Механизмы формирования венозного возврата и его соотношения с легочной гемодинамикой при сдвигах артериального давления

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

03.00.13 - физиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени доктора медицинских наук

Механизмы формирования венозного возврата и его соотношения с лёгочной гемодинамикой при сдвигах артериального давления

Евлахов В.И.

Санкт-Петербург 2009

Работа выполнена в Учреждении Российской академии медицинских наук «Научно-исследовательский институт экспериментальной медицины Северо-Западного отделения РАМН»

Научный консультант: академик РАМН, з.д.н. РФ, доктор медицинских наук, профессор Ткаченко Борис Иванович

Официальные оппоненты: з.д.н. РФ, доктор медицинских наук, профессор Лосев Николай Андреевич з.д.н. РФ, доктор медицинских наук, профессор Петрищев Николай Николаевич доктор медицинских наук, профессор Хананашвили Яков Абрамович

Ведущая организация: Институт эволюционной физиологии и биохимии РАН им. И.М. Сеченова, Санкт-Петербург.

Защита состоится ………………….. 200… г. в ……. часов на заседании Диссертационного совета Д 001.022.03 при Научно-исследовательском институте экспериментальной медицины РАМН по адресу: 197376, Санкт-Петербург, Каменноостровский пр., 71.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Научно-исследо-вательского института экспериментальной медицины СЗО РАМН по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул. акад. Павлова, 12.

Автореферат разослан 200… г.

Учёный секретарь

Диссертационного совета доктор биологических наук, Л.В. Пучкова

1. Общая характеристика

Актуальность проблемы

Исследование механизмов формирования венозного возврата крови к сердцу как в норме, так и при действии на организм экстремальных факторов внешней среды и развитии патологии кровообращения является актуальной проблемой современной физиологии сердечно-сосудистой системы (Ткаченко Б.И., 2005; Brengelman G.L., 2003; Bendjelit K., 2005; Meissner M.H. et al., 2007; Gelman S., 2008).

Поскольку в венозной системе содержится до 75% объёма крови (Ткаченко Б.И., 1979; 1984), то величина венозного возврата крови к сердцу будет являться определяющей в поддержании нормальных величин сердечного выброса и артериального давления (Ткаченко Б.И., 2005; Шмидт Р., Тевс Г., 2006; Ganong W.F., 2003; Gelman S., 2008). Однако, несмотря на обозначение в физиологии кровообращения ещё в 60-х - 70-х годах XX века комплекса сил, оказывающих влияние на венозный приток (Гайтон А., 1969; Фолков Б., Нил Э., 1976; Ткаченко Б.И., 1979; Krug H., Schlicher L., 1960), однозначного мнения о значимости каждого из факторов, участвующих в формировании венозного возврата крови к сердцу, в литературе нет.

Так, в исследованиях ряда авторов (Brecher G., Mixter G., 1953; Moreno A.H. et al., 1967; Bjursted H. et al., 1980; Bogren H.G., Buonocore M.H., 1999) отмечено увеличение кровотока по полым венам во время вдоха и снижение его во время выдоха, т.е. фазные колебания венозного притока при нормальном дыхании. Вместе с тем, в физиологической литературе практически не представлены данные о величине и характере сдвигов венозного возврата при изменении глубины дыхания, не только при смене фаз дыхания, а в более длительном временном интервале, что, естественно, не позволяет ответить на вопрос о степени зависимости венозного возврата от отрицательного внутригрудного давления.

В соответствии с концепцией А. Гайтона (Гайтон А., 1969; Guyton A.C., Jones C.V., 1973; Guyton A.C.,1990), утвердившейся в физиологической литературе (Морман Д., Хеллер Л., 2000; Шмидт Р., Тевс Г., 2006; Little R.C., 1985; Vander A.J., Sherman J.H., Luciano D.S., 1987; Berne R.M., Levy M.N., 1997; Mukkamala R., 2002; Ganong W.F., 2003), движущей силой венозного возврата является градиент давлений между средним давлением наполнения в сосудистой системе и давлением в правом предсердии. Согласно теории А. Гайтона между величинами правопредсердного давления и венозного возврата имеет место обратно пропорциональная зависимость: повышение давления в правом предсердии приводит к снижению венозного притока. Однако клинические наблюдения (Грицюк А.И., 1985; Nagueh S.F. et al., 1996; Barbier P. et al., 1999; Drazner M.H. et al., 1999; Convertino V.A. et al., 2001; Gorgulu S. et al., 2003) свидетельствуют о том, что при функциональных нагрузках на систему кровообращения (постуральные реакции, проба Вальсальвы и др.) величина и направленность сдвигов давления в правом предсердии не всегда может быть связана линейно с величиной и характером изменений венозного возврата крови к сердцу, что отмечено на насосных моделях (Grodins F.S. et al., 1960; Suga H., 1988; Mukkamala R., 2002). Экспериментальные же данные о характере взаимосвязи венозного возврата и давления в правом предсердии в условиях интактного кровообращения при сдвигах артериального давления в литературе практически отсутствуют.

В целостной сердечно-сосудистой системе венозный возврат характеризует суммарный объём крови, притекающей к сердцу по верхней и нижней полым венам с разными величинами (соответственно 33% и 67% от суммарного притока) встречных кровотоков по ним. Однако немногочисленные сведения, имеющиеся в физиологической литературе (Самойленко с соавт., 1979; Самойленко А.В., 2001; Самойленко А.В., Юров А.Ю., 2004; 2006; Bogren H.G., Buonocore M.H., 1999; Aybakan C., Ozkutlu S., 2003) о характере и величине изменений кровотоков по полым венам в ответ на применение нейрогуморальных стимулов не позволяют ответить на вопрос о характере взаимосвязей кровотоков по полым венам с правопредсердным давлением, а также роли динамических соотношений кровотоков по полым венам в формировании венозного возврата крови к сердцу.

Анализ данных физиологической литературы (Гриппи М., 1997; Barrington K.J., 2001; Jaillard S. et al., 2001; Cheng Ch.P. et al., 2004; Kaye A.D. et al., 2004) показал также, что в ней слабо освещён вопрос о характере соотношений венозного возврата и лёгочной гемодинамики при изменениях артериального давления в условиях интактной сердечно-сосудистой системы. Вместе с тем, что в малом круге кровообращения должны существовать физиологические механизмы, обеспечивающие поддержание низкого сопротивления лёгочных сосудов и быструю «перекачку» крови из венозного резервуара в систему высокого давления. Однако в литературе отсутствуют сведения о характере взаимосвязи давления и кровотока в лёгочной артерии, а также лёгочного сосудистого сопротивления при сдвигах артериального давления, сопровождающихся изменениями венозного притока. Предложенные же рядом авторов (Tyberg J.V., 2002; Bergelman G.L., 2003; Uemura K. et al., 2004) модели гемодинамических соотношений венозного возврата и лёгочного кровотока применимы лишь в узком диапазоне линейных приближений или же в условиях стабилизации одного из изучаемых параметров.

Несмотря на то, что в физиологической литературе отмечена возможность сдвигов давления в лёгочной артерии и лёгочного кровотока в ответ на изменения давления в левом предсердии (Albert R. et al., 2003; Gheng Ch.P. et al., 2004; Kapoor A. et al., 2004; Gorgulu S. et al., 2003; Hedenstierna G., 2005), сведения о характере взаимосвязей указанных показателей при сдвигах артериального давления и венозного возврата крови к сердцу в литературе также практически не представлены. Кроме того, в литературе отсутствует экспериментальный анализ характера соотношений венозного возврата и сердечного выброса с давлением в правом и левом предсердиях в условиях прессорных и депрессорных сдвигов артериального давления.

Таким образом, представленные данные литературы свидетельствуют, что изучение механизмов формирования венозного возврата крови к сердцу, равно как и вопрос о характере соотношений венозного притока и лёгочной гемодинамики при сдвигах артериального давления в условиях целостного кровообращения является актуальной проблемой физиологии сердечно-сосудистой системы.

Цель исследования:

Целью исследования явилось изучение механизмов формирования венозного возврата крови к сердцу и характера его взаимосвязей с лёгочной гемодинамикой при действии на систему кровообращения прессорных и депрессорных гуморальных стимулов.

Задачи исследования:

1. Выяснить степень участия отрицательного внутригрудного давления и присасывающей функции правого предсердия в формировании венозного возврата крови к сердцу.

2. Изучить направленность и величины изменений кровотоков по полым венам, суммарного венозного возврата и характер их соотношений с давлением в правом предсердии, а также гемодинамические механизмы его изменений при сдвигах артериального давления.

3. Выяснить характер взаимосвязи венозного возврата, давления в правом предсердии и лёгочной гемодинамики в ответ на применение прессорных и депрессорных вазоактивных веществ.

4. Изучить гемодинамические механизмы изменений давления и кровотока в лёгочной артерии в условиях прессорных и депрессорных сдвигов артериального давления.

5. Выяснить характер взаимосвязей венозного возврата и сердечного выброса с давлением в правом и левом предсердиях на фоне внутривенного введения прессорных и депрессорных препаратов.

Научная новизна

В работе впервые в условиях интактной сердечно-сосудистой системы применён многофакторный анализ характера взаимосвязи кровотоков по полым венам, венозного возврата, лёгочного кровообращения, а также параметров кардиогемодинамики (давление в предсердиях, скорость сокращения и расслабления миокарда) не в условиях статической циркуляции крови, а при прессорных и депрессорных сдвигах артериального давления в ответ на применение вазоактивных веществ.

Представленные в диссертационной работе новые экспериментальные сведения о механизмах формирования венозного возврата и его соотношениях с лёгочной гемодинамикой с учётом динамических изменений кровотоков по полым венам при прессорных и депрессорных сдвигах артериального давления кардинально изменяют сложившиеся в физиологической литературе традиционные представления о механизмах формирования венозного притока крови к сердцу.

Впервые показано, что изменения глубины дыхания у человека и животных не приводят к сдвигам средней величины венозного кровотока, т.е. «присасывающее» действие грудной клетки на среднюю величину венозного возврата практически отсутствует. Фазные же колебания венозного кровотока, обусловленные дыхательным циклом, проявляются в результате сдвигов как внутригрудного, так и трансдиафрагмального давления.

Установлено, что при повышении артериального давления в условиях применения гуморальных стимулов изменения давления в правом предсердии - разнонаправлены (снижение и повышение) на фоне примерно одинакового по величине возрастания венозного притока крови к сердцу, что свидетельствует об отсутствии значимого влияния «присасывающей» функции правого предсердия на суммарный венозный возврат.

Впервые показано, что в ответ на применение прессорных и депрессорных вазоактивных веществ характер и величина изменений венозного возврата крови к сердцу определяются соотношением кровотоков по передней и задней полым венам, причём, кровоток по передней полой вене всегда возрастает. В этих условиях характер и величина сдвигов кровотоков по полым венам не взаимосвязаны непосредственно с таковыми - давления в правом предсердии, т.е. присасывающая функция правого предсердия не является значимой для изменений кровотоков в полых венах. Восстановление же правопредсердного давления к исходному уровню - более быстрое по сравнению с временной динамикой изменений кровотоков по полым венам и суммарного венозного возврата крови к сердцу.

Установлено, что при изменениях венозного притока давление в правом предсердии является не определяющей, а результирующей величиной для венозного возврата. В случае большего увеличения венозного притока крови к сердцу и сократимости миокарда правого желудочка, давление в правом предсердии снижается. Если же величины прироста венозного возврата и сократимости миокарда меньше, то давление в правом предсердии возрастает. В условиях снижения венозного притока крови к сердцу при меньшем угнетении сократимости миокарда правого желудочка давление в правом предсердии снижается, а в случае выраженного отрицательного инотропного эффекта сердца правопредсердное давление повышается.

Впервые показано, что на фоне прессорных и депрессорных сдвигов артериального давления в ответ на применение гуморальных стимулов гемодинамические механизмы изменений давления и кровотока в лёгочной артерии различны. В этих условиях сдвиги лёгочного кровотока обусловлены изменениями венозного возврата крови к сердцу и не коррелируют с характером и величиной изменений давления в лёгочной артерии и лёгочного сосудистого сопротивления.

Установлено, что в ответ на применение прессорных вазоактивных веществ величина давления в лёгочной артерии взаимосвязана с изменениями левопредсердного давления: при повышении последнего величина прироста давления в лёгочной артерии больше, чем при снижении давления в левом предсердии. Прирост давления в лёгочной артерии зависит также от степени превалирования величины кровотока в лёгочной артерии над сердечным выбросом, сдвиги которого определяются изменениями лёгочного кровотока, но не коррелируют с изменениями давления в левом предсердии. В условиях же применения депрессорных вазоактивных веществ степень снижения давления в лёгочной артерии коррелирует с таковой - лёгочного сосудистого сопротивления и не взаимосвязана непосредственно со сдвигами левопредсердного давления.

Впервые показано, что в условиях действия на систему кровообращения прессорных и депрессорных гуморальных стимулов при равных величинах прироста венозного возврата и сердечного выброса характер и величина изменений давления в левом предсердии зависят от соотношения величин сократимости миокарда левого желудочка и скорости его расслабления. В случае равных величин сдвигов последних давление в левом предсердии снижается, если же скорость расслабления миокарда левого желудочка меньше, чем скорость его сокращения, левопредсердное давление возрастает.

Научно-практическое значение работы

Установленные в работе механизмы формирования венозного возврата крови к сердцу и особенности его соотношений с лёгочной гемодинамикой при прессорных и депрессорных сдвигах артериального давления свидетельствуют о необходимости пересмотра традиционных представлений, сложившихся в физиологии кровообращения и клинической практике.

Методика одновременного многопараметрического измерения показателей системной, лёгочной и кардиогемодинамики, позволяющая производить многофакторный анализ взаимосвязей указанных параметров, может быть использована не только в фундаментальных исследованиях, но и в клинической практике у человека. Она включена в список методического обеспечения научных исследований РАМН по приоритетным направлениям развития медицинской науки и технологий (Москва, 2005 г.) Многопараметрический анализ изменений показателей области низкого давления в сопоставлении со сдвигами показателей внутрисердечной гемодинамики в условиях патологии сердечно-сосудистой системы позволит выяснить степень участия венозного отдела сосудистого русла, а также малого круга кровообращения в развитии нарушений системного кровотока и, следовательно, выявить механизмы, приводящие к сдвигам величин артериального давления и сердечного выброса, а также наметить пути коррекции указанной патологии.

Установленные в работе факты о механизмах формирования венозного возврата крови к сердцу и характере его соотношений лёгочной гемодинамикой при прессорных и депрессорных сдвигах артериального давления могут быть использованы в лекционных курсах в высших учебных заведениях медицинского и биологического профиля, а также в соответствующих учебниках, методических пособиях и руководствах.

Основные положения, выносимые на защиту

1. В условиях увеличения отрицательного внутригрудного давления у человека и животных средний кровоток в нижней полой вене достоверно не изменяется, следовательно, присасывающее действие грудной клетки на среднюю величину венозного возврата практически отсутствует. Фазные колебания венозного кровотока, обусловленные дыхательным циклом, проявляются в результате изменений как внутригрудного, так и трансдиафрагмального давления.

2. При прессорных и депрессорных сдвигах артериального давления направленность и величина изменений венозного возврата крови к сердцу определяются соотношением кровотоков по передней и задней полым венам, причём, кровоток по передней полой вене всегда возрастает. Присасывающая же функция правого предсердия не является значимой для сдвигов кровотоков по полым венам и суммарного венозного притока, а восстановление величины правопредсердного давления к исходному значению - более быстрое по сравнению с временными изменениями кровотоков по полым венам и суммарного венозного возврата.

3. В условиях сдвигов венозного возврата направленность изменений давления в правом предсердии зависит от соотношения величин венозного притока и сократимости миокарда правого желудочка. В случае больших величин прироста венозного возврата и положительного инотропного эффекта сердца, давление в правом предсердии снижается, а при меньшем возрастании венозного притока и сократимости миокарда - оно повышается. На фоне снижения венозного возврата при меньшем отрицательном инотропном эффекте сердца правопредсердное давление снижается, а в случае выраженного угнетения сократимости миокарда - возрастает.

4. При действии на систему кровообращения прессорных и депрессорных гуморальных стимулов гемодинамические механизмы изменений давления и кровотока в лёгочной артерии различны. Характер и величина изменений лёгочного кровотока обусловлены сдвигами венозного возврата крови к сердцу и не коррелируют с таковыми - давления в лёгочной артерии и лёгочного сосудистого сопротивления. Изменения лёгочного кровотока, независимо от направленности сдвигов давления в лёгочной артерии, равно как и в левом предсердии, определяют изменения сердечного выброса.

5. В ответ на применение прессорных вазоактивных веществ давление в лёгочной артерии возрастает в большей степени в случае повышения давления в левом предсердии, чем при снижении последнего. Величина прироста давления в лёгочной артерии зависит также от степени превалирования величины кровотока в лёгочной артерии над сердечным выбросом. При внутривенном введении депрессорных препаратов сдвиги давления в лёгочной артерии коррелируют с таковыми - лёгочного сосудистого сопротивления, однако они не взаимосвязаны непосредственно с характером и величиной изменений давления в левом предсердии.

Апробация работы

Материалы диссертации докладывались на ежегодных научных конференциях Отдела физиологии висцеральных систем НИИЭМ СЗО РАМН, заседаниях кафедры нормальной физиологии СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова в 1998, 2000, 2008, 2009 г.г., на конференции «Актуальные проблемы сердечно-сосудистой, легочной и абдоминальной хирургии», Санкт-Петербург, 1999; на конференции, посв. 100-летию со дня рожд. А. Л. Мясникова, Санкт-Петербург, 1999; на симпозиуме с межд. участием «Оптимизация функций сердца и мозга», Тамбов, 2000; XVIII съезде физиологов им. И.П.Павлова, Казань, 2001 г; Научной сессии СЗО РАМН: «Болезни сосудов: фундаментальные и клинические аспекты», Петрозаводск, 2001; на конференции «Достижения и трудности современной кардиологии», посв. памяти проф. В.П. Померанцева, Москва, 2005.

Публикации

Основные положения диссертации изложены в 45 научных работах, опубликованных в отечественных и зарубежных изданиях, в том числе 26 работ в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК.

Объём и структура диссертации

Диссертация изложена на 328 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследований, семи глав результатов собственных исследований, заключения, выводов и списка литературы. Работа иллюстрирована 18 таблицами и 30 рисунками. Указатель литературы содержит 329 источников, включая 57 отечественных и 272 зарубежных.

Работа выполнена в Учреждении Российской академии медицинских наук - Научно-исследовательском институте экспериментальной медицины Северо-Западного отделения РАМН в соответствии с основным научным направлением, утвержденным Президиумом Северо-Западного отделения РАМН «Интегративные механизмы регуляции висцеральных систем организма в норме и патологии». Исследование выполнено также при поддержке грантов РФФИ №№ 96-15-97667; 00-04-49342 и ведущих научных школ РФ № НШ-2330.2003.4.

Личный вклад соискателя

Автором разработана методика одновременного многопараметрического измерения показателей системной, лёгочной и кардиогемодинамики, позволяющая производить многофакторный анализ взаимосвязей указанных параметров, которая может быть использована не только в фундаментальных исследованиях, но и в клинической практике у человека. Она включена в список методического обеспечения научных исследований РАМН по приоритетным направлениям развития медицинской науки и технологий (Москва, 2005 г.). Проведение экспериментальных исследований, статистическая обработка и оценка результатов, научные выводы диссертационной работы принадлежат автору.

2. Содержание работы

Материалы и методы исследований

Исследование механизмов формирования венозного возврата и характера его взаимосвязей с лёгочной и кардиогемодинамикой при сдвигах артериального давления выполнено на 215 кошках массой 4.0 - 5.0 кг под нембуталовым наркозом (35 - 40 мг/кг, внутримышечно) в условиях острых опытов при искусственной вентиляции лёгких и вскрытой грудной клетке, а также (в ряде опытов) при естественном дыхании животных. Искусственная вентиляция лёгких (частота дыхания 12 циклов/мин, дыхательный объём 70 см3) осуществлялась аппаратом «Фаза-9»; при этом у кошек не было сдвигов газового состава крови, который контролировали при помощи газоанализатора ABL-50, «Radiometer», Дания. Температуру тела животного поддерживали на уровне +37.8 …+38.4 єС, путём подогрева операционного столика. Для предотвращения тромбообразования в сердечно-сосудистой системе животным в левую бедренную вену вводили гепарин в дозе 1000 ЕД/кг.

С целью изучения роли «дыхательного насоса» в формировании венозного возврата у кошек увеличивали отрицательное внутригрудное давление, создавая у животных при естественном дыхании дополнительное сопротивление вдоху в течение 2-х мин (Bjurstedt H., Rosenhamer G.,1980). Вдох осуществлялся через соединительную трубку из резервуара ёмкостью 20 л, в котором вакуумным насосом снижали давление воздуха, измеряемое манотронным датчиком (Берлин Г.С., 1984), на -16.5 ± 0.5 мм рт. ст. Выдох же происходил через клапан в атмосферу, т.е. без увеличения сопротивления. Поэтому отрицательное внутригрудное давление, которое оценивали у животных по величине давления в грудной части пищевода при помощи силиконового зонда диаметром 5 мм и длиной 15 см, соединённого с датчиком Statham P23XL, США, возрастало только в течение вдоха, а во время выдоха оно возвращалась к исходному значению. Поскольку в этих опытах у животных грудная клетка не вскрывалась, измерение венозного кровотока у них осуществляли в брюшной части каудальной полой вены с помощью манжеточного датчика ультразвукового расходомера T-106 «Transonic», США. После расположения датчика на вене брюшную полость герметически зашивали послойно.

В специальной серии опытов для выяснения степени влияния «дыхательного насоса» на венозный кровоток у человека были проведены наблюдения на 5 молодых людях-добровольцах, у которых в вертикальном положении измеряли кровоток в левой бедренной вене с помощью линейного датчика (5 МГц) ультразвукового эхокардиографа «Philips», Нидерланды. Испытуемым предлагали произвести 9 глубоких медленных вдохов и выдохов в течение 40 с. Сдвиги венозного кровотока записывали на видеокассету с последующей визуализацией на эхокардиографе, компьютерным анализом и статистической обработкой величин измерений.

Для изучения характера взаимосвязей венозного возврата с параметрами лёгочной и внутрисердечной гемодинамики при прессорных и депрессорных сдвигах артериального давления у животных в условиях искусственной вентиляции лёгких и вскрытой грудной клетки (путём удаления грудины) был разработан способ одновременной многопараметрической регистрации показателей системы низкого давления и кардиогемодинамики.

Суммарный венозный возврат крови к сердцу рассчитывали на компьютере по сумме величин кровотоков в передней и задней полых венах, которые измеряли манжеточными датчиками двухканального ультразвукового расходомера T-206, Transonic, США. Давление в правом и левом предсердиях измеряли датчиками давления «Baxter», США, с помощью гибких катетеров, проведённых в полости предсердий через их ушки. Давление в лёгочной артерии определяли датчиком ПДП-400 с помощью мягко-эластичного катетера диаметром 2 мм и длиной 20 см, который проводили в лёгочную артерию через ушко правого предсердия, минуя последовательно трикуспидальный и полулунный клапаны сердца. У животных регистрировали систолическое и диастолическое давление в лёгочной артерии и предсердиях. Поскольку для расчета лёгочного сосудистого сопротивления используются величины среднего давления в лёгочной артерии и левом предсердии («Руководство...», 1980; Гриппи М., 1997), эти показатели рассчитывали с помощью компьютера как среднее арифметическое систолического и диастолического давлений.

Кровоток в лёгочной артерии измеряли манжеточным датчиком электромагнитного расходомера MFV-2100, Nihon Kohden, Япония. Лёгочное сосудистое сопротивление рассчитывали по формуле Пуазейля («Руководство...», 1980; Гриппи М., 1997):

ЛСС = (ДЛА -ДЛП)/КРЛА Ч 1332, где

ЛСС - лёгочное сосудистое сопротивление, дин Ч с Ч см -5, ДЛА - среднее давление в легочной артерии, мм рт.ст., ДЛП - среднее давление в левом предсердии, мм.рт.ст., КРЛА - кровоток в лёгочной артерии, мл/мин; 1332 - переводной коэффициент единиц сопротивления в дин Ч с Ч см -5.

Сердечный выброс определяли в восходящей аорте манжеточным датчиком ультразвукового расходомера Т-106, Transonic, США. Артериальное давление у кошек измеряли в левой бедренной артерии датчиком ПДП-400. Частоту сердечных сокращений у кошек определяли тахометром собственной конструкции по интервалу между зубцами R-R электрокардиограммы, регистрируемой во втором стандартном отведении.

С целью выяснения в условиях сдвигов артериального давления характера соотношений венозного возврата с давлением в предсердиях и сократимостью, а также скоростью расслабления миокарда желудочков, которые оценивали соответственно по максимальной и минимальной величинам производной давления в них, осуществляли катетеризацию желудочков тем же способом, как и предсердий. Первую производную давления в желудочках сердца, измеряемого датчиками ПДП-400, определяли при помощи аналогового дифференцирующего устройства (Пейтон Дж. А., Волш В., 1994).

В соответствии с поставленными задачами работы у животных внутривенно применяли ряд прессорных - адреналин (2.5 - 5.0 мкг/кг), норадреналин (2.5 - 5.0 мкг/кг), ангиотензин (2.5 мкг/кг) - и депрессорных - ацетилхолин (0.001 мкг/кг), гистамин (2.5 мкг/кг), изопротеренол (изадрин)(5.0 мкг/кг) и нитроглицерин (10 мкг/кг) - вазоактивных веществ, которые вызывали примерно одинаковые по величине (на 50-60%) сдвиги артериального давления.

Исследуемые показатели артериального давления, кровотоков в полых венах, давления и кровотока в лёгочной артерии, сердечного выброса, давления в предсердиях, правом и левом желудочках, а также их первых производных регистрировали на чернильно-пишущем приборе Н-338- 8П. При помощи платы аналого-цифрового преобразования L-Сard L-783 осуществлялась также запись этих сигналов на жёсткий диск компьютера с последующим анализом программой АСТ (Россия). Статистическую обработку результатов проводили на IBM PC Pentium с использованием пакета оригинальных и стандартных (Axum 5.0, Math Soft Inc.) программ, t-критерия Стьюдента при P < 0.05. результаты работы и их обсуждение

Значение «дыхательного насоса» в формировании венозного возврата крови к сердцу.

Поскольку имеющиеся в физиологической литературе данные не позволяют ответить на вопрос о степени влияния «присасывающей» функции грудной клетки на венозный кровоток, одной из задачей исследований явилось изучение роли и степени участия отрицательного внутригрудного давления в формировании венозного возврата крови к сердцу у человека и животных.

Результаты экспериментов показали, что при увеличении отрицательного внутригрудного давления у кошек до -37.6 ± 4.5 мм рт. ст. (на 219 ± 22% относительно исходного уровня) при глубоком дыхании животных в ответ на пробу с повышенным сопротивлением вдоха средний кровоток по задней полой вене у них практически не изменялся по сравнению с исходным (50.0 7.4 мл/мин) и составлял 49.3 ± 5.7 мл/мин (Табл. 1).

Таблица 1. Величины изменений кровотока в брюшном отделе задней полой вены при нормальном и глубоком дыхании у кошек с закрытой брюшной полостью.

Примечание: исходные значения показателей и их изменения в процентах представлены в виде M±m.

Из данных Табл.1 следует также, что при глубоком дыхании животных только амплитуда колебаний (вдох/выдох) мгновенного кровотока по задней полой вене (29.5 ± 7.3 мл/мин) оказалась достоверно больше, чем в случае обычного дыхания (11.0 ± 2.8 мл/мин, P < 0.05), что практически не влияло на величину среднего кровотока по задней полой вене. Можно поэтому заключить, что если во время вдоха в какой-то мере и проявляется «присасывающее» действие отрицательного внутригрудного давления, приводящее к возрастанию мгновенных значений кровотока в задней полой вене, то на выдохе это влияние нивелируется соответствующим или даже большим снижением кровотока в той же вене. Таким образом, данные экспериментов, проведённых на кошках, позволили установить, что «присасывающее» действие грудной клетки на среднюю величину венозного кровотока у них практически отсутствует.

В экспериментах было также отмечено, что проба с повышенным сопротивлением вдоха вызывает у животных наряду с увеличением глубины дыхания также и усиление сокращений мышц живота. С целью изучения влияния внутрибрюшного давления на величину венозного кровотока были проведены опыты, в которых проба с повышенным сопротивлением вдоха осуществлялась на животных после вскрытия у них брюшной полости. Оказалось, что в последнем случае при глубоком дыхании кошек величина кровотока по задней полой вене (47.3 7.1 мл/мин) у них имела тенденцию к снижению по сравнению с таковой при обычном дыхании, когда она составляла 52.3 6.0 мл/мин, хотя различия были статистически не достоверными (P > 0.05). При глубоком дыхании у животных с открытой брюшной полостью кровоток во время вдоха был меньше, чем у животных с закрытой брюшной полостью (соответственно 54.0 7.7 мл/мин и 64.0 3.9 мл/мин), поскольку в условиях открытой брюшной полости отсутствовало положительное внутрибрюшное давление, которое наряду с отрицательным внутригрудным давлением способствует увеличению венозного возврата крови к сердцу. Во время же выдоха кровоток по каудальной вене уменьшался по сравнению со своим значением на вдохе у животных обеих групп. Таким образом, уменьшение средних величин венозного кровотока при глубоком дыхании у животных с открытой брюшной полостью явилось результатом снижения его мгновенных значений не только во время выдоха, но и во время вдоха, чего не было отмечено у животных с закрытой брюшной полостью. Следовательно, фазные (вдох/выдох) изменения мгновенных значений венозного кровотока при глубоком дыхании животных обеспечиваются сдвигами не только внутригрудного, но и трансдиафрагмального давления, тогда как «присасывающее» действие грудной клетки на среднюю величину венозного кровотока у них практически отсутствует.

Поскольку опыты были проведены на кошках, находящихся в горизонтальном положении, можно было предположить, что эта особенность свойственна четвероногим животным, у которых отсутствует высокое гидростатическое давление крови. В связи с этим необходимо было исследовать сдвиги венозного кровотока при глубоком естественном незатруднённом дыхании у человека, находящегося в вертикальном положении.

Проведённые наблюдения показали, что у 5 испытуемых при нормальном дыхании в условиях вертикального положения тела величина средней объёмной скорости кровотока в левой бедренной вене составляла 352 ± 16 мл/мин. При этом на вдохе кровоток в бедренной вене возрастал до 360 мл/мин, а на выдохе - уменьшался до 340 мл/мин, т.е. были отмечены его фазные (вдох/выдох) колебания (20 мл/мин), обусловленные дыхательным циклом. В ответ на увеличение глубины дыхания у человека объёмная скорость кровотока в бедренной вене на вдохе возрастала до 380 мл/мин, тогда как во время выдоха она снижалась до 320 мл/мин, т.е. была меньше, чем при обычном дыхании. В результате амплитуда колебаний (вдох/выдох) объёмной скорости венозного кровотока возрастала до 60 мл/мин (на 200%), однако средняя величина венозного кровотока достоверно не изменялась. Более того, уже после 4-х глубоких вдохов и продолжении гипервентиляции лёгких даже эта возросшая амплитуда колебаний венозного кровотока у человека возвращалась к исходным величинам (при обычном дыхании), чего не было отмечено в опытах на животных. Это, вероятно, обусловлено тем, что при гипервентиляции лёгких у человека имеет место снижение парциального напряжения углекислого газа в крови, что сопровождается дилатацией сосудов, как большого, так и малого круга кровообращения. В результате возрастает ёмкость сосудистого русла, что приводит к депонированию крови в венозной системе (Rowell L.B., 1993; Blaber A.P., Hughson R.L., 1996; Harms C., Wetter T.J., McClaran S.R., 1998).

Таким образом, результаты наблюдений, проведённых на человеке, показали, что глубокое дыхание не приводит у него к увеличению среднего кровотока в бедренной вене и не оказывает существенного влияния на венозный возврат крови к сердцу. Следовательно, отсутствие возрастания средней величины венозного кровотока в ответ на увеличение отрицательного давления в грудной клетке, обнаружилось как в опытах на животных, при их горизонтальном положении, так и в наблюдениях на человеке, находящемся в вертикальном положении. Можно поэтому заключить, что присасывающее действие грудной клетки на среднюю величину венозного возврата крови к сердцу практически отсутствует.

Характер взаимосвязи давления в правом предсердии и венозного возврата крови к сердцу в условиях сдвигов артериального давления.

Поскольку отрицательное внутригрудное давление не оказывает значимого влияния на среднюю величину венозного притока, возник вопрос о роли давления в правом предсердии в формировании венозного возврата крови к сердцу. Поэтому целью исследований явилось изучение характера взаимосвязи венозного возврата и давления в правом предсердии и степени влияния его «присасывающей» силы на венозный приток в условиях сдвигов артериального давления.

Результаты экспериментов показали, что у животных в ответ на применение адреналина на фоне прессорных сдвигов артериального давления и возрастания при этом венозного возврата правопредсердное давление могло как снижаться на -13 ± 2% (7 кошек, I группа), так и повышаться на 7 ± 2% относительно исходного уровня (5 животных, II группа), т.е. его сдвиги были неоднозначными. Однако, несмотря на разнонаправленный характер сдвигов давления в правом предсердии, максимальные приросты суммарного венозного возврата крови к сердцу у кошек обеих групп составляли соответственно 30 ± 6% и 28 ± 7%, т.е. были практически одинаковыми. Если в первой группе животных увеличению венозного притока и могло способствовать снижение правопредсердного давления, то во второй группе животных венозный возврат возрастал практически на такую же величину, как и в первой группе, но в условиях повышения давления в правом предсердии. Следовательно, при внутривенном введении адреналина, присасывающая функция правого предсердия не являлась ведущим фактором для увеличения венозного возврата, о чём свидетельствовали также различия временной динамики сдвигов давления в правом предсердии и венозного возврата. Максимальные сдвиги давления в правом предсердии были отмечены уже к 8-12 с от начала применения адреналина. Максимальные же сдвиги венозного притока крови к сердцу имели место лишь к 40 с после внутривенного введения указанного препарата, когда давление в правом предсердии было практически равно исходному значению, т.е. временная динамика его изменений оказалась более быстрой по сравнению с аналогичной динамикой сдвигов венозного кровотока.

Поскольку адреналин оказывает прямые положительные хроно- и инотропные влияния на сердце, отмеченное у животных первой группы на фоне возрастания венозного притока снижение давления в правом предсердии могло быть обусловлено уменьшением остаточных объёмов предсердий и желудочков в ответ на увеличение сократимости миокарда и частоты сердечных сокращений. Поэтому в опытах также применяли ангиотензин в дозе 2.5 мкг/кг, который по данным литературы (Машковский М.Д., 1994) оказывает преимущественно констрикторное влияние на сосуды.

Результаты этих экспериментов показали, что в условиях внутривенного введения ангиотензина, несмотря на разнонаправленные по характеру сдвиги давления в правом предсердии у животных первой и второй групп (соответственно на -12 ± 3% и 10 ± 5% относительно исходного уровня) различия величин приростов венозного возврата у них оказались статистически не достоверными. Так, у кошек первой группы венозный приток возрастал на 23 ± 8%, а у животных второй группы - на 18 ± 6% относительно исходного уровня. Максимальные сдвиги давления в правом предсердии были отмечены уже к 16-20 с от начала применения ангиотензина, а максимальные сдвиги суммарного венозного притока, имели место лишь к 40 с после внутривенного введения этого препарата, когда давление в правом предсердии было практически равно исходному значению. Следовательно, в ответ на применение ангиотензина, как и адреналина, присасывающая функция правого предсердия не является ведущим фактором в возрастании венозного притока, о чём свидетельствуют и различия временной динамики сдвигов давления в правом предсердии и суммарного венозного возврата.

В этом плане возник вопрос о том, проявляется ли присасывающее действие правого предсердия на венозный кровоток в условиях искусственного увеличения объёма циркулирующей крови, что вызывалось путём болюсного, в течение 5 с, внутривенного введения 20 мл физиологического раствора. Результаты экспериментов показали, к 8-й секунде после применения физиологического раствора суммарный венозный возврат крови к сердцу возрастал на 60 ± 11 %, а давление в правом предсердии - на 36 ± 8 % относительно исходного уровня. Можно полагать, что повышение правопредсердного давления в этом случае явилось результатом возрастания объёма циркулирующей крови, т.е. преднагрузки сердца, и поэтому присасывающее действие правого предсердия на венозный кровоток при применении физиологического раствора не являлось значимым для увеличения венозного возврата. Вместе с тем уже к 40 с после внутривенного введения физиологического раствора давление в правом предсердии возвращалось к исходному уровню, тогда как суммарный венозный возврат крови к сердцу был ещё увеличен на 64 19%. Таким образом, сдвиги давления в правом предсердии в ответ на внутривенное введение физиологического раствора, как и в ответ на применение прессорных вазоактивных веществ, оказались более быстрыми по сравнению с динамикой изменений венозного притока. Следовательно, и в условиях возрастания объёма циркулирующей крови присасывающая функция правого предсердия не является значимым фактором для увеличения венозного притока.

В опытах было отмечено также, что при увеличении венозного возврата в ответ на внутривенное введение физиологического раствора имел место градиент между давлением в обеих полых венах и правопредсердным давлением, тогда как при применении адреналина этот градиент отмечен лишь при уменьшении давления в правом предсердии. Эти данные также свидетельствуют о том, что изменения средней величины давления в правом предсердии не определяют непосредственно направленность и динамику сдвигов венозного возврата крови к сердцу, а прямое влияние присасывающей функции правого предсердия на венозный возврат отсутствует. В этих условиях временная динамика восстановления правопредсердного давления к исходному уровню более быстрая, чем венозного возврата, т.е. имеет место стабилизация низкой величины давления в правом предсердии.

Особенности изменений кровотоков по полым венам, венозного возврата и давления в правом предсердии при прессорных и депрессорных воздействиях на сердечно-сосудистую систему.

В интактной системе кровообращения в полость предсердия впадают две полых вены с разными величинами кровотоков по ним, и поэтому термин «венозный возврат» не в полной мере отражает соотношения кровотоков по полым венам с учётом их встречной направленности. В связи с этим возник вопрос о том, каков будет характер соотношений давления в правом предсердии, кровотоков в передней и задней полых венах, а также суммарного венозного возврата крови к сердцу при сдвигах артериального давления.

Результаты экспериментов показали, что в случае повышения артериального давления в ответ на внутривенное введение адреналина и норадреналина в дозах 2.5 и 5.0 мкг/кг у кошек кровотоки по полым венам и суммарный венозный возврат всегда возрастали независимо от знака сдвигов правопредсердного давления (Табл. 2 и 3).

Таблица 2. Изменение показателей системной гемодинамики у кошек на максимуме сдвигов давления в правом предсердии при приме- нении адреналина в дозе 2.5 и 5.0 мкг/кг.

Обозначения: АД - артериальное давление, СВ - сердечный выброс, ЧСС - частота сердечных сокращений, ДПП - давление в правом предсердии, ВВ - венозный возврат крови к сердцу, КВПВ - кровоток по передней полой вене,

КЗПВ - кровоток по задней полой вене. I группа животных - со снижением,

II - с повышением правопредсердного давления. N - количество животных. Изменения показателей представлены в процентах относительно исходного уровня, принятому за 0, в виде M m.

Таблица 3. Изменение показателей системной гемодинамики у кошек на максимуме сдвигов давления в правом предсердии при приме-нении норадреналина в дозе 2.5 и 5.0 мкг/кг.

Обозначения те же, что в Табл. 2. Звёздочкой *) отмечено отсутствие достоверных изменений.

Из данных Табл. 2 и 3 следует также, что у животных кровоток по передней полой вене увеличивался в большей степени, чем по задней, независимо от направленности сдвигов (снижение или повышение) средней величины правопредсердного давления. Следовательно, в условиях внутривенного введения катехоламинов присасывающая функция правого предсердия не является значимой для степени возрастания кровотока по передней полой вене. Вместе с тем, в опытах было отмечено, что в ответ на применение катехоламинов величина прироста сердечного выброса была практически одинаковой у животных с отрицательными и положительными по знаку сдвигами правопредсердного давления. Можно поэтому полагать, что большее увеличение кровотока по передней полой вене явилось результатом меньшего повышения сопротивления сосудов в регионе плечеголовной артерии по сравнению с ростом сопротивления в сосудах бассейна брюшной аорты, что отмечено и в литературе (Самойленко А.В., 2001; Самойленко А.В., Юров А.Ю., 2004). Величина же прироста кровотока по задней полой вене в ответ на применение катехоламинов в опытах была взаимосвязана со степенью увеличения артериального давления и не коррелировала с величиной и знаком изменений давления в правом предсердии, т.е. сдвиги последнего не оказывают значимого влияния и на степень возрастания кровотока по задней полой вене. Из литературы известно (Arimura H. et al., 1992; Datta P., Magder S., 1999; Martin D.S. et al., 2006), что применение катехоламинов приводит к активации б-адренорецепторов венозных сосудов, в результате уменьшается их ёмкость, и имеет место мобилизация «резервного объёма крови», в первую очередь из вен спланхнической области, т.е. региона задней полой вены, что способствует увеличению кровотока в последней. Таким образом, в условиях применения катехоламинов величина венозного возврата крови к сердцу определяется соотношением кровотоков по передней и задней полым венам и не взаимосвязана непосредственно с величиной среднего давления в правом предсердии. Результаты проведённых экспериментов с применением нитроглицерина, приводящего к депрессорным сдвигам артериального давления, также позволили заключить об отсутствии значимости «присасывающей» функции правого предсердия для сдвигов кровотоков по обеим полым венам, равно как и суммарного венозного возврата (Табл.4).

Таблица 4. Изменение кровотоков по полым венам и венозного возврата у кошек на максимуме сдвигов давления в правом предсердии при применении нитроглицерина в дозе 10 мкг/кг.

Обозначения те же, что в Табл. 2. Звёздочкой *) отмечено отсутствие достоверных изменений.

Как следует из данных этой таблицы на фоне внутривенного введения нитроглицерина, независимо от характера (снижение или повышение) и величины сдвигов давления в правом предсердии у животных кровоток по передней полой вене возрастал в равной степени, т.е. присасывающая сила правого предсердия не является значимой для сдвигов кровотока в передней полой вене. Кровоток же по задней полой вене у кошек снижался в большей степени на фоне отрицательных по знаку сдвигов правопредсердного давления, чем при положительных (Табл.4).

Если бы «присасывающая» сила правого предсердия оказывала влияние на кровоток по задней полой вене, то на фоне уменьшения правопредсердного давления кровоток в указанной вене снижался бы в меньшей степени, чем в случае его повышения.

Следовательно, в условиях применения нитроглицерина присасывающая функция правого предсердия не являлась значимой и для кровотока по задней полой вене. Из данных Табл. 4 можно заключить также, что у животных обеих групп на фоне разнонаправленных у них по характеру изменений правопредсердного давления сдвиги суммарного венозного возврата не были статистически достоверными, т.е. разные по знаку сдвиги правопредсердного давления и присасывающая функция последнего не были значимыми для величины венозного притока.

Таким образом, в условиях прессорных и депрессорных сдвигов артериального давления в ответ на применение вазоактивных веществ регуляция величины суммарного венозного притока обусловливается встречными потоками по полым венам, причём, независимо от направленности изменений правопредсердного и артериального давления кровоток по передней полой вене всегда возрастает.

Характер взаимосвязи венозного возврата, правопредсердного давления и сократимости миокарда правого желудочка при сдвигах артериального давления.

В опытах с применением вазоактивных веществ отмечена быстрая стабилизация низкой величины давления в правом предсердии, что, в условиях возрастания венозного притока, по-видимому, обеспечивает возможность увеличения сократимости миокарда.

Поэтому возник вопрос о характере соотношений венозного возврата, кровотоков по полым венам, давления в правом предсердии и сократимости миокарда правого желудочка на фоне прессорных и депрессорных сдвигов артериального давления.

Как следует из данных Табл. 5, на фоне применения прессорных вазоактивных веществ - катехоламинов и ангиотензина - в случае большего увеличения притока крови к сердцу и выраженного возрастания сократительной активности миокарда, среднее давление в правом предсердии снижается. Если же при применении указанных прессорных препаратов величины прироста венозного возврата и сократимости миокарда меньше, то среднее давление в правом предсердии возрастает.

Обозначения: АД - артериальное давление, ДПП - среднее давление в правом предсердии; ВВ - венозный возврат крови к сердцу; КППВ - кровоток по передней полой вене; КЗПВ - кровоток по задней полой вене, СМПЖ - сократимость миокарда правого желудочка, ЧСС - частота сердечных сокращений. Сдвиги гемодинамических показателей представлены в процентах относительно исходного уровня, принятому за 0, в виде M ± m во время максимальных сдвигов давления в правом предсердии.

Таблица 5. Характер и величина изменений венозного возврата, кровотоков по полым венам и сократимости миокарда правого желудочка у кошек при разнонаправленных сдвигах правопредсердного дав ления в условиях применении прессорных веществ.