Физиология сосудов

Физиология сосудов изучает поведение кровеносных и лимфатических сосудов как функциональной системы: как артерии амортизируют и проводят пульсирующий кровоток, как резистивные сосуды определяют распределение крови, как вены накапливают объем и возвращают его к сердцу, и как эндотелий и гладкие мышцы сосудов непрерывно регулируют просвет сосудов. Это часть сердечно-сосудистой физиологии, которая объясняет проводящую и обменную сеть, через которую сердечный выброс достигает тканей и отводит от них кровь.

Definition

Физиология сосудов — это изучение структурных и функциональных свойств кровеносных и лимфатических сосудов — их податливости, сопротивления, тонуса, эндотелиальной сигнализации и транспортной функции, которые вместе регулируют распределение крови, перфузию тканей, капиллярный обмен и баланс жидкости.

Scope

Эта область ориентирует читателя на стенку сосуда и ее физиологию, а не на работу сердца как насоса. Она описывает эластические и мышечные свойства артерий, емкостную и возвратную функцию вен, сократительную активность гладких мышц сосудов, сигнальные роли эндотелия, а также дренажную и иммунотранспортную роль лимфатической системы. Механика сердца, электрофизиология и клиническое лечение сосудистых заболеваний рассматриваются в других разделах.

Sub-topics

• Arterial Properties and Compliance
• Endothelial Function
• Lymphatic System
• Vascular Smooth Muscle and Tone
• Venous System and Venous Return

Core questions

• Как крупные артерии преобразуют прерывистый желудочковый выброс в почти непрерывный тканевой кровоток?
• Что определяет сосудистое сопротивление и распределение крови между органами?
• Как вены накапливают и возвращают большую часть циркулирующего объема крови?
• Как эндотелий и гладкие мышцы сосудов воспринимают и реагируют на кровоток, давление и химические сигналы?
• Как лимфатическая система восстанавливает интерстициальную жидкость и поддерживает баланс тканевой жидкости?

Key concepts

• Податливость артерий и поведение пульсовой волны
• Сосудистое сопротивление и распределение кровотока
• Венозная емкость и венозный возврат
• Тонус гладких мышц сосудов
• Эндотелиальная сигнализация и механотрансдукция
• Капиллярный обмен и баланс интерстициальной жидкости
• Лимфатический дренаж

Key theories

Модель Виндкесселя для артериальной системы

Эластичные крупные артерии действуют как резервуар давления, который накапливает кровь во время систолы и высвобождает ее во время диастолы, сглаживая пульсирующий выброс в более непрерывный периферический кровоток; модель формализует податливость артерий и периферическое сопротивление как детерминанты формы волны давления.

Эндотелий-зависимая релаксация

Эндотелий — это не пассивная выстилка, а сигнальная поверхность, которая высвобождает диффундирующие расслабляющие факторы (позднее идентифицированные как оксид азота) в ответ на агонисты и кровоток, так что тонус сосудов устанавливается совместно эндотелием и подлежащими гладкими мышцами.

Mechanisms

Сосудистое русло функционально сегментировано. Эластические артерии-проводники накапливают энергию в своих стенках во время систолы и сокращаются во время диастолы, буферизуя пульсацию; их податливость снижается с возрастом и при заболеваниях, повышая пульсовое давление (Westerhof et al., 2008; Laurent et al., 2006). Мышечные артерии и артериолы являются основными резистивными сосудами, где тонус гладких мышц устанавливает градиент давления и распределяет кровоток между органами. Капилляры являются поверхностью обмена, а венулы и вены действуют как резервуар высокой емкости, который содержит большую часть объема крови и регулирует ее возврат к сердцу. Во всех сегментах эндотелий воспринимает напряжение сдвига и циркулирующие агонисты и высвобождает вазоактивные медиаторы — наиболее заметно оксид азота, чье эндотелий-зависимое расслабляющее действие было впервые продемонстрировано Фурчготтом и Завадски (1980) — которые модулируют тонус гладких мышц. Лимфатические сосуды проходят параллельно, возвращая отфильтрованную интерстициальную жидкость и белок в венозное кровообращение.

Clinical relevance

Описанные здесь свойства лежат в основе широко используемых сосудистых фенотипов и измерений: артериальная жесткость и скорость пульсовой волны как маркеры сосудистого старения, эндотелиальная дисфункция как ранний коррелят сосудистых заболеваний и лимфатическая недостаточность при отеках. Эта статья описывает, как работает сосудистая система, в качестве справочной информации для понимания таких измерений; она не является клиническим руководством и не служит основой для индивидуальной диагностики или лечения.

Evidence & guidelines

Большая часть физиологии сосудов основана на классических экспериментальных работах (например, эксперименты по эндотелий-зависимой релаксации) и на количественных моделях, таких как модель Виндкесселя. Экспертный консенсус стандартизировал измерение артериальной жесткости для исследовательского и клинического использования (Laurent et al., 2006), иллюстрируя, как физиологическое свойство становится измеримым фенотипом.

History

Понимание сосудистой системы эволюционировало от чисто механической картины «труба-насос» к активному, регулируемому органу. Концепция Виндкесселя, прослеживаемая до физиологии XIX века и позднее математически формализованная, отразила эластическую буферную роль крупных артерий (Westerhof et al., 2008). Демонстрация в 1980 году того, что эндотелиальные клетки необходимы для ацетилхолин-индуцированной артериальной релаксации (Furchgott & Zawadzki, 1980), переосмыслила стенку сосуда как сигнальный орган и открыла современное изучение функции эндотелия.

Key figures

• Robert F. Furchgott
• Nico Westerhof
• Stephane Laurent

Seminal works

• furchgott-zawadzki-1980
• westerhof-2008
• laurent-2006

Frequently asked questions

Чем физиология сосудов отличается от физиологии сердца?

Физиология сердца занимается сердцем как насосом; физиология сосудов занимается сосудами, которые распределяют, обменивают и возвращают кровь, включая то, как их стенки активно регулируют кровоток и давление.

Почему эластические артерии важны, если они не сильно изменяют кровоток?

Их эластическая отдача накапливает энергию во время сердцебиения и высвобождает ее между ударами, преобразуя прерывистый выброс в более непрерывный периферический кровоток и ограничивая повышение пульсового давления.