Свойства артерий и их податливость

Артерии не являются жесткими трубками: их стенки состоят из эластичных волокон, гладких мышц и коллагена, благодаря чему крупные центральные артерии растягиваются при каждом сердцебиении и сокращаются между ударами. Эта податливость, наряду с сопротивлением более мелких артерий, формирует форму волны артериального давления и преобразует пульсирующий выброс сердца в более равномерный кровоток к тканям. Податливость артерий и ее утрата с возрастом и болезнями — артериальная ригидность — являются центральными понятиями в физиологии сосудов.

Definition

Податливость артерий — это изменение объема артериальной крови, вызванное заданным изменением давления; вместе с периферическим сопротивлением она определяет форму волны артериального давления. Артериальная ригидность — это обратное свойство, сопротивление стенки растяжению.

Scope

Эта тема охватывает механические и функциональные свойства артериальной стенки: податливость и эластичность, буферную роль эластичных артерий (эффект Виндкесселя), резистивную роль мелких мышечных артерий, поведение пульсовой волны, а также то, как эти свойства изменяются с возрастом. Она не охватывает клиническое лечение гипертонии или лечение артериальных заболеваний.

Core questions

• Как эластичные артерии накапливают и высвобождают энергию в течение сердечного цикла?
• Что определяет податливость артерий и как ее измеряют?
• Чем отличаются по функции эластичные проводящие артерии и мелкие резистивные артерии?
• Почему артериальная ригидность увеличивается с возрастом и каковы ее последствия для давления?

Key concepts

• Податливость и эластичность
• Эластичные (проводящие) против мышечных (резистивных) артерий
• Пульсовое давление и скорость пульсовой волны
• Отражение волны давления
• Артериальная ригидность с возрастом
• Состав стенки: эластин, коллаген, гладкие мышцы

Key theories

Артериальный Виндкессель

Эластичные крупные артерии действуют как резервуар давления (Виндкессель), который заполняется во время систолического выброса и разряжается во время диастолы; податливость артерий и периферическое сопротивление вместе определяют диастолическое снижение давления и величину пульсового давления.

Mechanisms

Во время систолы сердце выбрасывает кровь быстрее, чем она может оттекать через периферию, поэтому эластичные центральные артерии растягиваются и накапливают часть ударного объема; их сокращение во время диастолы поддерживает прямой кровоток и давление (функция Виндкесселя; Westerhof et al., 2008). Податливость зависит от состава стенки: эластин обеспечивает растяжение при низком давлении, в то время как рекрутирование коллагена ограничивает чрезмерное растяжение при более высоких давлениях, придавая стенке нелинейную зависимость давления от объема. Более мелкие мышечные артерии и артериолы вносят относительно небольшой вклад в податливость, но обеспечивают большую часть сопротивления, которое, наряду с податливостью, формирует форму волны давления (Mulvany & Aalkjaer, 1990). С возрастом фрагментируется эластин, накапливается коллаген и происходят другие изменения в стенке, что приводит к утолщению крупных артерий, увеличению скорости пульсовой волны и повышению пульсового давления (Lakatta & Levy, 2003).

Clinical relevance

Артериальная ригидность, оцениваемая главным образом по скорости пульсовой волны, является широко используемым маркером сосудистого старения, и ее измерение было стандартизировано экспертным консенсусом (Laurent et al., 2006). Эта статья объясняет лежащую в основе физиологию и значение таких измерений; она не является клиническим руководством и не направляет индивидуальную диагностику или лечение.

Evidence & guidelines

Документ экспертного консенсуса стандартизировал определения, измерение и отчетность по артериальной ригидности, с каротидно-феморальной скоростью пульсовой волны в качестве эталонного индекса (Laurent et al., 2006). Физиологическая основа опирается на концепцию Виндкесселя (Westerhof et al., 2008) и на структурные исследования крупных и мелких артерий (Mulvany & Aalkjaer, 1990; Lakatta & Levy, 2003).

History

Идея о том, что эластичные артерии смягчают пульсирующий кровоток, восходит к аналогии с «воздушной камерой» (Windkessel) девятнадцатого века и позднее была выражена в сосредоточенных математических моделях, которые связывают податливость и сопротивление с формой волны давления (Westerhof et al., 2008). Структурная физиология двадцатого века различала эластичные проводящие артерии и мышечные резистивные артерии (Mulvany & Aalkjaer, 1990), а исследования старения установили, что артериальная ригидность является основным коррелятом сердечно-сосудистого риска (Lakatta & Levy, 2003).

Key figures

• Nico Westerhof
• Stephane Laurent
• Michael J. Mulvany
• Edward G. Lakatta

Seminal works

• westerhof-2008
• mulvany-aalkjaer-1990
• lakatta-levy-2003

Frequently asked questions

В чем разница между податливостью артерий и артериальной ригидностью?

Это обратные описания одного и того же свойства стенки: податливость — это то, насколько артерия расширяется при заданном повышении давления, а ригидность — это то, насколько она сопротивляется этому расширению.

Почему артериальная ригидность важна для артериального давления?

Более жесткие крупные артерии накапливают меньший объем ударного объема во время систолы, поэтому систолическое давление повышается, а диастолическое давление падает, увеличивая пульсовое давление.