II. Нервная система и гомеостаз

Предыдущая: Нервная система и гомеостаз

Артериальное давление (АД)

Регуляцию АД рассматривают как классический пример гомеостатических реакций организма. Действительно, уровень АД является одним из относительно стабильных физиологических показателей. В филогенетическом ряду у различных представителей позвоночных он претерпевает определенную эволюцию в плане нарастания абсолютных значений среднего уровня (Коштоянц X. С., 1950). В этом можно видеть проявления биологической целесообразности, так как именно АД является той силой, под влиянием которой в конечном счете и обеспечивается адекватный кровоток через всю возрастающую по мере усложнения организмов массу капилляров. Уровень АД зависит от степени развития сосудистой (особенно капиллярной) системы, относительной величины сердца, вязкости крови, возраста и других факторов. Но при прочих равных условиях АД представляет собой одну из гемодинамических констант, достаточно полно отражающих состояние сердечно-сосудистой системы.

В плане классических представлений теории регулирования физиологические механизмы нервной регуляции стабильного уровня АД изображают в виде схемы стабилизирующей саморегуляции "по отклонению" (Розен Р., 1969; Гродинз Ф., 1966; Уоттерман Т., 1971, и др.). Применительно к сердечно-сосудистой системе главным "объектом управления" являются сосуды сопротивления и сердце, так как даже незначительные колебания в их деятельности позволяют легко модулировать уровень АД. "Управляющим устройством" служат центральные структуры, связанные с поддержанием нейрогенного сосудистого тонуса и регуляцией сердечной деятельности. В этом "управляющем устройстве" выделяют "детектор ошибки", определяющий разность между входным сигналом и задающим, и "регулятор" - бульбарный вазомоторный центр, который на входе воспринимает "сигнал ошибки", а свой управляющий сигнал ориентирует па "объект управления". Хотя такие схемы упрощают центральные механизмы гомеостатического регулирования, они в общей форме достаточно адекватно отражают принцип их работы.

Гораздо сложнее вопрос о том, что является целью регуляции. По ряду представлений, сердечно-сосудистая система функционирует как простой регулятор давления. Барорецептивные рефлексы артериального русла сводят к минимуму те колебания АД, которые возникают при различных воздействиях ("возмущениях"). Именно барорецептивный афферентный приток является центральным "каналом входа", который дает регулярную информацию об изменениях АД в системе циркуляции при каждом цикле сердечного сокращения. По В. М. Хаютину (1964), смысл регулирующих механизмов сердечно-сосудистой системы состоит не в "саморегуляции" АД, а в поиске поддержания оптимального режима работы сердца. Вазомоторный центр получает сигналы, пропорциональные величине механических усилий, испытываемых всеми отделами сердца в периоды наполнения и изгнания крови. Соответственно этому устанавливается такая величина суммарного сокращения резистивных сосудов, при которой сердце, доставляя органам определенный объем крови, работало бы более экономно. Однако эта концепция не раскрывает физиологических механизмов, посредством которых в гемодинамическом контуре гомеостатического регулирования обеспечивался бы контроль адекватности распределения крови по разным органам.

Известно (Ткаченко В. И. и др., 1971; Конради Г. II., 1973), что локальные изменения кровообращения в соответствии со специфической деятельностью органа или ткани целиком обеспечиваются местными механизмами. Этот тканевый, метаболический контур гомеостатического регулирования функционирует без особых нарушений и в денервированной области. Местные сосудистые реакции изменяют кровоснабжение органа соответственно его деятельности. Однако приспособление регионарного сосудистого русла к текущим условиям деятельности какого-либо органа может быть реализовано лишь в системе всего циркуляторного аппарата. Это сопряжение системной регуляции кровоснабжения с местными сосудистыми реакциями и обеспечивается нервными механизмами.

Изолированная регуляция тонуса сосудов или кровотока не имеет физиологического смысла. Биологическая основа регуляторных процессов состоит не в поддержании каких-то стабильных "констант" гомеостаза, а в сопряжении функционирования ряда систем в определенном режиме для данного вида деятельности организма или физиологического проявления. Воздействия, вызывающие вазомоторные сдвиги, одновременно изменяют функцию дыхания, работу сердца и отражаются на фазической и тонической деятельности скелетной мускулатуры. Поэтому нельзя считать, что система нервной регуляции кровообращения имеет только один выход от сервомеханизма барорецепторов. Она, безусловно, сопряжена в своей деятельности со многими другими типами афферентации, поступающей не только в бульбарные образования центральной нервной системы. В одной из работ P. J. Коrner (1971) представил схему гомеостатического контура циркуляции с дополнительными каналами "афферентного входа".

По этой схеме, контролируемым процессом является циркуляция крови в сердце и на периферии, а сигналы обратной связи, имеющие отношение к авторегуляции, поступают не только от барорецептивного артериального поля, но и от множества других рецепторов. Таким образом, деятельность эффекторных вазоактивных нейронов зависит как от общего объема, так и от природы афферентной информации. Эта информация, поступающая по многим каналам "притока" (помимо барорецептивного сервомеханизма), может играть роль командных факторов, способных воздействовать как на "установочную точку", так и на результат барорецептивного рефлекса. Эта гипотетическая схема регуляции более полно отражает многоконтурность регулирования физиологических функций организма и возможность перенастройки контролируемого уровня. Однако она несвободна от упрощенчества. Процесс регулирования в ней представляется в плане однопрофильного эффекторного механизма, в виде однокачественного "оттока". Тем самым интегративный кардиоваскулярный нервный контроль трансформируется только в форме нарастания сопротивления сосудов и изменения работы сердца, т. е. факторов, приводящих к повышению давления в системе циркуляции. Эта схема по существу опускает биологическую цель регуляции.

В общей системе регуляции кровоснабжения процесс стабилизации АД играет немаловажную роль. Математический анализ такой системы [Лишук В. А., 1972] показывает, что именно стабилизация АД позволяет резко повысить роль минутного объема крови в периферическом сопротивлении. Центральное управление минутным объемом крови обеспечивает высокую разрешающую способность регулирования кровотока в условиях гомеостаза АД, если стабилизирующее воздействие изменяет периферическое сопротивление сосудов.

Центральные структуры гомеостатической регуляции гемодинамики

Длительное время центральные нервные структуры гомеостатической регуляции АД связывали с так называемым бульбарным вазомоторным центром. Основным аргументом в пользу этого служил факт резкого снижения АД и нарушения "собственных" стабилизирующих рефлексов сердечно-сосудистой системы при удалении или повреждении определенных зон продолговатого мозга. Нарушение целости супрабульбарных отделов не сопровождалось подобными сдвигами. Сформировавшиеся в начале этого века представления о вазомоторном центре как о недифференцированном субстрате, не принимающем участия в распределении крови по органам, нашли позже выражение в концепции о "миелэнцефалическом симпатическом центре", который вызывает одновременное повышение активности всех отделов симпатической нервной системы. Действительно, барорецептивный рефлекс обусловливает полное торможение фоновой активности во всех пре- и постганглионарных симпатических эфферентных волокнах, что свидетельствует о едином механизме супраспинального контроля симпатического оттока.

Однако за последние годы взгляды на организацию гомеостатических реакций сердечно-сосудистой системы претерпели существенное изменение. Первоначальное представление о бульбарном уровне центральной нервной системы как единственном звене, осуществляющем интегративные функции и централизованное жесткое управление, во многом пересмотрено (Hilton S. М., 1975). Доказана важная роль спинального аппарата в интеграции адаптивных реакций системы регуляции. На передний план выдвигается представление об иерархическом управлении в регуляции сосудистого тонуса (Вальдман А. В., 1976; Хаютин В. М. И др., 1977).

Показано, например, что симпатические нейроны спинного мозга без участия стволовых структур способны поддерживать достаточно высокий уровень АД (Вальдман П. В., Цырлин В. А., 1974). Рефлекторные гемодинамические сдвиги у "спинальных" животных развиваются на адекватные стимулы (повышение внутрисосудистого давления, изменения температуры и напряжения кислорода). Такие сегментарные сосудистые реакции являются основой зонального регулирования кровотока и могут обеспечивать более адекватную адаптацию гемодинамики в локальных звеньях сосудистой циркуляции, чем бульбарный вазомоторный центр. На сегментарном уровне может осуществляться реципрокная регуляция кровотока в функционально антагонистических вегетативных эффекторах. Так, например, в ответ на терминальное раздражение возникают разнонаправленные сдвиги кровотока в висцеральных сосудах и сосудах кожи. Афферентная импульсация от рецепторов сосудов вызывает эффекты, аналогичные барорецептивным рефлексам синокаротидной зоны. При повышении давления в сосудах брыжейки и почки у "спинальных" животных развиваются рефлекторная гипотензия и угнетение симпатического тонуса.

Представление о спинальном вазомоторном центре было сформулировано еще в 1877 г. И. П. Павловым. В настоящее время стало очевидным, что сегментарные структуры вовсе не являются пассивными проводниками супраспинальных влияний. Преганглионарные симпатические нейроны локализуются как в интермедиолатеральном ядре, так и в более медиальных отделах и у основания заднего рога. Различная топография симпатических нейронов и их цитологическая неоднородность дают некоторые основания допустить наличие функциональной гетерогенности вегетативных элементов. Еще нет доказательств, что преганглионарные симпатические нейроны имеют прямые выходы на определенные эффекторные структуры. В качестве интегративной системы сегментарного уровня, по-видимому, васшая роль принадлежит нейронам, расположенным в области интермедио-медиального ядра и в латеральных отделах VII пластины спинного мозга (Вальдман А. В., 1976). Эти мелкие клетки с немногочисленными длинными отростками, распространяющимися в разных направлениях, формируют внутрисегментарную систему связей. Элементы этой зоны воспринимают импульсацию, поступающую от афферентного входа задних рогов и от нисходящих ретикуло-спинальных трактов, и образуют так называемый медиолатеральный тракт. Дендриты преганглионарных симпатических нейронов довольно широко ветвятся и доходят до нейронов задних рогов. Следовательно, к преганглионарным нейронам импульсация поступает от нервных элементов заднего рога, интермедио-медиального ядра и интермедиарной зоны.

Однако современные анатомо-физиологические данные не позволяют четко выделить функциональные механизмы относительно сепаратных или разнонаправленных нейрогенных влияний на сосуды. Следует к тому же подчеркнуть, что вегетативные ганглии не просто осуществляют переключение преганглионарных сигналов, но и сами способны к определенной интеграции. Кроме того, нет никаких оснований для заключения, что постганглионарные волокна обладают только возомоторной функцией. Напротив, многие гистологические наблюдения показывают, что одно и то же постганглионарное симпатическое волокно, разветвляясь, образует сложные концевые образования как на сосудах, так и на окружающих тканевых элементах. С позиций системной организации центральной регуляции физиологических функций это следует признать вполне рациональным. Но все сложности структурной и, безусловно, функциональной организации не принимаются в расчет при построении схем, основанных на принципах теории регулирования.

Детальное изучение структурно-функциональной организации бульбарного вазомоторного центра выявило, что собственно никакого обособленного "центра", осуществляющего вазомоторную регуляцию, не существует (Вальдман А. В., 1976). Обобщение огромного экспериментального материала, полученного либо методом локальной (точечной) электростимуляции, либо разрушением дискретных субстратов ромбовидного мозга, показывает, что "прессорные" и "депрессорные" зоны разбросаны диффузно по всей области дна IV желудочка и подчас перекрывают друг друга. Не удалось также выявить какой-то определенной зоны, с которой можно было бы связать функцию поддержания сосудистого тонуса. Очевидно, проблема гомеостатической регуляции АД или зонального кровотока не может рассматриваться в плане существования каких-то обособленных и специализированных "центров" и в отрыве от регуляции других функциональных проявлений. Сдвиги АД и тонуса сосудов, рефлексы сосудистой системы сами по себе не имеют биологической значимости, если они не сопряжены с деятельностью целостного организма в данный момент. Только в таком плане и следует оцепивать гомеостатические механизмы сердечно-сосудистой системы.

В свете иерархического управления в системе регуляции вазомоторного тонуса и кровотока понятие "вазомоторный центр" приобретает функциональное значение. В него включаются нейрональные механизмы ряда уровней со своими определенными функциональными задачами и возможностями. Бульбарный уровень мозга осуществляет регуляцию в соответствии с афферентацией, поступающей от рецептивных зон сердечно-сосудистой системы, блуждающего нерва, отолитова органа, от восходящих путей сегментарных структур (рис. 2). Первичные афферентные пути, входящие в ромбовидный мозг, прерываются частично в ряде ядер переключения. Однако основную массу центральных структур занимает так называемое сетевидное образование, выполняющее функцию ассоциативной системы и распространяющее нисходящие "пусковые" и "модулирующие" влияния на процессы сегментарного уровня. Через бульбарный уровень реализуется регуляция сосудистого тонуса, сопряженная с функцией дыхания, мышечным тонусом, с теплорегуляцией и эмоциональными движениями поведенческих актов.

Сложная морфологическая организация ромбовидного мозга и многочисленные внутрицентральные взаимоотношения между разными ядерными структурами этого отдела мозга и сегментарными симпатическими нейронами являются той морфологической основой, которая позволяет осуществлять зональную регуляцию тонуса сосудов независимо от изменения ритма сердца или величины сердечного выброса. Активация отдельных зон с местным изменением тонуса сосудов сопровождается селективной активацией или торможением различных отделов симпатического "оттока". Показано неоднотипное участие резистивных и емкостных сосудов одной и той же зоны циркуляции как при реакциях, вызванных стимуляцией структур продолговатого мозга, так и при рефлекторной активации. При вызванных ответных реакциях возможны даже независимые изменения кровотока в белых и красных мышцах одной и той же конечности. Таким образом, бульбарный уровень гомеостатических реакций сердечно-сосудистой системы имеет огромные возможности не только в саморегуляции системного АД, но и в тонкой регулировке сосудистой системы сообразно деятельности отдельных органов и систем.

Что касается барорецептивного механизма, то он также организован более сложно, чем сервомеханизмы регуляции АД. Первичные афферентные волокна тормозного модулирования канала регуляции входят в продолговатый мозг в составе IX-X пар черепных нервов, образуя одиночный пучок (солитарный тракт), и частично заканчиваются на нейронах ядер солитарной системы. Но значительное число афферентных волокон распространяется и в окружающее сетевидное образование (мелкоклеточное, гигантоклеточное, вентральное, парамедианное ядра). Эти афферентные воздействия модулируют импульсную активность нейронов в зонах, не относящихся к "вазомоторным". Показано, например, что в барорецептивный депрессорный рефлекс вовлекаются не только бульбарные структуры, но и зоны передней подбугорной области (Hilton S. М., Spyer К. М., 1971). Поколеблено традиционное представление о том, что снижение АД при активации барорецепторов осуществляется только как пассивная гипотензия вследствие уменьшения симпатической активности. У ненаркотизированных собак снижение сопротивления в сосудах конечности, обусловленное активацией синокаротидного нерва, на 50% превышает аналогичный показатель при выключении нейрогенного тонуса (блокада проведения в ганглиях). Эта "добавочная" гипотензия устраняется антигистаминными препаратами, что позволяет предположить вовлечение гистаминергического механизма активной вазодилятации.

Адаптационный прессорный рефлекс как пример нарушения саморегуляции АД

Несмотря на то, что стабилизация АД посредством барорецептивных рефлексов является механизмом гомеостатического регулирования, резкие сдвиги уровня системного АД, возникающие при определенных условиях функционирования организма, также следует расценивать как гомеостатические, точнее адаптационные. Наиболее ярким примером такого рода является изменение гемодинамики при мышечной работе. При физической нагрузке АД у здорового человека может возрастать на 70-100 мм рт. ст. (1 мм рт. ст. = 1,33 гПа.). Если подходить формально, то налицо резкое нарушение "гомеостатической" константы организма и, казалось бы, нарушение механизмов саморегуляции, обеспечивающих постоянство внутренней среды. Однако формальный подход к биологическим системам неприменим.

Усиленное сокращение скелетной мышцы осуществляется при обязательном нарастании интенсивности обмена. Активируется окислительный обмен, что требует усиления регионарного кровотока. Под влиянием метаболитов тканевого обмена происходит расширение сосудов сопротивления (артериолы, прекапиллярные сфинктеры). Нарастающее давление способствует раскрытию капилляров, вследствие чего увеличивается кровоток, улучшаются условия диффузии кислорода и энергетических субстратов. При интенсивной физической нагрузке через мышечную ткань проходит до 80% минутного объема сердца; кровоток в сосудах мышц может возрастать более чем в 20 раз, тогда как выброс крови из сердца увеличивается с 4-6 до 20-30 л/мин. Однако, несмотря на огромные резервы увеличения циркуляции в сосудистой системе скелетных мышц, кровоток не может нарастать пропорционально мышечной нагрузке. При возрастающем напряжении мускулатуры возникает пережатие сосудов. Механизмом компенсации этой диссоциации между притоком крови и интенсивностью ее потребления является повышение системного АД. В единой системе циркуляции другого способа повышения "перфузионного" давления в сосудах скелетных мышц и обеспечения нарастания объемного кровотока нет, поэтому та функциональная гипертензия, которая возникает при физической нагрузке как механизм адаптации, нарушает "гомеостатическую" регуляцию среднего значения системного АД.

Если механизм рабочей гиперемии имеет в основном периферический характер, то адаптация гемодинамики мышц в условиях повышенной работы осуществляется центральными механизмами. Рецептивное звено адаптационного прессорного рефлекса, связанного с мышечной работой, локализуется в самих мышцах (Coote J. et al., 1971). Рефлекторная природа этого явления доказывается исчезновением функциональной гипертензии после перерезки задних корешков спинного мозга. Однако природа рецепторных сигналов еще полностью не выяснена. На основании одних экспериментальных исследований происходит активация хеморецепторов метаболитами, которые освобождаются в процессе деятельности мышцы. Согласно другим данным, решающее значение имеет активация механорецепторов мышц. Разноречивость фактов побуждает к проведению дополнительного анализа механизмов адаптационного рефлекса. На рис. 3 представлены результаты, полученные О. С. Медведевым и Н. А. Степочкиной (1976).

У кота-реципиента производили раздражение периферических отрезков передних корешков L_VI-VII - S_I сегментов спинного мозга. Регистрировали изометрическое сокращение икроножной мышцы, которую изолировали от системы циркуляции кота-реципиента и снабжали кровью от кота-донора. Оценивали объемную скорость кровотока. Повышение системного АД у кота-реципиента при работе икроножной мышцы исчезало после перерезки задних корешков, что доказывает рефлекторную природу этой прессорной реакции. По мере повышения частоты раздражения передних корешков прессорная реакция увеличивалась. Однако повышения системного АД у кота-донора не происходило (см. рис. 3,А). Это указывает, что метаболиты работающей мышцы не проявляют системного эффекта. Фармакологическая блокада сердца с помощью β-адренолитика пропранолола и М-холинолитика атропина не изменяла прессорную реакцию на мышечную работу (см. рис. 3,Б). Следовательно, прессорный адаптационный рефлекс связан главным образом с повышением тонуса резистивных сосудов, т. е. с увеличением периферического сопротивления. В пользу этого свидетельствуют преимущественно повышение диастолического давления, стабильность частоты и силы сердечных сокращений. При раздражении передних корешков спинного мозга в таком режиме стимулов, при котором не нарушается кровоснабжение мышцы во время ее работы (объемный кровоток при работе и в постконстрикционном периоде не различались, но в 3-4 раза превышали исходный), окклюзия бедренной артерии или вены (что должно было бы способствовать накоплению метаболитов) не изменяла величины и характера адаптационной реакции (см. рис. 3,В). На этом основании можно считать, что хеморецептивная активация не является главенствующей в развитии прессорного рефлекса.

Афферентация, вызывающая прессорный рефлекс, связанный с мышечной работой, распространяется по высокопороговым волокнам III и IV группы. Экспериментально доказано, что только вовлечение этих групп волокон сопровождается повышением системного АД и нарастанием активности симпатической нервной системы. Вовлечение в возбуждение низкопороговых проводников (II и III группы) вызывает снижение АД и угнетение активности симпатической нервной системы. Высокопороговые мышечные афферентные волокна III-IV групп соответствуют А-дельта и С-группам афферентных проводников кожных нервов. Их центральные проекции на уровне сегментарного аппарата спинного мозга взаимно перекрываются на нейронах IV-VI слоев, которые дают начало восходящим трактам (спиноретикулярпые, спинотектальиые проекции вентролатеральных столбов). Через нейроны интермедио-медиальной системы (VII слой) высокопороговые афферентные волокна взаимосвязаны с симпатическими преганглионарными элементами спинного мозга. На стволовом уровне восходящие проекции этих диффузных экстралемнисковых путей образуют многочисленные связи с ядерными скоплениями сетевидного образования продолговатого мозга, с нейронами покрышки среднего мозга и центрального серого вещества. Все эти зоны включаются в число вазомоторных субстратов мозгового ствола, вызывающих нисходящую активацию сегментарных симпатических нейронов, увеличение сопротивления периферических сосудов, повышение системного АД.

Перенастройка барорецептивного механизма

Повышение системного АД, возникающее при мышечной работе, является механизмом адаптации, компенсирующим недостаточность гомеостатических механизмов тканевого уровня. Если расширение артериол в интенсивно функционирующих тканях осуществляется за счет прямого химического влияния метаболитов, то адекватное повышение объемного кровотока через работающий орган требует изменения минутного объема сердца и, если этого недостаточно, нарастания общего периферического сопротивления сосудов. Тем самым осуществляется преимущественное гемодинамическое обеспечение в отдельных зонах циркуляции за счет относительного уменьшения снабжения других. В этом проявляется адаптивность системы управления гемодинамикой. Однако повышение АД в этом случае входит в конфликт с достаточно мощной системой "прессостата" артериального давления, т. е. системой барорецептивного сервомеханизма. Барорецептивный механизм оперирует вокруг определенной "установочной точки", выше и ниже которой происходит модуляция вегетативной активности, что проявляется сдвигами минутного объема сердца и периферического сопротивления сосудов. Вследствие этого сглаживается гипер- или гипотензивный эффект, обусловленный любым "возмущением".

Показано, что активация так называемых зон защиты подбугорной области, которые являются интегративными центрами защитно-оборонительных реакций типа "побег - избегание" и "драка - агрессия", вызывает снижение барорецептивного рефлекса. Ответы нейронов ядра одиночного пучка, активируемых стимуляцией синусового нерва, полностью тормозятся при кондиционирующем раздражении "зон защиты". Последующие исследования выявили более сложную организацию регуляторных механизмов. Оказалось, что активация подбугорной области не подавляет барорецептивный сервомеханизм, а сдвигает "установочную точку" этой регуляции (Humphreys P. W., Joels N., 1972). При регистрации симпатической активности почечного нерва на фоне активации подбугорной области и одновременной барорецептивной активации наблюдается сдвиг уровня симпатоингибирующего эффекта. При графическом изображении зависимости между средней частотой симпатической активности и уровнем системного АД точка полного подавления симпатических разрядов смещается в сторону более высокого АД. Сама же кривая, отображающая эту линейную зависимость, параллельна исходной, но смещена в сторону более высоких значений, что свидетельствует о неизменности величины самого барорецептивного рефлекса. Биологический смысл такого сдвига в том, что система регулирования обеспечивает максимальную подвижность контроля АД даже в условиях гипертензивных сдвигов адаптации.

Однако под влиянием подпороговой области может не только сдвигаться "установочная точка" барорецептивного рефлекса, но и изменяться его структура (Судаков К. В., 1976; Calaresu F. et al., 1975). Показана конвергенция на одном нейроне импульсации от депрессорного нерва и соматических афферентов. Активация "зон защиты" подбугорной области в барорецептивном рефлексе подавляет торможение ритма сердца (рефлекторная брадикардия), но рефлекторное торможение симпатического оттока по сосудосуживающим волокнам сохраняется (Djojosugito А. М. et al., 1970). Это свидетельствует о дифференцированном антагонистическом взаимодействии между интегративным влиянием подбугорной области и гомеостатическим барорецептивным рефлексом. Такое соотношение более выгодно в гемодинамнческом отношении. Для обеспечения адекватного кровотока важен не абсолютный уровень АД, а баланс между повышением сердечного выброса и состоянием периферического сопротивления. При активации "зон защиты" подбугорной области происходит сужение емкостных сосудов, что имеет значение для наполнения сердца. Сердечный выброс нарастает без пропорционального возрастания нагрузки на сердце, так как периферическое сопротивление при этом увеличивается в меньшей степени, а в мышечных сосудах резко падает.

Таким образом, гемодинамическое значение этого нейрогенного адаптационного механизма, связанного с изменением уровня "установочной точки" регулирования и структуры барорецептивного рефлекса, сводится к тому, что большая часть прессорной работы левого желудочка используется для обеспечения кровотока функционирующих скелетных мышц.

Одним из механизмов адаптации к повышенной мышечной нагрузке является включение системы так называемой холинергической вазодилатации.

Активация ряда образований центральной нервной системы, имеющих отношение к интеграции или "запуску" моторных процессов (моторная зона коры, диэнцефалические и мезэнцефалические интегративные зоны защитно-оборонительных реакций), сопровождается процессом активного расширения сосудов скелетных мышц (Abrahams V. С. et al., 1960; Schramm L. P., Bignal К. E., 1971). Сосуды расширяются не в результате уменьшения симпатического тонуса, а вследствие активации сосудорасширяющих нервных волокон. Распространение этого эффекта на мышечные элементы сосудов реализуется по постганглионарным симпатическим нервам, но посредством холинергической медиации (блокируется М-холинолитиками).

Холинергическая вазодилататорная система начинается от передней сигмовидной извилины в моторной зоне коры, проходит через мозолистое тело в передний отдел подбугорной области, где осуществляется переключение. Отростки вторичных нейронов из супраоптического поля проходят через подбугорную область узким пучком до педункулярного уровня среднего мозга. От нейронов этих образований через вентральную часть продолговатого мозга пути распространяются к боковым рогам спинного мозга.

При активации так называемых зон защиты на мезодиэнцефалическом уровне (вызывающих эмоционально окрашенные реакции ярости, защиты, побега) происходят одновременно сложные гемодинамические сдвиги. За счет активации симпатических элементов повышается тонус сосудов сопротивления, увеличиваются ритм сокращений сердца, сердечный выброс и минутный объем. Особенно резко сужаются сосуды кишечника, почек и кожи. Происходит сужение емкостных сосудов кишечника, снижается коэффициент капиллярной фильтрации. Все это приводит к росту системного АД. Параллельно с этим в активно работающих мышечных группах происходит активная вазодилатация. Объемный кровоток через сосуды таких мышц может увеличиваться в 5-6 раз. Холинергическая вазодилатация сопряжена с двигательным компонентом эмоционально-поведенческой реакции и возникает с началом мышечного ответа (Дорохова М. П., 1978; Zanchetti A. et al., 1972).

Наибольшее число исследований феномена холинергической вазодилатации выполнялось на наркотизированных животных. Однако применение наркотических соединений вносит существенные изменения в течение физиологических процессов, особенно имеющих адаптационный характер. Некоторые дополнительные данные в этом направлении были получены М. И. Дороховой (1978). Ее наблюдения были выполнены в условиях свободного поведения животных (кошки), которым предварительно имплантировали датчики для регистрации минутного объема кровообращения, кровотока в общей подвздошной артерии и системного АД. При стимуляции "зон защиты" (через вживленные в подбугорную область электроды) повышались уровень АД и минутный объем кровообращения, увеличивалась как частота сердечных сокращений, так и ударный объем (рис. 4). Кровоток в подвздошной артерии значительно нарастал. При введении метилатропина (М-холинолитический препарат, не проникающий через гемато-энцефалический барьер) дилататорная реакция сосудов конечности не проявлялась, что доказывает ее холинергическую природу.

Повышение скорости мышечного кровотока не является результатом только повышения системного АД. При регистрации объемного кровотока на одной конечности и периферического сопротивления на другой показано, что стимуляция подбугорной области вызывает увеличение скорости кровотока в одной конечности и понижение перфузионного давления в сосудах другой.

Временные характеристики сдвигов совпадали, что доказывает активный характер этой реакции. Анализ собственных материалов и данных литературы по развитию холинергической вазодилатации на ненаркотизированных животных позволяет заключить, что она имеет место не только в случае ярко эмоциональных "защитных" реакций. Холинергическая вазодилатация проявляется в тех группах мышц, которые вовлекаются в эти моторные реакции. Если кошка в реакции "драки" с собакой бьет ее передними лапами, то холинергическая дилатация обнаруживается в сосудах передних, но не задних конечностей (Adams D. В. et al., 1971). Если у кошки при виде собаки возникает генерализованное эмоциональное напряжение, но еще не сформирован тип ответной реакции ("драка" или "побег"?), холинергическая вазодилатация проявляется диффузно (Zanchetti A. et al., 1972). При условнорефлекторном сгибании конечности у собаки холинергическая вазодилатация возникает только в работающей лапе, а в противоположной лапе наступает сокращение сосудов.

О трофической функции холинергической вазодилатации мнения разноречивы. С одной стороны, обеспечение быстрого дополнительного притока крови к работающей мышце (или даже опережение этой работы) является способом повышения снабжения кислородом интенсивно функционирующей ткани, т. е. реакцией гомеостатического характера, с другой стороны, по ряду данных, потребление кислорода мышцами при этом даже снижается (в отличие от дилатации, обусловленной снижением тонуса вазоконстрикторных влияний или рабочей гиперемии). Хотя резистивные сосуды и расширяются, но за счет раскрытия функциональных артериовенозных шунтов капиллярный кровоток, возможно, даже уменьшается.

Как справедливо замечает Г. П. Конради (1973), биологическое значение нервной регуляции кровообращения не может быть понято, если регулирование кровообращения и метаболизм тканей не будут расцениваться как единый процесс. Автор допускает, что для скелетных мышц адаптационно-трофическое действие может осуществляться через сосудистые нервы параллельно с изменением кровоснабжения благодаря влиянию химических медиаторов сосудодвигательных нервов непосредственно на мышечную ткань. По данным И. М. Родионова (1969), во время холинергической вазодилатации в скелетной мышце активируется анаэробный обмен, происходит усиленное образование молочной кислоты, возрастает активность фосфорилазы. И вазодилатация, и метаболические сдвиги устраняются при блокировании М-холинорецепторов. Феномен Орбели-Гинецинского (повышение работоспособности скелетных мышц при активации симпатического нерва) может быть воспроизведен посредством активации системы холинергической вазодилатации. Атропин подавляет как нарастание объема кровотока, так и эффект увеличения выносливости мышцы. Эти данные очень созвучны высказыванию И. П. Павлова (1888), что грани между сосудорасширяющими и трофическими нервами почти уничтожаются.

Система барорецептивной отрицательной обратной связи

Барорецептивную афферентацию нельзя расценивать только как сервомеханизм, дающий информацию о величине смещения системного АД от установочного уровня.

Первичные афферентные волокна от артериальных барорецепторов в функциональном отношении связаны не только с ядрами одиночного пучка, но и с нейронами окружающего сетевидного образования. Вторичные проекции от барорецептивных афферентных волокон широко распространяются в структурах продолговатого мозга и моста, переднего отдела подбугорной области. Благодаря столь широкому функциональному взаимодействию со многими отделами мозга барорецептивная афферентация оказывает модулирующее воздействие не только на процесс регуляции сосудистого тонуса, но и на интеграцию сложных, в частности, поведенческих проявлений целостного организма.

Ярко выраженные проявления "ложной ярости" у декортицированных кошек немедленно блокируются активацией прессорецептивных волокон (электрическая стимуляция аортального или синусового нерва). И, наоборот, выключение механорецептивного поля способствует учащению приступов ложной ярости и облегчает их возникновение в ответ на периферическую ноцицептивную стимуляцию (Baccelli G. et al 1963). Следовательно, барорецептивный афферентный вход оказывает непосредственное тормозное влияние на те зоны подбугорной области, где интегрируются защитные реакции. Поэтому подбугорную область рассматривают не только как структуру, регулирующую вегетативные функции, но и как существенную часть более обширных возбуждающих и тормозных систем, которые оказывают огромное влияние на поведение (Гельгорн Э., Луфборроу Дж., 1966). Стимуляция механорецепторов каротидных синусов вызывает расслабление тонуса скелетных мышц, угнетает разряды мотонейронов, тормозит движения. Повышение давления в области каротидного синуса у собаки в условиях свободного поведения вызывает резкое снижение мышечного тонуса и сноподобное состояние. Адекватное возбуждение барорецепторов синокаротидной зоны приводит к изменению биоэлектрических разрядов коры головного мозга (преобладание высоковольтной медленной активности) и тормозит сегментарные рефлексы.

Подобные факты убедительно свидетельствуют о важной poли афферентации от барорецепторов сердечно-сосудистой системы в регуляции бодрствования и эмоциональной возбудимости. Высказывается мнение, что функциональные сдвиги в сердечно-сосудистой системе связаны отрицательной обратной связью с центральными функциями (Lacey J.I., Lacey В.С., 1970). Афферентация от синоаортальной и иных рецептивных зон сердечно-сосудистой системы активирует тормозные механизмы стволового уровня, ограничивая то "возмущение", которое возникает в организме на внешние воздействия. Иначе говоря, повышение АД и тахикардия, возникающие при различных эмоциональных или физических напряжениях, могут служить причиной афферентных сигналов, включающих регуляторные механизмы "контроля входа" и "выхода".

В широком плане это можно расценивать как гомеостатическую функцию вегетативной нервной системы, где вегетативные сдвиги сами являются регуляторами центральных систем и ведут к ограничению чрезмерной деятельности. По В. М. Хаютину (1904), бульбарное механорецептивное поле приобретает роль приспособления, ограничивающего резкие и внезапные перегрузки кровообращения. Выполняя требования тканей, особенно работающих мышц, сердечно-сосудистая система сама "заботится" о том, чтобы не приблизиться к опасному пределу, и через бульбарное механорецептивное поле рефлекторно ограничивает мышечную работу.

Эмоциональный стресс как фактор нарушения гомеостатических механизмов

Если повышение системного АД при мышечной работе или защитно-оборонительных реакциях имеет четкое адаптивное значение, то сдвиги в сердечно-сосудистой системе, возникающие при эмоциональном напряжении (особенно в случае длительности или повторности таких состояний), являются уже началом патологии (нейрогенной гипертензии, локальных изменений тонуса сосудов мозга и др.). Следует подчеркнуть, что патогенетической основой этих изменений остаются те же адаптационные механизмы, которые обеспечивают целесообразную перестройку функции сердечно-сосудистой системы в связи с повышением мышечной работы.

В функциональной системе ответного, биологически целесообразного поведения эмоциональное возбуждение выполняет функцию усилителя реакции, способствуя более адекватной приспособительной деятельности животных к окружающим условиям (Анохин П. К., 1975).

Тип вегетомоторного поведенческого ответа в процессе формирования эмоционального поведения начинает складываться на этапе афферентного синтеза и программируется к моменту принятия решения (Вальдман А. В., 1976). Тем самым вегетативные сдвиги опережают поведенческую реакцию. При возникновении полноценных эмоционально-поведенческих реакций, ассоциированных с той или иной формой деятельности организма, моторные и вегетативные сдвиги всегда скоррелированы с типом поведения, что важно для выживаемости организма и является результатом длительного биологического отбора. По классическим представлениям В. Кеннона (1927), вегетативная симпатическая активация связана с подготовкой организма к борьбе, бегству, с мобилизацией энергетических ресурсов организма. Такие реакции биологически целесообразны для животных, когда эмоциональное напряжение с мобилизацией энергии разрешается активной поведенческой реакцией (побег, нападение). Тот же закрепленный эволюцией процесс для человека, сдерживающего свои эмоциональные проявления, оборачивается причиной многих патологических сдвигов. Это особенно относится к так называемым отрицательным эмоциям. Такие эмоциональные напряжения возникают на символы вредоносной ситуации, при конфликтах, отрицательном подкреплении. Независимо от воли человека при этом включается генетически закрепленный механизм "защиты" - один из универсальных механизмов выживаемости индивидуума. Происходят вегетативная активация, гормональный выброс, максимальная интенсификация метаболических реакций тканей, т. е. развивается эмоционально-стрессовая реакция со всеми ее характерными проявлениями.

В самом факте опережающего проявления эмоций заложена невозможность полного согласования величины и характера реакций сердечно-сосудистой системы с будущей потребностью. В определенном проценте случаев эмоциональное напряжение не будет сопровождаться какой-либо активной деятельностью. В реальной социальной среде человек, как правило, не может осуществлять витальные эмоционально-поведенческие программы действий, преформированные в нем как биологическом существе, всем ходом эволюции нервной системы. По П. К. Анохину (1975), эмоция, раз возникнув как субъективное состояние человека, не может быть устранена как целостный интеграл эффекторного выражения. Речь может идти только о переводе ее выражения с одних эффекторных аппаратов на другие. Тем самым вегетативные корреляты эмоционального возбуждения и энергетические процессы целостной функциональной системы "защитного" поведения в ответ на угрозу продолжают осуществляться, несмотря на произвольное подавление соматической реакции. Адаптивная реакция соматовегетативного сопряжения в этих условиях превращается в ложно-адаптационную.

Экспериментальное изучение механизмов возникновения адаптационных гемодинамических реакций при мышечном сокращении (Медведев О. С., Степочкина Н. А., 1976) выявило факт резкого усиления вегетативных реакций при блокаде произвольного мышечного сокращения. Такая ситуация может являться экспериментальной моделью перехода нормальных приспособительных реакций сердечно-сосудистой системы в разряд патологических. При пониженной мышечной активности человека также проявляются гиперергические вегетативные реакции на стрессорные воздействия (Федоров Б. М., 1977).

Повторение стресс-воздействия вызывает длительные тонические сдвиги АД. Такая ситуация может быть моделирована в эксперименте. Используется методический прием, позволяющий оценивать у кошек в хронических условиях опыта сердечно-сосудистые реакции при эмоциональном стрессе, обусловленном отрицательными психогенными воздействиями. После нескольких раундов приближения собаки у кота развивается продолжительная гипертензия (рис. 5). После удаления собаки внешние признаки эмоционального возбуждения проходят через 2-3 мин и кот принимает обычную спокойную позу, но высокий уровень АД сохраняется 30-40 мин. Следовательно, тонические сдвиги АДГ обусловленные психогенным стрессом, значительно более длительны, чем внешние соматовегетатнвные проявления эмоционального возбуждения.

Одним из механизмов закрепления патологических сдвигов гемодинамики, вызванных эмоциональным стрессом и проявляющихся затяжными гипертензивными реакциями, является торможение антигипертензивных влияний барорефлекторных механизмов (Вальдман А. В. и др., 1979). Эффективность барорецептивных механизмов саморегуляции АД при повторных и затяжных гипертензивных состояниях прогрессивно ослабляется. Изменения функции синокаротидно-аортальной системы способствуют развитию гипертонии (Анохин П. К., 1965). Это происходит вследствие как адаптации рецепторов, так и их перенастройки. Активация ветви симпатического нерва, иннервирующего прорецептивные зоны, изменяет активность барорецептивного рефлекса. Такие сдвиги сервомеханизма имеют место в начальных периодах нейрогенной гипертензии, связанной с эмоционально-стрессовыми факторами. Позже за счет увеличения жесткости сосудистой стенки происходит и перенастройка репепторов синоаортальных зон.

Развитию патологии сердечно-сосудистой системы способствуют глубокие и стойкие сдвиги нейрохимических процессов мозга, особенно в моноаминергических системах среднего мозга и подбугорной области, возникающие при эмоциональных напряжениях (Анохина И. П., 1974). В этом случае в системный кровоток выделяются в избытке биологически активные амины и полипептиды, которые изменяют трофические процессы в сосудистой стенке и реактивность последней на нейрогенные воздействия. Показано, что при экспериментальной нейрогенной гипертензии очень быстро развивается структурная реконструкция прекапилляров и прежде всего увеличение мышечного слоя (Folkon В., 1971). Это является адаптивной реакцией, противодействующей излишнему растяжению сосудов повышенным давлением в системе циркуляции. Утолщение стенки сосудов приводит к существенному увеличению их жесткости, а в этих условиях даже нормальные по интенсивности нервные сигналы, близкие по частоте к "тоническим", будут вызывать более отчетливое сужение сосудов. Нейрогенный тонус еще больше возрастает. В экспериментальных условиях сравнительно слабое увеличение миогенного тонуса сосудов ангиотензином приводит к существенному усилению их ответа на нормальную по частоте констрикторную импульсацию.

Биологическая организация систем саморегуляции организма такова, что они носят адаптивный характер. Если первоначальное состояние системы не является предпочтительным, то она будет далее действовать таким образом, чтобы в конце концов достигнуть какого-то предпочтительного состояния. Это и происходит в патологическом синдроме нейрогенной гипертензии. И адаптация барорецепторов к повышению уровня АД, и перенастройка "прессостата" в связи с эмоциональным возбуждением, и увеличение жесткости сосудов вследствие нейрогенных влияний и гуморальных факторов - проявления адаптации регуляторных систем организма. Но при этом возникают такие сдвиги в организме, которые из области физиологической регуляции переходят в патологию. По образному выражению П. К. Анохина (1965), гипертоническая болезнь является трагическим финалом перехода от нормальной, поведенческой эмоции к эмоции фиксированной, патологической. Опираясь на признание адаптационной роли эмоций в жизнедеятельности животных и человека, а также на данные о механизмах возникновения адаптационных гемодинамических реакций, можно полагать, что при длительном эмоциональном напряжении происходит стабилизация, удлинение или даже усиление исходно приспособительных сдвигов в деятельности сердечно-сосудистой системы. Вследствие разрыва соматовисцерального сопряжения они приобретают свойства патологических реакций. Нет оснований допускать, что при эмоциональном стрессе включаются какие-то новые нервные механизмы регуляции сердечно-сосудистой системы.

Продолжение: Ноцицептивные механизмы и антиноцицептивные адаптационные системы

К оглавлению

Литература [показать]