Вазодилятация , также известная как вазорелаксация , представляет собой расширение кровеносных сосудов . [1] Это происходит в результате расслабления гладкомышечных клеток в стенках сосудов, особенно в крупных венах , крупных артериях и более мелких артериолах . Этот процесс противоположен вазоконстрикции , которая представляет собой сужение кровеносных сосудов.
Когда кровеносные сосуды расширяются, поток крови увеличивается из-за снижения сосудистого сопротивления и увеличения сердечного выброса [ необходимо дальнейшее объяснение ] . Следовательно, расширение артериальных сосудов (в основном артериол ) снижает кровяное давление . Реакция может быть внутренней (из-за местных процессов в окружающей ткани ) или внешней (из-за гормонов или нервной системы ). Кроме того, реакция может быть локализована в конкретном органе (в зависимости от метаболических потребностей конкретной ткани, например, при напряженных физических нагрузках) или может быть системной (прослеживаться по всему большому кругу кровообращения ).
Эндогенные вещества и лекарства , вызывающие вазодилатацию, называются вазодилататорами . Такая вазоактивность необходима для гомеостаза (поддержания нормальной работы организма).
Основная функция расширения сосудов — увеличение притока крови к тканям, которые в этом больше всего нуждаются. Это часто является ответом на локальную потребность в кислороде, но может произойти, когда рассматриваемая ткань не получает достаточного количества глюкозы , липидов или других питательных веществ . Локализованные ткани имеют несколько способов увеличения кровотока, включая высвобождение вазодилататоров, в первую очередь аденозина , в местную интерстициальную жидкость , которая диффундирует в капиллярные русла, провоцируя местное расширение сосудов. [2] [3] Некоторые физиологи предполагают, что именно недостаток кислорода сам по себе приводит к расширению сосудов капиллярного русла из-за гипоксии гладких мышц сосудов в этой области. Эта последняя гипотеза выдвигается в связи с наличием прекапиллярных сфинктеров в капиллярных руслах. Эти подходы к механизму вазодилатации не являются взаимоисключающими . [4]
Вазодилатация напрямую влияет на взаимосвязь между средним артериальным давлением , сердечным выбросом и общим периферическим сопротивлением (ОПС). Расширение сосудов происходит во время систолы сердца , тогда как сужение сосудов следует в фазе, противоположной диастоле сердца . Сердечный выброс (поток крови, измеряемый в объеме в единицу времени) рассчитывается путем умножения частоты сердечных сокращений (в ударах в минуту) и ударного объема (объема крови, выбрасываемого во время систолы желудочков). TPR зависит от нескольких факторов, включая длину сосуда, вязкость крови (определяемую гематокритом ) и диаметр кровеносного сосуда. Последняя является наиболее важной переменной при определении сопротивления: TPR изменяется в четвертой степени радиуса. Увеличение любого из этих физиологических компонентов (сердечного выброса или TPR) вызывает повышение среднего артериального давления. Вазодилатация снижает TPR и артериальное давление за счет расслабления гладкомышечных клеток в слое средней оболочки крупных артерий и более мелких артериол. [5]
Расширение сосудов происходит в поверхностных кровеносных сосудах теплокровных животных, когда окружающая их среда горячая; этот процесс направляет поток нагретой крови к коже животного, откуда тепло легче отдать в окружающую среду. Противоположным физиологическим процессом является вазоконстрикция . Эти процессы естественным образом модулируются местными паракринными агентами эндотелиальных клеток (например, оксидом азота , брадикинином , ионами калия и аденозином ), а также вегетативной нервной системой и надпочечниками , которые секретируют катехоламины , такие как норадреналин и адреналин . соответственно. [6] [7]
Расширение сосудов является результатом расслабления гладких мышц , окружающих кровеносные сосуды. Это расслабление, в свою очередь, основано на устранении стимула к сокращению, которое зависит от внутриклеточной концентрации ионов кальция и тесно связано с фосфорилированием легкой цепи сократительного белка миозина . Таким образом, вазодилатация действует главным образом либо за счет снижения внутриклеточной концентрации кальция, либо за счет дефосфорилирования (фактически замены АТФ на АДФ) миозина. Дефосфорилирование фосфатазой легкой цепи миозина и индукция симпортеров и антипортеров кальция , которые выкачивают ионы кальция из внутриклеточного компартмента, способствуют расслаблению гладкомышечных клеток и, следовательно, вазодилатации. Это достигается за счет обратного захвата ионов в саркоплазматический ретикулум через обменники и вытеснения через плазматическую мембрану. [8] Существует три основных внутриклеточных стимула, которые могут привести к расширению кровеносных сосудов. Конкретные механизмы достижения этих эффектов варьируются от вазодилататора к вазодилататору. [ нужна цитата ]
Ингибиторы ФДЭ5 и средства, открывающие калиевые каналы, также могут давать аналогичные результаты.
Соединения, которые опосредуют вышеуказанные механизмы, можно разделить на эндогенные и экзогенные .
Сосудорасширяющее действие активации бета-2-рецепторов (например, адреналином), по-видимому, не зависит от эндотелия . [13]
Хотя общепризнано, что симпатическая нервная система играет важную роль в расширении сосудов, это лишь один из механизмов, с помощью которого может быть достигнуто расширение сосудов. В спинном мозге имеются как сосудорасширяющие, так и сосудосуживающие нервы. Нейроны, контролирующие расширение сосудов, возникают в гипоталамусе. Некоторая симпатическая стимуляция артериол скелетных мышц опосредуется адреналином, действующим на β-адренергические рецепторы гладкой мускулатуры артериол, что может опосредоваться путями цАМФ, как обсуждалось выше. Однако было показано, что выключение этой симпатической стимуляции играет мало или совсем не влияет на способность скелетных мышц получать достаточное количество кислорода даже при высоких уровнях нагрузки, поэтому считается, что этот конкретный метод вазодилатации не имеет большого значения для человека. физиология. [14]
В случаях эмоционального стресса эта система может активироваться, что приводит к обмороку из-за снижения артериального давления из-за расширения сосудов, что называется вазовагальным обмороком . [15]
Холодовая вазодилатация (CIVD) возникает после воздействия холода, возможно, для снижения риска травм. Это может произойти в нескольких местах человеческого тела, но чаще всего наблюдается в конечностях. Пальцы особенно распространены, потому что они подвергаются воздействию чаще всего. [ нужна цитата ]
При воздействии холода на пальцы сначала происходит сужение сосудов для уменьшения теплопотерь, что приводит к сильному охлаждению пальцев. Примерно через пять-десять минут после начала холодового воздействия на руку кровеносные сосуды кончиков пальцев внезапно расширяются. Вероятно, это вызвано внезапным уменьшением выброса нейромедиаторов из симпатических нервов в мышечную оболочку артериовенозных анастомозов вследствие местного холода. CIVD увеличивает кровоток и, следовательно, температуру пальцев. Это может быть болезненно и иногда называется « горячими болями », которые могут быть достаточно болезненными, чтобы вызвать рвоту. [ нужна цитата ]
За расширением сосудов следует новая фаза вазоконстрикции, после чего процесс повторяется. Это называется реакцией Хантинга . Эксперименты показали, что возможны три другие реакции сосудов на погружение пальца в холодную воду: постоянное состояние вазоконстрикции; медленное, устойчивое и непрерывное согревание; и форма пропорционального контроля, при которой диаметр кровеносных сосудов остается постоянным после начальной фазы вазоконстрикции. Однако подавляющее большинство ответов можно отнести к реакции Хантинга. [16]
Другие предлагаемые сосудорасширяющие средства или сосудорасширяющие факторы включают:
Сосудорасширяющие средства используются для лечения таких состояний, как гипертония , при которой у пациента аномально высокое кровяное давление, а также стенокардия , застойная сердечная недостаточность и эректильная дисфункция , и когда поддержание более низкого кровяного давления снижает риск развития у пациента других проблем с сердцем. [5] Приливы крови могут быть физиологической реакцией на вазодилататоры. Некоторые ингибиторы фосфодиэстеразы , такие как силденафил , варденафил и тадалафил , усиливают кровоток в половом члене за счет расширения сосудов. Их также можно использовать для лечения легочной артериальной гипертензии (ЛАГ).