Механизмы, контролирующие иммунную систему

Количественные характеристики популяций и субпопуляций клеток им­мунной системы и их функциональная активность находятся под гормо­нальным и цитокиновым контролем.

8.4.1. Гормональный контроль

Влияние нейроэндокринной системы на иммунную систему может быть прямым или опосредованным. Прямой контроль осуществляется путем свя­зывания нейромедиаторов или гормонов с соответствующими рецепторами на клетках иммунной системы. Контроль может быть опосредован влияни­ем нейромедиаторов и гормонов на стромальные клетки органов иммун­ной системы. Клетки иммунной системы имеют рецепторы, позволяющие им получать сигналы от многих гормонов и нейромедиаторов: кортикосте- ■ роидов, инсулина, гормона роста (соматотропин), эстрадиола, тестостеро­на, p-адренергических агентов, ацетилхолина, эндорфинов и энкефалинов.

Секреция глюкокортикоидов в ответ на стресс, который нередко сопут­ствует иммунному ответу, играет роль регуляции по механизму обратной свя­зи. Провоспалительные цитокины ИЛ-1, ИЛ-6, ТНФ-альфа, секреция ко­торых сопутствует клеточному иммунному ответу, стимулируют продукцию глюкокортикоидов через гипоталамус-гипофизарно-надпочечниковую сис­тему. Это ведет к подавлению активности клеточного иммунного ответа.

Глюкокортикоиды, являющиеся физиологическими регуляторами им­мунного ответа, влияют на разные функции лимфоцитов и антигенпрезен­тирующих клеток: на рециркуляцию лимфоцитов, на адгезию лейкоцитов к эндотелиальным клеткам, на продукцию цитокинов и количество цито­киновых рецепторов на клетках.

Глюкокортикоиды действуют на клетки, формируя комплексы с соот­ветствующими внутриклеточными рецепторами, которые препятствуют транскрипции отдельных генов, в том числе генов, ответственных за про­дукцию цитокинов. В концентрациях, превосходящих физиологический уровень, глюкокортикоиды блокируют транскрипцию многих цитокинов: туморнекротизирующего фактора, гамма-интерферона, интерлейкинов-1, -2, -5, -6, -12. В то же время глюкокортикоиды индуцируют продукцию Т- лимфоцитами ингибирующих цитокинов: трансформирующего ростового фактора-бета и интерлейкина-10. С нарушениями продукции и рецепции цитокинов связаны противовоспалительные и иммуномодулирующие эф- I? фекты глюкокортикоидов.

Глюкокортикоиды способны влиять на характер иммунного ответа: уси­ливать синтез цитокинов, характерных для Th2, потенцировать эффекты интерлейкина-4. Разная чувствительность субпопуляций Thl и Th2 к глю­кокортикоидам связана с различиями количества гормональных рецепто­ров у этих клеток. Под влиянием ИЛ-4 в сочетании с ИЛ-2 у лимфоцитов повышается количество рецепторов для глюкокортикоидов, а под влияни­ем гамма-интерферона количество рецепторов для глюкокортикоидов сни­жается. Так, дифференцировка лимфоцитов в отсутствие ИЛ-4, в присут­ствии высокой концентрации гамма-интерферона приводит к созреванию Thl, резистентных к глюкокортикоидам.

У отдельных индивидуумов генетически детерминирован высокий уро­вень стресс-индуцированной продукции глюкокортикостероидов. Повы­шенная чувствительность этих индивидуумов к внутриклеточно паразити­рующим патогенным агентам объясняется низким уровнем клеточного им­мунного ответа, подавленного в присутствии повышенного уровня глюко­кортикостероидов.

Стимулирующим действием эстрогенов на иммунную систему объясня­ют более высокую устойчивость женщин к инфекциям и более высокую частоту аутоиммунных заболеваний среди женщин по сравнению с мужчи­нами. С возрастным снижением продукции андрогенного гормона дегид­роэпиандростерона, сопряженным с повышением продукции цитокина ИЛ-6, связывают состояние возрастного иммунодефицита у людей старше 60 лет.

Тироксин стимулирует процессы пролиферации и дифференцировки

Таблица 8.6. Влияние гормонов и нейромедиаторов на иммунную

систему
Угнетение	Стимуляция
Кортизол Кортикотропин Адреналин Андрогены Гестагены Медиаторы симпатического отдела нервной системы	Эстрогены Соматотропин Тироксин Инсулин

 

иммунокомпетентных клеток. Соматотропин оказывает прямое митоген­ное действие на Т-лимфоциты.

Эффекты многих гормонов опосредованы их влиянием на секрецию гормонов тимуса: глюкокортикоиды, андрогены и эстрогены подавляют ее, а пролактин, СТГ и прогестерон — стимулируют (табл. 8.6).

Лимфоциты имеют p-адренергические рецепторы и получают сигналы от соответствующих медиаторов: норадреналина и нейроксина, которые угнетают пролиферацию лимфоцитов, стимулируя их дифференцировку. Ацетилхолин и холинергические стимулы, напротив, усиливают пролифе­рацию лимфоцитов. Холинергические влияния в тимусе способствуют на­коплению и эмиграции тимоцитов. Таким образом, проявляется альтерна­тивный характер адренергических и холинергических эффектов нервной системы в отношении иммунной системы.

Свидетельствами нейроэндокринной регуляции иммунной системы мо­гут служить: зависимость иммунологических функций от циркадных рит­мов, иммуномодулирующие эффекты гипноза, возможность условно-реф­лекторной стимуляции или угнетения иммунного ответа.

8.4.3. Цитокиновый контроль

Цитокинами называют белковые и полипептидные молекулы, которые продуцируются клетками иммунной системы (лимфоцитами, мононукле- арными фагоцитами, дендритными клетками), а также стромальными клетками. Цитокины действуют на клетки, соединяясь со своими поверх­ностными рецепторами. Связывание цитокина с рецептором служит ис­точником сигнала активации генов, который передается в ядро клетки. Чувствительность клеток-мишеней к действию цитокинов изменяется в за­висимости от количества цитокиновых рецепторов на их поверхности. Время синтеза цитокина, как правило, краткосрочно: лимитирующим фак­тором служит нестабильность молекул мРНК. Отдельные цитокины (на­пример, ростовые факторы) продуцируются спонтанно. Синтез цитокинов индуцируется: чаще всего, микробными компонентами и продуктами (на­пример, бактериальным эндотоксином). Кроме того, один цитокин может служить индуктором синтеза других цитокинов (например, интерлейкин 1 индуцирует продукцию интерлейкинов-6, -8, -12), чем обеспечивается кас­кадный характер цитокинового контроля. Для биологических эффектов цитокинов характерно то, что один и тот же цитокин проявляет разную биологическую активность, в то же время одну и ту же функцию могут вы­полнять разные цитокины. Этим обеспечивается запас прочности системы цитокинового контроля. При совместном влиянии на клетки цитокины могут выступать в качестве синергистов или антагонистов.

Большинство цитокинов оказывают наиболее выраженное влияние в ближайшем микроокружении клеток-продуцентов. Местное действие ци­токинов может быть как аутокринное, так и паракринное, в зависимости от того, связывается ли цитокин с рецептором на самой клетке-продуценте, или — на соседней клетке. Системное (эндокринное) влияние цитокинов возможно только в случае интенсивного накопления их в циркулирующей крови (например, при эндотоксическом шоке). Обычно в крови присутст­вуют следовые количества цитокинов, недостаточные для проявления сис­темных эффектов.

В костном мозге, в тимусе и лимфоидных органах постоянно происхо­дит спонтанный синтез цитокинов, выполняющих функции ростовых фак­торов, которые связываются с рецепторами на клетках-предшественницах, стимулируя процессы их пролиферации и дифференцировки.

В очаге инфекции бактериальные компоненты и продукты индуцируют синтез макрофагами так называемых провоспалителъных цитокинов (интер­лейкины-1, -6, -8, туморнекротизирующий фактор), которые связываются с рецепторами на других макрофагах, лимфоцитах и эндотелиальных клет­ках. Их основные функции: усилить приток лейкоцитов из кровяного рус­ла в очаг инфекции, активировать синтез фагоцитирующими клетками бактерицидных молекул — супероксидных и нитроксидных радикалов.

В динамике процесса воспаления те же макрофаги начинают продуци­ровать противовоспалительные цитокины—интерлейкины-10, -13, транс­формирующий ростовой фактор, которые связываются со своими рецепто­рами на клетках, посылая к ядру сигналы ингибиции функций фагоцити­рующих клеток, в том числе продукции провоспалительных цитокинов.

Цитокины, контролирующие силу и форму специфического иммунного ответа, продуцируются Thl (гамма-интерферон и туморнекротизирующий фактор бета) или Th2 (интерлейкины-4, -5, -6, -10, -13). Первая группа цитокинов обеспечивает перевес клеточного иммунного ответа над гумо­ральным, а вторая обеспечивает перевес гуморального иммунного ответа над клеточным. Например, продукт Th2 интерлейкин-4 ингибирует боль­шинство функций макрофагов, активированных гамма-интерфероном. Ин­терлейкин-10 ингибирует представление антигена, продукцию провоспали­тельных цитокинов, является синергистом ИЛ-4. Продукт Thl гамма-ин­терферон ингибирует функции В-лимфоцитов, участвующих в гумораль­ном ответе. Таким образом, под влиянием отдельных цитокинов и их соче­таний может изменяться характер специфического иммунного ответа. Это значит, что от баланса цитокинов зависит эффективность противоинфек- ционной защиты, поскольку от внутриклеточно паразитирующих микроор­ганизмов эффективна клеточная защита, а против внеклеточно паразити­рующих микроорганизмов эффективнее специфический гуморальный от­вет. Цитокины выполняют функции межклеточных медиаторов, обеспечи­вающих передачу сигналов активации или ингибиции от одних клеток к другим.

ГЛАВА 9

Функции систем кровообращения и лимфообращения

Система кровообращения

Основное назначение сердечно-сосудистой системы — обеспечение крово­обращения, т. е. постоянной циркуляции крови из сердца в сосуды и из них вновь к сердцу. Движущей силой кровотока является энергия, задавае­мая сердцем потоку крови в сосудах, и градиент давления — разница давле­ний между последовательными отделами сосудистого русла: кровь течет от области высокого давления к области низкого давления. Поэтому из аорты (где среднее давление составляет 100 мм рт. ст.) кровь поступает через сис­тему магистральных артерий (80 мм рт. ст.) и артериол (40—60 мм рт. ст.) в капилляры (15—25 мм рт. ст.), откуда продолжает движение в венулы (12— 15 мм рт. ст.), венозные коллекторы — более крупные вены (3—5 мм рт. ст.) и полые вены (1—3 мм рт. ст.).

Центральное венозное давление — давление в устье полых вен — состав­ляет около 0 мм рт. ст. В легочной артерии (в которой течет венозная кровь) кровяное давление равно 18—25 мм рт. ст., в легочной вене —3— 4 мм рт. ст. и в левом предсердии — 2—3 мм рт. ст.

Благодаря постоянному движению крови в сосудах выполняются основ­ные функции системы кровообращения: 1) транспорт веществ, необходи­мых для обеспечения специфической деятельности клеток организма; 2) доставка к клеткам организма химических веществ, регулирующих их обмен; 3) отвод от клеток продуктов метаболизма; 4) гуморальная, т. е. осуществляемая через жидкость, связь органов и тканей между собой; 5) доставка тканям средств защиты; 6) удаление вредных веществ из орга­низма; 7) обмен тепла в организме. Следовательно, система кровообраще­ния выполняет одновременно две задачи: обеспечивает циркуляцию крови в системе и нутритивную (питательную) функцию клеток всех органов и тканей. При этом к тканям доставляются не только питательные вещества, но также кислород, физиологически активные вещества, в том числе гор­моны, вода, соли, а из тканей выводятся углекислота и другие продукты обмена веществ.

Кровоток в организме теплокровных животных осуществляется по двум кругам, соединенным между собой через сердце. Малый (или легочный) круг кровообращения осуществляет прямой контакт с внешней средой, а большой — обеспечивает контакт с органами и тканями.

9.1.1. Функциональные классификации системы кровообращения

Распространено и обосновано деление сердечно-сосудистой системы по уровню кровяного давления: область высокого и область низкого давления. К области высокого давления относят левый желудочек сердца, артерии

крупного, среднего и малого калибра, артериолы; к области низкого давле­ния — остальные отделы системы (от капилляров до левого предсердия).

В функциональной классификации шведского физиолога Б. Фолкова предусмотрено деление системы кровообращения на «последовательно со­единенные звенья».

1. Сердце — насос, ритмически выбрасывающий кровь в сосуды.

2. Упруго-растяжимые сосуды, которые превращают периодичный вы­брос крови из сердца в равномерный кровоток (аорта с ее отделами, легочная артерия).

3. Резистивные сосуды (сосуды сопротивления) — прекапиллярный (в ос­новном артериолы) и посткапиллярный отделы (венулы), которые вместе создают общее сопротивление кровотоку в сосудах органов.

4. Прекапиллярные сфинктеры — специализированный отдел мельчайших артериальных сосудов, сокращение гладкомышечных клеток этих сфинктеров может приводить к перекрытию просвета мелких сосудов. Эти сосуды регулируют объем кровотока в капиллярном русле.

5. Обменные сосуды, или истинные капилляры, где кровь контактирует с тканью благодаря огромным поверхностям капиллярного ложа. Здесь реализуется основная функция сердечно-сосудистой системы — об­мен между кровью и тканями.

6. Шунтирующие сосуды (артериовенозные анастомозы), наличие кото­рых доказано не для всех тканей.

7. Емкостные сосуды, в которых изменения просвета, даже столь неболь­шие, что не оказывают существенного влияния на общее сопротивле­ние, вызывают выраженные изменения распределения крови и вели­чины притока ее к сердцу (венозный отдел системы).

Однако разделение на «резистивные» и «емкостные» сосуды весьма ус­ловно, поскольку сопротивлением обладают как артериальные, так и ве­нозные сосуды, хотя в количественном плане эта функция различна для указанных отделов. С другой стороны, емкостью обладают как венозные сосуды, так и артериальные. Весьма расплывчатым является и понятие «емкостные сосуды», поскольку одни авторы относят к ним все венозное ложе, другие — только венулы и мелкие вены. Неудачно выделены в клас­сификации и «прекапиллярные» сфинктеры, поскольку в венозном русле также существуют сосуды с расположением гладкомышечных волокон типа сфинктеров или запирательных образований.

Функциональное назначение различных отделов сердечно-сосудистой системы отражает следующая классификация (Б. И. Ткаченко):

1. Генератор давления и расхода крови — сердце, подающее кровь в аорту и легочную артерию во время систолы.

2. Сосуды высокого давления — аорта и крупные артериальные сосуды, в которых поддерживается характерный для индивидуума уровень кро­вяного давления.

3. Сосуды — стабилизаторы давления — мелкие артерии и артериолы, ко­торые путем сопротивления кровотоку и во взаимоотношении с сер­дечным выбросом поддерживают оптимальный для системы уровень артериального давления.

4. Распределители капиллярного кровотока — терминальные сосуды, глад­комышечные образования которых при сокращении прекращают кровоток в капилляре или возобновляют его (при расслаблении), обеспечивая необходимое в данной ситуации число функционирую­щих и нефункционирующих капилляров.

5. Обменные сосуды — капилляры и частично посткапиллярные участки венул, функция которых состоит в обеспечении обмена между кро­вью и тканями.

6. Аккумулирующие сосуды — венулы и мелкие вены, активные или пас­сивные изменения просвета которых ведут к накоплению крови (с возможностью ее последующего использования) или к экстренному выбросу ее в циркуляцию. Функция этих сосудов в основном емкост­ная, но они обладают и резистивной функцией, хотя и намного мень­шей, чем стабилизаторы давления.

7. Сосуды возврата крови — крупные венозные коллекторы и полые ве­ны, через которые обеспечивается подача крови к сердцу.

8. Шунтирующие сосуды — различного типа анастомозы, соединяющие между собой артериолы и венулы и обеспечивающие ненутритивный кровоток.

9. Резорбтивные сосуды — лимфатический отдел системы кровообраще­ния, в котором главная функция лимфатических капилляров состоит в резорбции из тканей белков и жидкости, а лимфатических сосудов — в транспортировке резорбированного материала обратно в кровь.

9.1.2. Общая характеристика движения крови по сосудам

Отличительной особенностью характеристики сердечно-сосудистой систе­мы на современном этапе является требование выражать все составляющие ее параметры количественно. Геометрические (табл. 9.1) и гидродинамиче­ские (табл. 9.2) характеристики системы кровообращения свидетельствуют о том, что аорта представляет собой трубку диаметром 1,6—3,2 см с пло­щадью поперечного сечения 2,0—3,5 см², постепенно разветвляющуюся на 10⁹ капилляров, площадь поперечного сечения каждого из которых равна 5 * 10~⁷ см².

Радиус усредненного капилляра может составлять 3 мкм, длина — около 750 мкм (хотя диапазон реальных значений довольно велик). Площадь по­верхности стенки каждого усредненного капилляра равна 15 000 мкм², а площадь поперечного сечения — 30 мкм². Поскольку доказано, что обмен происходит и в посткапиллярных венулах, можно допускать, что общая об­менная поверхность мельчайшего сосуда большого круга составляет 25 000 мкм². Общее число функционирующих капилляров у человека мас­сой 70 кг должно быть порядка 40 000 млн., тогда общая обменная пло­щадь поверхности капилляров должна составлять около 1000 м².

В сосудах различают скорость кровотока объемную и линейную.

Объемная скорость кровотока — количество крови, протекающее через поперечное сечение сосуда в единицу времени. Объемная скорость крово-

Таблица 9.1. Геометрические характеристики сосудистого русла большого круга крово­обращения

Сосуд	Диаметр, см	Общее число в организме	Длина, см
Аорта	1,6-3,2
Большие артерии	0,6-0,1	103	20-40
Малые артерии, артериолы	0,1-0,02	108	0,2-5
Капилляры	0,0005-0,001	109	0,1
Венулы, малые вены	0,02-0,2	109	0,2-1,0
Большие вены	0,5-1,0	103	10-30
Полые вены	2,0

 

Таблица 9.2. Гидродинамические характеристики сосудистого русла большого круга кровообращения

Сосуд	Давление, мм рт. ст.	Объем, см3	Скорость крово­тока, см • с-1	Сопротивление, дин • с • см-5
Аорта	100-120
Магистральные артерии	100-120			3,9 • 103
Ветвящиеся артерии	80-90			1,6- 10s
Терминальные артерии	80-90			1,2- 10s
Артериолы	40-60		0,3	2 ■ 1010
Капилляры	15-25		0,07	3,9-10"
Венулы	12-18		0,07	4-10’
Терминальные вены	10-12		1,3	3,2 • 103
Ветвящиеся вены	5-8		1,5	0,5 • 104
Венозные коллекторы	3-5		3,6
Полые вены	1-3

 

тока через сосуд прямо пропорциональна давлению крови в нем и обратно пропорциональна сопротивлению току крови в этом сосуде.

Линейная скорость кровотока отражает скорость продвижения частиц крови вдоль сосуда и равна объемной скорости, деленной на площадь се­чения кровеносного сосуда. Линейная скорость различна для частиц кро­ви, продвигающихся в центре потока и у сосудистой стенки. В центре со­суда линейная скорость максимальна, а около стенки сосуда она мини­мальна в связи с тем, что здесь особенно велико трение частиц крови о стенку.

Под сердечным выбросом понимают количество крови, выбрасываемой сердцем в сосуды в единицу времени.

Исходя из величины сердечного выброса в покое и средней скорости кровотока в капилляре (см. табл. 9.2) подсчитано, что площадь поперечно­го сечения капиллярного ложа должна в 700 раз превышать площадь попе­речного сечения аорты. В покое функционирует только 25—35 % капилля­ров и общая площадь их обменной поверхности составляет 250—350 м².

Давление и скорость кровотока в системе кровообращения уменьшают­ся от аорты до венул (см. табл. 9.2), а кровеносные сосуды становятся все более мелкими и многочисленными. В капиллярах скорость кровотока за­медляется наиболее выраженно, что благоприятствует отдаче кровью ве­ществ тканям. Для венозного отдела характерны низкий уровень давления и более медленная по сравнению с артериальным руслом скорость крово­тока.

Сопоставление величин давления, кровотока и сопротивления сосудов в различных отделах сосудистого русла (табл. 9.2) свидетельствует о том, что внутрисосудистое давление от аорты до полых вен резко снижается, а объ­ем крови в венозном русле, наоборот, возрастает. Следовательно, артери­альное русло характеризуется высоким давлением и сравнительно неболь­шим объемом крови, а венозное — большим объемом крови и низким дав­лением.

Считается, что в венозном русле содержится 75—80 % крови, а в арте­риальном — 15—17 % и в капиллярах — около 5 % (в диапазоне 3—10 %).

Исходя из этого в функциональной схеме сердечно-сосудистой системы (рис. 9.1) выделены 3 области: высокого давления, транскапиллярного об­мена и большого объема.

При функциональном единстве, согласованности и взаимообусловлен-

Рис. 9.1. Сердечно-сосудистая система (функциональная схе­ма).

Цифры в скобках — величина кро­вотока в покое (в % к минутному объему), цифры внизу рисунка — содержание крови (в % к общему объему).

Артериальная часть сердечно-сосу­дистой системы (светлая часть схе­мы) содержит всего 15—20 % обще­го объема крови и характеризуется высоким (относительно остальных отделов системы) давлением. В центре схемы находится область транскапиллярного обмена, т. е. капиллярных (обменных) сосудов, для обеспечения оптимальной функции которых служит, в основ­ном, сердечно-сосудистая система. При этом в виде точек обозначено большое число капилляров в орга­низме и огромная площадь их воз­можной поверхности во время функционирования органа или тка­ни, хотя цифры внизу указывают на сравнительно небольшой объем содержащейся в них крови в усло­виях покоя. Наибольшее количест­во крови содержится в области большого объема, которая обозна­чена штриховкой. Эта область со­держит в 3—4 раза больше крови, чем область высокого давления, в связи с чем и площадь, обозначен­ная на схеме штриховкой, больше площади светлой части схемы.

ности подразделов сердеч­но-сосудистой системы и характеризующих их пара­метров в ней условно выде­ляют три уровня:

а) системная гемодинамика — обеспечивающая процессы циркуляции крови (кругооборота) в системе;

б) органное кровообращение — кровоснабжение органов и тканей в зави­симости от их функциональной потребности;

в) микрогемодинамика (микроциркуляция) — обеспечение транскапил­лярного обмена, т. е. нутритивной (питательной) функции сосудов.

9. L3. Системная гемодинамика

Основными параметрами, характеризующими системную гемодинамику, являются: системное артериальное давление, общее периферическое со­противление сосудов, сердечный выброс, работа сердца, венозный возврат крови к сердцу, центральное венозное давление, объем циркулирующей крови к сердцу.

9.1.3,1. Системное артериальное давление

Внутрисосудистое давление крови является одним из основных парамет­ров, по которому судят о функционировании сердечно-сосудистой систе­мы. Артериальное давление есть интегральная величина, составляющими и определяющими которой являются объемная скорость кровотока (Q) и со­противление (R) сосудов. Поэтому системное артериальное давление (САД) является результирующей величиной сердечного выброса (СВ) и об­щего периферического сопротивления сосудов (ОПСС):

САД - СВ • ОПСС.

Давление в крупных ветвях аорты (собственно артериальное) определя­ется как:

АД = Q • R.

Применительно к артериальному давлению различают систолическое, диастолическое, пульсовое и среднее давления. Систолическое — возникает в артериях в период систолы левого желудочка сердца, диастолическое — в период его диастолы, разница между величиной систолического и диасто­лического давлений характеризует пульсовое давление (рис. 9.2). Выделяют также среднее давление, которое представляет собой среднюю (не арифме­тическую) между систолическим и диастолическим давлениями величину, которая была бы способна при отсутствии пульсовых колебаний давления крови дать такой же гемодинамический эффект, какой имеет место при ес­тественном, колеблющемся движении крови. Среднее давление выражает энергию непрерывного движения крови. Поскольку продолжительность диастолического давления больше, чем систолического, то среднее давле­ние ближе к величине диастолического давления и вычисляется как сумма диастолического давления плюс ’/₃ пульсового.

Величина внутрисосудистого давления при прочих равных условиях оп-

 

Рис. 9.2. Систолическое (3), диастолическое (1), среднее (2) и пульсовое (1—3) дав­ление в сосудах.

ределяется расстоянием места его измерения от сердца. Различают поэтому аортальное давление, артериальное давление, артериолярное, капиллярное, ве­нозное (в мелких и крупных венах) и центральное венозное (в устье полых вен) давление.

В биологических и медицинских исследованиях артериальное давление выражают в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.), а венозного — в миллиметрах водного столба (мм водн. ст.).

У человека в покое наиболее усредненным из всех средних величин считается систолическое давление 120—125 мм рт. ст., диастолическое 70— 75 мм рт. ст. Эти величины зависят от пола, возраста, конституции челове­ка, условий его работы, географического пояса проживания и т. д.

Уровень АД не позволяет, однако, судить о степени кровоснабжения органов и тканей или величине объемной скорости кровотока в сосудах. Выраженные перераспределительные сдвиги в системе кровообращения могут происходить при неизменном уровне АД, поскольку изменения ОПСС могут компенсироваться противоположными сдвигами СВ, а суже­ние сосудов в одних регионах — сопровождаться их расширением в других. Одним из важнейших факторов, определяющих интенсивность кровоснаб­жения тканей, является величина просвета сосудов, определяющая их со­противление кровотоку.

9.1.3.2. Общее периферическое сопротивление сосудов

Под этим термином понимают общее сопротивление всей сосудистой сис­темы выбрасываемому сердцем потоку крови. Это соотношение описыва­ется уравнением:

ОПСС =

Как следует из этого уравнения, для расчета ОПСС необходимо опреде­лить величину системного артериального давления и сердечного выброса.

Прямых бескровных методов измерения общего периферического со­противления не разработано, и его величина определяется из уравнения Пуазейля для гидродинамики:

 

 

где R — гидравлическое сопротивление, I — длина сосуда, v — вязкость крови, г — радиус сосудов.

Поскольку при исследовании сосудистой системы животного или чело­века радиус сосудов, их длина и вязкость крови остаются обычно неизвест­ными, Франк, используя формальную аналогию между гидравлической и электрической цепями, привел уравнение Пуазейля к следующему виду:

R = ^Р'~^{Р2 1} 1332,

где Рр—Р₂ — разность давлений в начале и в конце участка сосудистой сис­темы, Q — величина кровотока через этот участок, 1332— коэффициент перевода единиц сопротивления в систему CGS.

Уравнение Франка широко используется на практике для определения сопротивления сосудов, хотя оно не всегда отражает истинные физиологи­ческие взаимоотношения между объемным кровотоком, АД и сопротивле-

 

Отметка стимуляции

Рис. 9-3. Более выраженная величина повышения сопротивления сосудов бассейна грудной аорты по сравнению с его изменениями в бассейне плечеголовной артерии при прессорном рефлексе.

нием сосудов кровотоку у теплокровных. Эти три параметра системы дей­ствительно связаны приведенным соотношением, но у разных объектов, в разных гемодинамических ситуациях и в разное время их изменения могут быть в разной мере взаимозависимыми. Так, в конкретных случаях уро­вень САД может определяться преимущественно величиной ОПСС или в основном СВ.

В обычных физиологических условиях ОПСС составляет от 1200 до 1700 дин • с ’ см, при гипертонической болезни эта величина может воз­растать в два раза против нормы и быть равной 2200—3000 дин • с • см~⁵.

Величина ОПСС состоит из сумм (не арифметических) сопротивлений регионарных сосудистых отделов. При этом в зависимости от большей или меньшей выраженности изменений регионарного сопротивления сосудов в них соответственно будет поступать меньший или больший объем крови, выбрасываемый сердцем. На рис. 9.3 показан пример более выраженной степени повышения сопротивления сосудов бассейна нисходящей грудной аорты по сравнению с его изменениями в плечеголовной артерии. Поэтому прирост кровотока в плечеголовной артерии будет больше, чем в грудной аорте. На этом механизме базируется эффект «централизации» кровообра­щения у теплокровных, обеспечивающий в тяжелых или угрожающих орга­низму условиях (шок, кровопотеря и др.) перераспределение крови, преж­де всего, к головному мозгу и миокарду.

9.L3.3. Сердечный выброс

В клинической литературе чаще используют понятие «минутный объем кровообращения» (МОК).

Минутный объем кровообращения характеризует общее количество крови, перекачиваемое правым и левым отделом сердца в течение одной минуты в сердечно-сосудистой системе. Размерность минутного объема кровообра­щения — л/мин или мл/мин. Чтобы нивелировать влияние индивидуаль­ных антропометрических различий на величину МОК, его выражают в ви­де сердечного индекса. Сердечный индекс — это величина минутного объема кровообращения, деленная на площадь поверхности тела в м. Размерность сердечного индекса — л/(мин • м²).

В системе транспорта кислорода аппарат кровообращения является ли­митирующим звеном, поэтому соотношение максимальной величины МОК, проявляющейся при максимально напряженной мышечной работе, с его значением в условиях основного обмена дает представление о функ­циональном резерве сердечно-сосудистой системы. Это же соотношение отражает и функциональный резерв сердца в его гемодинамической функ­ции. Гемодинамический функциональный резерв сердца у здоровых людей составляет 300—400 %. Это означает, что МОК покоя может быть увеличен в 3—4 раза. У физически тренированных лиц функциональный резерв вы­ше — он достигает 500—700 %.

Для условий физического покоя и горизонтального положения тела ис­пытуемого нормальные величины МОК соответствуют диапазону 4—6 л/ мин (чаще приводятся величины 5—5,5 л/мин). Средние величины сердеч­ного индекса колеблются от 2 до 4 л/(мин • м²) — чаще приводятся величи­ны порядка 3—3,5 л/(мин • м²).

Поскольку объем крови у человека составляет только 5—6 л, полный кругооборот всего объема крови происходит примерно за 1 мин. В период тяжелой работы МОК у здорового человека может увеличиваться до 25— 30 л/мин, а у спортсменов — до 30—40 л/мин.

Факторами, определяющими величину МОК, являются систолический объем крови, частота сердечных сокращений и венозный возврат крови к сердцу.

Систолический объем крови. Объем крови, нагнетаемый каждым желу­дочком в магистральный сосуд (аорту или легочную артерию) при одном сокращении сердца, обозначают как систолический, или ударный, объем крови.

В покое объем крови, выбрасываемый из желудочка, составляет в норме от трети до половины общего количества крови, содержащейся в этой ка­мере сердца к концу диастолы. Оставшийся в сердце после систолы ре­зервный объем крови является своеобразным депо, обеспечивающим уве­личение сердечного выброса при ситуациях, в которых требуется быстрая интенсификация гемодинамики (например, при физической нагрузке, эмоциональном стрессе и др.).

Величина систолического (ударного) объема крови во многом пред­определена конечным диастолическим объемом желудочков. В условиях покоя диастолическая емкость желудочков сердца подразделяется на три фракции: ударного объема, базального резервного объема и остаточного объема. Все эти три фракции суммарно составляют конечно-диастоличе­ский объем крови, содержащийся в желудочках (рис- 9-4).

После выброса в аорту систолического объема крови оставшейся в же­лудочке объем крови — это конечно-систолический объем. Он подразделя­ется на базальный резервный объем и остаточный объем. Базальный ре­зервный объем — это количество крови, которое может быть дополнитель­но выброшено из желудочка при увеличении силы сокращений миокарда (например, при физической нагрузке организма). Остаточный объем —это то количество крови, которое не может быть вытолкнуто из желудочка да­же при самом мощном сердечном сокращении (см. рис. 9.4).

Величина резервного объема крови является одной из главных детерми-

 

Рис. 9.4. Фракции диастолической емкости левого желудочка.

нант функционального резерва сердца по его специфической функции — перемещению крови в системе. При увеличении резервного объема, соот­ветственно, увеличивается максимальный систолический объем, который может быть выброшен из сердца в условиях его интенсивной деятельности.

Регуляторные влияния на сердце реализуются в изменении систоличе­ского объема путем воздействия на сократительную силу миокарда. При уменьшении мощности сердечного сокращения систолический объем сни­жается.

У человека при горизонтальном положении тела в условиях покоя сис­толический объем составляет от 60 до 90 мл (табл. 9.3).

Таблица 9.3. Некоторые параметры системной гемодинамики и насосной функции сердца у человека (в условиях основного обмена)

Сердечный выброс, л/мин	4,0-	-6,0
Частота сердечных сокращений, мин-1	60-	-80
Конечно-диастолический объем, мл	65-	-130
Конечно-систолический объем, мл	40-	-60
Ударный объем сердца, мл	60-	-90
Давление, мм рт. ст.	Аорта	Легочный ствол
систолическое	110—120	25-30
диастолическое	60-75	6-12
среднее	70-80	9-17
Общее периферическое сопротивление сосу­	Большой круг	Малый круг
дов, дин • с • см-5	1200-1700	150-350
Давление, мм рт. ст.	Левое предсердие	Правое предсердие
конечно-с истол ическое	10-12	3-7
конечно-диастолическое	0-6	0-2
Давление, мм рт. ст.	Левый желудочек	Правый желудочек
конечно-систолическое	110-120	25-30
конечно-диастолическое	9-12	6-10
Максимальная скорость прироста давления
(dP/dt,nax), мм рт. ст./с	2000-2500	350-400
Работа за систолу, Дж	0,9-1,0	0,2

9.1.3.4. Частота сердечных сокращений (пульс)