Краткие сведения об основных параметрах гомеостаза волемия

Объем крови, находящийся в организме, распределяется между двумя секторами — функционирую­щим и нефункционирующим. Функционирующий сек­тор — это сердце, крупные и мелкие артерии и вены, а также 10% капилляров. Кровь, заполняющая эту систему, пред­ставляет собой объем циркулирующей крови (ОЦК). Нефункционирующий сектор — это 90% остальной капил­лярной сети организма, в которой содержится депониро­ванная кровь, используемая в экстремальных состояниях для быстрой компенсации острой кровопотери [Чижев­ский А.Л., 1959 и др.].

Распределение ОЦК. По данным разных авторов [Albert S.N., 1963, и др.], ОЦК в организме составляет в среднем от 5 до 6 л, или ¹/₁₃ или 7% массы тела. Диапазон колебаний средних цифр ОЦК определяется влиянием на него главным образом увеличения массы и поверхности тела. На ОЦК действуют и другие факторы: пол, возраст, профессия, занятия спортом, температура внешней среды, атмосферное давление и т.д.

Распределение крови между паренхиматозными органа­ми и сердечно-сосудистой системой неравномерно. Так, в паренхиматозных органах находится 20% ОЦК, а в сердеч­но-сосудистой системе — 80%. Более всего крови циркули­рует в скелетной мускулатуре (7%) и в печени (5%); на сердце, легкие, мозг, селезенку, почки приходится по 0,5—1%. Неравномерность распределения крови отмеча­ется и в самой системе кровообращения. В большом круге кровообращения содержится 75—80%, а в малом — 20 — 25% ОЦК. В венозной системе находится 65—70%, а в артериальной — 15—20% ОЦК. Меньше всего циркулирующей крови в капиллярной систе­ме — 5—8% (рис. 1).

Регуляция ОЦК. Волемия — величина непостоянная. Она изменяется в зависимости от депонирования или экспонирования крови, транскапиллярного обмена, т.е. увеличения или уменьшения коллоидно-осмотического давления плазмы и других факторов.

Рис. 1. Распределение ОЦК в сердечно-сосудистой системе [Gelin L.Е., 1969].

1 — сердце и сосуды легких: 2 — большие артерии; 3 — малые артерии; 4 — артериолы; 5 — капилляры; 6 — малые вены, венулы. венозные синусы; 7 — большие вены.

В организме всегда имеется определенное количество крови, которое в общей циркуляции не участвует. Это та часть общего количества крови, которая находится в состоянии застоя в депо, т.е. в не функционирующих капиллярах, преимущественно в скелетной мускулатуре. Емкость нефункционирующих капилляров огромна. Их общее поперечное сечение превышает поперечник аорты в 600—800 раз общая длина равна 100 000 км. В депо организма находится количество крови, равное ОЦК, т. е. 4—5 л под давлением 0,49—0,78 кПа(5—8 мм рт. ст.) [Быков К. М., 1975, Чижевский А. Л., 1959]. Резервы крови в организме весьма значительны, и это вполне укладывается в представления о «запасе прочности» организма, создаваемой природой в процессе филогенеза в ответ на стрессовые ситуации — страх, острую кровопотерю, готовность к защите и т. д.

Регуляция ОЦК путем экспонирования или депонирования может осуществляться довольно быстро с помощью механизма вазомоции, т. е. вазомоторной активности сосудов, регулирующих попеременное продвижение тока крови в капиллярных полях автономно под влиянием местного метаболизма.

При необходимости уменьшить ОЦК (в частности, при переходе от усиленной физической нагрузки к полному покою) из кровообращения могут быть выключены капиллярные поля с содержащейся в них кровью. Наоборот, при необходимости увеличить ОЦК (в случае внезапно возникшей физической нагрузки) в общий кровоток включаются капиллярные поля, содержащие застойную кровь. Эти реакции происходят в организме постоянно.

Патологическое депонирование возникает как реакция на стрессовое состояние — острую кровопотерю, травму, интоксикацию и т.д. Оно отличается нарушениями реологических свойств крови за счет ее сгущения и нарушения микроциркуляции (застойное кровообращение в капиллярном русле). Патологическое депонирование бывает необратимым при резких нарушениях реологических свойств крови вплоть до агрегации эритроцитов.

Рис. 2. Схематическая раскладка гидростатического и онкотического давления в механизме транскапиллярного обмена (по Стерлингу).

Знание механизмов депонирования и экспонирования крови, особенно возникающих в стрессовых ситуациях, помогает лучше понимать характер защитно-приспособительных реакций сердечно-сосудистой системы при гипо- и гиперволемических состояниях.

Транскапиллярный обмен. Регуляция ОЦК происходит и на транскапиллярном уровне, где осуществляется обмен между плазмой и интерстициальной жидкостью. В этом обмене важную роль играют белки крови, соли и вода, определяющие коллоидно-осмотическое давление по обе стороны диализирующей мембраны капиллярной стенки (рис. 2).

В зависимости от концентрации белков в плазме может меняться коллоидно-осмотическое давление крови. От этого зависит поступление жидкости из интерстиция в кровеносное русло и в обратном направлении. Ток жидкости через диализирующую мембрану стенки капилляра направлен, как правило, в сторону большей концентрации коллоидов, поэтому снижение концентрации белков в плазме крови и альбуминоглобулинового коэффициента (А/Г) способствует уменьшению ОЦК за счет снижения ОЦП. При повышении концентрации белков в плазме (особенно альбуминов) ОЦП и, следовательно, ОЦК, закономерно увеличиваются.

Критическим для сдвига онкотического давления плазмы является содержание белков ниже 50 г/л, когда начинается усиленный переход жидкости из сосудистого ложа в интерстиций, что снижает ОЦП.

Водно-электролитный обмен на уровне капилляров тесно связан с обменом белков. Анализирующая капиллярная мембрана, относительно непроницаемая для белков, легко пропускает через свои «поры» (2—3 нм) воду, кристаллои­ды, мочевину, глюкозу, мочевую кислоту и другие органиче­ские молекулы.

Белки, остающиеся во внутрисосудистой жидкости, удерживают возле себя ионы кристаллоидов с противопо­ложным знаком электрического заряда, а в интерстициальное пространство проникают ионы кристаллоидов с та­ким же знаком зарядности, как ионы белка. Распределение электролитов между секторами создает электролитно-ионное равновесие по обе стороны мембраны. Однако наличие во внутрисосудистой жидкости ионов еще и белко­вой природы повышает ее онкотическое (коллоидно-осмоти­ческое) давление. Этим и определяется приток жидкости из интерстиция в сосудистое пространство через стенку венозного отдела капилляров.

При гипопротеинемии и снижении онкотического давления плазмы, а также под влиянием относительно возрастающего кровяного (гидростатического) давления внутрисосудистая жидкость начинает проникать в интерсти-ций и ОЦП соответственно снижается. Постоянная конку­рентность между гидростатическим и онкотическим давле­нием характеризует механизм транскапиллярного обмена.

Печень и почки активно участвуют в регуляции волемии в организме. Печень синтезирует белки и этим способствует восстановлению онкотического давления плазмы после кровопотери. Кроме того, печень участвует в регуляции диуреза путем инактивации альдостерона и антидиуретического гормона (АДГ) при снижении ОЦК. Роль почек в регуляции гомеостаза весьма разнообразна. В поддержании волемии почки участвуют главным образом путем сохранения в организме натрия и связанной с ним волы.

Реабсорбция натрия и воды осуществляется в результате секреции альдостерона и антидиуретического гормона (АДГ), сигналами для выделения которых служат рефлексы барорецепторов, заложенных в почечных артериолах, и волюмрецепторов в предсердиях и каротидных синусах [ЗильберА. П., 1977].

При снижении артериального давления (гиповолемия) в примыкающем к артериоле юкстагломерулярном аппарате секретируется и выбрасывается в кровь ренин. Ренин активирует а₂-глобулин плазмы и превращает его в ангиотензин, который, воздействуя на кору надпочечников, способствует выбросу в кровь альдостерона. Альдостерон, как известно, усиливает процесс реабсорбции в канальцах натрия и воды. Кроме того, сигналы с баро- и волюмрецепторов начинают поступать и в гипоталамус, а оттуда в гипофиз. В результате этого в кровь выделяются адрено-кортикотропный (АКТГ) и антидиуретический (АДГ) гор­моны. АКТГ усиливает активность альдостерона, а АДГ — гиалуронидазы.

Методы определения ОЦК. В настоящее время методы определения ОЦК в клинике используются довольно широ­ко. От величины ОЦК зависит направление инфузионно-трансфузионной терапии при травматическом шоке, острой кровопотере, интоксикации и т.д. Все методы являются непрямыми, т.е. осуществляются с помощью различных индикаторов, вводимых в кровь больного внутривенно. Принцип определения ОЦК с помощью этих индикаторов единый. Он заключается в разведении в крови больного индикатора, объем которого точно известен. Обычно используют вещества, с помощью которых определяют объем циркулирующей плазмы (ОЦП) или объем циркулиру­ющих эритроцитов (ОЦЭ), а затем через показатель гематокрита высчитывают ОЦК.

Для определения ОЦП в качестве индикатора может быть использована синяя азокраска Т-1824 (синий Эванса), длительно циркулирующая в крови вместе с альбумином, с которым она вступает в тесный контакт. Концентрация краски в крови больного определяется с помощью спектро-фотометрии. Другим индикатором, легко вступающим в соединение с альбумином плазмы и служащим показателем величины ОЦП, является радиоактивный изотоп йода ¹³¹I. Для определения ОЦЭ используют изотоп хрома ⁵¹Cr или ⁵²Cr.

ЦЕНТРАЛЬНАЯ ГЕМОДИНАМИКА

Центральная гемодинамика осуществляется в основном сердцем, кровью и сосудами. Сердце выполняет роль насоса, нагнетающего кровь в сосуды и отсасывающего ее в свои полости, т.е. осуществляет макроциркуляцию. Кровь является заполнителем сосудов и имеет транспортное значение для обмена веществ в организме — газов (О₂ и СО₂), белков, жиров, углеводов и других веществ и про­дуктов, в том числе метаболитов. Сосуды не только играют роль трубопроводов, по которым циркулирует кровь, но v активно поддерживают гемодинамику.

Сердце. Этот орган представляет собой помпу, которая перекачивает кровь из одних отделов организма в другие (из легких в ткани и обратно) и состоит из четырех камер. Две камеры предназначены для заполнения сердца кровью из большого и малого круга кровообращения, а две другие — для изгнания крови в большой и малый круг кровообращения. Соответственно имеются два предсердия и два желудочка (правые и левые), обслуживающие каждый свой круг кровообращения.

В основном работа сердца оценивается по производительности работы левого желудочка, обеспечивающего функцию большого круга кровообращения и осуществляю­щего дренаж из малого круга кровообращения, т.е. из легких. Основными показателями работы сердца являются: пульс, ударный объем сердца и минутный объем сердца (МОС), который именуют также минутным объемом кровообращения или сердечным выбросом.

Пульс. Частота сердечных сокращений регулируется симпатико-адреналовой системой, а также каротидными, аортальными, предсердными рефлексами. Особенно боль­шое влияние они оказывают на работу сердца в тех случаях, когда развивается недостаточность заполнения предсердий кровью в фазе диастолы или ткани испытывают кисло­родное голодание.

Ударный объем сердца (УОС). Этот показатель отражает сократительную способность сердца, зависящую от силы сокращения левого желудочка. Сила сокращения мышцы сердца зависит от степени заполнения камер в фазе диастолы, коронарного кровотока, диастолического давления в аорте, куда непосредственно выбрасыва­ется кровь, и других моментов. Объем выброса составляет от 60 до 100 мл. Однако часть крови, находящейся в камере левого желудочка, остается в полости, создавая так называемый остаточный объем (20—30%), который может возрастать при слабости сердца.

Для определения УОС в условиях клиники в настоящее время с успехом используют радиокардиографию или метод термодилюции.

Минутный объем кровообращения (МОК) характеризует функциональную способность сердца и равен произведению УОС на частоту сердечных сокращений:

МОК (мл)= УОС (мл) х Р (число ударов в минуту), где Р — частота пульса.

МОК измеряется с помощью прямых (термодилюция и др. или непрямых методов расчета, например по формуле Фика. Если известно, какое количество О₂ утилизирутся организмом из 100 мл крови, т.е. артериовенозная разница по кислороду (в процентах по объему), и какое количество О₂ утилизируется (потребляется) в минуту, то нетрудно вычислить, из какого объема протекающей через ткани крови в минуту (МОК) было утилизировано (потреблено) известное количество кислорода.

С возрастом наблюдается падение нормальной величины МОС; при эмоциональном напряжении оно возрастает. Полагают, что у женщин МОС меньше, чем у мужчин, хотя достаточно точных данных в настоящее время нет.

При патологических состояниях МОС меняется в широ­ких пределах. Так, при артериовенозном шунтировании он увеличивается в 2 раза, при гипертиреозе — в среднем на 60%, у больных с анемией — более чем на 60%.

Сосуды. В центральной гемодинамике важную роль играют сосуды, которые выполняют в основном транспор­тную функцию, позволяя крови перемещаться в разные отделы организма. Капилляры играют роль органа, осуществляющего транскапиллярный обмен, и относятся к системе микроциркуляции.

Каждый вид сосуда имеет свою функцию. Артерии и артериолы являются проводниками артериальной крови и находятся под высоким далением, создаваемым сокращени­ями сердца. Вены и венулы транспортируют венозную кровь в фазе диастолы, и давление в них низкое. Кроме того, артериолы и венулы играют важную роль в поддержании кровяного давления и транскапиллярного обмена. Они регулируют периферическое сопротивление, необходимое для нормальной работы мышцы сердца, а также для поддержания среднекапиллярного давления, от которого зависит транскапиллярный обмен. Функционально они являются сосудами сопротивления. Вены — емкостные со­суды, способные вмещать большие количества крови, значительно расширяясь в объеме или суживаясь при изменениях ОЦК.

Анатомически центральные сосуды образуют большой и малый круг кровообращения. В каждом из них имеются сосуды с высоким и низким давлением, находящиеся под воздействием систолы сердца или диастолы, т.е. нагнетания крови в ткани или дренирования ее из тканей для дальнейшей циркуляции.

При оценке функционального состояния сердечно сосудистой системы в расчет принимают данные, характеризующие работоспособность сердца и функциональную активность сосудов — артерий и вен, способствующих поддержанию в них давления для нормального продвижения крови, Показателями функциональной активности сосудов служит кровяное давление: для артериальных сосудов — артери­альное давление (АД), причем различают систолическое и диастолическое, для венозных — периферическое венозное и центральное венозное давление (ЦВД), для артериол и ве-нул — общее периферическое сопротивление (ОПС).

Артериальное давление зависит от функции сердца и ОПС, создаваемого сосудами сопротивления: оно тем больше, чем больше МОК и ОПС. Систолическое артери­альное давление отражает силу сокращения левого желудочка, преодолевающую общее периферическое сопротивление сосудов. В норме систолическое артериальное давление равно 16—18,7кПа (120—140мм рт. ст.). Диастолическое артериальное давление отражает тонус мышцы сердца и сосудов сопротивления в фазе заполнения камеры желудочка очередной порцией крови. Уровень диастолического артериального давления в значительной мере определяется ОПС. Он находится в пределах 8—9,3 кПа (60—70 мм рт. ст.).

ОПС в макроциркуляции является фактором регуляции функции сердца и сосудов. ОПС регулирует следующие параметры гемодинамики: а) нормальный уровень изо­метрического напряжения и постоянный «остаточный объем» крови в камере левого желудочка; б) сохраняет диастолическое артериальное давление в аорте и диастолический объем сердца, чем поддерживает сократительную функцию миокарда — УОС и МОК; в) поддерживает оптимальный уровень коронарного кровотока; г) регулирует среднегидростатическое давление при транскапиллярном обмене, что способствует нормализации ОЦК за счет привлечения жидкости в капиллярное русло при необходимо­сти восполнить ее дефицит за счет интерстиция.

В норме у здоровых людей общее периферическое сопротивление составляет 800—1500 дин•с•см^-5. Величина его определяется отношением среднего артериального дав­ления к кровотоку, выраженному в секундах:

где 1332 — коэффициент для пересчета миллиметров ртутного столба в единицу силы; кровоток в секунду равен минутному объему сердца — МОС (мл), деленному на 60 с.

Вены — система емкостных сосудов, обеспечивающая возврат крови от тканей к сердцу и в значительной мере определяющая МОС. В ней циркулирует 70% крови, находящейся в гемодинамике. Она первой реагирует на изменения ОЦК, увеличивая или уменьшая свой объем.

Различают периферическое и центральное венозное давление. ЦВД определяется градиентом давления между полостью правого предсердия и внутригрудным венозным давлением. Оно может зависеть от ОЦК, тонуса сосудистых стенок центральных вен, дыхательных экскурсий легких и т.д. В связи с этим колебания значений ЦВД весьма велики и составляют 0,26—1,6 кПа (20—120 мм вод. ст.).