心血管活动的调节

神经调节

心血管的神经支配

心脏的神经支配

心交感神经和心副交感神经(迷走神经)的比较

心交感神经心迷走神经
神经递质节前 ACh;节后 NA*节前 ACh;节后 ACh*
心肌细胞受体节前 N1 受体;节后 β1 肾上腺素能受体节前 N1 受体;节后 M 型胆碱能受体
效应正性变时、变力、变传导负性变时、变力、变传导
自律性(时)↑:窦房结 P 细胞 4 期钙内流(ICa-T)↑、If↓:ICa-TIfIK-ACh 激活,
K+ 外流**,最大复极电位超极化
收缩性(力)↑:心肌细胞 2 期 L-钙通道激活,钙内流↓:L-钙通道抑制,IK-ACh 激活使平
台期缩短,钙内流
传导性(传导)↑:慢反应细胞 0 期 L-钙通道抑制,钙内流↓:L-钙通道激活,钙内流
兴奋性↑:静息电位↓、阈电位↓↓:静息电位↑
*去甲肾上腺素。**窦房结细胞 4 期自动去极化主要靠外向 IK 的进行性衰减。
心肌生理特性的实质
  1. 收缩性:细胞内 Ca2+ 浓度
  2. 自律性:主要是 4 期自动去极化速度,与最大复极电位大小(负相关)、阈电位水平有关
  3. 传导性:主要是动作电位 0 期去极化速度和幅度,与最大复极电位大小(正相关)等有关
  4. 兴奋性:阈电位与静息电位的差值
  • 心交感神经:去甲肾上腺素与 β1 受体结合,激活 G 蛋白-AC-cAMP-PKA 通路,使胞内 cAMP 水平升高,PKA 活性增强
    1. 正性变力作用
      • 收缩力增强:使 L 型钙通道磷酸化而被激活,开放概率增加,进而使平台期 Ca2+ 内流增加,内流的 Ca2+ 又通过钙触发钙释放机制使胞质内 Ca2+ 浓度进一步升高。
      • 舒张速度加快:PKA 还可使受磷蛋白(PLB)磷酸化,使之与纵行肌质网(LSR)膜中的钙泵解离,导致钙泵与 Ca2+ 亲和力增强,钙泵活增强加快舒张期 LSR 回收 Ca2+ 的速度,使心肌舒张速度加快。
    2. 正性变时作用
      • 窦房结 P 细胞(自律细胞),钙通道的磷酸化使 4 期钙内流增加4 期自动去极化速度加快,自律性增加。
      • 使窦房结 P 细胞(自律细胞)4 期 If 加强
    3. 正性变传导作用
      • 慢反应细胞膜中 L 型钙通道的磷酸化,可使 Ca2+ 内流增加,0 期去极化速度和幅度增大,房室传导速度加快。
      • 正性变传导又可使各部分心肌纤维活动更趋于同步化,也有利于心肌收缩力的加强。
  • 心迷走神经:ACh 激活 M 受体,通过 G 蛋白-AC-cAMP-PKA 通路,使细胞内 cAMP 水平降低,PKA 活性降低
    1. 负性变力作用
      • 与心交感神经相反:主要由于心肌细胞 L 型钙通道被抑制、Ca2+ 内流减少。
      • IK-ACh 被激活,复极化时 K+ 外流加速,平台期缩短(动作电位时程缩短),也导致 Ca2+ 内流减少,收缩力减弱。
    2. 负性变时作用
      • 与心交感神经相反:窦房结 P 细胞,4 期 Ca2+ 内流减少和 If 通道介导的 Na+内流减少,使 4 期去极化速度减慢。
      • IK-ACh 被激活使 K+ 外流增加,最大复极电位增大(超极化),也使自律性降低。
    3. 负性变传导作用
      • 与心交感神经相反:主要与慢反应细胞的 0 期 Ca2+ 内流减少、0 期去极化速度和幅度降低有关。
注意心交感神经通过影响 K+ 外流来影响平台期时长进而使 Ca2+ 内流增加。
支配心脏的神经的作用
  • 心脏的传入神经:
    • 迷走神经内传入纤维活动可引起交感神经活动抑制;交感神经内的传入纤维活动可引起交感活动增强,且与心肌缺血引起的心绞痛有关。
    • 在高血压、慢性心肌衰竭时,可发生病理性交感神经过度激活。
  • 心交感紧张与心迷走紧张:
    • 安静时心交感紧张和心迷走紧张两者中,后者占优势
    • 随呼吸周期变化:吸气时迷走紧张较低而心交感紧张较高,心律加快;呼气时相反。
心脏神经支配的特点
  • 心交感神经:
    • 左侧:主要支配房室交界和心室肌,兴奋时主要引起心肌收缩力增强
    • 右侧:主要支配窦房结,兴奋时主要引起心率加快
  • 心迷走神经(刺激迷走神经可缓解室上速):主要支配窦房结、房室交界、心房肌、房室束及其分支,对心室肌的支配则很少
    • 左侧:主要对房室交界起作用,主要引起房室传导速度降低
    • 右侧:主要影响窦房结,兴奋时主要引起心率减慢心输出量减少

血管的神经支配

支配血管的神经比较

交感缩血管神经纤维交感舒血管神经纤维副交感舒血管神经纤维
支配几乎所有血管,分布密度:皮肤 >
骨骼肌、内脏 > 冠状血管、脑血管
骨骼肌血管少数器官:脑膜、
唾液腺、胃肠外
分泌腺、外生殖器
节后递质去甲肾上腺素AChACh
受体α(与 NE 结合能力较强)、
β2 肾上腺素能受体
M 型胆碱能受体M 型胆碱能受体
效应α 缩血管,β2 舒血管舒血管舒血管
紧张性活动交感缩血管紧张(在静息状态下使
血管平滑肌维持一定程度的收缩状态)
生理病理作用经常性血压调节;高血压和
慢性心力衰竭其过度激活有关
不参加血压调节,与
情绪激动和防御反应
时骨骼肌的血流量
增加有关
可引起局部血流量
增加,对循环系统总
外周阻力的影响很小
受体阻滞剂酚妥拉明阿托品阿托品

舒血管神经纤维还有脊髓后根舒血管纤维,后者为轴突反射(假反射),不属于反射的范畴,释放的递质可能是降钙素基因相关肽,与皮肤受到伤害性刺激后出现的局部红晕有关。

心血管中枢

  1. 脊髓
  2. 延髓:调节心血管活动最基本的中枢
    • RVLM(延髓头端腹外侧区)是产生和维持心交感神经和交感缩血管神经紧张性活动的重要部位。
      • RVLM 接受来自延髓孤束核(NTS)、延髓尾端腹外侧区(CVLM)和下丘脑室旁核(PVN)等重要心血管核团和脑区的调控信息。
    • NTS孤束核)是压力感受器、化学感受器、心肺感受器等传入纤维的首个中枢内接替站(必经之路),总的来说 NTS 神经元兴奋时,迷走神经活动加强,而交感神经活动则受到抑制。
  3. 下丘脑:下丘脑 PVN(室旁核)在心血管活动的整合中起重要作用。
  4. 其他心血管中枢

心血管反射

颈动脉窦和主动脉弓压力感受器反射

压力感受器反射的结构基础
  • 压力感受器:
    • 主要是指位于颈动脉窦和主动脉弓血管外膜下的感觉神经末梢
    • 血压升高时兴奋增强,但并不直接感受血压变化,而是感受血管壁所受到的机械牵张刺激
    • 在同一血压水平,颈动脉窦压力感受器(颈动脉更细)通常比主动脉弓压力感受器更敏感
  • 传入神经及其中枢联系:
    • 途径:
      • 主动脉弓 → 迷走神经 → 延髓
      • 颈动脉窦 → 窦神经 → 舌咽神经 → 延髓
    • 延髓 NTS
      • 与 CVLM(延髓尾段腹外侧区)发生联系,引起 RVLM(延髓头端腹外侧区)心血管神经元抑制,使交感神经紧张降低
      • 与迷走神经背核和疑核发生联系,使迷走神经紧张增强
  • 反射效应:
    • 动脉血压升高 → 压力感受器传入冲动增多 → 心迷走紧张加强,心交感紧张和交感缩血管紧张减弱 → 心率减慢,心输出量减少,外周阻力减少,动脉血压下降
    • 动脉血压降低 → 压力感受器传入冲动减少 → 心率加快,心输出量增多,外周阻力增大,血压回升
压力感受性反射功能曲线
  • 窦内压在正常血压水平附近变动时,压力感受性反射最敏感,纠正异常血压的能力最强
  • 动脉血压偏离正常水平越多,压力感受性反射纠正异常血压的能力越弱
  • 慢性高血压患者,压力感受性反射功能曲线右上移
压力感受器反射调节的特性
  • 双向负反馈调节:动脉血压升高时,压力感受器传入冲动增多,压力感受性反射增强,导致心迷走紧张加强,心交感紧张和交感缩血管紧张减弱,引起心率减慢,心输出量减少,外周阻力减小,动脉血压下降;反之则引起心率加快,心输出量增多,外周阻力增大,血压回升。
  • 短期调节:压力感受器对快速性血压变化较为敏感,而对缓慢的血压变化不敏感,其生理意义主要是在短时间内快速调节动脉血压,维持动脉血压相对稳定,使动脉血压不致发生过分的波动(缓冲作用)。
  • 重定向:在慢性高血压患者或实验性高血压动物中,压力感受性反射曲线可向右上方移动,使调定点升高,这一现象称为压力感受器反射的重定向,提示在高血压的情况下压力感受性反射的工作范围发生改变。

颈动脉体和主动脉体化学感受器反射

  • 感受:PaO2 降低、PaCO2 升高和 H+ 浓度升高。
  • 传入神经及中枢联系:颈动脉体 → 窦神经 → 延髓 NTS
  • 效应:颈动脉体主要参与呼吸调节,主动脉体在循环调节方面较为重要。
    • 主要是调节呼吸,反射性地引起呼吸加深加快
    • 通过呼吸运动的改变,再反射性影响心血管活动,心律加快、心输出量增加,外周阻力增加、血压升高。
  • 化学感受性反射在平时对心血管活动调节作用并不明显,只有在缺氧、窒息、失血、血压过低和酸中毒(紧急调节等情况下才起调节作用。

心肺感受器引起的心血管反射

容量感受性反射是典型的心肺感受器反射,主要调节循环血量和细胞外液量

  • 心肺感受器:是指一些位于心房、心室和肺循环大血管壁内的感受器,又称容量感觉器
  • 刺激
    • 机械牵张刺激
    • 化学物质:前列腺素、腺苷、缓激肽
  • 心房壁:心房壁的牵张感受器又称容量感受器或低压力感受器
    • 心房压升高 → 容量感受器兴奋 →
      • 迷走神经兴奋,交感神经抑制 → 心率↓,心输出量↓,外周阻力↓,血压↓
      • 血管升压素↓,醛固酮 → 循环血量和细胞外液量↓
  • 心室壁:缓激肽、过氧化氢、腺苷或心室扩张引起的机械刺激 → 交感神经活动增强和动脉血压升高
    • 心交感传入反射——正反馈
    • 心交感反射的病理性增强,参与了慢性心力衰竭和高血压病的交感神经过度激活机制
  • 生理意义:可依靠激活体液调节,而产生长期调节的效果。

体液调节

肾素-血管紧张素系统

交感神经兴奋各种原因引起肾血流量减少血浆中 Na+浓度降低时,刺激肾近球细胞分泌肾素增多,并经肾静脉进入血液循环,以启动 RAS 的链式反应。

RAS 的构成

  • 触发条件:交感神经兴奋、肾血流量↓或 Na+ 浓度↓ → 肾素↑
  • 反应过程:
    1. 肾素可将血管紧张素原水解为血管紧张素 Ⅰ
    2. 血管紧张素转换酶(ACE)把血管紧张素 Ⅰ 变成血管紧张素 Ⅱ
    3. 血管紧张素 Ⅱ 可进一步成为血管紧张素 Ⅲ 或被水解
  • 作用:
    • 心脏内局部的 RAS 对心脏的作用:正性变力,导致心脏重构,调节冠状动脉阻力和抑制心肌细胞增长
    • 血管壁内的局部 RAS 在体内大、小动脉和静脉均有分布:调节血管张力和内皮功能,参与血管重塑和促进血栓形成

血管紧张素家族主要成员的生理作用

  1. AngⅠ:不具有生物活性。
  2. AngⅡ(缩血管作用最强):AngⅡ 的生理作用几乎都是通过激动 AT1 受体产生的。
    1. 缩血管作用:可直接使全身微动脉收缩,血压升高;也能使静脉收缩,回心血量增加。
    2. 促进交感神经末梢释放递质:可作用于交感缩血管纤维末梢的突触前 AT 受体,通过突触前调制作用,促进其释放去甲肾上腺素。
    3. 对中枢神经系统的作用:
      1. 使中枢对压力感受性反射的敏感性降低交感缩血管中枢紧张加强
      2. 促进神经垂体释放血管升压素缩宫素
      3. 增强促肾上腺皮质激素释放激素的作用;
      4. 产生或增强渴觉,并引起饮水行为。
    4. 促进醛固酮的合成和释放:刺激肾上腺皮质球状带合成和分泌醛固酮(皮质醇,促进肾小管对 Na+ 和水的重吸收。
  3. AngⅢ:作用于 AT1 受体,作用与 AngⅡ 相似,但缩血管效应较弱,而刺激肾上腺皮质合成和释放醛固酮的作用较强。
  4. AngⅣ:可抑制左心室的收缩功能,加速其舒张;收缩血管的同时刺激血管壁产生前列腺素类物质或 NO,调节血管收缩的状态。

肾上腺素和去甲肾上腺素

肾上腺素和去甲肾上腺素都属于儿茶酚胺类物质,主要来自肾上腺髓质,肾上腺素约占 80%,去甲肾上腺素约占 20%。

  • 肾上腺素:
    • 心脏:肾上腺素与 β1 受体结合,产生正性变时和正性变力作用,见心交感神经
    • 血管:肾上腺素的作用取决于血管平滑肌上 α 和 β1 受体的分布情况。
      1. α 受体占优势:皮肤、肾脏、胃肠道血管平滑肌收缩
      2. β2 受体占优势:骨骼肌、肝血管
        • 小剂量:以兴奋 β2 受体为主,血管平滑肌舒张。
        • 大剂量:α 受体也兴奋,引起血管收缩
  • 去甲肾上腺素:为 α 肾上腺素受体激动药,主要激动 α 受体。
    • α > β1 > β2
      1. 血管:兴奋 α 受体,收缩外周小血管,升高血压
      2. 心脏:
        • 直接作用:激动 β1 受体,加快心律
        • 间接作用(更强):血压升高可通过压力感受器使心律减慢
    • 静注 NE 可使全身血管广泛收缩,外周阻力↑,动脉血压↑,而血压升高又使压力感受器反射活动增强,对心脏的效应强于 NE 对心脏的直接效应,结果导致早期可导致心率减慢

血管升压素

  • 分泌部位:下丘脑视上核和室旁核
  • 刺激:血浆渗透压↑,细胞外液量↓
  • 储存部位:神经垂体
  • 受体和作用:
    • V2 受体:集合管上皮:促进水的重吸收,起到抗利尿的作用
    • V1 受体:血管平滑肌:引起血管收缩,血压升高
    • 生理情况下,血浆中 VP 浓度升高,首先出现抗利尿效应,仅当浓度明显增加时才引起血压升高
  • 生理意义:维持细胞外液量的恒定和动脉血压的稳定

血管内皮生成的血管活性物质

  1. 舒血管物质
    1. 一氧化氮(NO):
      1. 扩散至血管平滑肌细胞并激活胞内可溶性鸟苷酸环化酶,使胞内 cGMP 水平增高,降低胞质内游离 Ca2+ 浓度,使血管舒张
      2. 抑制平滑肌细胞的增殖,对维持血管的正常结构与功能具有重要意义。
      3. 抑制血小板黏附,有助于防止血栓形成。
    2. 前列环素(PGI2):
      • 合成:花生四烯酸的代谢产物,在前列环素合成酶的作用下生成。
      • 作用:舒张血管和抑制血小板聚集。
    3. 内皮超极化因子:促进 Ca2+ 依赖的 K 通道开放,使血管平滑肌细胞膜发生超极化,从而使血管舒张。
  2. 缩血管物质:
    • 内皮素是目前已知的最强烈的缩血管物质

激肽释放酶-激肽系统

  1. 激肽释放酶:可以分解血浆和组织中的蛋白质底物激肽原为激肽的一类蛋白质。
  2. 激肽的作用:激肽受体有 2 种类型:
    • B1受体:介导致痛作用
    • B2 受体:刺激 NO、PGI2 和 EDHF 的释放,导致血管强烈舒张
  3. 激肽酶:激肽酶 Ⅱ 就是 ACE,既可以降解激肽为无活性片段(舒血管物质减少),又能生成 Ang Ⅱ(缩血管物质增加)缩血管的作用得到加强。

心血管活性多肽

心房钠尿肽
  • 主要作用:拮抗 RAS 和交感的作用
  • 有三种类型(ABC,心房 → 心室 → 血管)
    1. ANP(A 型,心房钠尿肽):心房产生
      • 利钠、利尿
      • 舒张血管、降低血压、减少搏出量、减慢心率
    2. BNP(B 型,脑钠尿肽):心室产生
    3. CNP(C 型):血管产生

气体信号分子

包括 CO、H2S,跟 NO 一样具有舒血管效应。

前列腺素

  • 舒血管:
  • 缩血管:
    • PGF:使得静脉收缩

自身调节

代谢性自身调节机制局部代谢产物学说

  • 局部代谢产物增多、氧分压降低,使局部微动脉和毛细血管前括约肌舒张
  • 局部代谢产物:CO2、腺苷、乳酸、H+、K+

肌源性自身调节机制肌源学说

  • 调节作用:
    • 血管平滑肌本身经常保持一定的紧张性收缩;
    • 受牵张刺激时,紧张性活动加强,以免器官的血流量因灌注压升高而增多;
    • 灌注压突然降低时,阻力血管舒张,局部血流阻力减小,使灌注该器官的血流量不至于明显减少。
  • 生理基础:机械门控 Ca2+ 通道
  • 生理意义:在血压发生一定程度的变化时,使某些器官的血流量能保持相对稳定血压调节)。
  • 分布:在肾血管特别明显,在、肝、肠系膜和骨骼肌的血管也能看到,但皮肤血管一般没有这种表现

动脉血压的长期调节

动脉血压的长期调节主要是通过肾调节细胞外液量来实现的,因而构成肾-体液控制系统