Изучение изменений мозгового кровотока при активации ГАМК-ергической системы

Закономерности, определяющие циркуляторное обеспечение деятельности центральной нервной системы, занимают особое положение в физиологии органного кровообращения. Это обусловлено, прежде всего, функциональной значимостью сосудистой системы головного мозга для организма в целом. От качества и надежности ее деятельности зависит функционального состояния органов центральной нервной системы, нуждающихся в непрерывном и интенсивном притоке питательных веществ, а также удалении продуктов обмена клеточных элементов нервной ткани. Другой причиной является сложность структурно-функциональной организации мозгового кровообращения, вытекающая, с одной стороны, из особенностей соотношения объемов и давлений жидких сред полости черепа, а с другой - из выраженной очаговой гетерогенности ткани мозга.

Общие принципы.

Биофизическая структура системы внутричерепного кровообращения является той основой, на которой реализуются регуляторные процессы, обеспечивающие адекватное кровоснабжение головного мозга в разных жизненных ситуациях. Регуляторные процессы в рассматриваемой системе подразделяются на три вида феноменов.

1. Суммарный мозговой кровоток остается практически неизменным при разных условиях, вызывающих изменения притока или оттока крови от черепа. Так, неизменность кровотока через мозг в целом наблюдается в нормальных физиологических условиях в колебаниях среднего значения артериального давления от 80 до 160 мм рт. ст.

2. Величина суммарного мозгового кровотока существенно изменяется при содержании некоторых веществ в циркулирующей крови с целью поддержания их неизменной концентрации во внутренней среде мозга. Например, за счет сдвигов кровотока неизменный уровень Рсо, в ткани мозга сохраняется при колебаниях этого показателя в артериальной крови от 30 до I мм рт. ст.

3. Кровоснабжение головною мозга на тканевом уровне являет собой весьма пеструю картину постоянно флуктуирующих по величине дробных участков нервной ткани с различным кровотоком. Размер этих участков варьирует от значительных по размеру зон, охватывающих несколько функциональных образовании головного мозга, до отдельных нейронных ансамблей, причем наблюдается тесная корреляция между показателями функциональной активности и кровоснабжением нервной ткани.

Наличие этих трех феноменов позволило сделать заключение о существовании, по крайней мере, двух видов регуляции деятельности сосудистой системы головного мозга. Первый вид регуляции состоит в обеспечении независимости доставки питательных веществ к головному мозгу при изменениях и определенных преболического гомеостаза мозга в целом; для другого вида регулировании входным воздействием является функциональная активность нервной ткани, а задачей - ее адекватное кровоснабжение. В этих видах регуляции принципиально отличается путь воздействии эндогенных вазоактивных соединений на мозговые сосуды. В регуляторных процессах на уровне целого мозга сдвиги химического состава крови действуют равномерно на все сосуды с внутренней их стороны, но при изменениях активности элементов нервной ткани они воздействуют на мозговые сосуды с внешней стороны, причем строго в определенных местах.

Выделяют также вид регулирования, устраняющий избыточное кровенаполнение сосудов головного мозга, проявляющийся при острой окклюзии крупных венозных стволов на шее животного, острой асфиксии или в результате поапитемической гиперемии в мозге, возникающей после 1- 2 минутного прекращения мозгового кровотока (Мчедлишвили, Ормоцадзе, 1980).

1.2.1 Морфофункциональные особенности системы мозгового кровообращения

Подача крови в головной мозг у большинства млекопитающих происходит по четырем магистральным сосудам (две внутренние сонные и две позвоночные артерии), а отток крови по двум коллекторным сосудам (яремные вены). Магистральные артерии на основании черепа сливаются в обширный анастомоз - виллизиев круг, откуда отходят артерии, снабжающие кровью ткань головного мозга, а вены образуют систему синусов, куда впадают венозные сосуды, отводящие кровь от мозга. При входе в череп магистральные артерии образуют двойные изгибы - сифоны, которые частично сглаживают пульсовые колебания артериального давления. Множественность и анастомозирование магистральных сосудов головного мозга обуславливает высокую надежность системы в целом. И на самом деле, выключение одной из магистральных артерий или коллекторных вен мозга, как правило, не сказывается на его кровообращении, но кровь, приносимая по разным артериям, не смешивается в сосудах виззилиева круга, так что к определенным зонам мозга кровь поступает из соответствующих главных магистральных артерий.

Существуют значительные вариации в строении магистральных артерий головного мозга и виллизиева круга не только у разных видов позвоночных, но и у разных видов млекопитающих. Так, например, внутренние сонные артерии развиты слабо или вообще облитерированы у грызунов и кошачьих. Специфическое строение системы питания кровью головного мозга через артерии спинномозговой полости имеют представители жвачных (крупного рогатого скота). У некоторых животных (кошки, быки, дельфины) магистральные артерии мозга еще до входа в череп, распадаясь на множество мелких сосудов образуют так называемую чудесную сеть, функциониональное значение которой до си пор плохо изучено. Хорошо развиты внутренние сонные артерии у собак и приматов. Виллизиев круг отсутствует у низших позвоночных, появляется лишь у млекопитающих и весьма вариабелен по длинам и калибрам образующих его сосудов.

От виллизиевого круга отходят три пары крупных артериальных стволов - передние средние и задние мозговые артерии, которые ветвясь идут в дорзальном направлении и образуют сеть пиальных сосудов, находящихся на поверхности мозга. Эта сеть вместе с пиальными венами и соединительнотканными волокнами, оплетающими кровеносные сосуды, образует мягкую мозговую оболочку.

Отдельные заметно крупные артериальные стволы проникают вглубь мозга, снабжая кровью сосудистые сплетения желудочков мозга. Функциональной задачей этих сплетений является продукции спинномозговой жидкости. Калибр пиальных артерий значительно колеблется, наименьшие из них имеют у человека диаметр 60-80 мкм.

От пиальных артерий берут начало более мелкие артерии, которые, как правило, под прямым углом проникают в ткань мозга, где, ветвясь вплоть до прекапиллярных артерий, снабжают кровью нервную ткань. Диаметр этих артерий, называемых радиальными, варьируется у человека в широких пределах - 260-15 мкм. а у множества лабораторных животных он составляет 35-10 мкм. Эти артерии коллатерально связаны на уровне мелких артериол (Ганнушкина и др., 1977), но каждая из них имеет собственный бассейн кровоснабжения. Радиальные артерии вплоть до капилляров окружены специальными арахноидальными влагалищами, наполненными церебральной жидкостью, что создает объемный резерв для изменения их просвета без повреждения нервной ткани. Радиальные артерии мозга подразделяются на короткие, питающие кровью серое вещество мозга, и длинные, питающие белое вещество. Плотность радиальных артерий высока. Даже у кроликов с относительно слабо развитым головным мозгом на 1 мм поверхности его больших полушарий приходится до 5 радиальных артерий.

Конечным итогом ветвления радиальных артерий головного мозга является капиллярная сеть; число капилляров на 100 г ткани составляет 15107, а суммарное сечение --20 см. Средняя длина капилляров - 400 мкм. а минимальный радиус около 2 мкм. Сеть капилляров распределена в головном мозгу пространственно неравномерно. Наибольшая плотность капилляров наблюдается в перивентрикулярных ядрах гипоталамуса и в коре мозжечка. В коре больших полушарий наибольшая плотность капилляров наблюдается в его IV слое, где локализуются синаптические структуры. Плотность капилляров в сером веществе мозга в 2--3 раза выше, чем в белом.

Выделяют центральные капилляры, где интенсивный кровоток осуществляется постоянно, и боковые ветви с изменчивым и временами останавливающимся кровотоком. Следовательно, имеются капилляры, кратчайшим путем соединяющие артериолы и венулы. Их число оставляет около 25% всех капилляров. Оставшаяся часть капилляров, отходящих от артериол почти под прямым углом, имеет большую длину и, следовательно, большее гидравлическое сопротивление.

По поводу пространственного соотношения нейрон - капилляр единого мнения нет. По данным одних исследователей, капилляры располагаются на расстоянии 5 мкм от нейронов и это пространство заполнено глиальными клетками. Другие исследователи полагают, что капилляры могут плотно примыкать к нейронам и даже пронизывать их. Интересно, что большая часть поверхности капилляров соприкасается с особым видом отростков астроглии - сосудистой ножкой, которая, как предполагают, регулируя транспорт веществ от капилляра, может выполнять функцию гематоэнцецефалического барьера.

Капилляры мозга, соединяясь, переходят в радиальные вены, которые выходят на поверхность, образуя сеть хорошо анастомозирующих пиальных вен. Последние, сливаясь, впадают в синусы полости черепа с жесткими стенками, что предотвращает возможность их сжатии. Далее кровь отводится двумя коллекторными венами от черепа. Суммарный объем приходящей крови, наполняющей полость черепа, составляет около 10% от ее общего объема.

Иннервация мозговых сосудов.

Адренергическая иннервация представлена в мозговых сосудах практически всех калибров - от магистральных артерий до артериол диаметром 15-- 20мкм, а также в венах (Edvinsson, Owman, 1977). Данный вид иннервации имеет внечерепной (верхний шейный симпатический ганглий) и внутричерепной (locus corulleus) источники (Owman Edvinsson, 1977), соотношение между которыми интенсивно изучается.

Известны данные о холинергической иннервации мозговых сосудов, крупных артерий виллизиевого круга и отходящих от него ответвлений (Edvinsson, Owman, 1977). Холинергические волокна проникают к сосудам мозга в составе черепно-мозговых нервов, в частности в VII паре.

Как адренергические, так и холинергические волокна расположены местно весьма неравномерно. В целом каротидная система иннервирована лучше вертебральной. Адренергическая и холинергическая системы тесно взаимодействуют друг с другом, образуя аксон-аксоиные контакты (Owman Edvinsson. 1979). Известна также низкая чувствительность сосудов мозга к нейрогенным влияниям, так раздражение шейных симпатических нервов приводит к весьма небольшому (до 10%) сужению мозговых сосудов, в то время как сосуды других органов могут уменьшать свой просвет.

Обеспечение независимости мозгового кровотока при изменениях системного артериального давлении получило название ауторегуляция мозгового кровообращения. В филогенегическом аспекте феномен ауторегуляции мозгового кровообращения наблюдается уже у амфибий. Его проявление зависит в значительной степени от условий исследования. Так, при некоторых видах наркоза пределы стабилизации кровотока значительно сужаются. Подобная картина наблюдается при операционной травме, что свидетельствует о легкой ранимости физиологического механизма. обеспечивающего феномен ауторегуляции мозгового кровотока.

Весьма вероятно, что феномен, сходный с ауторегуляцией мозгового кровотока, имеет место при сдвигах венозного давления (Harper,. Haggendal. 1968; Exstrom-Jodal 1970). Оказалось, что численно равные сдвиги системного артериального и венозного давлений, дающие одинаковые изменения перфузионного давления, вызывают различные отклонения суммарного мозгового кровотока. Следовательно, венозное давление в системе верхней полой вены можно рассматривать как самостоятельное возмущающее воздействие для регуляции мозгового кровотока.

Суммарный кровоток через головной мозг п определенных пределах также не зависит от уровня напряжения кислорода в артериальной крови и начинает возрастать лишь при его падении ниже 30 мм рт. ст. Падение мозгового кровотока наблюдается при давлении кислорода в окружающей среде, в 2--3 раза превышающем атмосферное.

Мозговой кровоток в значительной степени зависит от напряжения углекислоты в циркулирующей крови, причем и в этом случае наблюдается феномен независимости суммарного мозгового кровотока в определенном диапазоне давлений углекислоты в артериальной крови. Так, при повышении содержания углекислоты в артериальной крови порог срабатывания механизма, увеличивающего кровоснабжение головного мозга, составляет 40 мм рт. ст. При падении напряжения углекислоты в артериальной крови ниже 26 мм рт. ст. мозговой кровоток надает на 35%.

Таким образом, известны, по крайней мере, 4 вида возмущающих воздействий для сосудистой системы головного мозга как в итоге функционального звена - изменении системного артериального (1) и венозного (2) давлений крови, напряжения в ней кислорода (3) и углекислоты (4). При определенных пределах изменения каждого из них с помощью регуляторных механизмов обеспечивается циркуляторный гомеостаз головного мозга, который при неизменности газового состава артериальной крови выражается в поддержании постоянного уровня мозгового кровотока, если изменяются условия притока или оттока крови от черепа, а при изменениях газового состава крови - в поддержании неизменности этих показателей во внутренней среде мозга. Это указывает на существование важного свойства сосудистой системы головного мозга - ее функциональной устойчивости или способности выполнять свою функциональную задачу на фоне изменяющихся условий внешней среды (Москаленко, 1978).

1.2.2 Физиологические особенности мозгового кровоснабжения

Анализ механизмов, лежащих в основе регуляции местного мозгового кровотока при изменениях функциональной активности нервной ткани, должен учитывать особенности организации данного вида регулирования, а именно то обстоятельство, что возмущающим воздействием для него являются изменения нейронной активности, а исполнительным звеном - близлежащие сосуды, снабжающие кровью данный объем нервной ткани. Учитывая высокую мозаичность изменений местного мозгового кровотока и короткий латентный период реакций, можно считать, что в основе местных сосудистых реакции должен лежать некий фактор, с одной стороны, динамично отражающий состояние нервной ткани, а с другой - способный вызывать быстрые сосудистые реакции. Высокая степень гетерогенности местных сосудистых реакций позволяет считать, что их исполнительный механизм должен локализоваться и самых мелких мозговых сосудах, вплоть до радиальных артерий, артериол и прекапиллярных сфинктеров. Вместе с тем нельзя исключить того, что при вовлечении в процесс активации достаточно обширных зов мозга в регуляторном процессе рассматриваемого вида могут участвовать и достаточно крупные артериальные стволы, например, пиальные артерии, как это было показано в экспериментах с электрической стимуляцией участков мозга и при аппликации раствора, содержащего стрихнин (Мчедлишвили. 1968; Николайшвили, 1980).

Математическое моделирование упомянутого выше феномена - наличии двух волн изменения местного мозгового кровотока на фоне неизменного по интенсивности воздействия - указывает на то, что данный механизм должен иметь и своей основе два регуляторных контура:

1) триггерный, быстродействующий,

2) подстраивающий, с медленной реакцией (Москаленко и др. 1975). Наличие таких контуров регуляция позволяет, с одной стороны, предотвратить начальную гипоксию нервной ткани в момент повышения ее функциональной активности, а с другой - обеспечить адекватность кровотока при сравнительно длительной активации нервных элементов.

В основе быстродействующего контура регуляции местного мозгового кровотока может лежать нейрогенный механизм. Он основан на факте, показывающем короткий латентный период местных сосудистых реакций, угнетение быстрого компонента реакций при наркозе, а также доказательстве иннервации мозговых сосудов. Высказано мнение (Москаленко и др.. 1975), что быстрый компонент местных сосудистых реакций может быть результатом изменений концентрации во внеклеточной среде вазоактивные веществ во время повышения нейрональной активности. Сюда следует отнести ионы калия и кальция, а также некоторые другие вазоактивные вещества, например, аденозин, простагландины, гамма-аминомасляную кислоту н др. (Габриэлян. 1976; Wahl, Kuschinsky, 1977; Шахнович, 1980 и др.). кровь давление мозговой

Показано, что концентрация ионов калия в межклеточной среде мозга меняется в течение долей секунды после начала активации нейронов, возрастая с 3 до 10 мэкв/л. Это в свою очередь, согласно экспериментам с местной аппликацией растворов, содержащих повышенную концентрацию калия, вызывает повышение тканевого кровотока на 25--30%. Происходящее при активации нейронов быстрое падение концентрации ионов кальция также может привести к существенному росту местного мозгового кровотока.

Таким образом, можно читать, что в основе быстродействующего контура регуляции местного мозгового кровотока лежат сдвиги химического состава, межклеточной среды, окружающей мозговые сосуды, хотя нельзя исключить и модулирующего влияния со стороны нервной системы.

Нейрогенные регуляции

В основе механизма, ответственного за регуляцию суммарного мозгового кровотока и лежащего, следовательно, в основе обеспечения функциональной устойчивости системы мозгового кровообращения лежат три регуляторных контура - нейрогенный, метаболический и миогенный. Дискуссионным пока остается вопрос о взаимодействия названных контуров регуляции.

Установлено, что при химической или механической адренергической денервации имеет место сдвиг плато на кривой зависимости суммарного мозгового кровотока от системного артериального давления в сторону более низких значений давления (Наrреr еt а 1., 1977). При этом ухудшается качество регулирования, возрастает угол наклона плато, а в зависимости мозговой кровоток - напряжение углекислоты в артериальной крови плато исчезает (Ohuchi, Kanaya, 1979). Активность холинергической иннервации в обеспечении регуляции суммарного мозгового кровотока несколько ниже по сравнению с адренергической, но ее угнетение также сказывается на критериях, характеризующих функциональную устойчивость системы мозгового кровообращения: уменьшается протяженность плато и возрастает угол его наклона.

Рефлекторная цепь нейрогенного контура регуляции, участвующего в обеспечении функциональной устойчивости системы мозгового кровообращения, берет начало в рецепторных образованиях, локализованных в зонах бифуркаций крупных артериальных стволов, снабжающих кровью головной мозг. Известно, что от синокаротидной зоны отходят несколько сотен мякотных и безмякотных нервных волокон, имеющих разное функциональное значение, которые в составе синусного нерва направляются в стволовую область головного мозга. Установлено, что реакция мозговых сосудов на повышение Р co2, в артериальной крови существенно изменяется при перерезке продолговатого мозга на определенном уровне (Shalit еt аl., 1967). Это свидетельствует об участии данной структуры в регуляции суммарного мозгового кровотока при изменениях газового состава крови.

Косвенным подтверждением участия центральных отделов нервной системы в регуляции мозгового кровотока являются данные о наличии специализированных зон на кортикальном, лимбическом. гипоталамическом, понтомедулярном и спинальном уровнях, воздействие на которые изменяет кровоток через головной мозг, но заметно влияет и на системную гемодинамику.

Исполнительное звено в системе регуляции мозгового кровотока локализовало в различных отделах сосудистой системы головного мозга. Сюда следует отнести хорошо иннервированные эфферентными проводниками магистральные и пиальные артерии, участие которых в регуляции суммарного мозгового кровотока при изменениях системного артериального давлении убедительно экспериментально аргументировано (Мчедлишвили, 1968). Эти отделы сосудов подвержены также определенному тоническому влиянию со стороны симпатической нервной системы. Определенную роль в исполнительном механизме рассматриваемого вида регулирования играют внутримозговые артерии и венозная система головного мозга.

Дискуссионным остается вопрос о вкладе различных отделов сосудистой системы головного мозга в регуляцию суммарного мозгового кровотока. Исследователи, стоящие на одной на крайних в этом плане точек зрения считают, что исполнительным звеном являются магистральные артерии, и если этот механизм исчерпывает свои возможности, то в процесс регуляции включаются последовательно пиальные и внутримозговые артерии.

Другие ученые полагают, что исполнительное звено в процессе регуляции мозгового кровотока сосредоточено в области мелких артерий и артериол, обладающих наибольшим гидродинамическим сопротивлением по сравнению с другими отделами сосудистой системы головного мозга.

Однако, вероятнее всего, в зависимости от каждой| конкретной ситуации, определяемой характером и сочетанием возмущающих воздействии, будет выявляться роль конкретного о тела сосудистой системы головного мозга в регуляции мозгового кровотока. Так, показано, что при гипокапнии наблюдаются наиболее выраженные реакции мелких пиальных и внутримозговых артерий, при повышении системного артериального давления более выражение реагируют крупные пиальные артерии, а при падении давления мелкие артерии и артериолы (Rosenblum, Commonwealth, 1977). И в ответ на гиперкапнию пиальные сосуды отвечают дилатацией, а внутримозговые - констрикцией. Если а обычных условиях относительный вклад в сопротивление сосудистой системы головного мозга магистральных, пиальных и внутримозговых артерий составляет 39 : 21 : 40, то при гипертензии эти величины другие - 33 : 15 : 52. Определенную роль в исполнительном механизме регуляции суммарного мозгового кровотока могут играть сфинктеры, локализованные в магистральных артериях мозга и артериях основания черепа. Выраженность и локализация реакций сосудистой системы головного мозга нейрогенной природы зависят и от химизма окружающей сосуды мозга среды - рН и ионного состава тканевой жидкости, содержании в ней некоторых биологически активных веществ, например, простагландинов (Габриэлян, 1976; Орлов, 1980).

Проблема локализации исполнительного механизма в системе регулирования суммарного мозгового кровотока пока еще далека от полной ясности, так же как и представления о роли центральных нервных образований в этом процессе, включая и проводящие пути. К наиболее изученным относится лишь вопрос об иннервации мозговых сосудов, причем в целом материалы морфологического плана преобладают над физиологическими.

Таким образом, в основе функциональной устойчивости системы внутричерепного кровообращения лежит комплексный регуляторный механизм, который состоит из нескольких контуров - нейрогенного, миогенного и метаболического. Вполне вероятно, что определенную роль в этом процессе играет и биофизическая структура системы внутричерепного кровообращения, обусловливающая благодаря своим механическим свойствам определенную независимость кровотока через мозг при изменениях в некоторых пределах среднего уровня артериального давления (Москаленко, 1967). Каждый из контуров регуляции имеет собственные обратные связи в синергическом взаимодействии, выполняет единую функциональную задачу, но частично каждого в зависимости от сочетания характеристик возмущающих воздействии на состояния организма может быть неодинаковым, так же как локализация исполнительных звеньев регуляторной цепи.

Миогенные регуляции

Местные изменения напряжения кислорода в ткани мозга при ее активации повторяют с некоторым запозданием изменения гемодинамики при развитии местных сосудистых реакций, вызванных различными адекватными раздражителями, не уменьшаясь, как это следовало ожидать в начальную фазу реакции, а наоборот, возрастая. Данное явление имеет существенное значение для обеспечения повышенных метаболических потребностей активированной ткани головного мозга.

Действительно, повышенный приток кислорода к клеточным центрам ткани мозга может быть обеспечен лишь в том случае, когда возрастет его концентрационный градиент в тканевом пространстве, поскольку транспорт кислорода на участке капилляр нервная клетка определяется законами диффузии. В связи с тем, что на уровне митохондрий напряжение кислорода должно поддерживаться в определенных пределах, а в циркулирующей крови при развитии сосудистых реакций не может существенно возрасти, единственная возможность для роста притока кислорода к активированным элементам нервной ткани - увеличение поверхности диффузии кислорода, что достигается местными сосудистыми реакциями. В результате напряжение кислорода в тканевом пространстве должно возрастить, что и наблюдается при прямых измерениях. Описанная динамика напряжения кислорода в ткани мозга дает основание полагать, что недостаток кислорода в нормальных условиях не играет существенной роли в развитии местных сосудистых реакций (Ткаченко, 1984).

За исключением периодов интенсивной мозговой активности скорость утилизации кислорода мозговой тканью остается в узких границах - 3,5 (±0,2) мл кислорода на 100 г мозговой ткани в 1 мин (Гайтон, 2008). Если кровоток к мозгу становится недостаточным для снабжения его необходимым количеством кислорода, механизм, вызывающий расширение сосудов при недостатке кислорода, немедленно возвращает мозговой кровоток и доставку кислорода в ткань мозга практически к нормальному уровню. Таким образом, в мозговой ткани действует такой же механизм регуляции местного кровотока, как в коронарных сосудах, скелетных мышцах и в большинстве других областей сосудистой системы организма.

Экспериментально показано, что при снижении Р О 2 в мозговой ткани ниже 30 мм рт. ст. (при нормальном значении 35-40 мм рт. ст.) мозговой кровоток немедленно возрастает. Это важный фактор, поскольку при более низких значениях Р О 2, особенно ниже 20 мм рт. ст., функция мозга нарушается, и может развиться кома (Гайтон, 2008). Таким образом, кислородный механизм местной регуляции мозгового кровотока является очень важным защитным механизмом против снижения нервной активности мозга и, следовательно, против нарушения умственной деятельности.

Увеличение концентрации углекислого газа в артериальной крови, снабжающей мозг, значительно увеличивает мозговой кровоток. На рис. 2 показано, что увеличение Р СО 2 артериальной крови на 70% примерно удваивает мозговой кровоток.

Рисунок 2. Связь между артериальным Р СО 2 и мозговым кровотоком

Увеличение мозгового кровотока под действием углекислого газа, как полагают, связано с соединением его сначала с жидкостями тела - с водой, в результате образуется угольная кислота, которая диссоциирует с формированием ионов водорода. Затем ионы водорода вызывают почти пропорциональное их концентрации расширение мозговых сосудов, что сопровождается увеличением кровотока вплоть до его максимальных значений, вдвое превышающих норму.

Любое другое вещество, увеличивающее кислотность мозговой ткани и, следовательно, концентрацию ионов водорода, также будет увеличивать мозговой кровоток. К таким веществам относят молочную кислоту, пировиноградную кислоту и любое другое кислое вещество, образующееся в процессе тканевого метаболизма.

Следовательно, в основе регуляции местного мозгового кровотока при изменениях функциональной активности нервной ткани лежат изменения содержания в межтканевом пространстве некоторых вазоактивных веществ (в первую очередь ионов калия| водорода), сопровождающие активацию нервной ткани. Такая концепция в достаточной степени полно объясняет феноменологию, которая наблюдается при изучении особенностей местных сосудистых реакций и их корреляции со сдвигами тканевого метаболизма и функциональной активности нервных клеток.

1.3 Вещества, влияющие на мозговой кровоток

Гуморальная регуляция мозгового кровотока

Гуморальный контур регуляции мозгового кровотока основан на прямом воздействии на гладкую мускулатуру стенок мозговых сосудов вазоактивных веществ, циркулирующих в кровяном русле или поступающих в него в процессе активации нервной ткани. Поразительно много веществ эндогенного происхождения, которые могут принимать участие в метаболической регуляции мозгового кровотока, - гистамин, серотонин, брадикинин, адреналин, норадреналин, гамма-аминомасляная кислота и др. Важно отметить выраженную гетерогенность влияния такого рода веществ на мозговые сосуды. Так, артерии головного мозга у собак реагируют на брадикинин сужением, а у других млекопитающих, включая человека, -- расширением. Реакции артерий головного мозга на норадреналин у человека по величине ближе всего к реакциям сосудов мозга собаки и кролика, но существенно отличаются от реакций сосудов мозга кошек. На гистамин реакция сосудов мозга человека, наоборот, ближе по величине к реакциям мозговых сосудов кошки, но отличаются от реакций сосудов мозга кролика. По выраженности реакций на серотонин сосудов мозга человека ближе всего к таковым у собаки и существенно отличается от сосудов мозга кошек (Тоdа, 1977). Гетерогенность реакций наблюдается и в разных отделах головного мозга одного и того же животного, как это было показано на примере действия некоторых медиаторов (рис.3).

Рисунок.3. Реакции сосудов локальных зон головного мозга на внутривенное введение крысам разных веществ (по: Owman, Edvinsson, 1979; Skarby et al., 1979) Изменение кровоснабжения (% от нормы) при введении: 1 - адреналина (1мкг на кг-1 х мин-1), 2 - норадреналина (1мкг на кг-1 х мин-1), 3 - изопреналина (0,5мкг на кг-1 х мин-1), 4- физостигмин (300 мкг на кг-1)

Роль ГАМК-ергической системы в регуляции мозгового кровообращения

Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) впервые идентифицирована в экстракте мозга человека и животных в 1950 г (Roberts, Frankel, 1950). В течение пятидесятых годов двадцатого столетия была доказана ее медиаторная роль. ГАМК образуется в ткани мозга путем декарбоксилирования глутаминовой кислоты. Процесс катализируется глутаматдекарбоксилазой, пиридоксаль-5-фосфатзависимым ферментом. Трансаминирование ГАМК с а-кетоглутаровой кислотой в митохондриях является основным путем се метаболической деградации.

ГАМК действует через активацию специфических рецепторов, локализованных в центральной нервной системе и в периферических органах. В настоящее время доказана гетерогенность ГАМК-рецепторов. ГАМКа-рецепторы, чувствительные к бикукуллину, регулируют проходимость С 1-канала и вызывают в результате перемещения СГ в клетку ее гиперполяризацию и снижение возбудимости. ГАМКа-рецепторы сопряжены с участками связывания бензодиазипинов и барбитуратов. Баклофенчувствительные ГАМКв-рецепторы сопряжены с С-белками, через которые осуществляется открытие К+- и блокада Са 2+-каналов, активация или ингибирование аденилатциклазы. ГАМК,-рецепторы связаны с хлорными каналами, блокируются пикротоксином, модулируются Zn. ГАМК- ауторецепторы относятся к ГАМКв-кальцийзависимым рецепторам и модулируют высвобождение ГАМК из нервных окончаний (Сергеев, 1998)

Активными агонистами ГАМКа-рецепторов являются мусцимол. дигидромусцимол, тиомусцимол, ТН 1Р, а ГАМКв-рецепторов - баклофен и 3-аминопропанфосфиновая кислота.

Из антагонистов ГАМКа-рецепторов центрального действия известны пикротоксин и бикукуллин. Бикукуллин является конкурентным антагонистом ГАМ-Ка-рецепторов, пиротоксин рецепторы не блокирует, но вмешивается в нейропередачу, нарушая открытие С 1-каналов. Антагонистами ГАМКв-рецепторов являются саклофен и факлофен.

В настоящее время изучено участие ГАМК и ГАМК-ергической системы в регуляции психических функций, гормонального гомеостаза, дыхательной, пищеварительной систем и др. Множество работ посвящено влиянию ГАМК, агонистов и антагонистов ГАМКа и ГАМКв-рецепторов на деятельность сердца и сосудов, на механизмы регуляции кровообращения (Ковалев, Тюренков, 1989; Amonaccio, 1984; Campos-Junior, 1994; Feudis, 1982; Gillis et al. 1980, 1984; Sanders et al., 1995).

При внутривенном и внутрижелудочковом введении агонистов ГАМК- рецепторов отмечается снижение артериального давления (АД) и урежение сердечного ритма. При тех же путях введения антагонистов ГАМК наблюдается повышение АД и увеличение частоты сердечных сокращений (ЧСС).

1.4 Участие ГАМК-ергической системы структур ствола головного мозга и спинальных вазомоторных образований в регуляции кровообращения