Гипоксическая легочная вазоконстрикция

Гипоксическая легочная вазоконстрикция (ГЛВ) — это характерная реакция легких, при которой снижение парциального давления кислорода в альвеолах вызывает сужение мелких легочных артерий, снабжающих эту область. Отклоняя кровь от плохо вентилируемых участков к лучше вентилируемым, ГЛВ способствует согласованию перфузии с вентиляцией и тем самым поддерживает оксигенацию крови, покидающей легкие.

Definition

Гипоксическая легочная вазоконстрикция — это активное сокращение гладких мышц легочных артерий в ответ на низкое парциальное давление кислорода в альвеолах (и в меньшей степени в смешанной венозной крови), реакция, уникальная для легочного кровообращения, поскольку гипоксия сужает, а не расширяет эти сосуды.

Scope

Статья охватывает феномен ГЛВ, ее роль в согласовании перфузии с вентиляцией, клеточные механизмы чувствительности к кислороду и передачи сигналов, которые, как считается, лежат в ее основе, а также системные последствия генерализованной гипоксии, например, на большой высоте. Это справочная тема по физиологии, объясняющая механизмы; она не содержит клинических рекомендаций или указаний по лечению.

Core questions

• Какой стимул вызывает гипоксическую легочную вазоконстрикцию?
• Как она улучшает согласование перфузии с вентиляцией?
• Как гладкомышечные клетки легочных артерий воспринимают кислород и преобразуют сигнал в сокращение?
• Что происходит, когда гипоксия является глобальной, а не локальной, например, на большой высоте?

Key concepts

• Альвеолярная гипоксия как стимул
• Согласование вентиляции-перфузии
• Восприятие кислорода гладкомышечными клетками легочных артерий
• Активные формы кислорода и редокс-сигнализация
• Ингибирование калиевых каналов и деполяризация мембраны
• Поступление кальция и сенсибилизация
• Глобальная гипоксия и легочная гипертензия

Mechanisms

При снижении альвеолярного кислорода мелкие легочные артерии, снабжающие этот альвеолу, сужаются, в результате чего кровь перенаправляется в лучше оксигенированные области, и общий газообмен сохраняется (Sylvester et al., 2012). Эта реакция присуща гладкомышечным клеткам легочных артерий: преобладающая модель предполагает, что клетка воспринимает кислород посредством митохондриальной и редокс-сигнализации, что возникающее изменение активных форм кислорода ингибирует потенциалзависимые калиевые каналы, и что последующая деполяризация открывает потенциалзависимые кальциевые каналы; повышение внутриклеточного кальция, наряду с сенсибилизацией сократительного аппарата к кальцию, вызывает сокращение (Sommer et al., 2008; Sommer et al., 2016). Когда гипоксия затрагивает все легкое — на высоте или при хронических заболеваниях легких — реакция становится генерализованной, повышая давление в легочной артерии и, при длительном воздействии, способствуя ремоделированию сосудов (Sylvester et al., 2012; Suresh & Shimoda, 2016).

Clinical relevance

Гипоксическая легочная вазоконстрикция является нормальным регуляторным механизмом, генерализованная форма которого лежит в основе повышения легочного давления, наблюдаемого при длительной гипоксии всего легкого. Эта статья описывает физиологию и ее механизмы; она носит образовательный характер и не является основанием для диагностики, мониторинга или лечения какого-либо отдельного человека.

Evidence & guidelines

Понимание ГЛВ основано на обширных экспериментальных работах, обобщенных в крупных обзорах. Монография Physiological Reviews остается наиболее полным изложением феномена и его предполагаемых механизмов (Sylvester et al., 2012), а специализированные обзоры подробно описывают этапы восприятия кислорода и передачи сигнала в гладких мышцах легочных артерий (Sommer et al., 2008; Sommer et al., 2016).

History

То, что альвеолярная гипоксия сужает легочные сосуды, было установлено в середине двадцатого века — классически приписывается наблюдениям фон Эйлера и Лильестранда — и было признано противоположностью реакции системной сосудистой системы на гипоксию. Десятилетия последующей работы, обобщенные в исчерпывающих обзорах, были направлены на выявление датчика кислорода и сигнальной цепи, связывающей его с сокращением гладких мышц (Sylvester et al., 2012; Sommer et al., 2008).

Debates

Каков датчик кислорода, лежащий в основе ГЛВ?

Вопрос о том, является ли непосредственным датчиком митохондрия, действующая через активные формы кислорода, НАДФН-оксидаза или другая редокс-система — и как ее выход связан с ингибированием калиевых каналов — остается нерешенным и рассматривается как открытый вопрос.

Key figures

• J. T. Sylvester
• Norbert Weissmann
• Larissa A. Shimoda

Seminal works

• sylvester-2012
• sommer-2008

Frequently asked questions

Почему легкие сужают свои сосуды в ответ на низкий уровень кислорода, тогда как другие органы расширяют их?

В легких сужение сосудов в плохо оксигенированной области отводит кровь к лучше вентилируемым участкам, что улучшает газообмен; в системных органах расширение в ответ на низкий уровень кислорода, наоборот, увеличивает местное кровоснабжение. Легочная реакция служит для согласования перфузии-вентиляции, а не для местной доставки.

Что происходит с гипоксической легочной вазоконстрикцией на большой высоте?

Поскольку все легкое находится в состоянии гипоксии, реакция становится генерализованной, а не региональной, что приводит к общему повышению давления в легочной артерии; таким образом, длительная глобальная гипоксия может способствовать развитию легочной гипертензии.