CC BY
193
ОБЗОРНЫЕ СТАТЬИ REVIEW ARTICLES
УДК 616.831.31-005.4.-092.913:618.33 Е. И. БОНЬ, H. Е. МАКСИМОВИЧ, Н. А. ВАЛЬКО
МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ КРОВООБРАЩЕНИЯ ГОЛОВНОГО МОЗГА (ОБЗОР)
Гродненский государственный медицинский университет, Гродно, Республика Беларусь Е. I. BON. N. Е. MAKSIMOVICH, N. A. VALKO
MECHANISMS OF REGULATION OF BLOOD CIRCULATION IN THE BRAIN (REVIEW)
Grodno State Medical University, Grodno, Republic of Belarus
Резюме. Введение. Мозг - ключевая гистоорганная структура хордовых животных. Его работа напрямую зависит от нормального кровообращения. Знание механизмов, регулирующих данный физиологический феномен, необходимо для успешной научной работы в области нейронаук. Цель - анализ ы обобщение данных литературы о механизмах регуляции кровообращения головного мозга крысы. Источники данных: литературные источники, отражающие механизмы регуляции кровообращения головного мозга. Методы. Основой данного исследования стал обзор литературы по данной теме. Результаты. Регуляция мозгового кровообращения обеспечивается сложным комплексом нейрогуморальных системных механизмов, а также местной миогенной регуляцией, зависимой от кровотока дилатацией сосудов и эндотелиальной модуляцией тонуса сосудов, в которой важную роль играет монооксид азота. Выводы. Изложенные сведения дают основу для дальнейшего изучения кровообращения головного мозга в норме и при экспериментальной патологии, что создает фундаментальную основу для внедрения результатов в клиническую практику.
Ключевые слова: кровообращение, метаболизм, головной мозг, регуляция, механизм.
Summary'. Introduction. The brain is a key historicana structure of chordate animals. Its work directly depends on the normal blood circulation. Knowledge of the mechanisms that regulate this physiological phenomenon is necessary for successful scientific work in the field ofneuroscience. Goal. Analysis and generalization of literature data on the mechanisms of regulation of blood circulation in the rat brain. Data sources. Literature sources that reflect the mechanisms of regulation of blood circulation in the brain. Methods. The basis of this study was a review of the literature on this topic. Results. The regulation of cerebral circulation is prcn'ided by a complex complex of neurohumoral systemic mechanisms, as well as local myogenic regulation, bloodflow-dependentvascular dilation and endothelial modulation of vascular tone, in which nitrogen monoxide plays an important role. Conclusions. The presented information provides a basisfor further study of the blood circulation ofthe brain in normal and experimental pathology, which creates afundamental basis for the implementation of the results in clinical practice.
Key words: blood circulation, metabolism, brain, regulation, mechanism.
Актуальность. Развивающаяся область нейронаук требует в наше время не только знания строения и функций головного мозга, но также делает необходимым наличие
у исследователей понимания мозгового кровоснабжения и механизмов его регуляции.
Цель исследования - анализ и обобщение данных литературы о механизмах регуляции кровообращения головного мозга.
Материалы и методы исследования. Критерии приемлемости: исследование проводилось на основании сбора литерату ры, длившегося на протяжении декабря 2020 года. Рассматривались англо- и русскоязычные журнальные публикации, соответствующие интересуемой тематике.
Источники информации. В качестве источников информации использовались базы данных ресурсов PubMed, ЭБС «Лань», системы автоматизации библиотек «Ирбис» с датами охвата с 01.01.2015 по 31.12.2020 гг.
Поиск. Электронный поиск в указанных базах данных осуществлялся с использованием ключевых слов, представлявших из себя названия того или иного отдела механизма регуляции мозгового кровообращения, с указанием рамок временного охвата поиска. Так, при поиске статей в базе данных PubMed, аналогичных, как и для других ресурсов, использовались обозначенные выше ключевые слова (например, «circulation»), задавался временной промежуток поиска (с 2015 по 2020 гг.), после чего давалась команда поиска.
Отбор данных. Извлечение данных осуществлялось на основе соответствия описываемых в статьях исследований с интересуемой авторов тематикой: особенностями устройства и функционирования механизмов регуляции кровообращения головного мозга. Всего была извлечена 21 статья. Иные публикации, представленные системами в результатах поиска, исключались ввиду несоответствия интересуемой тематики либо неполного отражения строения и функции тех или механизмов регуляции мозгового кровообращения.
Элементы данных: мозг, кровообращение, регуляция, нервная регуляция, гуморальная регуляция, сосуды, рецепторы, хеморецепторы.
Результаты исследования и их обсуждение. Кровообращение головного мозга более интенсивно, чем других органов. Мозг нуждается в постоянной подаче О. и питательных веществ, приток крови к мозгу относительно независим от минутного объема крови и деятельности вегетативной нервной системы. Клетки
ЦНС при недостаточном снабжении кислородом перестают функционировать раньше, чем клетки других органов. Прекращение притока крови к мозгу кошки на 20 секунд вызывает полное исчезновение электрических процессов в коре больших полушарий, а прекращение кровотока на 5 минут приводит к необратимому повреждению нейронов [1].
Нервная регуляция. В сосуды головного мозга поступает около 15 % крови от сердечного выброса. Нервная регуляция кровотока обеспечивается сложным механизмом, включающим чувствительное, центральное и эфферентное звенья.
Мозговые артерии являются сосудами мышечного типа с обильной адренергической иннервацией, что позволяет им изменять просвет в широких пределах [2].
Чувствительное звено. Рецепторы сосудов - ангиоре-цепторы - по своей функции подразделяются на бароре-цепторы (прессорецепторы), реагирующие на изменение артериального давления (АД), и хеморецепторы, чувствительные к изменению химического состава крови. Наибольшие их скопления находятся в главных рефлексогенных зонах: аортальной, синокаротидной, сосудах легочного круга кровообращения. Раздражителем барорецепторов области дуги аорты, каротидного синуса, внутригрудных и шейных артерий является скорость и степень растяжения стенки сосуда пульсовыми или нарастающими колебаниями кровяного давления. Барорецепторные рефлексогенные зоны могут быть пре-ссорными и депрессорными. Так, при падении давления интенсивность импульсации от барорецепторов уменьшается, что приводит к рефлекторному повышению тонуса мышечных клеток сосудистой стенки вследствие активации прессорной зоны сосудодвигательного центра. Соответственно повышается общее периферическое сопротивление сосудов, приводя к нормализации АД. Импульсы, идущие от депрессорных зон сосудодвигательного центра, оказывают противоположный эффект [2,3].
Хеморецепторы каротидных телец в области бифуркации общих сонных артерий и дуги аорты реагируют на изменение концентрации в крови 02, С02, Н+, некоторых неорганических и органических веществ. Гипоксия, гиперкапния, сопровождающиеся изменением химического состава крови, приводят к возникновению сердечно-сосудистых и дыхательных рефлексов, которые направлены на нормализацию газового состава крови и поддержание гомеостаза. Рефлексы, возникающие с рецепторных зон сердечно-сосудистой системы и определяющие регуляцию в ее пределах, носят название собственных (системных) рефлексов кровообращения. При увеличении раздражения в ответную реакцию кроме сердечно-сосудистой системы вовлекается дыхание - сопряженный рефлекс. Пороги раздражения для собственных рефлексов ниже, чем для сопряженных. Существование сопряженных рефлексов дает возможность системе кровообращения быстро и адекватно приспосабливаться к меняющимся условиям внутренней среды организма [4, 5].
Каротидные хеморецепторы в большей степени участвуют в изменении легочной вентиляции, аортальные — преимущественно в изменении деятельности сердечно-сосудистой системы. Хеморецепторы находятся также в сосудах сердца, селезенки, почек, костного мозга, органов пищеварения и др. Их физиологическая роль состоит в восприятии осмотического давления крови и передаче сигнала о его изменении в ЦНС.
Механо- и хеморецепторы сосудов расположены также в стенках сосудов венозного русла. Так, повышение давления в венах брюшной полости сопровождается рефлекторным учащением и углублением дыхания, присасывающего действия грудной клетки, и усилением сердечного кровотока.
Центральное звено нервной регуляции представлено со-судодвигательным (вазомоторным) центром. Структуры, относящиеся к вазомоторному центру, локализуются в спинном, продолговатом мозге, гипоталамусе и коре больших полушарий головного мозга.
• Спинальный уровень регуляции. Нервные клетки, аксоны которых образуют сосудосуживающие волокна, находятся в боковых рогах грудных и первых поясничных сегментах спинного мозга.
• Бульбарный уровень регуляции. Сосудодвигательный центр продолговатого мозга является основным центром поддержания тонуса сосудов и рефлекторной регуляции кровяного давления.
Сосудодвигательный центр содержит депрессорную, прессорную и кардиоингибирующую зоны. Это деление условно в связи с их перекрытием.
Активность депрессорной зоны способствует снижению артериального давления путем уменьшения активности симпатических сосудосуживающих волокон, вызывая тем самым расширение сосудов и уменьшение общего периферического сопротивления, а также путем ослабления симпатической стимуляции сердца и уменьшения сердечного выброса. Депрессорная зона является местом переключения импульсов, поступающих с барорецепторов рефлексогенных зон, которые вызывают центральное торможение тонических разрядов вазоконстрикторов. Также депрессорная область оказывает угнетение прессорной зоны и повышает активность парасимпатической системы [3, 7].
Прессорная зона оказывает противоположное действие, при ее активации происходит повышение артериального давления вследствие увеличения общего периферического сопротивления сосудов и сердечного выброса. Взаимодействие депрессорных и прессорных структур сосудодвигательного центра носит сложный синерго -антагонистический характер.
Эффекты третьей зоны (кардиоингибирующей) опосредуются волокнами блуждающего нерва, идущими к сердцу. Повышение его активности приводит к уменьшению сердечного выброса, дополняя эффект депрессорной зоны в снижении артериального давления.
Состояние тонического возбуждения сосудодвигательного центра и, соответственно, уровень артериального
давления регулируются импульсами, идущими от сосудистых рефлексогенных зон. Кроме того, этот центр входит в состав ретикулярной формации продолговатого мозга, откуда также получает многочисленные коллатеральные возбуждения.
Влияние сосудодвигательного центра осуществляется через спинной мозг, ядра черепно-мозговых нервов (VII, IX и X пар), периферические образования автономной нервной системы.
Сосудодвигательный центр продолговатого мозга в реакциях на уровне организма взаимодействует с гипоталамусом, мозжечком, базальными ядрами, корой головного мозга. Он опосредует срочные ответы сосудистой системы при интенсивной мышечной работе, гипоксии, гиперкапнии, ацидозе [3].
• Гипоталамический уровень регу ляции также играет важную роль в осу ществлении адаптивных реакций кровообращения. Интегративные центры гипоталамуса оказывают нисходящее влияние на сердечно-сосудистый центр продолговатого мозга, обеспечивая дифференцированный фазный и тонический контроль. В гипоталамусе, как в бульбарном сосу додвигательном центре, различают депрессорную и прессорную зоны. Это позволяет рассматривать гипоталамический уровень регуляции как надстройку, выступающую в роли своеобразного дублера бульбарного центра.
• Корковый уровень регуляции подробно изучен с помощью методов условных рефлексов. Сравнительно легко удается выработать сосудистую реакцию на ранее индифферентный раздражитель, вызывая при этом ощу щение жары, холода, боли и т. д.
Определенные зоны коры головного мозга, как и гипоталамус, оказывают нисходящее влияние на основной центр продолговатого мозга. Эти влияния формируются в результате сопоставления информации, которая поступила в высший отдел нервной системы от различных рецепторных зон, с предшествующим опытом организма. Они обеспечивают реализацию сердечнососудистого компонента эмоций, мотиваций, поведенческих реакций [3].
Эфферентное звено. Эфферентная регуляция кровообращения реализуется через нервный и гуморальные механизмы.
Нервный механизм осуществляется при участии трех компонентов:
1) преганглионарных симпатических нейронов, тела которых расположены в передних рогах грудного и поясничного отделов спинного мозга, а также постганглио-нарных нейронов, лежащих в симпатических ганглиях;
2) преганглионарных парасимпатических нейронов ядра блуждающе го нерва, находящегося в продолговатом мозге, и ядра тазового нерва, расположенного в крестцовом отделе спинного мозга, и их постганглио-нарные нейроны;
3) для полых висцеральных органов - эфферентные нейроны метасимпатической нервной системы, локализующиеся в интрамуральных ганглиях их стенок.
Они представляют собой общий конечный путь всех эфферентных и афферентных влияний, которые через адренергическое, холинергическое и другие звенья регуляции действуют на сердце и сосуды [3, 5].
Иннервации подлежат все сосуды, за исключением капилляров. Иннервация вен соответствует иннервации артерий, хотя ее плотность значительно меньше. Нервные окончания эфферентных волокон точно прослежены до прекапиллярных сфинктеров, где они оканчиваются на гладкомышечных клетках. Сфинктеры способны активно отвечать на приходящие импульсы.
Основным механизмом нервной регуляции является эфферентная иннервация бессинаптического типа посредством свободной диффузии медиаторов в направлении стенки сосуда.
Влияние адреналина и норадреналина на сосудистую стенку определяется существованием разных типов адре-норецепторов - а и (3, представляющих собой участки гладкомышечных клеток с особой химической чувствительностью. В сосудах обычно имеются оба типа рецепторов. Взаимодействие медиатора с а-адренорецептором ведет к сокращению стенки сосуда, с р-рсцсптором -к расслаблению.
И] - и Р]-рецепторы локализуются в основном на пост-синаптических мембранах и реагируют на действие норадреналина, выделяющегося из нервных окончаний постганглионарных нейронов симпатического отдела.
а,-рецепторы локализуются в артериолах, их стимуляция приводит к спазму артериол, повышению давления, снижению сосудистой проницаемости.
Р]-рецепторы локализуются в сердце, их стимуляция приводит к увеличению частоты (положительный хронотропный эффект) и силы сердечных сокращений (положительный инотропный эффект), способствуя повышению артериального давления, повышает потребность миокарда в кислороде. Также р,-рецепторы локализуются в почках, являясь рецепторами юкста-гломерулярного аппарата.
а2- и Р2-рецепторы являются внесинаптическими, а также имеются на пресинаптической мембране тех же нейронов.
а2-рецепторы локализуются главным образом на пре-синаптическом окончании. На о,-рецепторы пресинаптической мембраны норадреналин действует по принципу отрицательной обратной связи - ингибирует собственное выделение («петля обратной отрицательной связи» адре-нергической системы), их стимуляция ведет к снижению артериального давления. На а2-рецепторы действуют как адреналин, так и норадреналин.
Р2-рецепторы чувствительны в основном к адреналину. При действии адреналина на Р2-адренорецепторы пресинаптической мембраны выделение норадреналина усиливается. Локализуются данные рецепторы в бронхиолах и на клетках печени.
Серотонин и дофамин являются вазоконстриктора-ми. Медиатор серотонин через ряд рецепторов (5-НТ1А, 5-НТ]в, 5-НТ№ 5-НТ2д, 5-НТ2в, 5-НТ2с, 5-НТ7) вызывает
вазоконстрикцию сосудов желудочно-кишечного тракта и ЦНС [3,5].
Дофаминовые рецепторы присутствуют как в ЦНС, так и в периферических органах. Дофамин ведет к возрастанию периферического сопротивления сосудов. Он повышает систолическое артериальное давление в результате стимуляции а-адренорецепторов и увеличивает силу сердечных сокращений в результате стимуляции Р-адренорецепторов.
Ацетилхолин является вазодилататором, он расширяет кровеносные сосуды через мускариновые рецепторы ЦНС, вегетативных ганглиев, гладких мышц, экзокрин-ных желез, сердца и альвеол [3, 5].
Гуморальная регуляция. В головном мозге реализуется паракринный механизм действия гормонов в связи с отсутствием эфферентных звеньев. Основными медиаторами являются: дофамин, серотонин, ГАМК, глицин, оксид азота (N0), 02, С02. Некоторые гормоны, например кортикостероиды, в небольшом количестве способны проникать через гематоэнцефалический барьер.
Гуморальная регуляция включает гормоны и биологически активные вещества (БАВ).
Главную роль в гуморальной регуляции сосудистого русла играют гормоны мозгового вещества (катехола-мины) и коры надпочечников (минералокортикоиды, глюкокортикоиды), задней доли гипофиза (вазопрессин), гипофиза (адренокортикотропный гормон), щитовидной железы (тироксин, трийодтиронин), ангиотензин II, а также БАВ: гистамин, серотонин и др., газы (02 и С02). метаболиты: лактат, аденозин, АДФ.
Важную роль в гуморальной регуляции кровообращения играет ренин-ангиотензин-альдостероновая система (РААС). Ее компонентами являются ренин, альдостерон, ангиотензиноген и его производные формы - ангиотензин I и ангиотензин II [8].
Активация РААС инициируется выработкой фермента ренина юкстагломерулярными клетками почечных афферентных артериол. Особенно интенсивно его образование происходит при ишемии почек. Локализация юкстагломерулярных клеток делает их особенно чувствительными к изменениям кровяного давления, а также концентрации ионов Ыа и К+ в первичной моче, протекающей через почечные канальцы. Действие факторов, вызывающих снижение объема жидкости (обезвоживание, падение кровяного давления, кровопотеря и др.) или снижение концентрации ЫаС1 в крови и первичной моче, стимулирует высвобождение ренина.
На освобождение ренина оказывает влияние состояние ЦНС, а также изменение положения тела. При переходе из положения лежа в положение стоя (ортостатическая проба) секреция ренина увеличивается. Эта рефлекторная реакция обусловлена повышением тонуса симпатической части автономной нервной системы, передающей импульсы к Р-адренорецепторам юкстагломерулярных клеток [3].
Су бстратом, на который воздействует ренин, является ангиотензиноген - белок, относящийся к фракции а2-глобулинов, образуемый печенью. Синтез ангио-
тензиногена значительно возрастает под воздействием глюкокортикоидов и эстрогенов. В результате действия ренина от ангиотензиногена отщепляется декапептид «ангиотензин I» - соединение, обладающее слабым действием на уровень кровяного давления. Под воздействием ангиотензинпревращающего фермента (АПФ) происходит отщепление октапептида «ангиотензин II» - вещества с мощным сосудосуживающим действием. АПФ (пептидкарбоксипептидаза) является интегральным белком, расположенным преимущественно на мембране эндотелиальных клеток, эпителии, мононуклеарах, нервных окончаниях, клетках репродуктивных органов и др. Растворимая форма АПФ присутствует практически во всех жидкостях организма.
Следует отметить, что АПФ не только приводит к образованию ангиотензина II, но и разрушает бради-кинин - соединение с вазодилататорными свойствами. Поэтому увеличение АД при воздействии АПФ связано не только с образованием ангиотензина II, но и с распадом брадикинина.
Ангиотензин II обладает мощным вазоконстрик-торным (сосудосуживающим) действием, значительно превосходящим по силе норадреналин, но в отличие от последнего не вызывает выброса крови из депо. Это объясняется наличием чувствительных к ангиотензину рецепторов только в прекапиллярных артериолах, которые расположены в организме неравномерно, в связи с чем его действие на сосуды различных областей неодинаково. Системный прессорный эффект сопровождается уменьшением кровотока в почках, кишечнике, коже и увеличением - в мозге, сердце и надпочечниках. Изменения кровотока в мышечной ткани при этом незначительны. Большие дозы ангиотензина могут вызвать сужение сосудов сердца и мозга.
Помимо прямого действия на сосудистую систему ангиотензин оказывает опосредованное влияние через автономную нервную систему и эндокринные железы. Он увеличивает секрецию адреналина, норадреналина и альдостерона, усиливает вазоконстрикторные симпатические эффекты.
Минералокортикоиды (альдостерон, дезоксикорти-костерон) вырабатываются в клубочковом слое коры надпочечников. Они обладают способностью усиливать обратное всасывание натрия в почках, слюнных железах, пищеварительном тракте, повышают чу вствительность стенок сосудов к действию катехоламинов (адреналина и норадреналина).
Глюкокортикоиды - гормоны пучкового слоя коры надпочечников повышают чувствительность адрено-рецепторов сосудов к катехоламинам, усиливают пре-ссорное действие ангиотензина II. Они уменьшают проницаемость капилляров, у силивают сократимость миокарда, обладают слабым минералокортикоподобным действием, повышают образование N тонизирующего сосудодвигательный центр.
Вазопрессин (гормон нейрогипофиза) вызывает сужение артерий и артериол органов брюшной полости
и легких. Однако, как под влиянием адреналина, сосуды головного мозга и сердца реагируют на этот гормон расширением, что способствует улучшению питания нервной ткани и сердечной мышцы [3, 7].
Способностью расширять сосуды обладают биологически активные вещества (гистамин, серотонин, брадикинин), местные гормоны (простагландины), аденозин, лактат, многие их которых участвуют в реализации местных механизмов регуляции. Гистамин вызывает дилатацию большинства сосудистых регионов путем стимуляции высвобождения N0 и угнетения высвобождения норадреналина из симпатических нервных окончаний и констрикцию ряда сосудов при прямом действии.
В нервной и гуморальной регуляции различают гемо-динамические механизмы кратковременного действия, промежуточные и длительного действия [3, 8].
К механизмам кратковременного действия относят реакции нервного происхождения - барорецепторные, хеморецепторные, рефлекс на ишемию ЦНС. Их развитие происходит в течение нескольких секунд.
Промежуточные (по времени) механизмы включают изменения транскапиллярного обмена, расслабление стенки сосуда, реакцию РААС. Для включения этих механизмов требуются минуты, а для максимального развития - часы.
Регуляторные механизмы длительного действия влияют на соотношение между внутрисосудистым объемом крови и емкостью сосудов. В этом процессе участвуют почечная регуляция объема жидкости, действие вазо-прессина и альдостерона.
Кроме того, гуморальная регуляция тонуса сосудов мозга и мозговое кровообращение осуществляется при изменениях парциального напряжения 0^ и С02 [3, 6].
Местные механизмы регуляции мозгового кровообращения. Местная регуляция реализуется путем метаболической (рН, АДФ, аденозин), внутрисосудистой, а также ремоделирования сосудистой стенки.
В основе метаболической регуляции лежит влияние образующихся в процессе метаболизма продуктов (С02, лактата, АДФ, Н+), влияющих на тонус прекапиллярных артериол и увеличивающих в соответствии с функциональной активностью органа количество функционирующих капилляров. При усилении активности скелетных мышц образование АТФ отстает от ее потребности, приводя к увеличению продуктов его распада - АДФ и АМФ. Однако их избыток активирует ресинтез АТФ в митохондриях и увеличивает потребление кислорода в клетке. Возникающий при этом избыток аденози-на тормозит транспорт Са2+ в клетки гладкой мышцы артериол. В результате их стенки расслабляются, увеличивается тканевый кровоток, что влечет за собой увеличение кислородного снабжения мышцы и увеличение синтеза АТФ [9].
Важную роль в местной регуляции кровообращения играют также ионы Н+, биологически активные вещества (кинины, простагландины, гистамин и т. д.) [10].
Действие на гладкомышечные клетки вырабатываемых в тканях метаболитов реализуется по принципу отрицательной обратной связи. Повышение метаболитов приводит к снижению тонуса прекапиллярных сфинктеров, а их уменьшение вызывает обратную реакцию. Подобными эффектами обладают низкое напряжение От и высокое - СОт, повышение концентрации Н+.
Внутрисосудистая регуляция включает: зависимую от кровотока дилатацию сосудов (эффект Шретценмайра), миогенную регуляцию (эффект Остроумова - Бейлисса), механизмы хронической ауторегуляции (ремоделиро-вание сосудов), эндотелиальную модуляцию тонуса сосудов [9, 11, 12].
Эффект Шретценмайра. Суть данного эффекта состоит в том, что в ответ на у величение напряжения сдвига в сосуде (трение потока движущейся по сосуду крови) происходит его дилатация, а в ответ на снижение - ва-зоконстрикция. Эффект Шретценмайра может иметь значение в кровоснабжении мозга при патологических состояниях, сопровождающихся формированием турбулентных потоков (аневризма и т. д.).
Кроме ауторегуляции кровотока, предохранение головного мозга от высокого кровяного давления и избыточности пульсации происходит главным образом благодаря особенностям строения сосудистой системы этой области. Особенности заключаются в том, что по ходу сосудистого русла имеются многочисленные изгибы («сифоны»). Изгибы сглаживают перепады давления и пульсирующий характер кровотока. При повышенной активности всего организма, например в условиях эмоционального возбуждения или чрезмерного физического напряжения, мозговое кровообращение увеличивается на 20-25 %. Однако такие сдвиги не вызывают возникновения патологии в связи с тем, что мозг является единственным органом, основной сосудистый бассейн которого находится на поверхности органа, представленный системой сосудов мягкой мозговой оболочки. В этом случае пространство между головным мозгом и твердой оболочкой является своеобразным резервом для дополнительного кровенаполнения.
Эффект Остроумова - Бейлиса. Мозговой кровоток определяется миогенной ауторегуляцией, в которой поток крови является относительно постоянным в широком диапазоне (60 мм рт. ст. - 130 мм рт. ст.).
Сосуды головного мозга отвечают вазоконстрик-торной реакцией мышечных волокон при повышении артериального давления и вазодилататорной - при его снижении. Пусковым фактором миогенной регуляции является изменение трансмурального давления. Роль данного механизма возрастает при геморрагическом инсу льте и отеке мозга, когда трансмуральное давление в стенке сосудов мозга значительно изменено.
Хроническая ауторегуляция сосудов ремоделиро-ванием. Путем ремоделирования реализуется долгосрочная ауторегуляция сосудов организма и головного мозга, в частности. Данный механизм включается с целью адаптации организма к хроническим изменениям
циркуляторной нагру зки (перегрузка давлением, давлением сдвига, турбулентностью) и реализуется путем изменения структуры сосуда. Ремоделирование сосудов может вносить вклад в поддержание местного тканевого гомеостаза, но также может быть ложно адаптивным, способствуя прогрессированию гипертензии, атеросклероза, рестеноза. Выделяют несколько типов ремо-делирования сосудов. Дилататорное ремоделирование диаметра артерий (большой калибр коронарных артерий у марафонских бегунов, маточных артерий при беременности) наступает тогда, когда синтез эндотелиальной N0 длительно повышен, а констрикторное ремоделирование диаметра наблюдается в ответ на хроническое снижение кровотока (тяжелая сердечно-сосудистая недостаточность и др.), когда синтез эндотелиальной N0 ниже нормы [12, 13,14].
При атеросклеротических стенозах и рестенозах возможна гиперплазия миоинтимы. Кроме этого при атеросклерозе может усилиться рост коллатералей из существующих капилляров с образованием медии, адвентиции.
В реакциях ремоделирования сосудов участвует целый ряд модулирующих рост сосудов факторов (фактор роста фибробластов - РОК фактор сосудистого эндотелия - ЕС К вырабатываемый тромбоцитами фактор -РОСР и др.).
В нормальных условиях гладкомышечные клетки проявляют относительную рефрактерность к ростовым стимулам. Предполагается, что это обеспечивается нормальной функцией эндотелиоцитов. Особое значение в механизмах антипролиферативного действия эндотелия принадлежит оксиду азота (N0). По некоторым данным, даже однократное введение донатора оксида азота подавляет пролиферацию гладкомышечных клеток сосудов в области их повреждения [15].
Эффекторами регулирования мозгового кровотока являются магистральные внутримозговые артерии и артерии мягкой мозговой оболочки, которые характеризуются специфическими функциональными особенностями [3].
Эндотелиальная модуляция сосудистого тонуса. Анализ данных литературы показал важную роль эндотелия в реализации как системных, так и местных механизмов регуляции сосудистого тонуса и мозгового кровотока.
Из многих функций эндотелия модуляция базаль-ного мышечного тонуса является наиболее значимой. Вазорегуляторная функция эндотелия осуществляется несколькими механизмами: образованием вазодилата-торов, вазоконстрикторов, а также путем метаболизма вазоактивных веществ.
В эндотелии происходит синтез вазодилататоров (N0, простациклина, эндотелий гиперполяризующего фактора, натрийуретического пептида С типа, адрено-медулина, простациклина 12 (Р§Г)) и вазоконстрикторов: эндотелина, тромбоксана А2 (ТхА2), фактора фон Виллебранда (\ \\Т). фактора активации тромбоцитов (РАБ), простагландина Р2а, тромбина, норадреналина, эндопероксидов, лейкотриенов и др. Эндотелии, как
один из вазоконстрикторных агентов, синтезируется из предшественника (проэндотелина) и высвобождается без хранения [10, 11].
Наряду с синтезом вазоактивных веществ эндотелиальная клетка захватывает из плазмы крови серото-нин, норадреналин и разрушает их. Эктонуклеотидазы расщепляют аденозинтрифосфат до аденозина. Кроме того, инициируемый через рецепторы 1-го типа (otj-адренергические, пептидные) подъем уровня цито-зольного Са2+ активирует зависимую от кальмодулина NO-синтазу (NOS) и вызывает образование оксида азота (N0) путем превращения L-аргинина в L-цитруллин.
Как описывалось ранее, N0 диффундирует к клеткам гладкой мускулату ры, активирует растворимую гуани-латциклазу. Гуанилатциклаза синтезирует циклический гуанозинмонофосфат (цГМФ) - активный внутриклеточный посредник, регулирующий работу мембранных ионных каналов, процессы фосфорилирования белков (через протеинкиназы) и активность фосфодиэстеразы. В результате повышается выработка цГМФ - вторичного мессенджера, что способствует снижению концентрации цитозольного Са2+ в миоцитах, приводя к вазодилатации.
Кроме связывания с комплексами железа в цГМФ, N0 взаимодействует с цитохромом Р450, вызывая его ингиби-рование, а также взаимодействует с негемовым железом и цинксодержащими белками. Вырабатываемый эндотелием N0 может достигать симпатических нервных окончаний в адвентиции мелких артерий и артериол иугнетать высвобождение констрикторных нейротранс-миттеров. Функции эндотелиального N0 включают вазодилатацию, ингибирование адгезии и аггрегации тромбоцитов, тромбоза, адгезии лейкоцитов к эндотелию, освобождения митогенов из тромбоцитов, миграции и пролиферации гладкомышечных клеток сосудов образования эндотелина-1 и фактора активации тромбоцитов, биологического действия ангиотензина II и т. д.
Опосредуемое рецепторами увеличение уровня цитозольного Са2+ в эндоте лиоцитах вызывает высвобождение арахидоновой кислоты (АК) из фосфолипидов клеточных мембран путем активации фосфолипазы А-, (ФЛ А2). Из АК под действием циклооксигеназы (ЦОГ) и эпокси-геназы (ЭОГ) образуются вещества вазодилататорной природы: простациклин Pgl2 и эндотелий гиперполя-ризующий фактор (endothelium-derived hyperpolarizing factor - EDHF). Считается, что роль простациклина в механизмах эндотелий-зависимой вазодилатации является незначительной, дополняющей роль N0 и эндотелиального гиперполяризующего фактора. Зависимая от кровотока дилатация опосредована, в основном, высвобождением эндотелиального N0 [18].
Синтез N0 из L-аргинина происходит при участии трех изоформ NOS: нейрональной (nNOS) - I тип, ма-крофагальной или индуцированной (iNOS) - II тип, эндотелиальной (eNOS) - III тип.
Положения системной и местной (метаболической) регуляции нашли объяснения в рамках эндотелий-зависимого механизма. Ацетилхолин, гистамин, мета-
болиты пуриновых оснований, арахидоновой кислоты, многие другие продукты обмена веществ, циркулирующие в крови, реализуют свои вазоактивные свойства через N0. Установлено, что вазодилатация мозговых сосудов при гипоксии является результатом повышенного образования эндотелиальными клетками N0 [17,18,19], а при блокаде NOS их реакция на гипоксию уменьшается [20].
Также установлена роль эндотелия сосудов и образуемого в нем N0 в опосредовании ответов мозговых сосудов на С02. Введение ингибиторов образования NOS также устраняет ответ мозговых сосудов на СОт, а внутривенное введение больших доз субстрата NOS L-аргинина нивелирует этот ингибиторный ответ [13,14].
Мозговой кровоток реагирует на изменения местного метаболизма. Увеличение активности нейронов и потребление От вызывает местное расширение сосудов. Газы крови, в частности парциальное давление артериального СО , (РаСОт), существенно влияют на мозговой кровоток. При гипервентиляции происходит сужение сосудов головного мозга в результате увеличения выведения СОт и снижения РаС02, что способствует головокружению. С другой стороны, увеличение РаСОт является причиной церебральной вазодилатации. Изменение РаО^ имеет небольшой эффект, но при тяжелой гипоксии (низком РаО;) происходит выраженная церебральная вазодилатация.
Умеренные изменения напряжения кислорода в артериальной крови не оказывают существенного влияния на мозговое кровообращение и потребление кислорода в мозге, в то время как выраженная гипоксия вызывает церебральную вазодилатацию.
Изменение кровотока в ответ на внеклеточный ацидоз также осуществляется приучастииЖ), что подтверждается результатами после введения ингибиторов NO-синтазы, снижающими ответ мозговых сосудов [20,21]. Образуемые при агрегации тромбоцитов тромбин, гистамин и АДФ также вызывают расширение сосудов, зависимое от эндотелия, опосредуемое выработкой N0 [13, 14].
Выводы. Таким образом, можно заключить, что регуляция мозгового кровообращения обеспечивается сложным комплексом нейрогуморальных системных механизмов, а также местной миогенной регуляцией, зависимой от кровотока дилатацией сосудов и эндоте-лиальной модуляцией тонуса сосудов, в которой важную роль играет монооксид азота.
__Литература:_
1. Максимович, H. Е. Роль оксида азота в генезе повреждений мозга при оксидативном стрессе / H. Е. Максимович. - Текст : непосредственный // Весщ HAH Беларусь - 2004. - № 2. - С, 112-117.
2. Jeong, S.-M. Lack of correlation between cerebral vasomotor reactivity and dynamic cerebral autoregulation during stepwise increases in inspired C02 concentration/S.-M. Jeong, S.-O. Kim, D. DeLorey [etal.]. -Text : electronic // Journal of Applied Physiology. - 2016. - V. 120 - № 12. - P. 1434-1441. -URL: https://doi.org/l0.1152/japplphysiol.00390.2015
3. Tangsucharit, P. Muscarinic acetylcholine receptor Ml andM3 subtypes mediate acetylcholine-induced endothelium-independent vasodilatation in rat mesenteric arteries / P. Tangsucharit, Sh. Takatori, Y. Zamami [et al], — Test : electronic// Journal of Pharmacological Sciences. -2016. —V. 130. -P. 24-32. -URL: https: doi.org/10.1016/jjphs.2015.12.005
4. Varsos, G. A noninvasive estimation of cerebral perfusion pressure using critical closing pressure / G. Varsos, A. Kolias, P. Smielewski [etal.]. -Text :
electronic // Journal of neurosurgery. -2015. -V. 123. -№3. - P. 638—648. -URL: https://doi.org/10.3171/201410. JNS14613
5. Takahashi, R. Regional dissociation between the cerebral blood flow and gray matter density alterations in idiopathic normal pressure hydrocephalus: results from SINPHONI-2 Study / R. Takahashi, K. Ishii, T. Tokuda [et al.]. - Text: electronic // Neuroradiology. - 2019. - V. 61. - № 1. - P. 37-42. - URL: https://doi.org/10.1007/s00234-018-2106-l
6. Harrison, P. W. Genetics ofCerebellar andNeocorticalExpansion in Anthropoid Primates: A Comparative Approach / P. W. Harrison, St. H. Montgomery. -Text: electronic // Brain, behavior and evolution. - 2017. - V. 89. - № 4. -P. 274-285. - URL:https://doi.org/10.1159/000477432
7. Iwata, K. Effects of topical and intravenous JM-1232(-) infusion on cerebrovascular reactivity in rats / K. Iwata, H. Iida, M. Iida [et al.]. - Text: electronic // Journal of aneSthesia. - 2015. - V. 29. - № 5. - P. 798-802. -URL: https://doi.org/10.1007/s00540-015-2017-9
8. Janzarik, W. G. No long-term impairment of cerebral autoregulation after preeclampsia/W. G. Janzarik, A.-K. Gerber,F. Markfeld-Erol [et al.]. - Text: electronic // Pregnancy Hypertension. - 2018. - № 13. - P. 171-173. - URL: https://doi.Org/10.1016/j.preghy.2018.06.009
9. Czosnyka, M. Treatment targets based on autoregulation parameters in neu-rocritical care patients / M. Czosnyka, P. Hutchinson, P. Smielewski.—Text: electronic // Current opinion in critical care. - 2020. - V. 26. - № 2. - P. 109-114. -URL: https://doi.org/10.1097/MCC.0000000000000704
10. Hübner, C. A. Regulation of vascular tone and arterial blood pressure: role of chloride transport in vascular smoothmuscle/C. A. Hiibner, В. C. Schroeder, H. Elimke. - Text: electronic// Pflugers Archiv: European journal of physiology. -2015. - V. 467. -№ 3. - P. 605-614. - URL: https://doi.org/10.1007/ s00424-014-1684-y
11. Lam, M. Y. Dynamic cerebral autoregulation measurement using rapid changes in head positioning: experiences in acute ischemic Stroke and healthy control populations / M. Y. Lam, V. J. Haunton, T. G. Robinson. - Text: electronic // American journal of physiology. Heart and circulatory physiology. -2019. -V. 316. -№ 3. -P. 673-683. -URL: https://doi.org/10.1152/ ajpheart.00550.2018
12. Subudhi, A. W. Cerebral autoregulation index at high altitude assessedby thigli-euff and transfer function analysis techniques / A. W. Subudhi, K. Grajzel, R. J. Langolf. -Text: electronic // Experimental physiology. -2015. —V. 100. -№ 3. - P. 173-181. -URL: https://doi.org/10.11137expphysiol.2014.082479
13. Максимович, H. E. Понятие о нитроксидергической системе мозга. Роль нейрональных источников / Н. Е. Максимович. - Текст : непосредственный // Журнал ГрГМУ - 2003. - № 4. - С.7-11.
14. Максимович, Н. Е. Понятие о нитроксидергической системе мозга. Роль экстранейрональных источников / Н. Е. Максимович. - Текст : непосредственный // Журнал ГрГМУ - 2004. - № 1. - С. 3—5.
15. Leo, М. D. Impaired Trafficking of ßl Subunits Inhibits BK Channels in Cerebral Arteries of Hypertensive Rats / M. D. l^eo, X. Zhai, W. Yin. -Text: electronic//Hypertension. -2018. -V. 72. -№ 3. -P. 765-775. -URL: https://doi.org/10.1161/HYPERTENSIONAH A. 118.11147
16. Olofsson, P. S. Blood pressure regulation by CD4 + lymphocytes expressing choline acetyltransferase / P. S. Olofsson, В. E. Steinberg, R. Sobbi. - Text: electronic // Nature Biotechnology. - 2016. - V 34. -№ 10. - P. 1066-1071. -URL: https://doi.org/10.1038/nbt.3663
17. Karlsson, W. K. 1-arginine and 1-NMMA for assessing cerebral endothelial dysfunction in ischaemic cerebrovascular disease: A systematic review / W. K. Karlsson, C. G. Sorensen, C. Kruuse. - Text: electronic // Clinical and experimental pharmacology & physiology. - 2017. - V. 44. — № 1. — P. 13-20. -URL: https://doi.org/10.llll/1440-i681.12679
18. Pharmacological characterization ofthe mechanisms underlying the vascular effects of succinate / L N. Leite, N. A. Gonzaga, J. A. Simplicio. - Text: electronic // European journal of pharmacology. - 2016. - № 789. - P. 334— 343. - URL: https: doi.org/10.1016/j.ejphar.20i6.07.045
19. Tabka, D. Effects of Institut Georges Lopez-1 and Celsior preservation solutions on liver graft injury / D. Tabka, M. Bejaoui, J. Javellaud. - Text: electronic // World journal of gastroenterology. - 2015. - V. 21. - № 14. -P. 4159-4168. -URL: https://doi.org/10.3748/wjg.v21.il4.4159
20. Yang, W. Effects of Acute SyStemic Hypoxia and Hypercapnia on Brain Damage in a Rat Model of Hypoxia-Ischemia / W. Yang, X. Zhang, Nan Wang.-Text:electronic//FLoSone. —2016.-V. ll.-№ 12.-URL:https:// doi.org/10.1371/journal.pone.0167359
21. Liu, D. Age-related impairment of cerebral blood flow response to К ATP channel opener in Alzheimer's disease mice with presenilin-1 mutation / D. Liu, I. Ahmet, B. Griess. -Text: electronic// Journal of cerebral blood flow and metabolism. -2020. -URL: https://doi.org/10.1177/0271678X20964233
