь клиническими, электрокардиографическими, биохимическими и патоморфологическими характеристиками. Признано, что термин «острый инфаркт миокарда» отображает смерть кардиомиоцитов, вызванную длительной ишемией.

    Инфаркт миокарда
  • 25.02.2013 16823 13
    Непрямые антикоагулянты

    Тромбоз сосудов разной локализации занимает одно из ведущих мест среди причин инвалидизации, смертности и сокращения средней продолжительности жизни населения, которые определяют необходимость широкого применения в медицинской практике препаратов с антикоагулянтными свойствами.

    Инфаркт миокарда
показать еще
 
Сердечно-сосудистая хирургия