Ugrás a tartalomhoz

Az orvosi élettan tankönyve

Attila, Fonyó (2011)

Medicina Könyvkiadó Zrt.

12. fejezet - A cardiovascularis szabályozás

12. fejezet - A cardiovascularis szabályozás

A véráramlás helyi szabályozó tényezői

A prekapilláris rezisztenciaerek miogén tónusa

Az arteriolák és a prekapilláris sphincterek simaizmai az egyegységes típushoz tartoznak (l. a 7. fejezetet). Az izmoknak saját endogén (miogén) tónusa van, a kontraktilis szerkezet részlegesen állandóan aktivált. A rezisztenciaerek nyugalmi tónusát bazális (ér)tónusnak (miogén tónus, spontán értónus, intrinsic tónus) nevezzük. A bazális tónus az egyes párhuzamosan kapcsolt érterületeken (azaz szervekben) rendkívül eltérő mértékű.

A miogén tónus változásai képezik az alapját az elsődlegesen fontos helyi keringésszabályozásnak, az áramlási autoregulációnak, az anyagcserétől függő szabályozásoknak (funkcionális és reaktív hyperaemia).

A miogén válasz és az áramlási autoreguláció

A miogén tónus nagymértékben függ az izomzat nyújtási állapotától. A vascularis simaizmok az érfalban spirális vagy körkörös lefutásúak: az éren belüli nyomás emelkedése megnyújtja az izomsejteket, amelyek válaszul összehúzódnak, és megnövelik a simaizomtónust. [Valójában az éren belüli és kívüli nyomások különbsége (transmuralis nyomás) hat az izmok összehúzódására.) A miogén válasz fogalmát eredetileg W. M. Bayliss vezette be: gyakran említik Bayliss-effektusként is. (Ugyanezt a jelenséget “nyújtási aktiválás” (stretch activation), “nyomásfüggő kontrakció” néven is említik.) Az effektus lényege, hogy a kis artériákban és arteriolákban a transmuralis nyomás emelkedésére vasoconstrictio következik be; a belső nyomás csökkenésekor az erek tágulnak. Nagyon valószínű, hogy a nyújtás következtében kationcsatornák nyílnak meg, a kifejlődő simaizom-depolarizálódás növeli a myoplasma Ca2+-szintjét, és ez felelős a fokozatos összehúzódásért.

Az Ohm-törvény értelmében valamely érterület/szerv véráramlása a perfúziós nyomással arányos. Egyes szervekben azonban az áramlás viszonylag független a perfúziós nyomástól. Ez azt jelenti, hogy egy adott nyomástartományban a perfúziós nyomás emelkedése a prekapilláris ellenállás növekedését, a nyomás csökkenése a prekapilláris ellenállás csökkenését váltja ki. Az áramlás relatív függetlenségét a perfúziós nyomástól áramlási autoregulációnak nevezzük. Az autoreguláció a vascularis simaizomzat intrinsic tulajdonsága, és in vitro izolált és átáramoltatott szerveken is kimutatható (azaz nem reflexes eredetű). Mértéke az egyes szervekben különbözik: a vese és az agy véráramlása az artériás középnyomás bizonyos tartományában jelentős autoregulációt mutat (l. a 13. és 14. fejezetet), míg az autoreguláció teljesen hiányzik a tüdőkeringés ereiből.

Az autoregulációs reakció nem követi azonnal a perfúziós nyomás változását: a nyomás emelése egy rövid időszakra átmeneti áramlásnövekedést, a nyomás csökkentése átmeneti áramláscsökkenést von maga után (passzív érválasz), és a vasoconstrictio, ill. vasodilatatio csak ezen átmeneti áramlásváltozás után jön létre.

Az autoreguláció következménye, hogy a nagy vérköri artériás nyomás változását nem követi automatikusan a kapillárisok nyomásának változása, ezért a kapilláris filtráció független az artériás középnyomás változásaitól.

A miogén válasz valószínűleg nem az egyedüli tényezője az áramlási autoreguláció létrejöttének, és anyagcsere-tényezők is szerepet játszhatnak a szabályozásban (l. alább).

A funkcionális vagy munkahyperaemia

Az aktív szövetekben a prekapilláris érellenállás csökkenése következtében a véráramlás az alapszintű (azaz nyugalmi) áramlás fölé emelkedik (funkcionális vagy munkahyperaemia). Ez figyelhető meg a munkát végző vázizmokban, a nyugalminál nagyobb teljesitményt nyújtó szívben, a gyomorban, a vékonybél emésztő/felszívó szakaszán vagy az agykéreg éppen aktív területein. Az értágulat az O2-kínálatot összehangolja az O2-szükséglettel (metabolikus autoreguláció). Azokban a szervekben, amelyekben a bazális értónus nyugalomban is kicsiny (ilyen szerv pl. a vese), funkcionális hyperaemia alig jelentkezik, míg az alapszinten viszonylag nagy bazális értónussal rendelkező szövetekben a funkcionális hyperaemia kialakulásának nagyobb a lehetősége.

Az aktivitáshoz kapcsolódó értágulatot helyi kémiai tényezők okozzák: az anyagcsere-eredetű, továbbá a parakrin faktorok ellazítják a prekapilláris rezisztenciaerek izomzatát, a miogén tónus oldásával fokozzák a helyi véráramlást. A kémiai tényezők a fokozott anyagcsere vég- vagy közti termékei lehetnek, mint pl. a CO2, H+-ok, adenozin [értágító (vasodilatator)metabolitok], vagy a sejteket az aktivitás alatt elhagyó anyagok, pl. K+-ok. A hypoxiának csak akkor van közvetlen értágító hatása, ha magukban az érfal simaizomsejtekben jelentkezik az O2-hiány. Az egyes szövetekben kialakuló funkcionális hyperaemiában a felsorolt tényezők eltérő mértékben és jelentőséggel szerepelnek.

Reaktív hyperaemia

Ha egy érterület (pl. végtag) vérellátása rövid időre megszűnik, a vérellátás helyreállása után az érellenállás csökken, a véráramlás egy időre jelentősen megnő (reaktív hyperaemia). Ez jól észlelhető, ha a felkarra felfújható mandzsettát helyezünk, és annak felfújásával a kar artériás vérellátását meghatározott időre (30, 60, 90 másodpercre) megszüntetjük. A felengedést követően a véráramlás jelentősen meghaladja az elzárás előtti értéket. A reaktív hyperaemia mértéke és időtartama nagyjából arányos az érelzárás időtartamával. Ebből a tényből következik, hogy a reaktív hyperaemia kiváltódásában nem az érfal-simaizomzat hypoxiája szerepel – hiszen az nagyon rövid időszak alatt megszűnik, – hanem az ischaemiás szövetekben az érelzárás alatt keletkező, majd az érelzárást követően abból felszabaduló kémiai tényezők. Ezzel a következtetéssel egybecseng az a tény, hogy a reaktív hyperaemia mértéke és időtartama nagyobb, ha az elzárás ideje alatt a végtag izmai még munkát is végeznek.

Az endothelsejtek szerepe a helyi keringésszabályozásban

A szervezet valamennyi erét endothelsejtek bélelik: az endothelsejtekből különböző értágító és érszűkítő szabályozó molekulák szabadulnak fel. Ezeket a mediátorokat előbb endothelsejt-eredetű (derived) relaxáló faktorként (EDRF), ill. endothelsejt eredetű (derived) kontrakciós (contraction) faktorként (EDCF) említették; mind az EDRF, mind az EDCF egyes tényezőit azóta azonosították (bár a hatásokban szerepelhetnek ma még nem azonosított molekulák is).

Nitrogén-monoxid (NO)

Az endothelsejtek egyik kiemelt jelentőségű funkciója a nitrogén-monoxid (NO) képzése és felszabadítása. Az endothelsejtekben a NO-szintáz (más néven NO-szintetáz) konstitutív, állandóan jelen lévő enzim; aktivitása az intracelluláris Ca2+-koncentrációtól függ. Az enzim L-argininből képez NO-ot; működése szubsztrátanalógokkal [pl. N-monometil-L-argininnel (L-NMMA) vagy Nω-nitro-L-arginin–metil-észterrel (L-NAME)] gátolható. A NO könnyen diffundál, kilép a sejtekből, és a környező sejtekre hat. Minthogy a NO szabad gyök, rendkívül gyorsan bomlik. A rövid élettartam mind időben, mind térben behatárolja a NO hatásait.

A NO a simaizomsejtekben a guanilát-cikláz aktivitását fokozza: a keletkező cGMP közvetíti a simaizmot ellazító hatást, az értágulatot (l. az 5. és 7. fejezetet).

Az arteriolákban folyamatosan érvényesül a NO tónusos értágító hatása:ezt bizonyítják azok a kísérletek, amelyekben valamely artériába adott L-NMMA helyi érszűkületet okozott. Állatkísérletekben a beadott L-NMMA mintegy 30%-kal növeli az artériás vérnyomást; ez a hatás a tónusos NO-felszabadulás gátlásán alapul.

A tónusos jellegű NO-felszabadulás mellett különböző fiziológiás tényezők időlegesen (fázisosan) is felszabadíthatnak NO-ot. Az egyik ilyen tényező mechanikai: a véráramlás sebességének fokozódása. Az artériákban az endothelsejtek felszínére ható nyíróerő fokozódása következtében nyílnak a mechanoszenzitív Ca2+-csatornák, és ez növeli az endothelsejten belüli Ca2+-szintet. A megnövekedett Ca2+-koncentráció fokozza a konstitutív NO-szintáz aktivitását. A következmény az artériafal ellazulása. Funkcionális hyperaemia során az arteriolák értágulata visszahat a megelőző artériaszakaszra: a bekövetkező retrográd vasodilatatio lehetővé teszi a nagyobb mértékű funkcionális hyperaemiát. Ebben a mechanizmusban az artériák endothelsejtjei áramlási érzékelőként (szenzorként) működnek, és NO felszabadításával tágítják ugyanazt az artériát.

A mechanikai faktorokon kívül kémiai tényezők, endogén mediátormolekulák (pl. hisztamin) is felszabadíthatnak NO-t, és ezzel értágulatot okozhatnak. Ezen anyagok értágító hatása megszűnik, ha az eret bélelő endotheliumot eltávolítják. Az endothelsejtek m-ACh-receptoraira ható ACh vagy a bradikinin nevű peptid csak intakt endothelium jelenlétében fejt ki értágító hatást. (Károsodott endothelium esetén mind az ACh, mind a bradikinin közvetlen hatása a simaizmokra vasoconstrictiót vált ki.)

Az endotheliumból felszabaduló NO szerepet játszhat egyes metabolikus érreakciókban, pl. az agyi erek tágulásában.

A régen ismert értágító, a glicerin-trinitrát (nitroglicerin) azáltal fejti ki hatását, hogy belőle NO keletkezik. Több más, hasonló farmakológiai hatású anyag ilyen módon hat.

Gyulladásos folyamatokban egy Ca2+-tól független, indukálható (azaz nem konstitutív) NO-szintáz jelenik meg a gyulladás helyén, és tartós értágulatot okoz.

Eikozanoidok (prosztanoid vegyületek)

Az endothelsejtekben a foszfolipáz A2 a membránlipidekből arachidonsavat tesz szabaddá: az arachidonsavból értágító hatású prosztanoid vegyület, prosztaciklin (PGI2) keletkezik. A PGI2 a plazmamembrán Gs-fehérjéhez kapcsolt receptorán keresztül hat (IPR, l. az 5.fejezetet), és az adenilát-cikláz aktiválásával lazítja el az érfal simaizmait. A gyulladásos érreakciókban szereplő mediátorok közül a bradikinin és a hisztamin PGI2-t szabadít fel az endothelsejtekből, és értágító hatásuk részben PGI2-, részben azonban NO-felszabadításon keresztül érvényesül. Az eikozanoidok között más vegyületek is vannak, amelyeknek értónust szabályozó hatásuk van.

Endotelinek

Az endothelsejtek érszűkítő hatású peptideket is szintetizálnak, ezek közül legjobban az endotelinek ismertek. Az endotelin A a leghatásosabb ismert endogén érszűkítő hatású anyag. Az endotelinek és receptoraik szerkezete ismert ugyan, fiziológiás szerepük egyelőre nincs tisztázva, szerepük kóros folyamatokban igazolt.

Helyi gyulladásos érreakciók

Szöveti ártalmak, akár fizikai tényezők (ütés, vágás, hő, ionizáló sugárzás), akár vegyi anyagok, akár fertőzések okozzák, megváltoztatják a helyi vérkeringést, és gyulladást hoznak létre (l. még a 26. fejezetet). A gyulladásos reakció szembetűnő klasszikus tüneteit – calor (melegség), rubor (pirosság), tumor (duzzanat) dolor (fájdalom) – évszázadok óta ismerik. Ezek közül a két elsőként említett tünet a prekapilláris rezisztenciaerek helyi tágulatának következménye. Az értágulathoz csatlakozik a duzzanat, azaz a helyi oedema, a kapillárisok és posztkapilláris venulák permeabilitásfokozódásából eredő plazmakilépés (extravasatio). A fájdalom kezdetben a fájdalomérző idegvégződések közvetlen ingerlésének következménye, de később a helyben zajló reakciósorozatok különböző fájdalmat generáló mediátorokat szabadítanak fel.

A helyi gyulladási mediátorok (endogén gyulladáskeltő anyagok) afferens idegvégződésekből (polimodális afferensek végződései), a sejtközötti állományból (mátrix), a helyi immunsejtekből és hízósejtekből, valamint az endothelsejtekből származnak. Az esetek nagy részében ezek a mediátorok reciprok módon aktiválják egymás felszabadulását, pozitív visszacsatolásos kapcsolatban állnak; az eredmény a helyi reakciók felerősödése (amplifikáció). A gyulladásos mediátorok támadáspontjai a vascularis simaizomsejtek, az endothelsejtek és maguk az érzőideg-végződések. Az egymáshoz kapcsolódó reakciók, azok összefüggései miatt nehéz egyértelműen azonosítani az elsődleges aktiválás mediátorát/mediátorait. A gyulladásos jelenségeket legrészletesebben a bőr esetében ismerjük, de nagyon valószínű, hogy a belső szervekben is hasonló folyamatok játszódnak le.

A polimodális afferens végződések szerepe

A fizikai és a kémiai ártalmak a polimodális afferenseknek nevezett idegrostok végződéseire hatnak. A polimodális afferensek magas ingerküszöbű, vékony, velőtlen (C típusú) idegrostok, amelyek a nociceptív impulzusokat a központba vezetik (l. a 34. fejezetet). Ezen afferensek végződéseinek izgatása nemcsak a központ felé vezetett akciós potenciálokat vált ki, hanem depolarizálódásuk a végződésekbőlneuropeptideket szabadít fel. Jelenleg három neuropeptidnek, a P-anyagnak (substance P, SP), a CGRP-nek (calcitonin gene-related peptide), továbbá a neurokinin A-nak (NKA) tulajdonítunk szerepet a gyulladásos reakcióban. Úgy tűnik, hogy a három peptid közül a CGRP-nek van a legfontosabb szerepe. Mindhárom peptid ellazítja az arteriolák simaizmait, de a kapillárisok és a posztkapilláris venulák endothelsejtjeinek kontrakcióját is előidézik. Az értágulat (hyperaemia) és a fokozott érpermeabilitás következtében extravasatio, helyi oedema képződik. A bőr esetében már akkor szemmel látható gyulladásos keringési elváltozások jönnek létre, amikor még semmilyen tudatosuló kellemetlen érzet, fájdalom nem jelentkezik.

A helyi értágulat először a sérülés (ütés, vágás) helyén jelentkezik, később azonban a hyperaemia a sérüléstől néhány milliméterrel távolabb is kialakul (“udvar”, angolul flare). Nagyon valószínű, hogy ez az “udvar” axonreflex következménye (12-1. ábra). A polimodális afferens axon a végződés közelében elágazódik: a centrális ág a központ felé továbbítja az ingerületet, és jelez a központi idegrendszernek, a másik (kollaterális) ág pedig visszakanyarodva, valamivel távolabb szabadít fel CGRP-t, SP-t és NKA-t, amelyek az “udvar” értágulatát létrehozzák.

12-1. ábra . A nociceptiv ingerlésre bekövetkező vasodilatatio mechanizmusai. A) A nociceptor aktiválását kísérő vasodilatatio „klasszikus” axonreflex mechanizmusa. B) A polimodális afferens végződések aktiválását kísérő vasodilatatio (Jancsó–Szolcsányi- mechanizmus). Rövidítések: CGRP: calcitonin-gene related peptide; NKA: neurokinin A; SP: P-anyag (substance P)

A kallikrein-kinin rendszer szerepe

A kininek az interstitialis fehérjebontó enzim, a kallikrein hatására az ugyancsak interstitialis elhelyezkedésű plazmafehérjékből, kininogénekből jönnek létre. Ép szövetekben a kallikrein inaktív formában, mint prekallikrein van jelen; csak egyes ártalmakra (mint pl. szöveti trauma, hypoxia, helyi acidózis stb., 12-2. ábra) aktiválódikkallikreinné. A kallikrein rövid peptideket hasít le a kininogénekből: a peptidek fő képviselője a bradikinin.A kininek a célsejtek plazmamembránjában lévő receptorokkal reagálnak, ezek közül a 2. típusú bradikininreceptor (BK2-receptor) jelentős. A bradikinin, továbbá az általa felszabadított neuropeptidek egyaránt NO-ot szabadítanak fel az endothelsejtekből: az arteriolák tágulatát a NO hozza létre.Az SP és az NKA hisztamint szabadítanak fel a szöveti hízósejtekből, amely további NO-felszabaduláshoz és értágulathoz vezet. Csaknem valamennyi felsorolt mediátor az endothelsejtek kontrakcióját okozza. A kontrahált endothelsejtek eltávolodnak egymástól; a közöttük keletkezett pórusok átjárhatók a makromolekulák számára. A következmény plazmakilépés (extravasatio), szöveti oedema. Látható, hogy a gyulladásban többszörös pozitív visszacsatolás erősíti a kialakuló folyamatot, és egyetlen megjelenő mediátor láncreakciók sorát, további mediátorok felszabadulását indítja meg.

A bradikinin a polimodális afferens idegvégződésekből neuropeptideket (SP, CGRP, NKA) szabadít fel (l. az előzőeket), továbbá a fájdalomérző afferens végződések izgatásával fájdalomérzetet vált ki (azaz algogen mediátor). A gyulladásos fájdalom kialakulásában talán a bradikinin a legfontosabb tényező. A bradikinin (és talán a lizil-bradikinin) központi szerepét támasztja alá, hogy a BK2-receptor szintetikus antagonistái hatásos gyulladásgátló vegyületek, és csökkentik a gyulladásos fájdalmat is.

12-2. ábra . A gyulladás kialakulásában szereplő mediátorok kapcsolatai. Rövidítések: BK2-R: 2. típusú bradikininreceptor; CGRP: calcitonin-gene related peptide; H1-R: 1. típusú hisztaminreceptor; NKA: neurokinin A; SP: P-anyag (Substance P)

A helyi immunsejt-aktiválódás szerepe

Azokon a helyeken, ahol antigének hatolnak be a szervezetbe, felsorakoznak és aktiválódnak az immunrendszer sejtjei (ezt részletesen ismertetjük a 26. fejezetetben). Az aktivált immunsejtek különböző citokinekettermelnek és szabadítanak fel. A komplementrendszer aktiválódása egyes komplementfragmentumok,anafilatoxinok megjelenését eredményezi. A behatoló mikroorganizmusok egy részéből endotoxinok válnak szabaddá. Mindezen anyagoknak a közelmúltban még közvetlen értágító hatást tulajdonítottak. Vazoaktív hatásuk azonban közvetett, az endothelsejteken keresztül érvényesül.

A citokinek az endothelsejteken lévő receptorokhoz kötődnek, a sejtekben az indukálható NO-szintáz gén átírását fokozzák. (Ezen NO-szintáz gén különbözik a konstitutív enzim génjétől.) Az indukálható NO-szintáz aktivitásához nem szükséges Ca2+: a NO-szintézis maximálisan aktív, nem áll semmilyen további szabályozás alatt. Ennek következtében a környező simaizmokban tartósan magas a cGMP-szint, az érfal ellazult, és sem fiziológiás (noradrenalin), sem farmakológiai érszűkítő anyagokra nem, vagy csak alig reagál.

A hízósejtek és a hisztamin szerepe

A hízósejtek granulumaikban hisztamint tartalmaznak (l. a 26. fejezetet), ami meghatározott jelzések hatására felszabadul. Ilyen jelzés a sejtek felületén lezajló antigén-antitest reakció: a hízósejtek Fc receptoraikon keresztül megkötik a szabad IgE-molekulákat, és ha ezt követően az IgE-re specifikus antigén jelenik meg a környezetükben, bekövetkezik a hisztamin felszabadulása. Hisztamint szabadítanak fel az anafilatoxinok, továbbá a polimodális afferensvégződésekből felszabadult peptidek (SP, CGRP és NKA) is. A hisztamin támadáspontja az endothelsejt, a reakciót a H1 típusú receptor közvetíti, a következmények az endothelsejt kontrakciója és NO-felszabadulás (azaz extravasatio és értágulat). A H1-receptorokat blokkoló farmakonok kivédik a hisztamin hatását, az értágulatot és az oedemát.

A cardiovascularis szabályozásban szereplő hormonok

A vérkeringés idegi szabályozása gyorsan működésbe lépő, rövid távú szabályozás, és alapszinten (azaz nyugalmi állapotban) is folyamatosan működik. Ezzel szemben a hormonális szabályozás általában (bár nem kivétel nélkül) hosszú távú szabályozás, és többnyire valamely rendkívüli, „szükségállapot”-ban lép működésbe.

Keringő katecholaminok

A mellékvesevelő két katecholamin hormont választ el: az adrenalint és a noradrenalint. Emberben a szekrétum 75%-ban adrenalinból és 25%-ban noradrenalinból áll; különböző állatfajokban a két hormon aránya eltér. A hormonok szekréciója valamely megterhelés (hideg, fenyegető támadás, vérvesztés, jelentősebb fizikai munka stb.) hatására fokozódik.

A katecholaminoknak az erek simaizomzatára kifejtett hatásait α1- és β2-receptorok közvetítik: az α1-receptorok érszűkületet, a β2-receptorok értágulatot közvetítenek. A két receptortípus katecholaminok iránti érzékenysége eltérő: az α1-receptorok érzékenyebbek noradrenalinra, mint adrenalinra, míg a β2-receptorok érzékenyebbek adrenalinra, mint noradrenalinra.

A két receptortípus eltérő elhelyezkedésű. Az α1-receptorok az erek adventitiája közelében találhatók (ezek közvetítik a szimpatikus idegvégződésekből felszabadult noradrenalin hatását), és kevéssé hozzáférhetők a keringő katecholaminok számára, bár nagy koncentrációban ez utóbbiak is elérik az α1-receptorokat.

A keringéssel az erekhez jutó adrenalin már alacsony koncentrációban reagál a β2-receptorokkal, és értágulatot okoz. A β2-receptorok a lumenhez közeli simaizomsejteken helyezkednek el. A β2-receptorok megoszlása az egyes párhuzamos érterületek ereiben differenciált: jelen vannak a váz- és a szívizom legkisebb artériáiban és arterioláiban, valamint a májban, másutt azonban hiányoznak. A nagy tömegű vázizomzatban kiváltott értágulatot a szervezet többi érterületét érintő idegi szabályozás kiegyenlítheti – és ebben az esetben a teljes perifériás ellenállás változatlan marad –, vagy az izomzat nagy tömege miatt az értágító hatás dominál, és a teljes perifériás ellenállás csökken. Kis mennyiségű adrenalin az egyes szervek részesedését a perctérfogatból „szervezi át”, véráramlási átrendeződést („redisztribuciót”) eredményez.

Nagyobb intenzitású mellékvesevelő-elválasztás már jelentősebb mértékben hat az α1-receptorokra is: ez a hatás felülmúlja az adrenalin értágító hatását, ezért a teljes perifériás ellenállás és az artériás középnyomás értéke emelkedik. (A katecholaminok növelik a verőtérfogatot és a szívfrekvenciát, és így a szívre kifejtett hatásukon keresztül is növelhetik az artériás vérnyomást.)

Phaeochromocytoma

Kóros esetben a mellékvesevelő katecholaminokat elválasztó daganataiból (phaeochromocytoma) nagy mennyiségű, a fiziológiás szintet jelentősen meghaladó adrenalin és/vagy noradrenalin kerül a keringésbe. A katecholaminok időszakosan választódnak el, és jelentős artériás vérnyomás-növekedést okoznak, a szisztolés nyomás elérheti vagy meghaladhatja a 250 Hgmm-es értéket.

Évtizedeken keresztül az adrenalint mint „vérnyomásemelő hormont” tartották számon. Ez annak volt a következménye, hogy a mellékvesevelő kivonatában rendkívül nagy mennyiségű adrenalin volt jelen, és kísérleti állatokban a nagy adag vérnyomást emelő hatása volt a szembetűnő. Az adrenalin csak szuprafiziológiás adagban növeli a teljes perifériás ellenállást.

A renin-angiotenzin rendszer

Az oktapeptid angiotenzin II (ANG II) általánosan szűkíti a kis artériákat és arteriolákat. A peptid többlépcsős folyamatban keletkezik (12-3. ábra). A vese juxtaglomerularis apparátusának sejtjei (l. a 14. fejezetet) szintetizálják és választják el a renin nevű proteolitikus enzimet. A renin a plazma egyik globulinjából, az angiotenzinogénből lehasítja a dekapeptid angiotenzin I-et. (Ez a peptid semmilyen ismert biológiai hatással nem rendelkezik.) A dekapeptidet az endothelsejtek felszínén lévő peptidáz, az angiotenzinkonvertáló enzim (röviden konvertáló enzim, az orvosi gyakorlatban és gyógyszertanban általánosan használt rövidítése ACE) angiotenzin II oktapeptiddé alakítja. A teljes folyamat sebességét a renin szekréciója szabja meg, mivel mind az angiotenzinogén, mind a konvertáló enzim jelentős feleslegben van. (Ez alól kivétel, ha a konvertáló enzim hatását farmakológiailag, ACE-gátlókkal felfüggesztik; ez gyakori terápiás beavatkozás.)

Az ANG II elsődleges szerepe az elektrolitforgalom és a vízfelvétel szabályozása (l. a 15. és 39. fejezeteket). Maga a peptid azonban – mint erre a neve is utal – a leghatásosabb vasoconstrictor anyagok közé tartozik.

Vérzések vagy folyadékvesztés során (vízvesztés, exsiccosis, amelyek hypovolaemiát váltanak ki) az ANG II része az általános érszűkítő mechanizmusnak és a TPR emelkedésének. Ezen kívül veseeredetű magas vérnyomásban a vese fokozott mértékben választ el renint, továbbá az ANG II emelkedett szintje felelős a perifériás rezisztencia és az artériás vérnyomás emelkedéséért. A kórosan fokozott vérnyomást a konvertáló enzim bénítása azokban az esetekben is normalizálhatja, amelyekben a magas vérnyomás nem a vese megbetegedésére vezethető vissza. Az angiotenzin II 1-es típusú receptorának (AT1-receptor) szájon keresztül adható antagonistái, mint pl. a losartan és a valsartan egyes esetekben szintén hatásos gyógyszerek a magas vérnyomás kezelésében.

12-3. ábra. Az angiotenzin II keletkezése. Az ANG II-t felépítő aminosavakat a prekurzormolekulákban félkövér szedéssel tüntettük fel

Vazopresszin

A vazopresszin [emberben arginin-vazopresszin a természetes hormon, ennek rövidítése AVP; az AVP és az antidiuretikus hormon (ADH) szinonimák] a hypothalamus nucleus supraopticus és paraventricularis pars magnocellularisában szintetizált peptidhormon, amely a neurohypophysisben tárolódik, és onnan szabadul fel (l. a 28. fejezetet). Mint a név is mutatja, a vazopresszinnek érszűkítő hatása van: ezt a hatását az 1-es típusú vazopresszinreceptorhoz (V1-receptor) kötődve fejti ki. (Az antidiuretikus hatást a V2-receptorok közvetítik, l. a 14. fejezetet.) A peptid a prekapilláris rezisztenciaerek simaizomzatára hat, koncentrációja a vérben azonban csak ritkán – nagyobb vérzések utáni hypotensióban – érhet el vasoconstrictiót előidéző mértéket. Ezért a keringés napi fiziológiás szabályozásában játszott szerepe vitatott, a vérvesztést követő állapotban azonban valószínűleg része a kompenzációs reakcióknak.

A cardiovascularis rendszer központi szabályozása

A cardiovascularis rendszer csak igen ritkán működhet valódi nyugalmi (bazális) körülmények között. A vérkeringési rendszer azonban folyamatosan változó körülmények között teljesíti feladatát, és ennek következtében a cardiovascularis változók folyamatos korrekcióra szorulnak. Már a nyugalmi értékeket is a szívizom és az érfal-simaizom saját autonóm működését módosító idegi impulzusok állítják be. Ennek egyik példája a szív frekvenciájának szabályozása. A szívnek automáciája van; a nyugalmi szívműködés frekvenciája azonban nem felel meg a beidegzésétől megfosztott sinuscsomó ingerképzési frekvenciájának, hanem a sinuscsomót elérő autonóm idegrendszeri efferensek hatását tükrözi. Másik példa az értónus, a perifériás ellenállás szabályozása: szimpatikus beidegzés nélkül a prekapilláris rezisztenciaerek bazális tónusa nem elégséges az artériás vérnyomás megfelelő szinten tartásához.

A nyugalmi cardiovascularis paraméterek már egyszerű helyzetváltozásra, így a fekvő helyzetből való felállásra, kisebb mozgásokra mérhetően megváltoznak. A mindennapi tevékenységek, táplálkozás, széklet- és vizeletürítés stb. ugyancsak megváltoztatják az értékeket. A legnagyobb, még a fiziológiás tartományba sorolt változások az izomtevékenység (legtágabb értelemben vett munka) és a környezeti hőmérséklet ingadozásaihoz való alkalmazkodás során jelentkeznek. Néhány paraméter változását a 12-1. táblázat tartalmazza.

A fiziológiás alkalmazkodáson kívül a szervezet súlyos, nem fiziológiás megterheléseknek is ki lehet téve: vérveszteségnek, nagymértékű folyadékvesztésnek vagy O2-hiánynak. Ezen nem mindennapos helyzetek túlélése csak úgy lehetséges, hogy a rendellenes helyzetekhez alkalmazkodást biztosító idegi és nem idegi mechanizmusok fejlődtek ki az evolúció során.

A cardiovascularis szabályozás alapmechanizmusa meghatározott központi idegrendszeri struktúrák (a nyúltvelő és a gerincvelő) épségéhez, normális funkciójához kötött. Ezek a struktúrák hatásukat az autonóm idegrendszeri efferens idegeken – a szimpatikus rostokon és a n. vaguson – keresztül fejtik ki. A nyúltvelői és a gerincvelői struktúrák az összetett szabályozáshoz szükséges információikat a központi idegrendszer magasabb szintjeiről (agykéreg, limbicus rendszer, hypothalamus) kapják.

A cardiovascularis rendszer funkciója szorosan kapcsolódik a légzőrendszerhez. A közvetlen mechanikai összefüggésen kívül a cardiovascularis és a légzőrendszer az agytörzsben koordinálódik. A két rendszer afferentációjában közös szenzoros receptorok vannak, az agytörzsi koordináció nemcsak anatómiailag átfedő, hanem neuronalisan is kapcsolt.

5.18. táblázat - 12-1. táblázat. Cardiovascularis paraméterek változása különböző mértékű aktivitás során. Little, R.C., Little, W.C. (1989): Physiology of the Heart and Circulation, 4. kiadás, Year Book Medical Publ., Chicago, Ill. adatai alapján

Paraméter

Nyugalom

Könnyű munka

Közepes munka

Nehéz munka

Maximális erőkifejtés

Szívfrekvencia

60/min¤

100/min

120/min

154/min

187/min

Szisztolé időtartama

370 ms

286 ms

261 ms

230 ms

209 ms

Verőtérfogat

92 ml

109 ml

112 ml

125 ml

127 ml

Perctérfogat

5,52 l

10,90 l

13,74 l

19,25 l

23,74 l


¤ A vizsgált személy nyugalmi szívfrekvenciája az átlagosnál alacsonyabb volt

Az erek beidegzése: neurotranszmitterek és receptorok

Szimpatikus vasoconstrictor idegek

A teljes perifériás ellenállást a folyamatos szimpatikus idegrendszeri érszűkítő aktivitás tartja fent, és változtatja szükség szerint; alapszintű szimpatikus aktivitás minden körülmények között van. Szimpatikus postganglionaris noradrenerg idegek úgyszólván valamennyi párhuzamosan kapcsolt érterülethez futnak. A ganglionaris átcsatolódás helye távol esik a beidegzett erektől, ezért az erek falában csak postganglionaris axonokat találunk. A szimpatikus axonok az adventitia felől közelítik meg az arteriolákat, és a legkívül elhelyezkedő simaizomsejtek körül végződnek.

Az egyes sorosan kapcsolt érszakaszok szimpatikus beidegzésének sűrűsége rendkívül különböző: a legnagyobb beidegzési sűrűség az arteriolák szakaszán található, míg az aortában és a nagy artériákban a szimpatikus beidegzés szerényen reprezentált. Az egyes párhuzamosan kapcsolt érterületek beidegzése között jelentős különbségek vannak: az agy ereinek beidegzési sűrűsége kicsiny, a vázizom, a bőr és a zsigerek szimpatikus vazomotor beidegzése sokkal nagyobb mértékű.

Az arteriolákhoz futó szimpatikus postganglionaris axonokban a tónusos aktivitás mértékét az akciós potenciálok frekvenciájával jellemezhetjük: alapszinten az akciós potenciálok frekvenciája általában néhány Hz. A perifériás keringés szabályozásának fő eszköze a szimpatikus vasoconstrictor idegekben az akciós potenciálok frekvenciájának módosítása: a frekvencia fokozódása aktív vasoconstrictiót, a frekvencia csökkenése az éren belüli nyomás következtében passzív vasodilatatiót jelent. A szimpatikus tónus mértéke azonban az egyes szervekben jelentősen különbözik: a két szélsőség egyrészt a vese, amelyben a tónus nagyon alacsony, másrészt a bőr, amelynek ereiben magas a szimpatikus tónus. A szimpatikus tónus eredetét alább ismertetjük.

Az erekhez futó szimpatikus rostok végződéseinek fő neurotranszmittere a noradrenalin. A szimpatikus noradrenerg érszűkítő hatás a legkülső simaizomsejteken lévő α1-receptorokon (α1-adrenoceptorok) keresztül érvényesül. Ezek az α1-adrenoceptorok – anatómiai elhelyezkedésük következtében – csak kevéssé érzékenyek a keringő katecholaminokra (l. alább).

A szimpatikus tónus helyi kikapcsolását – akár sebészileg, akár farmakológiailag az α1-receptorokat szelektíven bénító hatóanyagokkal történik – azokon az érterületeken, ahol a nyugalmi szimpatikus érszűkítő tónus nagy, szembetűnő vasodilatatio követi. A szimpatikus vazomotor aktivitás általános farmakológiai kikapcsolása a constrictortónussal rendelkező rezisztenciaerek tágulását vonja maga után, ennek következtében az artériás vérnyomás nagyon alacsony szintre (50 Hgmm körül) csökken.

A vénák simaizomsejtjeit szimpatikus noradrenerg rostok idegzik be, a transzmitter α1-receptorokon keresztül hat. A szimpatikus idegi aktiválás venoconstrictióhoz vezet, és csökkenti a vénás kapacitást.

Néhány érterületen szimpatikus kotranszmitterek vannak jelen, amelyek a noradrenalinnal együtt szabadulnak fel. A kotranszmitterek hozzájárulhatnak a vasoconstrictor hatáshoz: a gyomor-bél rendszerben a kotranszmitter ATP érszűkítő hatása jelentősebb lehet, mint a noradrenaliné.

Vasodilatator idegek

Egyes szervekben az erek aktuális tágasságát vasodilatator idegek szabályozzák. Valószínű, hogy az agy ereiben – az anyagcsere-tényezők mellett – nitroxiderg neuronok vesznek részt a funkcionális hyperaemia kialakításában. A nyálmirigyek szekrécióját intenzív értágulat kíséri: a hyperaemia kialakulásában vasodilatator paraszimpatikus idegek szerepelnek. Kísérletes körülmények között a paraszimpatikus szekretoros idegek ingerlése nemcsak nyálszekrécióval, hanem értágulattal, véráramlás-fokozódással is jár. A nyálszekréciót atropin teljesen meggátolja, ugyanakkor atropin az idegingerléssel kiváltott véráramlás-fokozódást nem befolyásolja. A vasodilatator paraszimpatikus rostokban kotranszmitterként VIP (vazoaktív intestinalis peptid)is felszabadul, és felelős az atropinrezisztens értágulatért. Más értágító paraszimpatikus idegek analógiájára támaszkodva feltételezhető, hogy a nyálmirigyekhez futó idegekben nitrogén-monoxid (NO) is felszabadul, és részt vesz az értágító hatásban. Az enteralis idegrendszer neuronjaiból felszabaduló NO és VIP a gyomor-bél rendszerben váltanak ki értágulatot. A paraszimpatikus eredetű értágulat kiemelt fontosságú a külső nemi szervekben: az erekcióért elsődlegesen felelős neurotranszmitter mind férfiban, mind nőben a NO (l. a 31. fejezetet).

Az ACh mind in vivo, mind izolált ereken alkalmazva értágító hatású mediátor, de az ACh-nak csak ép endothel mellett van értágító hatása. Az aktív értágító hatóanyag az endothelsejtekből felszabaduló NO. Az endothelium eltávolítását követően az ACh értágító hatása megszűnik, sőt – amint azt az előzőekben említettük – vasoconstrictiót okoz.

A cardiovascularis működéseket szabályozó neuroncsoportok

A cardiovascularis szabályozásban közvetlenül szereplő spinalis és nyúltvelői neuronokat négy csoportba oszthatjuk (12-4. ábra):

  • praeganglionaris szimpatikus és paraszimpatikus neuronok (amelyek a periférián postganglionaris effektorneuronokra csatolódnak át, l. a 6. fejezetet);

  • premotor neuronok, amelyek a praeganglionaris neuronokat idegzik be;

  • primer afferens neuronok, amelyek a perifériás mechano- vagy kemoreceptorokból jövő információt közvetítik; végül

  • interneuronok (interneuronláncok), amelyek a felsorolt neuronok között létesítenek kapcsolatot, és ingerlőek vagy gátlóak.

12-4. ábra.A cardiovascularis szabályozásban közvetlenül szereplő neuroncsoportok. Bár a központi struktúrák szimmetrikusak, az áttekinthetőség kedvéért szétválasztottuk a caudalis VLM és az RVLM neuronjait. Caudalis VLM: caudalis ventro-lateralis medulla; RVLM: rostro-ventrolateralis medulla; IML-sejtek: intermediolateralis sejtek

A szimpatikus vazomotor aktivitás eredete

A nyugalmi teljes perifériás ellenállás – és ezzel az artériás vérnyomás – az állandó szimpatikus noradrenerg vasoconstrictor tónusnak köszönhető. Ha gyógyszeresen (szisztémásan adott α1-receptor-blokkolók alkalmazásával) kiiktatjuk a szimpatikus vasoconstrictor hatást, vasodilatatio jön létre, és az artériás vérnyomás csökken. Az állandó nyugalmi vasoconstrictor tónus nem minden érterületen egyforma mértékű: az agyban, a vesében, a coronariákban a többi érterülethez képest kisebb. (Figyelem: a leírtak csak a nyugalmi vasoconstrictor tónusra vonatkoznak!)

Ha állatkísérletben az első thoracalis szegmentum fölött átmetsszük a gerincvelőt – vagy ember baleset következtében magas gerincvelői harántlaesiót szenved – megszűnik az alapszintű vasoconstrictor tónus; az artériás vérnyomás azonnal 40-50 Hgmm-es szintre zuhan, és egy időre ezen az értéken stabilizálódik. Ennek oka, hogy megszakadtak egyes nyúltvelői neuroncsoportok és a gerincvelői szimpatikus praeganglionaris neuronok (intermediolateralis sejtek) közötti összeköttetések. A szimpatikus praeganglionaris neuronok működése a felsőbb szintű neuronoktól függ: a praeganglionaris neuronokat a nyúltvelői premotor neuronok folyamatosan aktiválják. Ezen kívül azonban a szimpatikus praeganglionaris neuronon sok más, részben ingerlő, részben gátló bemenet is konvergál, és módosítja a praeganglionaris aktivitást.

A nyúltvelői rostro-ventrolateralis neuroncsoportok

A nyúltvelői formatio reticularis egyes rostro-ventrolateralis neuroncsoportjainak (RVLM, rostro-ventrolateral medulla) elroncsolása, vagy a gerincvelővel való összeköttetésük megszakítása a szimpatikus vasoconstrictor tónus csökkenéséhez/megszűnéséhez vezet. (A hatás nagysága a sérülés/sértés mértékétől függ.) Ugyanezeknek a sejtcsoportoknak elektromos ingerlése a szimpatikus efferens rostokon az akciós potenciál frekvencia növekedését, vérnyomás-emelkedést és a szívfrekvencia fokozódását eredményezi. A rostro-ventrolateralis areában lévő sejtek képesek egységesen irányítani a szimpatikus efferenseket: együttesen aktiválják a szimpatikus vasoconstrictorokat és a szívhez menő rostokat. Ennek eredménye az artériás vérnyomás, a szívfrekvencia és a szívösszehúzódások erejének együttes fokozása (presszorválasz). Az RVLM-neuronok egy részének ritmusgeneráló aktivitása van. Az RVLM-neuronok a gerincvelő praeganglionaris szimpatikus neuronjain (ún. intermediolateralis sejtek, IML-sejtek) végződnek. Ezen bemenet nélkül az IML-sejtek spontán aktivitása nagyon alacsony szintű: a RVLM sejtjei “hajtják meg” az IML-sejteket. A nyúltvelői cardiovascularis neuroncsoportok – és a közelben elhelyezkedő respirációs neuroncsoportok – működése életfontosságú. Az ezen a területen bekövetkező vérzés, érelzáródás, gyulladás, mechanikai nyomás vagy sérülés többnyire halálos kimenetelű. A rostro-ventrolateralis sejtek a perifériás receptorokból származó, valamint felsőbb központokból eredő ingerületeket összegzik, és ezeknek megfelelően aktiválják a gerincvelői szimpatikus praeganglionaris sejteket. A rostro-ventrolateralis sejtek az agytörzsi cardiovascularis központ részét képezik.

A nyúltvelő caudalis sejtcsoportjai

A caudalis nyúltvelő egyes területeinek elektromos ingerlése vérnyomáscsökkenéssel és szívfrekvencia-csökkenéssel jár (depresszorválasz). A caudalis sejtcsoportok is részei a nyúltvelői cardiovascularis központnak. Ezeknek a sejtcsoportoknak spontán aktivitása nincs, vagy a perifériás receptorzónák, vagy felsőbb idegi szintek felől aktiválódnak. A caudalis nyúltvelői neuronok a rostro-ventrolateralis area spontán vagy reflexesen kiváltott aktivitását gátolják: ezáltal a szívhez és a rezisztenciaerekhez menő szimpatikus idegek akciós potenciál frekvenciáját csökkentik. A caudalis sejtcsoportokból közvetlenül is mennek gátló impulzusok a gerincvelői praeganglionaris szimpatikus neuronokhoz.

A caudalis area neuronjai között praeganglionaris vagusneuronok is találhatók. A praeganglionaris neuronok a belőlük kiinduló nervus vaguson keresztül közvetlenül küldenek gátló ingerületeket a szívhez (negatív chronotrop és dromotrop hatás, l. a 10. fejezetet). A szívhez menő praeganglionaris vagusrostok száma kicsiny: a szív paraszimpatikus ganglionjaiban jelentős, 1 : 100 arányú divergenciát találunk. Mindezekből következik, hogy a szívműködés frekvenciáját és a teljes perifériás ellenállást – általában, de nem kivétel nélkül – a nyúltvelői cardiovascularis központ minden egyes részének integrált működése szabja meg.

Keringésszabályozás gerincvelői harántlaesiót követően

A baleset következtében kialakult teljes gerincvelői harántlaesiót követően a sérült túlélése megfelelő ápolással biztosítható. Az ápolási viszonyok javulásával gyűltek fel az emberi vérkeringést illető tapasztalatok ebben a krónikus spinalis állapotban, amelyet súlyossága szerint paraplegiának vagy quadriplegiának nevezünk. A szimpatikus rendszer aktivitása – ha hosszú idő alatt is és nem is teljesen – helyreáll. Ebben a helyzetben, amelyben azonban a szimpatikus idegrendszer felsőbb irányítása teljesen és véglegesen megszűnt, a szisztolés és a diasztolés nyomás kb. 15 Hgmm-rel alacsonyabb, mint a normális érték. Az erekhez menő szimpatikus idegekben az akciós potenciálok frekvenciája, továbbá a vérplazma adrenalin- és noradrenalinszintje alacsony. A szív frekvenciája és a perctérfogat a normális tartomány alsó szélén van. A keringés a fellépő változásokhoz alig képes alkalmazkodni, kizárólag a nervus vagus szabályozó hatása marad meg.

A szimpatikus praeganglionaris neuronok nyúltvelőből származó gátlását előbb már említettük. Gerincvelő-sérülés után a nyúltvelői gátlás teljesen elvész, és ez a hiány – amikor a praeganglionaris neuronok aktivitása már részlegesen visszatért – mint autonóm dysreflexia (hyperreflexia) jelentkezik. Ennek részjelensége, hogy a perifériáról jövő különböző ingerületek hatására kiváltódó presszorválaszok intenzitását semmi sem korlátozza, ezért (pl. vizelésnél vagy székletürítésnél) veszélyes mértékű artériás nyomásemelkedés jöhet létre.

A szívfrekvencia és a TPR szabályozása

A szívfrekvencia és a teljes perifériás ellenállás idegi beállítása között van egy igen lényeges különbség. A szívfrekvenciát ugyanis a szimpatikus és a vagus aktivitásának egyidejű és ellentétes irányú változása szabályozza. Bármely, a szívfrekvenciát növelő válasz esetén a szimpatikus idegek akciós potenciáljainak frekvenciája nő, a n. vagus akciós potenciáljainak frekvenciája csökken; a szívfrekvenciát csökkentő válaszban a szimpatikus idegek akciós potenciáljainak frekvenciája csökken, a n. vagusban pedig növekszik (reciprok beidegzés, amely a nyúltvelőben koordinálódik). A nagy vérköri értónus (teljes perifériás ellenállás) szabályozásában azonban kizárólag a szimpatikus ingerületek frekvenciájának változása szerepel. Vasoconstrictio esetén (presszorválasz) a szimpatikus idegekben fokozódik az akciós potenciál frekvencia, általános vasodilatatiós válasz során (depresszorválasz) az akciós potenciálok frekvenciája a szimpatikus idegekben csökken.

Fiatal, egészséges egyének nyugalmi szívfrekvenciája 70/min körüli érték. Ezt a frekvenciát a szimpatikus és a paraszimpatikus (vagus) tónus együttesen határozza meg, de emberben a két idegi hatás mértéke nem egyenlő. Ezt láthatjuk, ha szelektíven iktatjuk ki a szimpatikus, ill. a vagushatást. Az alapszintű szimpatikus tónust ß-receptor-blokkolóval felfüggesztve a szívfrekvencia mindössze 8–10/min-nel csökken, míg a paraszimpatikus hatást atropinnal gátolva a frekvencia 40–45/min-nel növekszik. Ez annyit jelent, hogy nyugalomban a paraszimpatikus hatás túlsúlyban van a szimpatikus hatás felett. A nyugalmi szívfrekvencia egyénenkénti variációi főként az alapszintű vagustónus különbségeire vezethetők vissza. A szívfrekvencia szabályozásában szereplő tényezőket a 12-2. táblázat foglalja össze.

A nyúltvelői cardiovascularis “központ” nemcsak anatómiailag van a légzőközpontok közvetlen szomszédságában (ill. azzal fedésben), a cardiovascularis és a respirációs neuronok synapsisokkal kapcsolódnak. Minden egyes belégzés alkalmával növekszik a szimpatikus efferens aktivitás, és ezzel párhuzamosan emelkedik az artériás vérnyomás. Ennek következtében a kísérletesen regisztrált vérnyomásgörbén légzéssel szinkrón ingadozások (Traube–Hering-hullámok) jelennek meg, az ingadozások amplitúdója néhány Hgmm lehet. A légzéssel szinkrón ingadozások a szívfrekvencia ingadozásaiban is követhetők (légzési vagy respiratórikus arrhythmia), ez azonban a vagusingerületek ingadozásaira vezethető vissza; ennek eredete a perifériás baroreceptorok ingerületeinek oszcillációja.

5.19. táblázat - 12-2. táblázat . A szív szimpatikus és paraszimpatikus szabályozását befolyásoló tényezők

A szimpatikus aktivitást fokozza

A vagusaktivitást fokozza

Magas nyomású baroreceptor afferensek csökkent ingerületleadása

Magas nyomású baroreceptor afferensek fokozott ingerületleadása

Cardiopulmonalis afferensek csökkent ingerületleadása

Cardiopulmonalis afferensek fokozott ingerületleadása

Védelmi reakciót kiváltó ingerek

“Tetszhalál reakció”-t kiváltó ingerek

Légzőközpontok ingerülete

Asphyxia: ilyenkor a TPR excesszív növekedése mellett a szívfrekvencia csökken, bradycardia lép fel

Fájdalom

Hideg/meleg környezet


A cardiovascularis rendszeren belüli szenzoros zónák és az onnan kiváltható reflexek

A cardiovascularis rendszer szabályozásában szereplő információk egy fontos része magából a rendszerből, az erekben és a szívben lévő szenzoros receptorokból származik: ezek közül a legfontosabbak a baroreceptorok (szinonima: presszorreceptorok), de kisebb mértékben a kemoreceptorok is részesei a szabályozásnak. (A kemoreceptorok főként a légzésszabályozásban vesznek részt.) A receptorok egy része kompakt zónákban helyezkedik el, és kísérletes ingerlésük jól meghatározott reflexeket vált ki: innen származik a cardiovascularis reflexogén zóna kifejezés.

A magas nyomású receptorok (a carotis sinus és az aortaív baroreceptorai)

A carotis sinus az arteria carotis interna eredésénél lévő kis kiöblösödés, amelynek falában nyújtásra, deformálódásra érzékeny baroreceptorok találhatók. A receptorokból elvezető axonok rövid távolságon külön ideget képezve (sinus vagy Hering-féle ideg) a nervus glossopharyngeushoz csatlakoznak, és a nyúltvelőbe futnak be. Hasonló receptorokat tartalmazó zónák vannak az aortaívben és az onnan eredő nagyerek kiindulásánál: az ezekből jövő afferensek a nervus vagushoz csatlakozva érik el a nyúltvelőt (l. a 8-18. ábrát).

A baroreceptorok az artéria falának nyújtását érzékelik. A receptorok fiziológiás ingere az éren belüli nyomás emelkedése: ez deformálja az érfalban lévő receptorokat (a deformálódást voltaképpen a transmuralis nyomás változása hozza létre). 60 Hgmm-es nyomás alatt nincs receptordeformálódás, és az afferens axonokból nem vezethetők el akciós potenciálok. 60 Hgmm-es nyomás fölött az akciós potenciál frekvencia a nyomás emelkedésével nő. A baroreceptorok alacsony frekvenciával a nyugalmi artériás vérnyomás szintjén is adnak le ingerületet. Kb. 200 Hgmm-es artériás nyomásnál (egyébként normotenziós személyekben vagy állatokban) az akciós potenciál frekvencia maximumot ér el (“telítődik”). A receptorok különösen érzékenyek az éren belüli gyors, pulzusszinkrón nyomásnövekedésre. Minden egyes szisztolé alkalmával növekszik az akciós potenciál frekvencia, diasztolé alatt pedig csökken (12-5. ábra, a nyomáspulzus késése miatt a frekvenciaváltozás késéssel követi a szisztolé/diasztolé szakaszait).

12-5. ábra . Az aorta- és a sinusidegből levezetett akciós potenciálok összefüggése a pulzussal. Folkow, B., Neil, E. (1971): Circulation. Oxford University Press, New York alapján. Az ábra két egymást követő szívciklust mutat be. A regisztrátumok felülről lefelé: az aortaideg egyetlen rostjának aktivitása, az arteria femoralisban mért nyomásváltozások, a sinusideg egyetlen rostjának aktivitása. (A rostokat úgy választották ki, hogy ne legyen leadásuk a diasztolé alatt.) A pulzushullám lassú terjedése miatt az arteria femoralis nyomáshulláma az afferensek aktivitásához képest késik

A depresszorválasz

A magas nyomású rendszer mechanoreceptoraiból összeszedődő axonok a vagus és glossopharyngeus idegek útján a nyúltvelő középső részén elhelyezkedő nucleus tractus solitariihez futnak be. Ez a mag része a nyúltvelő caudalis sejtcsoportjának. A sejtcsoport egyik legfontosabb afferentációját a magas nyomású rendszerből jövő afferens rostok képezik. Az afferensek egy része a dorsalis vagusmag neuronjaira csatolódik át, ahonnan a szívhez menő paraszimpatikus (vagus) praeganglionaris neuronok erednek. A nyugalmi vagustónus – azaz a vagusban futó akciós potenciál sorozat – a baroreceptor afferentáció következménye, az efferens vagusrostok akciós potenciál sorozatai a pulzushullámokkal szinkronizáltak. Az artériás nyomás emelkedésére fokozódik a szívhez menő vagusrostokban az aktivitás, ennek következménye a negatív chronotrop és dromotrop hatás. Ezen kívül ugyanezek areceptorzónából kiinduló impulzusok gátolják a rostro-ventrolateralis sejtcsoportok szimpatikus tónust generáló aktivitását; leszálló pályák útján valószínűleg közvetlenül is gátolják a szimpatikus praeganglionaris idegsejtek kisüléseit. Ennek következtében – az általános depresszorválasz részeként – a baroreceptorok ingerületére a rezisztenciaerekhez (és a szívhez) menő szimpatikus efferens aktivitás, és ezzel a teljes perifériás ellenállás (TPR) csökken.

A magas nyomású receptorok szerepe az artériás vérnyomás rövid távú stabilizálása, a “szisztoléról szisztoléra” való szabályozás: a vérnyomás emelkedése a szívműködés és a TPR csökkenését, ezzel a vérnyomás süllyedését váltja ki, míg a vérnyomás esése aktiválja a szívműködést és növeli a TPR-t, ezzel emeli a vérnyomást. Ennek alapján nevezték el a receptorokból a központba futó afferenseket pufferidegeknek. Fiziológiás körülmények között valamennyi magas nyomású receptorzóna működése azonos irányban hat, de viszonylagos fontosságuk különbözik. Valószínűleg a két carotis sinusból jövő információ nagyobb jelentőségű, mint az aortaív-receptoroké.

A magas nyomású receptorzónák – minthogy a normális vérnyomás szintjén is folyamatosan küldenek afferens jeleket – állandóan (tónusosan) gátolják a rostro-ventrolateralis neuroncsoportok aktivitását, ezen keresztül a szimpatikus efferens aktivitást. Érthető tehát, hogy ezen afferentáció teljes kikapcsolása – azaz az állandó gátlás megszüntetése – magasabb szintre állítja a szimpatikus aktivitást, ezen keresztül az artériás vérnyomást. A teljes sebészi denerválást követő magas vérnyomás, hypertonia azonban csak rövid ideig, napokig áll fenn, ez után más mechanizmusok a vérnyomást a denerválás előtti szintre állítják vissza. A denerválást követően azonban jelentős és tartós változás, hogy amikor a vérnyomás a normális szintre állt vissza, az artériás középnyomás ingadozásai lényegesen nagyobbak, mint a denerválást megelőző időszakban. Ennek oka a pulzusonként szabályozás elmaradása.

A valamely okból egyszer kialakult magas vérnyomás esetében az artériás baroreceptorok nyomásérzékenysége csökken. Ilyenkor a középnyomás emelkedése kisebb frekvenciájú akciós potenciál sorozatot eredményez, mint a korábbi normotenziós állapotban. Ezzel szemben a baroreceptorok szélesebb tartományban lesznek érzékenyek, a nyomásemelkedés hatására 200 Hgmm-es artériás középnyomás felett is fokozódó kisüléssorozatok jönnek létre (baroreceptorérzékenység-átállítódás, resetting). Az átállítódás teszi lehetővé, hogy a magas vérnyomású betegek szenzoros receptorai érzékeljék a nyomásváltozásokat, és rövid távú reflexválaszokkal kompenzálják a nyomás akut emelkedését.

Az alacsony nyomású rendszerben elhelyezkedő receptorok

Mind a két vena cavában, mind pedig a vena pulmonalisokban a pitvarokba való beszájadzás előtt mechanoreceptorok helyezkednek el, amelyek az erek disztenzióját érzékelik: ezeket alacsony nyomású receptoroknakvagy volumenreceptoroknak, némelyiküket pitvari receptoroknak nevezzük. Hasonló receptorok vannak a főbb tüdőartéria-ágakban és a bal kamrai endocardiumban. A receptorokat közös néven cardiopulmonalis receptoroknak nevezzük; a belőlük kiinduló afferens rostok a nervus vagushoz csatlakoznak, ezek a cardiopulmonalis afferensek. A receptorok a fal feszülésének változásait érzékelik, a falfeszülés a keringési rendszer alacsony nyomású szakaszának teltségi állapotával arányos. Amíg az artériás baroreceptorok az artériás vérnyomás pillanatról pillanatra való szabályozásához (rövid távú szabályozás) szolgáltatnak információt, addig a cardiopulmonalis receptorok/afferensek inkább a vérnyomás hosszú távú szabályozásának szolgálatában állnak. A keringési válaszokban lassan kialakuló és tartósabb hatású hormonális mechanizmusok szerepelnek.

A receptorokból kiinduló ingerületek reflexesen szabályozzák a neurohypophysis vazopresszinelválasztását (AVP, más néven antidiuretikus hormon, ADH), a vese reninelválasztását (ezért az angiotenzin II keletkezését) és közvetve a mellékvesekéreg aldoszteronelválasztását (l. a 15. fejezetet). Mind a három hormon az extracelluláris folyadék térfogatának szabályozásában szerepel. A megnövekedett pitvari nyomásra az ADH- és az aldoszteronszekréció csökken: fokozódik a vesében a víz és a Na+-ok ürítése, az extracelluláris folyadék térfogata helyreáll. A receptorok ingerületének csökkenése váltja ki azokat a neurohormonális szabályozó reakciókat (ADH-, rennin- és aldoszteronelválasztás), amelyekkel a szervezet a hypovolaemia ellen védekezik (folyadék- és Na+-konzerválás).

Az artériás kemoreceptorok

A glomus caroticum és aorticum kemoreceptorai (l. a 8. fejezetet) normoxiás körülmények között (Pa O2 = 90–100 Hgmm) nagyon alacsony frekvenciával adnak le ingerületeket. Fiziológiás körülmények között az ilyen frekvenciájú nyugalmi ingerületleadás nem játszik szerepet sem a szimpatikus, sem a vagustónus beállításában. Jelentősebb O2-hiány esetén azonban a kemoreceptorokból már kiváltódnak keringési reflexek: a TPR növekszik, ezért az artériás középnyomás emelkedik. A vérnyomás-emelkedés különösen nagy mértékű, ha az O2-hiány mellett az artériás PCO2 is emelkedik: ez az állapot az asphyxia.

A vérkeringés meglassúbbodása O2-hiányt okoz a glomusokban, és ingerli a kemoreceptorokat (l. a 8. fejezetet). Ez következik be keringési elégtelenségben, továbbá nagyobb vérveszteség után. A következmény jelentős perifériás vasoconstrictio.

Integrált cardiovascularis válaszreakciók

Cardiovascularis szabályozás függőleges testhelyzetben

Az ember (és valószínűleg más főemlősök) evolúciója során a cardiovascularis rendszer szabályozásának nagy próbatétele a függőleges testhelyzet következményeinek elviselése volt. A fekvő és a függőleges testhelyzet közötti hirtelen átmenet fő problémáját az okozza, hogy az alsó testfél vékony falú vénáiban gyorsan és tartósan megnövekszik a hidrosztatikai (és ezért a transmuralis) nyomás. Középmagas ember lábháti felületes vénáiban mozdulatlanul álló helyzetben a nyomásemelkedés kb. 80 Hgmm (bár a jól záró vénabillentyűk ezt mérsékelhetik). A nyomásemelkedés kitágítja a tágulékony vénákat, és az alsó testfél vénáiban álló helyzetben mintegy 500 ml vértöbblet jelenhet meg. A vénás visszaáramlás csökken, ezért a verőtérfogat és a perctérfogat egyaránt kisebb lesz. Álló emberben a perctérfogat kb. 20–25%-kal kisebb, mint hanyatt fekvőben. Ezért – ha nem lépnének működésbe az azonnali kompenzációs mechanizmusok – az artériás középnyomás is csökkenne.

A centrális vénás nyomás csökkenéséta cardiopulmonalis receptorok jelzik, és ez – rövid késéssel – fokozza a vénákhoz és a prekapilláris rezisztenciaerekhez menő szimpatikus idegek tónusát. Az afferensek aktiválják az antidiuretikus hormon, továbbá a renin szekrécióját is.

A fekvő helyzetből felállva azonnal mérséklődik a carotis baroreceptorok ingerületleadása. Ennek fő oka a carotis sinus anatómiai helyzete: a carotis sinus kb. 30 cm-rel a szív fölött helyezkedik el, ezért a fekvő helyzetben mérhető kb. 90 Hgmm-es középnyomás felálláskor azonnal 75 Hgmm-re csökken; a pulzusnyomás amplitúdója is kisebb lesz. Ezért a rostro-ventrolateralis areára kifejtett tónusos gátlás is mérséklődik: fokozódik a szimpatikus vasoconstrictor és szívfrekvenciát növelő aktivitás. A noradrenerg idegi hatást kiegészíti a mellékvesevelő fokozott katecholamin (adrenalin és noradrenalin) elválasztása: a vérplazma katecholaminkoncentrációja álló helyzetben magasabb, mint fekvőben. A hatások összessége helyreállítja az artériás középnyomást; a pulzusnyomás valamivel alacsonyabb amplitúdójú, mint eredetileg volt, és ez hosszabb ideig alacsonyabb szinten tartja az artériás baroreceptorok ingerületleadását, ezzel a függőleges testhelyzet időtartamára biztosítja a magasabb szintű szimpatikus aktivitást.

Ha ez a homeosztatikus szabályozás hibás, függőleges testhelyzetben az artériás nyomás olyan alacsony szintre csökken, hogy az agy véráramlása elégtelenné válik (l. a 13. fejezetet), és az érintett személy elveszítheti az eszméletét (orthostaticus hypotensio, ill. orthostaticus kollapszus). A keringési zavart a bekövetkező eszméletvesztés (ájulás) automatikusan megszünteti: a vízszintes testhelyzet következtében az agyi áramlás magától áll helyre.

Mindezeket a szabályozó mechanizmusokat illusztrálja az RVLM és a gerincvelői praeganglionaris szimpatikus neuronok közötti összeköttetés megszakadása utáni állapot (spinalis állapot). Ha az előzőekben említett paraplegiás beteget passzívan félfüggőlegesen döntött helyzetbe hozzuk, a vénás visszaáramlás és a perctérfogat csökken, és ezek következtében mind a szisztolés, mind a diasztolés nyomás azonnal csökken, és tartósan alacsonyabb szinten marad. A mellékvesevelő noradrenalin- és adrenalinszekréciója – szemben az intakt idegrendszerű egyénekkel – nem fokozódik. Az egyetlen cardiovascularis reakció, amellyel ezek a betegek rendelkeznek, a szív paraszimpatikus beidegzése: passzívan döntött helyzetben a szívfrekvencia emelkedik, mert a baroreceptorok ingerületének csökkenése következtében a vagus efferens aktivitása csökken.

Vérvesztést követő cardiovascularis reakciók

Egy jelentős vérvesztéssel járó sérülés a természetes környezetből származó reális veszély. A szívet vagy a legnagyobb ereket érő sérülés általában végzetes. Ha a vérvesztés lassabb ütemű és kisebb mértékű, rövid időn belül kompenzációs reakciók aktiválódnak, és ezek a homeosztatikus mechanizmusok vagy időlegesen, vagy véglegesen fenntartják a vérkeringést.

A kompenzációs mechanizmusokat viszonylag kisebb vérvesztés is gyorsan működésbe hozza, de a kompenzáció annyira hatékony, hogy a legfontosabb keringési paraméterek, mint a verőtérfogat, perctérfogat és az artériás középnyomás alig változik. A perctérfogat csökkenése nélkül elviselhető vérveszteség felnőtt emberben a keringő vértérfogat kb. 10%-a, azaz mintegy 500 ml. (A vérbankok egy véradás alkalmával 400 ml vért vesznek a véradóktól, ezt nevezik “egység”-nek.) 500 ml-nél nagyobb vérveszteség esetén a kompenzáló mechanizmusok már nem képesek fenntartani a perctérfogatot; más keringési paraméterek, mint az artériás középnyomás is csak egyes szervek átáramlásának jelentős csökkenése árán tarthatók fent.

A vérvesztést követően először a kapacitáserekben lévő vér mennyisége csökken: kisebb lesz a vénás visszaáramlás és a centrális vénás nyomás. A centrális vénás nyomás csökkenését jelzik az alacsony nyomású baroreceptorok, az afferens idegekben csökken az akciós potenciálok frekvenciája. Mérsékelt vérveszteség esetén a szimpatikus aktiválódás egyedül a kapacitáserekben hoz létre vasoconstrictiót, és ez elégséges a vénás visszaáramlás helyreállításához. Nagyobb vérveszteség esetén azonban a csökkent vénás visszaáramlás következtében már a perctérfogat és az artériás vérnyomás is esik. Ezért a magas nyomású rendszer baroreceptorai is akciós potenciál frekvenciájuk csökkenésével jelzik az artériás középnyomás, ill. a pulzusnyomás csökkenését.

Az alacsony és a magas nyomású baroreceptorok ingerületi frekvenciájának együttes csökkenése miatt a nyúltvelő caudalis sejtcsoportjai nem gátolják többé a rostro-ventrolateralis neuroncsoportokat; a RVLM “felszabadul” a tónusos gátlás alól, teljes mértékben aktiválja a gerincvelői szimpatikus praeganglionaris neuronokat. Ennek következtében:

  • a kapacitáserekben vasoconstrictio következik be;

  • növekszik a szívműködés frekvenciája (tachycardia);

  • az agy és a szív ereinek kivételével a prekapilláris rezisztenciaerekben általános vasoconstrictio következik be (TPR-fokozódás).

A TPR fokozódása következtében az artériás középnyomás a normális érték helyreállításának irányába mozdul el. Ennek ára azonban az, hogy a vasoconstrictio rontja a szöveti véráramlást, és a szövetek O2-ellátása csökken (szöveti hypoxia).

A prekapilláris rezisztenciaerek constrictiójának következménye, hogy egyes szövetekben, elsősorban a vázizomzatban a kapilláris filtráció jelentősen csökken, sőt folyadékabszorpció következik be (normálisan az izom nem tartozik az abszorptív szövetek közé, l. a 9. fejezetet). Az interstitialis folyadék egy része így áthelyeződik az érpályába, és kompenzálja a vérplazmaveszteséget. Vérvesztést követően állandó laboratóriumi lelet a haemodilutio, a vörösvérsejtszám, hematokritérték és plazmafehérje-koncentráció csökkenése.

A cardiopulmonalis receptorokból kiinduló reflexek további szabályozási folyamatokat is megindítanak, amelyek megelőzik a szervezet további víz- és elektrolitveszteségét.

Az egyik ilyen mechanizmus a hypothalamusban szerveződik. A cardiopulmonalis receptorok ingerületének csökkenése növeli a vazopresszin (antidiuretikus hormon, ADH)elválasztását. A vesében fokozódik a víz visszaszívása (vízkonzerválás). Valószínű, hogy a jelentős vérzést követő magas vazopresszinszint hozzájárul a vasoconstrictióhoz.

A másik mechanizmus a vese juxtaglomerularis apparátusának endokrin működéséhez, a reninelválasztásához kapcsolódik (12-6. ábra). A reninelválasztást ebben az állapotban két tényező fokozza: a szimpatikus aktiválódás (a választ ß1-receptorok közvetítik) és a vese perfúziós nyomásának csökkenése. A reninelválasztást követő angiotenzin II-szint-növekedés az alábbi kompenzációs reakciókban szerepel:

  • rendkívül hatásos vasoconstrictor hatóanyag;

  • csökkenti a vesében a Na+-ürítést, ezzel segít megelőzni a további elektrolitveszteséget;

  • fokozza a mellékvesekéregben a Na+-okat visszatartó aldoszteronelválasztást; végül

  • közvetlenül ingerli a hypothalamus “szomjúságközpontját”, ezzel fokozza a vízfelvételt (a vérzést szenvedett ember szomjúságról panaszkodik).

Ha a vérvesztés olyan mértékű volt, hogy a perctérfogat jelentősen csökkent, a lassult keringés a glomus kemoreceptorok aktiválásához vezet: a hypoxiára utaló jelzés hozzájárul a reflexes vasoconstrictióhoz. Nagyon jelentős vérvesztést követően, ha az artériás középnyomás 60 Hgmm alá süllyed, és már sem az alacsony, sem a magas nyomású baroreceptorok (az alacsony nyomás miatt) nem adnak le ingerületet, további szimpatikus aktiválás csak a glomus kemoreceptorok felől lehetséges.

Hasonló mechanizmusok lépnek akkor is működésbe, ha nem vérzés folytán csökken a keringő vér térfogata, hanem folyadékvesztés vagy hosszan tartó szomjazás idézi elő a hypovolaemiát. Ilyen állapot alakul ki sivatagi körülmények között bekövetkező szomjazást, nagyobb hasmenést, hosszan tartó hányást követően.

12-6. ábra . Keringési változások hatása a renin- és angiotenzin II-produkcióra

A volumenvesztést követő keringésátrendeződés

Komolyabb vér- vagy folyadékvesztést („volumenvesztés”) követően az egyes szervek véráramlása és a perctérfogatból való részesedése jellemző módon megváltozik. Ebben a helyzetben a szabályozás azon szervek véráramlását tartja viszonylag elfogadható szinten, amelyek nem képesek alacsony perfúziót elviselni, ez viszont más szervek véráramlásának rovására történik. A homeosztázist fenntartó reakciók a TPR változtatásán keresztül kompenzálják az artériás középnyomás csökkenését.

A prekapilláris ellenálláserek constrictiója legelőször a bőr és az izomzat ereiben fejlődik ki. A splanchnicus terület ereiben a vasoconstrictio kezdetben kismértékű; a splanchnicus érterület és a vese rezisztenciaerei csak a vértérfogat nagyobb csökkenése esetén vesznek részt a presszorválaszban. (A vese hosszan tartó vasoconstrictiója veseelégtelenséghez vezethet: ez akkor is bekövetkezhet, ha a folyadékveszteséget később pótolták, és a cardiovascularis funkció helyrerállt.) A szabályozási folyamat része a splanchnicus terület vénáiban a simaizomelemek összehúzódása, a kapacitáserek kiürülése.

Keringési shock

A vér-/folyadékvesztést követő cardiovascularis változások reverzíbilisek lehetnek, és feltéve, hogy a hypovolaemiás állapot nem tartott túlságosan hosszú ideig, vér vagy legalább vérplazma transzfúziójával megszüntethetők. Ha azonban az alacsony vérnyomás bizonyos időt meghaladóan tartós volt (az időtartam a vérvesztés súlyosságától függ, és arányos az artériás vérnyomás csökkenésével), a folyamatok irreverzíbilissé válnak, beáll az irreverzíbilis hypovolaemiás shock állapota. A vasoconstrictiót követő szöveti hypoxia irreverzíbilis szöveti károsodást hozhat létre, oligaemiás (hypovolaemiás, ún. “magas ellenállású”)shock alakul ki (angolul high-resistance shock). Az oligaemiás shockra az általános vasoconstrictio, a TPR növekedése jellemző. Az állapot kifejlődésében a szöveti hypoxia mellett a különböző regulátorpeptidek (citokinek, vazoaktív anyagok) szabályozatlan, túlzott felszabadulása játszik szerepet. Ez az állapot irreverzíbilis keringési shockba mehet át, ami definíciója szerint végzetes: a volumenpótlás ellenére az artériás középnyomás folyamatosan esik. Az egyszerű hypovolaemia/oligaemia és az irreverzíbilis shock közötti határ nem éles, az átmenet folyamatos, és az állapot csak utólag, a kedvező vagy kedvezőtlen kimenetel ismeretében ítélhető meg.

Az oligaemiás shocktól – amelyben a leírtak alapján a vasoconstrictio dominál – különbözik a keringési elégtelenségnek az a fajtája, amelyben az alacsony artériás középnyomás oka az általános vasodilatatio („alacsony ellenállású shock”, angolul low resistance shock). A keringési elégtelenségnek ezt a fajtáját bakteriális fertőzések, bakteriális endotoxinok okozzák, létrejöttében vasodilatator mediátorok (peptidek, NO) felszabadulása szerepel (részletesen a 26. fejezetben térünk erre vissza). A tágult ellenálláserek nem reagálnak érszűkítő anyagokra (sem katecholaminokra, sem szintetikus érszűkítőkre).

A magatartási reakciókhoz kapcsolódó cardiovascularis szabályozás

A cardiovascularis szabályozás egyik aspektusa a keringési rendszer homeosztázisának fenntartása, a változó belső környezethez való alkalmazkodás. Ez a szabályozás tartja stabilan a legfontosabb keringési paramétereket; a szabályozás integráló szintje a nyúltvelő. A folyamatosan változó külső környezethez való alkalmazkodás során a szabályozás azonban ennél lényegesen összetettebb: ez már a központi idegrendszer felsőbb szintjein, az agykéreg, a limbicus rendszer és a hypothalamus közreműködésével folyik. Ezeken a szinteken a cardiovascularis szabályozás csak egyik tényezője a szervezet viselkedési reakcióinak.

Az emlősök egy része nap mint nap a természeti környezet különböző fenyegető inzultusainak van kitéve. Az állatok egy része a ragadozók prédája, készen a menekülésre, míg másik része ragadozó, amely a prédára vadászik. Mindkét feladat teljes erőkifejtést igényel. A reakciók összességét, beleértve a cardiovascularis védelmi reakciókat W. B. Cannon menekülés vagy harc” reakció néven jellemezte (flight-or-fight reaction). Az ember hasonló kritikus helyzetekbe ritkábban kerül, de a természeti-társadalmi környezet napi pszichés inzultusai hasonló szomatikus védelmi cardiovascularis válaszreakciókat váltanak ki. Emberben ezek a reakciók a filogenezis maradványaiként vannak jelen, és bár olykor az élet fenntartásához nélkülözhetetlenek, túlságosan gyakori ismétlődéseik kóros folyamatokat indíthatnak el.

A cardiovascularis védelmi reakció részei:

  • a szívfrekvencia, kontraktilitás és perctérfogat növekedése;

  • korai nagymérvű vasodilatatio a vázizmokban;

  • nagymérvű vasoconstrictio más érterületeken, a vesében, a splanchnicus területen és a bőrben.

A vasoconstrictio a párhuzamosan kapcsolt érterület nagyobb részét érinti, mint a vasodilatatio; a TPR emelkedése következtében az artériás középnyomás fokozódik. Az artériás vérnyomás emelkedése fokozza a baroreceptorok ingerületleadását. Ezzel egyidőben azonban a központi idegrendszer magasabb szintjeiről érkező ingerületek hatástalanítják a nyúltvelőhöz érkező gátló hatású afferens impulzusokat; a szívfrekvencia – a baroreceptoraktivitástól függetlenedve – fokozódhat.

A cardiovascularis védelmi reakció felkészítő jellegű; készenléti állapotot tart fent, még mielőtt szükségessé válik a menekülés, vagy ténylegesen megkezdődik a vadászat, és ezáltal lehetővé teszi a maximális teljesítményt. Természetes körülmények között élő állatokban a védelmi reakciót az érzékszervekből származó impulzusok váltják ki, amelyek az agykéreg megfelelő területeit aktiválják. Emberben pszichés ingerek – beelértve az emocionális izgalmakat – aktiválják az agykérget, és váltják ki a védelmi reakciót. Az agykérgi impulzusok a limbicus rendszeren keresztül érik el a hypothalamust, ahol a cardiovascularis védelmi reakció mintázata (szívgyorsulás, érreakciók) koordinálódik.

A hypothalamus egyes specifikus areáinak elektromos ingerlése – agykérgi tényezők ingerülete nélkül is – megindítja a cardiovascularis védelmi reakciót. Az ingerléssel kiváltott reakció csak az elektromos ingerlés időtartamára szorítkozik; az ingerlés kikapcsolásával a reakció azonnal megszűnik. Hasonlattal élve, a hypothalamusban egy olyan kapcsolóközpont van, amely “ki-/bekapcsoló nyomógomb” módjára működik.

A 40. fejezetben térünk vissza a cardiovascularis védelmi reakciót kísérő magatartási változásokra (düh, agresszivitás, támadás), és azok központi idegrendszeri szerveződésére. A hypothalamus elektromos ingerlése nemcsak a cardiovascularis, hanem a viselkedési reakciókat is “bekapcsolja”, és ezek pillanatszerűen ki is kapcsolhatók.

Mindezek alapján nyilvánvaló, hogy a cardiovascularis védelmi reakció során a homeosztatikus reflexek módosulást, vagy éppen felülbírálatot szenvednek. Akármilyen fontosak is a homeosztázist fenntartó reakciók, különleges körülmények között kiiktatódhatnak.

Az emocionális ájulás

Egyes állatfajok “tetszhalál reakció”-ja (playing dead) a védelmi cardiovascularis reakció tükörképe; az állatok így reagálhatnak a létüket közvetlenül fenyegető veszélyhelyzetre, amikor már nem képesek a ragadozó elől elmenekülni. A “tetszhalál reakció”-ra jellemző a szélsőséges bradycardia. A szív perctérfogatának nagy része a maximálisan kitágult izomerekbe áramlik, ezért az artériás vérnyomás alacsony. Az állapotot nagyon ritka légzés (csaknem teljes apnoe), teljes vázizom-elernyedés kíséri. Hasonló tüneteket lehet kiváltani egyes hypothalamus feletti területek elektromos ingerlésével is. Valószínűleg ennek az állapotnak az emberi megfelelője a pszichés megrázkódtatások következtében fellépő ájulás, öntudatvesztés.

A fájdalmas ingereket kísérő keringési válaszok

Altatott állatokon végzett kísérletekben feltűnt, hogy az érzőidegtörzsek elektromos ingerlése az artériás vérnyomás emelkedését és a szívműködés gyorsulását váltotta ki. A reflex a nyúltvelőben csatolódik át, nem jön létre spinalis állaton vagy a rostro-ventrolateralis nyúltvelő területén végzett szelektív kiiktatás után. A presszorválaszt a fájdalmi receptorok (nociceptorok) ingerlése nem altatott állatokon és emberen is kiváltja. Fájdalmas sérülések, gyulladások szívfrekvencia-fokozódással és az artériás vérnyomás emelkedésével járnak.

A mély fájdalomreceptorok, mint a csonthártya vagy a here nociceptorai ingerületét vérnyomáscsökkenés követheti. Ezért vezethetnek eszméletvesztéshez a csonttörések, a herét vagy egyes belső szerveket ért sérülések.

Mérföldkövek

Az idegi szabályozás felderítése

1851-1853: francia fiziológusok, Claude Bernard Lyonban, Charles E. Brown-Sequard és A. Waller Párisban nagyjából egyidőben fedezik fel a szimpatikus idegek vasoconstrictor hatását. Bernard féloldalon átmetszi albino nyulak nyaki szimpatikus kötegét, és megfigyeli, hogy az azonos oldali fül a vasodilatatio következtében azonnal piros és meleg lesz. Az átvágott ideg perifériás csonkjának elektromos ingerlésére a fül elhalványodik, szembeötlő a vasoconstrictio. Röviddel ezután Bernard felfedezi, hogy a gerincvelő alsó nyaki szegmentumainak átmetszését a vérnyomás azonnali zuhanása követi.

1866: E. deCyon és C. Ludwig a nagy artériákból eredő, és később a n. vagushoz csatlakozó (nervus depresszornak nevezett) ideg átvágását követően centrális csonkjának elektromos ingerlésére bradycardiát és az artériás vérnyomás lassú esését figyelik meg; a perifériás csonk ingerlése hatástalan, a hatás tehát a központi idegrendszerben záródó reflex eredménye. A megfigyelésből kiindulva Ludwigban tudatosul a cardiovascularis önszabályozás lehetősége, amelyet ma negatív visszacsatolásos szabályozásnak nevezünk.

1870-es évek: C. Ludwig laboratóriumában Dittmar és Owsjannikow az agytörzsben végzett sorozatos átmetszéses kísérletekben a nyúltvelőben lokalizálják a “vazomotorközpontot”.

1910: J. P. Karplus és A. Kreidl altatott kísérleti állatban leírja a hypothalamus egyes pontjainak elektromos ingerlésével kiváltott cardiovascularis reakciókat.

1923: W. M. Bayliss monográfiájában (The Vasomotor System, Longman, London) ismerteti a “vazomotorközpont”-ra vonatkozó elképzeléseit.

1927: H. E. Hering leírja, hogy a carotistájra gyakorolt nyomás reflexes bradycardiát vált ki, és ezt állatokon végzett kísérletekben is reprodukálja.

1928: Philip Bard krónikusan implantált elektródok segítségével éber állatokban ingerli a hypothalamust, és felfedezi az ingerlés hatására bekövetkező dühreakciót, valamint annak cardiovascularis kísérőjelenségeit.

1929: C. Heymans munkatársaival összefüggést állapít meg az arteria carotisban fennálló nyomás és a cardiovascularis funkciók között.

1932: D. W. Bronk és G. Stella első ízben vezet el a sinus caroticus afferens idegrostjairól akciós potenciálokat.

1939: J. H. Comroe leírja az aortaívben lévő kemoreceptorok funkcióját.

1946: R. S. Alexander a nyúltvelő ventralis részén szimpatikus központokat talál, amelyeket a korábban Bayliss által feltételezett “vazomotorközpont”-tal vél azonosítani.

A lokális szabályozás felismeréséhez vezető út

1963: Jancsó Miklós – 1947-ben megkezdett munkái betetőzéseként – megállapítja, hogy a C típusú fájdalomérző afferensek (mai elnevezéssel kapszaicinérzékeny polimodális nociceptorok) végződéseiből “neurohumor” szabadul fel, amely kiváltja a gyulladásos reakciót, helyi értágulatot és a folyadékkilépést az érből (extravasatio). A neurohumort Jancsó 1966-ban bekövetkezett halála után mint P-anyagot, CGRP-t és neurokinin A-t azonosították.

1980: R. F. Furchgott és J. V. Zawadzky véletlenül megfigyelik, hogy a régen ismert értágító mediátor, az acetil-kolin (ACh) hatását csak ép endothelium jelenlétében fejti ki. Feltételezik (helyesen), hogy az ACh egy addig ismeretlen értágító anyagot szabadít fel az endothelsejtekből (endothelium-derived relaxation factor, EDRF). 1983 és 1986 között F. Murad és mtsai felismerik, hogy az értágító szerves nitrit- és nitrátvegyületekből a szervezetben a szabad gyök nitrogén-monoxid (NO) keletkezik, és a NO hatásra aktivált guanilát-cikláz felelős az értágító hatásért. 1987-ben L. Ignarro és mtsai, valamint S. Moncada és mtsai felismerik, hogy az EDRF azonos a nitrogén-monoxiddal.