Механизмы нейрогуморальной регуляции деятельности сердца

Подавляющее большинство регуляторных воздействий изменяет функциональное состояние сердца путем влияния на мембраны рабочих кардиомиоцитов и проводящей системы. Состояние мембранных каналов, переносчиков, а также насосов, использующих энергию АТФ, влияет на проявление всех физиологических свойств миокарда. Прежде всего, это приводит к изменению проницаемости сарколеммы для ионов натрия, калия, кальция. Кроме того, существенное значение в трансмембранном обмене ионами принадлежит концентрационному градиенту, который в первую очередь определяется cодеpжанием их в крови, а значит и в межклеточной жидкости. Увеличение внеклеточной концентрации ионов приводит к росту пассивного поступления их в кардиомиоциты, снижение - к "вымыванию". Не исключено, что именно кардиогенный эффект указанных ионов послужил одним из оснований для формирования в процессе эволюции сложных систем регуляции, обеспечивающих гомеостаз их в крови.

Влияние ионов. Пpи уменьшении в крови концентpации Са²⁺ возбудимость и сократимость миокаpда снижаются, а пpи увеличении, напротив, усиливаются, что можно легко объяснить в связи стой его ролью (рис. 5.3), которая определяет процессы возбуждения и сокращения кардиомиоцитов.

Резкое увеличение содержания К⁺ в кpови, пpиводя к снижению соотношения между Квнутрикл./Квнек., понижает величину ПП. В ответ на это калиевая проницаемость мембраны увеличивается. В результате частота сокращений урежается, а атриовентрикулярная задержка удлиняется. И при двукратном повышении уровня калия в крови сердце может остановиться. Этот эффект используют в клинической практике для остановки сердца при проведении хирургической операции на нем. Смижение концентрации К⁺ ниже уровня 4 ммоль/л проводит к росту пейсмекерной активности и учащению сердечных сокращений.

Увеличение концентрации Na⁺ во внеклеточной среде (в крови) действует на сердце подобно калию, депрессируя его работу. Но снижение содержания Na⁺ в крови также снижает ЧСС и может даже привести к остановке сердца. В основе этих влияний лежит нарушение трансмембранного Na⁺,Ca²⁺-транспорта и сопряжения возбудимости с сократимостью.

Гормональные влияния. Большинство гормонов, других биологически активных соединений, лекарственных препаратов оказывает влияние на функцию сердца опосредованно через ионную проницаемость мембран. К примеру, такие соединения как норадреналин, ангиотензин, гистамин способствуют увеличению числа активных медленных каналов. В результате повышается кальциевая проницаемость и наблюдается положительный ино- и хронотропный эффекты. Взаимодействие НА с b-рецепторами, гистамина с Н₁-рецепторами мембраны кардиомиоцитов через посредство внутриклеточного увеличения цАМФ активирует медленные Са²⁺-каналы. Другие соединения, повышающие содержание цАМФ, также оказывают положительное инотропное влияние на сердце.

В миокарде имеется два типа a–рецепторов. Из них a₁-рецепторы располагаются на постсинаптической мембране кардиомиоцита. Взаимодействие норадреналина с этими рецепторами приводит к стимуляции образования внутри клеток проводящей системы и сократимых кардиомиоцитов таких вторичных посредников, как инозитолтрифосфат и диацилглицерол. В результате под влиянием инозитолтрифосфата повышается активность выхода ионов Са²⁺ из саркоплазматического ретикулума, а диацилглицерол стимулирует чувствительность к этим ионам протеинкиназу-С, под влиянием которой растет чувствительность миофибрилл к ионам кальция (за счет каталитического фосфорилирования тропонина). Отсутствие роста входящего тока приводит к уменьшению продолжительностифазы «плато».

А вот рецепторы типа a₂-адререцепторы располагаются на пресинаптической мембране как симпатических, так и парасимпатических терминалей. Их возбуждение тормозит выделение медиатора из нервных окончаний и тем самым осуществляется межнейронная ауто- и взаиморегуляция. Значение этих рецепторов наглядно видно на примере введения препарата клофелина (применяется при лечении гипертонии). Он, являясь агонистом a₂-адререцепторов, уменьшает симпатическое влияние на сердце и сосуды.

Кроме того, гормоны, активирующие аденилатциклазу (образование цАМФ), могут воздействовать на миокард и опосредованно - через усиление расщепления гликогена и окисления глюкозы. Такие гормоны как адреналин, глюкагон, инсулин, интенсифицируя образование АТФ, также обеспечивают положительный инотропный эффект.

Напротив, стимуляция образования цГМФ инактивирует медленные кальциевые каналы и отрицательно влияет на физиологические свойства сердца. Таким путем на кардиомиоциты действует ацетилхолин. Но кроме этого АХ увеличивает проницаемость мембраны для калия (gК⁺) и тем самым приводит к гиперполяризации их мембраны. Результатом этих влияний является меньшая скорость деполяризации, укорочение длительности ПД и снижение силы сокращения.

Однако взаимодействие АХ с холинорецепторами кардиомиоцитов предсердий в отличие от желудочков и проводящей системы приводит еще и к укорочению рефрактерного периода за счет укорочения фазы «плато», что повышает их возбудимость, Это может привести к возникновению предсердных экстрасистол ночью во время сна, когда повышается тонус блуждающего нерва.

Весьма интересно влияние на сердце тироксина. Йодсодержащие гормоны щитовидной железы, как и кортизол надпочечников, увеличивают количество b-адренорецепторов, снижая плотность М-холинорецепторов, что усиливает симпатический эффект на сердце. Глюкокортикоиды также повышают чувствительность b-адренорецепторов кардиомиоцитов к катехоламинам.

Рис. 53. Иннервация сердца и кровеносных сосудов

Действие местных биологически активных соединений на сердце является неспецифическим и опосредованным. Так, аденозин уменьшает пейсмекерную активность клеток синоатриального узла и снижает скорость проведения возбуждения во всей проводящей системе. Простагландины I₁, E₂ и другие могут снижать чувствительность миокарда к симпатическим влияниям. Синтез их возрастает в условиях гипоксии, что играет защитную функцию, так как способствует ослаблению функциональной активности сердца, сохраняя его от еще большего истощения.

Влияние нервов на функцию сердца. В сердце имеется богатая сеть интракардиальных нервных волокон. Вместе с ними в рефлекторной регуляции работы сердца участвуют экстракардиальные симпатические и парасимпатические нервы. Волокна правого блуждающего нерва иннервируют преимущественно правое предсердие и особенно обильно синоатриальный узел. Левый блуждающий нерв доходит до атриовентрикулярного узла. Парасимпатические волокна, иннервирующие сократимые каридиомиоциты, располагаются главным образом в глубоких слоях предсердий и желудочков. Симпатические постганглионарные волокна иннервируют как образования проводящей системы, так и рабочий миокард всех отделов. Они расположены преимущественно в поверхностно лежащих слоях миокарда (53).

В силу особенностей иннервации симпатические нервы воздействуют как на функцию проводящей системы (хронотропное, батмотропное, дромотропное), так и сократимость кардиомиоцитов (инотропное влияние). Кроме того, симпатические нервы оказывают на сердце еще и трофическое влияние. Влияние правого блуждающего нерва сказывается преимущественно на хронотропной фунции сердца (ЧСС), а левого - на атриовентрикулярном проведении (дромотропное воздействие).

Нервные окончания особо плотно оплетают клеточные структуры проводящей системы сердца, где имеются многочисленные интрамуральные ганглии (ядра Догеля, Ремака, Биддера, Людвига). Однако вместо истинных нервно-мышечных синапсов в миокарде имеется совокупность тончайших терминалей с многочисленными варикозными утолщениями. Эти отростки стелются вдоль мышечных волокон, опутывают их, прилегая с разной плотностью к поверхности клеток, образуя тем самым большую площадь контакта. Причем, терминали симпатических и парасимпатических нервов (там, где они имеются) тесно переплетены, так что их медиаторы могут оказывать модулирующий эффект на выделение друг друга.

Таким образом, деятельность сердца регулируется комплексом воздействий метаболитов, гуморальных факторов и нервов. Они порой не только параллельно выполняют ту же функцию, но и усиливают или ослабляют влияние друг друга, модулируя его. Так, например, гормон ангиотензин II повышает возбудимость центральных и периферических симпатических структур, а вазопрессин увеличивает чувствительность почечных регуляторных систем. Скорость поступления ионов Са²⁺ в кардиомиоциты контролируется внешними влияниями нервной системы, гормональными факторами, а также метаболитами (Н⁺, уровнем АТФ, цАМФ). Импульсация симпатических нервов усиливает механизм Франка-Старлинга. Ангиотензин II, образующийся в кардиомиоцитах, увеличивает биоснтез катехоламинов в нервных окончаниях симпатических нервов, а значит, он усиливает влияние симпатических нервов. Причем, взаимодействия происходят не только между различными "этажами" систем регуляции, но и внутри каждой из них. Так, медиатор парасимпатических нервов АХ снижает активность медленных каналов, стимулированных НА.