Распределение кровотока и ауторегуляция

Во время физической нагрузки система кровообращения не просто перекачивает больше крови; она перенаправляет кровоток к активным мышцам, ограничивая его в менее активных тканях, и регулирует перфузию в каждой ткани в соответствии с местным метаболическим уровнем. Это перераспределение и местная ауторегуляция позволяют распределять конечный сердечный выброс между конкурирующими сосудистыми руслами таким образом, чтобы работающие мышцы получали большой объем кровотока, необходимый для их метаболизма.

Definition

Распределение кровотока — это распределение сердечного выброса между сосудистыми руслами организма, а ауторегуляция — это внутренняя способность сосудистого русла поддерживать или регулировать собственный кровоток в ответ на изменения перфузионного давления и метаболической потребности, в значительной степени независимо от центрального нервного воздействия.

Scope

Эта тема охватывает вопросы распределения сердечного выброса между органами во время физической нагрузки, местные (метаболические и миогенные) механизмы, которые соответствуют перфузии потребности внутри ткани, концепцию рабочей гиперемии, а также реакцию особых сосудистых русел, таких как коронарное и спланхническое кровообращение. Это справочная физиология, а не клиническое руководство.

Core questions

• Как перераспределяется сердечный выброс между мышцами, внутренними органами, кожей и другими руслами во время физической нагрузки?
• Какие местные метаболические и миогенные сигналы соответствуют перфузии мышц их метаболическому уровню?
• Насколько большой может быть рабочая гиперемия в активных мышцах?
• Как коронарное и спланхническое кровообращение реагируют на физическую нагрузку?

Key concepts

• Перераспределение кровотока
• Рабочая гиперемия
• Метаболическая вазодилатация
• Миогенная ауторегуляция
• Спланхническая и почечная вазоконстрикция
• Соответствие коронарного кровотока потребности
• Иерархия конкурирующих физиологических потребностей

Mechanisms

Возрастающая симпатическая активность сужает сосуды спланхнического, почечного и неактивного мышечного русел, высвобождая сердечный выброс для перераспределения, в то время как в активных мышцах доминируют местные вазодилатирующие сигналы (Rowell, 1974). Накопление метаболических продуктов, а также сигналы, происходящие из эндотелия и эритроцитов, расширяют резистивные сосуды пропорционально метаболическому уровню, вызывая рабочую гиперемию, которая может увеличить кровоток в мышцах во много раз; миогенные реакции помогают стабилизировать кровоток при изменениях давления (Saltin et al., 1998; Casey & Joyner, 2011). Джойнер и Кейси (Joyner and Casey, 2015) рассматривают это распределение как иерархию конкурирующих физиологических потребностей, в которой сбалансированы перфузия мышц, артериальное давление и терморегуляторный кожный кровоток. Коронарное кровообращение ауторегулируется и тесно соответствует собственному кровотоку повышенной потребности сердца в кислороде (Duncker & Bache, 2008).

Clinical relevance

Знание распределения кровотока и ауторегуляции лежит в основе интерпретации того, как перфузия органов сохраняется или нарушается во время нагрузки, и почему фиксированное сужение сосудов может ограничивать кровоток к мышцам или миокарду при нагрузке. Данная статья является описательной справочной физиологией и не содержит рекомендаций по диагностике или лечению.

Evidence & guidelines

Доказательная база является физиологической, а не основанной на рекомендациях, и получена из измерений кровотока в конечностях человека и интегративных обзоров. Салтин и его коллеги количественно оценили кровоток в скелетных мышцах человека и его регуляцию, а Данкер и Баче рассмотрели регуляцию коронарного кровотока во время физической нагрузки.

History

Ранние измерения методом разведения индикатора, а затем термодилюции и допплерографии показали, как физическая нагрузка перераспределяет сердечный выброс и как местные механизмы регулируют перфузию мышц. Работа Роуэлла задокументировала висцеральную вазоконстрикцию, сопровождающую физическую нагрузку, а последующие исследования на людях установили очень высокие значения кровотока в мышцах и местные сигналы, которые их вызывают.

Debates

Какой местный сигнал преобладает при рабочей гиперемии?

Многие кандидаты на роль вазодилататоров, включая калий, аденозин, оксид азота, простагландины и сигналы, происходящие из эритроцитов, способствуют согласованию кровотока с метаболизмом, и ни один отдельный медиатор полностью не объясняет рабочую гиперемию, поэтому предпочтительна избыточная мультисигнальная модель.

Key figures

• Bengt Saltin
• Loring Rowell
• Michael Joyner
• Dirk Duncker

Seminal works

• joyner-casey-2015
• saltin-1998
• rowell-1974

Frequently asked questions

Что такое рабочая гиперемия?

Рабочая гиперемия — это значительное, соответствующее потребности увеличение кровотока к сокращающимся скелетным мышцам, вызванное местными вазодилатирующими сигналами, которые снижают сосудистое сопротивление пропорционально метаболическому уровню.

Как организм направляет больше крови к мышцам, не увеличивая сердечный выброс бесконечно?

Он перераспределяет доступный сердечный выброс, сужая сосуды в кишечнике, почках и неактивных мышцах, чтобы большая часть кровотока достигала активных мышц, в то время как местная ауторегуляция точно настраивает перфузию внутри каждой ткани.