XII. Микроциркуляторный гомеостаз

Предыдущая: Структурно-функциональные основы микроциркуляторного гомеостаза

В аналитическом плане микроциркуляторная единица может быть представлена системой потоков, контролируемых соответствующими сопротивлениями (см. схему 246).

В состоянии равновесия, т. е. устойчивого соотношения основных микропотоков, гомеостаз этой системы можно охарактеризовать отношением емкостей каждого из ее отделов. Данные литературы позволяют полагать, что в условиях целостного организма эти отношения поддерживаются на определенном уровне. Так, известно, что общий объем внеклеточной (интерстициальной) жидкости (Vтк), объем циркулирующей крови и, соответственно, плазмы (Vпл), а также объемы артериального (Va) и венозного (Vв) русла в норме характеризуются достаточно высокой степенью постоянства.

Из обзорных данных Б. Д. Кравчинского (1963) следует, что отношение между объемами внесосудистой внеклеточной жидкости ("хлорное пространство") и плазмой крови равно приблизительно 4:1.

Согласно данным И. В. Семенова (1971), это отношение приближается к 5:1 (около 4,8). Емкость венозного русла (объем венозной крови) в норме составляет 80-86% объема всей циркулирующей крови. Разница в 6% дает диапазон отношений между объемами венозной и артериальной крови (4:1-6:1). В этот диапазон укладывается и величина колебаний отношений объемов общей тканевой жидкости (исключая клеточную) и внутрисосудистой (4:1-5:1). На основании сказанного можно написать равенство:

По данным Wiederhielm (1968), сходно отношение площади капиллярной реабсорбции (Sp) и фильтрации (Sф): Sp/Sф = 5,5. В таком отношении находятся артериальное (Ra) и венозное (Rф) сопротивления потоку крови. Отношение этих сопротивлений можно найти расчетным путем, исходя из уравнения потока крови:

Q = ΔP/R,

где Q - поток крови, ΔР - разность давлений па входе и выходе изучаемого отдела; R - сопротивление потоку в этом отделе.

Если все сосудистое русло разделить на две части (артериальную и венозную), то границей между ними будет функциональная середина капиллярного отдела, где фильтрация равна 0.

В этом случае поток (Q) в каждом отделе выражается следующими отношениями: Qa = ΔPa/Ra; Qв = ΔPв/Rв. Очевидно, что в условиях равновесия приток должен быть равен оттоку, поэтому оба выражения можно приравнять и записать в таком виде:

Падение давления в артериальной части равно разности среднего артериального (перфузионного) давления и среднего капиллярного давления (Р^o_к). Венозный градиент давления равен по абсолютной величине среднему капиллярному давлению, так как давление в конце венозного отдела падает до нуля.

Поэтому:

откуда

(1)

Чтобы определить величину отношения Ra/Rв нужно знать обобщенное значение Р^o_к, т. е. среднего капиллярного давления для всего организма. Эта величина неизвестна, но, учитывая ее возможные колебания в различных органах и тканях, можно сказать, что она лежит в пределах 14-20 мм рт. ст. В этом случае искомое отношение будет находиться в диапазоне:

	(а)
	(б)

Таким образом, имеем ряд отношений, сходных по абсолютной величине:

Равенство отношений позволяет полагать, что постоянство распределения жидкости между кровью и тканями, а также постоянство распределения циркулирующей крови между артериальным и венозным отделами обеспечивается деятельностью прекапиллярных и посткапиллярных резистивных сосудов в масштабе всего организма. Иными словами, всякое перераспределение крови и жидкости в каком-то органе должно сопровождаться противоположным перераспределением в других органах (органе). При этом общий баланс должен сохраняться постоянным.

J. R. Pappenheimer, A. Soto-Rivera (1948), S. Mellander (1960), К. Fronek и В. W. Zweifach (1974) определяли отношение прекапиллярного сопротивления к посткапиллярному на мышцах и брыжейке. Оказалось, что эта величина отличается от вычисленной нами и составляет около 4:1. Возможно, это обусловлено определением сопротивления на разных уровнях сосудистой системы и конкретном органе.

В уравнении (1) фигурирует среднее капиллярное давление Р^o_к. В том месте капиллярного русла, где оно имеется, фильтрационное давление уровновешивается реабсорбционным, т. е. фильтрация и реабсорбция не проявляются. Фильтрационное давление равно Р^o_к, а реабсорбционное - разности между онкотическим давлением плазмы (π_пл) и суммарным внутритканевым давлением (Р^с_тк). Равенство давлений выражается в следующем виде:

(2)

Суммарное тканевое давление, по известным представлениям Е. Н. Starling, состоит из онкотического давления тканевой жидкости и ее гидростатического давления. В следующем разделе будет показано, что такое представление не соответствует современным данным.

Из уравнений (1) и (2) получаем:

(3)

Из левой части уравнения видно, что постоянство среднего капиллярного давления (Р^o_к) обеспечивается отношением сопротивлений Rа/Rв. Наряду с этим в случае изменения Р^с_к восстановление баланса достигается противоположным изменением суммарного тканевого давления (Р^с_тк). Увеличение отношения Ra/Rв снижает капиллярное давление и активирует реабсорбцию. Если степень снижения капиллярного давления не превышает возможности повышения тканевого давления (Р^с_тк), то через некоторое время равенство между реабсорбцией и фильтрацией восстановится, правда, на более низком уровне активности обоих процессов. В случае чрезмерного снижения капиллярного давления возможно такое увеличение тканевого сопротивления, которое полностью блокирует интерстициальную циркуляцию. Ясно, что гематотканевый обмен в этом случае, а следовательно, и трофика тканей резко нарушатся.

Снижение Ra/Rв является фактором, усиливающим фильтрацию. Преобладание фильтрации будет временным лишь в том случае, когда снижение Р^с_тк способно компенсировать увеличение капиллярного давления. Если же степень увеличения капиллярного давления превышает компенсаторные возможности суммарного тканевого давления (Р^с_тк), то новое равновесие не будет достигнуто и разовьется фильтрационный отек.

Среди механизмов, регулирующих Ra, соответственно и Р^o_к, можно отметить изменение тонуса гладкомышечных клеток в ответ на изменение осмотического давления. Экспериментальные исследования показали, что с увеличением внешнего осмотического давления тонус гладкомышечных клеток снижается, а с уменьшением давления возрастает. На основе такой зависимости возможно образование авторегуляторного контура, при котором первичная реакция резистивных прекапиллярных сосудов вызывает сдвиги в осмотическом интерстициальном давлении, которые в свою очередь изменяют тонус гладкой мускулатуры в противоположном направлении. В случае, когда первично изменяется внутреннее осмотическое давление интерстициального геля (в результате, например, функциональных и метаболических сдвигов в ткани), "осмогенная" реакция сосудов сопротивления будет направлена на устранение начальных осмотических сдвигов в среде. Имеются экспериментальные данные, указывающие на возможность участия этого механизма в развитии рабочей гиперемии (Mellander S. et al., 1968, 1971; Lundvall J., 1972).

Такой же механизм может действовать в условиях изменения онкотического давления плазмы (π_пл). При этом возможна следующая цепь событий: снижение (π_пл)-> усиление фильтрации снижение осмотического давления межклеточной среды -> повышение тонуса резистивных сосудов (увеличение отношения Ra/Rb) снижение капиллярного давления -> снижение фильтрации -> восстановление водного баланса. Однако во всех случаях усиления фильтрации в ходе событий вмешивается лимфоциркуляция, отводящая фильтрат и тем самым будто бы снижающая эффективность авторегуляторного механизма микроциркуляторной системы. На самом деле усиление лимфотока в большей мере отражается на количестве интерстициальных макромолекул, чем на содержании воды, так как скорость перехода воды в ткань значительно выше скорости переноса белков из плазмы в межклеточную среду. Поэтому следует признать, что усиление лимфотока в этих условиях (при снижении онкотического давления плазмы) является фактором, повышающим активность авторегуляторного механизма. Необходимо учесть также возможность возврата воды из лимфы в процессе движения ее по лимфатическим микрососудам (Johnson Р. С., Richardson D. К., 1974), что ведет к концентрированию белков в лимфе. Усиление лимфотока тем самым способствует возвращению тканевых белков в плазму и восстановлению онкотического давления крови. В условиях гипопротеииемии (например, при геморрагическом шоке) положительный эффект вливания растворов низкомолекулярных веществ, вероятно, обусловлен не только временным увеличением объема циркулирующей крови, но и ускорением транспорта тканевых белков в плазму в результате усиления капиллярной фильтрации и лимфообразования. Сама введенная жидкость, ускорив возвращение растворенных интерстициальных белков в кровоток, легко удаляется почками, а онкотическое давление плазмы возрастает.

В органах и тканях, растяжимость которых ограничена упругой капсулой или твердыми тканями (кость, хрящ), фактором, ограничивающим фильтрацию и образование фильтрационного отека, может быть высокое эластомеханическое давление. Интерстициальный гель при насыщении водой развивает в процессе набухания давление, направленное против физического барьера, сдерживающего это набухание. При максимальном гидратировании гель увеличивает свой объем приблизительно на 30%, что в условиях ограничения его расширения приводит к повышению давления в нем до 80 мм рт. ст. (Guyton А. С. et al., 1972). Столь высокому гистомеханическому и гидростатическому давлению должны соответствовать такое же капиллярное давление и давление в мелких артериях, чтобы кровоток в капиллярах был возможен (Beer G., 1971). Можно думать, что в этих случаях прекапиллярное сопротивление очень низкое и поэтому обеспечивает почти полную передачу давления от артерий к капиллярам. Сосудами сопротивления таким образом становятся капилляры или посткапилляры, так как в коллекторных венах давление составляет всего 10 мм рт. ст. По мнению J. Beer (1971), максимальное сопротивление потоку должно локализоваться в посткапиллярном отделе и обусловливается частичным пережатием венул высоким тканевым давлением. Вычисления показывают (уравнение 1), что для обеспечения капиллярного давления в диапазоне 75-80 мм рт. ст. отношение между артериальным (Ra) и венозным (Rв) сопротивлением потоку (при среднем АД 100 мм рт. ст.) должно составлять 0,25.

Эти расчеты подтверждают правоту G. Beer в отношении локализации основного потокового сопротивления в венозном отделе и показывают, что в некоторых (уникальных) случаях венозное сопротивление может быть значительно выше артериального. Наряду с этим важно отметить, что диффузное повышение тканевого давления ведет к снижению артериального и повышению венозного сопротивления, т. е. способствует протеканию фильтрации в условиях высокого внутритканевого давления.

Модельные эксперименты на "капилляронах", т. е. моделях тканей со слабо растяжимой капсулой, показывают, что за счет описанных взаимоотношений между тканевым давлением и сопротивлением потоку в разных отделах микрососудистого русла может осуществляться авторегуляция капиллярного кровотока.

Более того, "капиллярон" хорошо имитирует основные физиологические феномены и реакции в реальных сосудистых сетях: относительную независимость объемной скорости кровотока от АД (авторегуляция потока), артериальную и венозную гиперемию, постокклюзионнную и посткомпрессионную гиперемии и т. д .(Beer G., 1971).

S. Rodbard (1973), основываясь на результатах опытов с перфузией скелетных мышц, сердца и легких, а также опираясь на модельные эксперименты с "капилляроном", отмечает, что регуляция кровотока и водного обмена в органах или тканях с упругой капсулой может полностью обеспечиваться на уровне капиллярного отдела за счет тканевого давления. Действительно, при повышении капиллярного давления усиливается фильтрация и повышается тканевое давление, которое в конце концов пережимает капилляры, снижает кровоток и фильтрацию. I. Kjellmer (1965), опираясь на результаты физиологических экспериментов, также говорит о самоограничении фильтрационного отека в работающей скелетной мышце за счет повышения внутритканевого давления.

Критически оценивая результаты приведенных работ, отметим, что общее тканевое давление как фактор регуляции капиллярного кровотока и гематотканевого водного обмена в большинстве органов и тканей действует не изолированно, а в сочетании со многими другими факторами. Как правило, нет никаких оснований выделять тканевое давление из ряда параллельно и одновременно действующих факторов и сводить все к взаимодействию механических сил на уровне капиллярной стенки. Недопустима и другая крайность, т. е. полное отрицание роли механических факторов при анализе механизмов, ответственных за обеспечение микроциркуляторного гомеостаза в различных условиях нормы, особенно при патологии.

Продолжение: Свойства интерстициального геля и две формы нарушения сосудистой проницаемости

К оглавлению

Литература [показать]