Легочное кровообращение

Легочное кровообращение обеспечивает прохождение всего сердечного выброса через легкие, чтобы кровь могла насыщаться кислородом и выделять углекислый газ. Это система низкого давления, низкого сопротивления и высокой податливости, которая фундаментально отличается от системного кровообращения, наиболее заметно тем, что ее сосуды сужаются, а не расширяются в ответ на низкое содержание кислорода.

Definition

Легочное кровообращение — это региональное сосудистое русло, которое переносит весь сердечный выброс из правого желудочка через легкие и обратно в левое предсердие; это система низкого давления и низкого сопротивления, в которой низкое альвеолярное содержание кислорода вызывает вазоконстрикцию, что помогает согласовать перфузию с вентиляцией.

Scope

Эта статья охватывает отличительную конструкцию легочных сосудов с низким давлением, влияние гравитации и объема легких на их сопротивление, соответствие кровотока вентиляции и характерную реакцию гипоксической легочной вазоконстрикции. Она рассматривает легочную перфузию как нормальную регуляторную физиологию и как основу для понимания газообмена и легочной гипертензии, а не как клиническое руководство.

Core questions

• Почему легочное кровообращение является системой низкого давления и низкого сопротивления?
• Почему легочные сосуды сужаются в ответ на низкое содержание кислорода, в отличие от системных сосудов?
• Как легочный кровоток согласуется с альвеолярной вентиляцией?
• Как объем легких и гравитация влияют на легочное сосудистое сопротивление и распределение кровотока?

Key concepts

• Система низкого давления, низкого сопротивления
• Высокая податливость сосудов и рекрутирование
• Гипоксическая легочная вазоконстрикция
• Согласование вентиляции-перфузии
• Влияние объема легких на сопротивление
• Гравитационное распределение кровотока
• Постнагрузка правого желудочка

Key theories

Гипоксическая легочная вазоконстрикция

Легочные артерии сужаются при падении альвеолярного кислорода, отводя кровь от плохо вентилируемых областей легких к лучше вентилируемым областям; эта реакция, противоположная реакции системных сосудов, улучшает согласование перфузии с вентиляцией и газообмен.

Согласование вентиляции-перфузии

Эффективный газообмен зависит от согласования регионального кровотока с региональной вентиляцией; местные механизмы, включая гипоксическую легочную вазоконстрикцию, действуют для приведения распределения перфузии в соответствие с распределением вентиляции.

Mechanisms

Легочное кровообращение получает полный сердечный выброс при значительно более низком давлении, чем системное кровообращение, потому что его сосуды тонкостенные, растяжимые и имеют низкий базальный тонус. Сопротивление дополнительно снижается по мере увеличения кровотока за счет рекрутирования и растяжения сосудов, и оно характерным образом изменяется в зависимости от объема легких. Кровоток неравномерно распределяется по легким частично из-за гравитации и частично из-за активной регуляции. Определяющей регуляторной особенностью является гипоксическая легочная вазоконстрикция: когда альвеолярный кислород падает, местные артерии сужаются, смещая кровоток в сторону лучше оксигенированных областей и улучшая соответствие между перфузией и вентиляцией. Эта реакция включает в себя чувствительность к кислороду в гладкой мускулатуре легочных сосудов, при этом эндотелий модулирует ее силу. Поскольку правый желудочек перекачивает кровь против этого русла, изменения легочного сосудистого сопротивления напрямую влияют на нагрузку правого желудочка.

Clinical relevance

Строение легочного кровообращения и его гипоксическая вазоконстрикторная реакция имеют центральное значение для того, как легкие согласуют кровоток с вентиляцией, а нарушения этой системы лежат в основе таких состояний, как легочная гипертензия и последствия заболеваний легких для газообмена. Эта статья описывает нормальную регуляторную физиологию в качестве справочной информации и не является основой для диагностики или лечения.

Evidence & guidelines

Обобщенная здесь физиология основана на интегративных обзорах физиологии легочных сосудов и гипоксической легочной вазоконстрикции и ее клеточной основы, а не на клинических испытаниях или практических рекомендациях.

History

Признание того, что сосуды легких сужаются, а не расширяются в ответ на низкое содержание кислорода, установленное в физиологии середины двадцатого века, определило гипоксическую легочную вазоконстрикцию как определяющую особенность легочного кровообращения. Последующие работы охарактеризовали низкое давление, рекрутируемый характер русла, влияние гравитации и объема легких на кровоток, а также клеточные механизмы чувствительности к кислороду и эндотелиальные механизмы, лежащие в основе гипоксической реакции.

Debates

Где находится кислородный сенсор для гипоксической легочной вазоконстрикции?

Вопрос о том, находится ли основной участок чувствительности к кислороду в гладкой мускулатуре легочных сосудов, эндотелии или в обоих, и какие сигнальные пути опосредуют сужение, остается областью активных исследований.

Key figures

• Andrew B. Lumb
• Wolfgang M. Kuebler

Seminal works

• lumb-2015
• grimmer-2017

Frequently asked questions

Почему легочные сосуды сужаются при низком содержании кислорода, тогда как системные сосуды расширяются?

В легких сужение сосудов, снабжающих плохо вентилируемую область, отводит кровь к лучше вентилируемым областям, улучшая согласование перфузии с вентиляцией; это противоположно системной реакции, где низкое содержание кислорода вызывает вазодилатацию для увеличения притока крови.

Почему легочное кровообращение является системой низкого давления?

Его сосуды тонкостенные, растяжимые и имеют низкий базальный тонус, и они рекрутируются и растягиваются по мере увеличения кровотока, поэтому весь сердечный выброс может проходить через легкие при гораздо более низком давлении, чем в системном кровообращении.