Микроциркуляция - это процесс направленного движения различных жидкостей организма на уровне микросистем, ориентированных вокруг кровеносных и лимфатических сосудов.
Можно выделить три звена в системе микроциркуляции (МКЦ):
1-е звено или микрогемоциркуляция включает артериолы (1-го, 2-го порядка), прекапилляры, прекапиллярные сфинктеры, капилляры, посткапилляры, венулы, то есть сосудистую сеть от артериол до венул.
2-е звено или микролимфоциркуляция включает капилляры лимфатической системы, осуществляющие дренаж лимфы.
3-е звено представлено внесосудистыми путями транспорта жидкости (периваскулярным, межклеточным пространством).
Несмотря на то, что эти три звена структурно разобщены, вместе с тем они между собой тесно связаны функционально. Эти звенья МКЦ не только осуществляют доставку жидкости по сосудам микроциркуляторного русла, но также являются компонентами функционального элемента органа.
В состав функционального элемента по А.М. Чернуху входят: 1) кровеносные капилляры (обменные сосуды); 2) лимфатические сосуды; 3)нервные волокна и окончания; 4) элементы, образующие биологически активные вещества; 5) специализированные (паренхиматозные) клетки; 6) элементы соединительной ткани (околососудистое пространство, фибробласты и другие клетки); 7) тучные клетки (выделяют гепарин, гистамин, серотонин и играют важную роль в регуляции кровотока в микрососудах). Функциональный элемент формируется вокруг сосуда и представляет собой такую элементарную структуру, в которой выявляется специфика строения, функции и регуляции органа.
Регуляция микроциркуляции осуществляется на трех уровнях: системном, органном (местном) и ауторегуляторном.
Система микроциркуляции является составной частью гемодинамики. Изменение сердечного выброса, артериального давления влияют в той или иной мере на микроциркуляцию. Однако при этом может не наблюдаться прямой зависимости изменения параметров микроциркуляции и системной гемодинамики.
Архитектоника микроциркуляторного русла имеет органные особенности (мозг, сердце, печень, лёгкие, матка, почки и т.д.), а также имеются различия в их иннервации и содержании ФАВ.
В ауторегуляции, осуществляющейся в пределах функционального элемента, большое значение имеют вазоактивные вещества, соотношение метаболитов, образующихся в процессе обмена веществ, особенно содержание недоокисленных продуктов обмена. Причем, важную роль играют метаболизм и состав соединительной ткани, её физико-химические свойства, которые также определяют состояние микроциркуляции.
Основные функции микрогемоциркуляции:
- транспортная (перенос субстратов, метаболитов и регуляторных гуморов по сосудам микроциркуляторного русла);
- нутритивная (обеспечение транскапиллярного поступления питательных веществ в ткани);
- защитная (обеспечение защиты клеточно-тканевых структур).
Под патологией МКЦ следует понимать многообразные количественные и качественные изменения морфо-функциональной системы терминального кровеносного и лимфатического сосудистого русла (от терминальных артериол до венул. включая лимфатические капилляры).
Расстройства микроциркуляции являются основой расстройств периферического кровообращения и механизмом различных повреждений тканей экзогенного и эндогенного происхождения.
Принято выделять 4 типа нарушений микроциркуляции:
- внутрисосудистые (гемодинамические),
- сосудистые (первичные нарушения стенок сосудов),
- внесосудистые (изменения соединительной ткани, тучных клеток и др.),
- комбинированные (различные сочетания разны
. ВНУРИТИСОСУДИСТЫЕ (ИНТРАВАСКУЛЯРНЫЕ) ПЕРВИЧНЫЕ НАРУШЕНИЯ МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ
К типовым формам интраваскулярных расстройств МКЦ относятся : 1) замедление и прекращение тока крови и/или лимфы, 2) нарушение ламикарности тока крови и/или лимфы, 3) чрезмерное ускорение тока крови, 4) чрезмерное увеличение юкстакапиллярного тока крови.
Интраваскулярные расстройства МКЦ подразделяются на две большие группы, обусловленные изменением: 1) тонуса микрососудов (артериол, метартериол, прекапилляров, венул). Они называются миогенными и могут возникать либо при повышении мышечного тонуса и сужении (констрикции) сосудов, либо при понижении тонуса мышечного слоя сосуда - расслаблении (дилатации или параличе) сосудистой стенки; 2) реологических свойств крови.
I группа микроциркуляторных расстройств связана с изменением тонуса сосудов, что может привести либо ишемии (при спазме стенки сосудов), либо к гиперемии (при понижении тонуса или его отсутствии, например, при параличе гладких мышц сосудистой стенки).
II группа микроциркуляторных расстройств связана с изменением реологических свойств крови
Нарушение реологических свойств крови проявляется в изменении вязкости и суспензионной стабильности и может быть локальным (воспаление, венозная гиперемия) и системным (шок, сердечная недостаточность). Реологические свойства крови зависят от соотношения плазмы и форменных элементов, соотношения плазменных белков, формы эритроцитов, скорости кровотока, температуры крови и ряда других факторов. От реологических свойств крови (влияющих на текучесть плазмы и форменных элементов) зависит доставка О2, питательных и регуляторных веществ по микрососудам к клеткам.
В сосудах с высокой скоростью кровотока кажущаяся вязкость крови значительно меньше, чем в области микроциркуляции.
Изменение вязкости крови - одна из частых причин нарушения микроциркуляции - может возникать при замедлении кровотока и сопровождаться изменением осевого потока. Эритроциты располагаются в разных плоскостях, повышается вязкость и снижается текучесть крови. При любых явлениях сосудистой недостаточности отмечается повышение вязкости крови, которая приводит к повышению периферического сопротивления и возрастанию нагрузки на сердце. При травматическом шоке возникает более высокое сопротивление в венулах и посткапиллярных отделах, чем в прекапиллярных, повышается внутрикапиллярное давление, увеличивается концентрация эритроцитов и других форменных элементов.
Увеличение вязкости крови сопровождается изменением соотношения плазмы и эритроцитов. В норме гематокритное число равно в среднем 0,45. При возрастании гематокритного числа увеличивается вязкость крови. Общее увеличение гематокритного числа наблюдается при сгущении крови, например, при обезвоживании (холера, поносы), при эритроцитозе, полицитемии, когда отмечается увеличение гематокрита до 70% (0,7) и эритроцитов - до 8´1012 в 1 л крови и более. Вязкость плазмы крови повышается при ревматоидном артрите, миеломной болезни, болезни иммунных комплексов, парапротеинемиях, макроглобулинемии (болезниь Вальденстрема).
Локальная гемоконцентрация при воспалении, гемоконцентрационном стазе сопровождается увеличением гематокритного числа в микроциркуляторном русле данного региона.
Повышение вязкости крови отмечается при уменьшении температуры тела, в т.ч. при локальном охлаждении конечностей, носа, ушей. (схема 13- 4).
Так, в сосудах пальцев возможно увеличение вязкости крови в 4-5 раз вплоть до остановки кровотока. Вязкость крови увеличивается также при повышении концентрации высокомолекулярных белков (фибриногена и других глобулинов).
Изменение формы и деформабельности (деформируемости) эритроцитов.
Сладж (sludgе - ил, тина, густая грязь - англ.) - феномен, характеризующийся сепарацией крови на конгломераты (состоящие, главным образом, из эритроцитов, а также лейкоцитов и тромбоцитов) и плазму в результате адгезии, агрегации и агглютанации форменных элементов. Сладж приводит к возникновению серьёзных расстройств микроциркуляции.
Причинами сладжа являются: 1) нарушения центральной и периферической гемодинамики (сердечная недостаточность, венозный застой, ишемия и др.), 2) повышение вязкости и снижение текучести крови (гемоконцептрация, полицитемия, гипериротеикемия), 3) повреждение стенок микрососудов (воспаление, аллергические реакции, опухоли и др.)
Последствия сладжа могут быть самыми разными, в частности, следующими: 1) нарушение скорости и характера тока крови внутри сосуда (замедление, вплоть до стаза; турбулентный ток крови; «включение» артериоло-венулярных шунтов) в результате образования большого числа агре гатов клеток крови, упакованных в конгломераты; 2) расстройства транспорта жидкости, газов, субстратов,ФАВ, форменных элементов крови через стенку микрососудов, 3) развитие гипоксии и ацидоза, дистрофий, расстройств пластических процессов и функций тканей и органов в результате нарушений в
Сладж, с одной стороны, является причиной различных расстройств МКЦ (если он развивается первично), с другой , - следствием внутрисосудистых нарушений МКЦ (при их первичном развитии).
Основу разнообразных нарушений МКЦ составляет развитие и прогрессирование капилляротрофической недостаточности, признаки которой представлены на схеме 13-5.
Имеются определённые предпосылки для патофизиологического обоснования лечения внутрисосудистых изменений МКЦ. Введение полиглюкина и реополиглюкина (мол. вес 45000) стимулируют дезагрегацию эритроцитов. Другие препараты (например, трентал, повышающий содержание
цАМФ) уменьшают агрегабельность эритроцитов. Показано, что текучесть и вязкость крови зависит также от содержания линейных и синтетических полимеров.
13.6.2. СОСУДИСТЫЕ (ЧРЕЗСТЕНОЧНЫЕ, ТРАНСМУРАЛЬНЫЕ) ПЕРВИЧНЫЕ РАССТРОЙСТВА МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ
Расстройства микроциркуляции, связанные с повреждением стенки сосуда, приводят к нарушению траскапиллярного обмена, усилению адгезии клеток к эндотелию, развитию тромбоза, тромбоэмболий, возникновению кровоизлияний.
Любое повреждение стенки сосуда сопровождается активацией механизмов не только сосудисто-тромбоцитарного, но и коагуляционного гемостаза, главным образом, за счет повышения свертывания крови.
Сначала образуются рыхлые тромбы, которые отрываются током крови, в результате чего образуются эмболы, обтурирующие различные микрососуды. Если на фоне активизации свертывающей системы крови отмечается снижение противосвертывающей и фибринолитической систем крови, то это способствует скорейшему образованию коагуляционного тромба. Последний плотно закрывает повреждение в стенке сосуда, т.е. является локальным защитным механизмом, предупреждающим кровопотерю. Генерализация же тромбоза и тромбоэмболии явление патологическое, приводящее к множественным расстройствам МКЦ, а затем – метаболизма, структуры и функций, органов.
Это еще больше усиливает реологические расстройства, не только из-за развития сладжей, осаждения эритроцитарных, лейкоцитарных и тромбоцитарных агрегатов, но и активации коагулянтной системы крови с развитием тромбозов и тромбоэмболий. Все это ведет к сгущению крови, повышению ее вязкости и замедлению кровотока, а значит к усилению расстройств микроциркуляции.
Нарушения проницаемости сосудов (транскапиллярного обмена) определяются расстройствами самой сосудистой стенки (главным образом, эндотемия и базальной мембраны капиляров и венул) пропускать воду и содержащиеся в ней вещества благодоря процессам ультрафильтрации, диффузии, пиноцитоза, активности внутриклеточных переносчиков как без затраты энергии, так и с затратой энергии.
В патологических условиях нарушение сосудистой проницаемости чаще характеризуется её увеличением. Усиление транспортного обмена может быть связано как со структурными изменениями стенки сосудов микроциркуляторного русла, так и нарушениями динамики кровообращения.
Причинами повышения проницаемости микрососудов (транскаппллярного обмена) чаще всего являются воспалительные процессы в тканях, аллергические реакции, шок, гипоксия тканей, ожоги, сердечная недостаточность, тромбоз и сдавление вен, гипопротеинемия, трансфузия белковых и солевых растворов.
Факторами, приводящими к повреждению стенки сосуда в тканях в очаге воспаления, являются токсины, кинины, гистамин. Последние деформируют эндотелий, базальную мембрану, увеличивают межэндотелиальное пространство. Аллергические реакции, гипоксия также сопровождаются ультраструктурными изменениями эндотелия.
Поврежденные эндотелиальные клетки изменяют свою форму, размеры и локализацию.
В результате микротравм стенок сосудов происходит развитие ацидоза и активация гидролаз (приводящие соответственно к неферментному и ферментному гидролизу основного вещества базальной мембраны сосудов) и округление набухание (отечность) эндотелиальных клеток, появление и увеличение шероховатости (бахромчатости) их оболочек, (приводящие к расширению межэндотелиальных щелей, отделению эндотелиоцитов друг от друга и выпячивание их в просвет сосуда), перерастяжение стенок микрососудов (приводящие к растяжению фенестр и образованию микроразрывов в стенках микрососудов).
Кроме того, может развиться межклеточный отек (особую роль в котором играет избыточно образовующийся гистамин).
Повреждение сосудистой стенки приводит к нарушению, как правило, увеличению, транскапиллярного обмена за счет возрастания либо:
- пассивного транспорта веществ через поры (каналы) эндотелиальных клеток и через межэндотелиальные щели посредством возрастания простой, облегченной и ионообменной диффузиии и фильтрации (в силу увеличения концентрационного, электрохимического и гидродинамического градиентов);
- активного транспорта веществ через эндотелиальную клетку (против электрохимического и концентрационного градиента), которая осуществляется за счет энергии метаболических процессов (т.е. с затратой энергии макроэргов.). Активный транспорт веществ может осуществляться при помощи внутриклеточных переносчиков, пиноцитоза, фагоцитоза а также комбинированным путем в результате образования различных ФАВ.
Фильтрация значительно увеличивается не столько от повышенного гидростатического давления крови, сколько от степени повреждения стенки сосуда и межклеточных структур (истончения эндотелиальных клеток, повышения шероховатости их внутрисосудистой поверхности, размеров пор и межэндотелиальных щелей). Так, в эксперименте на брыжейке лягушки Lendis (1927), используя в качестве повреждающего фактора 10% алкоголь, наблюдал повышение коэффициента фильтрации в 7 раз. Известно, что возрастание проницаемости капиллярной стенки зависит от снижения в ней рО2, рН и увеличения рСО2 (сопровождающихся развитием и прогрессированием ацидоза, накоплением недоокисленных продуктов обмена, в частности молочной кислоты, кетоновых тел и других ФАВ.)
При увеличении фильтрации (вследствие резко повышенной проницаемости стенок артериальной части капилляров) и ослабления реабсорбции (в результате возрастания как гидростатического давления в венулярной части капилляра, так и коллоидно-осмотического давления межклеточных пространств) и затруднений лимфооттока, наблюдается максимальный отек межклеточных структур, сдавливающий стенки капилляров, сужающий их просвет и резко затрудняющий в них кровоток, вплоть до развития стаза.
Нарушения транскапиллярного обмена могут быть как с развитием отёка, так и без отёка (безотёчная форма).
Развитие отёка наблюдается при: - увеличении в сосудах гидростатического давления, которое приводит к усилению фильтрации; - уменьшении коллоидно-осмотического давления в сосудах; -увеличении проницаемости стенки сосуда в результате увеличения межэндотелиального пространства, увеличения числа микропор (отмечается при увеличении выброса серотонина, кининов, гистамина и других ФАВ).
Безотёчные формы нарушения транскапиллярного обмена встречаются реже, менее изучены, возникают при хронических нейродистрофических процессах. При этом наблюдается увеличение проницаемости капилляров для белков и других частиц, но не происходит развития отёка, что связано с изменением при нарушении транскапиллярного обмена состояния свободной воды в межклеточном пространстве, структур соединительной ткани, их гидрофильности (превращение из геля в золь).
Прилипание (адгезия) форменных элементов крови и инородных частиц к эндотелию. Этот эффект наблюдается в первые 5-15 минут после механического или химического повреждения эндотелия микрососудов.
Увеличение адгезивных свойств эндотелия обычно отмечается при гипоксии и воспалении. Чаще происходит адгезия лейкоцитов и тромбоцитов. Лейкоциты регидны и с трудом деформируются, при воспалении происходит нарушение микроциркуляции. Адгезивность клеток повышается и в опухоли. С процессами адгезии связано и тромбообразование.
Эмиграция лейкоцитов и тромбоцитов является важным патогенетическим звеном сосудистых нарушений микроциркуляции. Миграция гранулоцитов и моноцитов происходит через межэндотелиальные щели путем образования этими лейкоцитами псевдоподобий и усиления их активности, что особенно наблюдается при ацидозе. Позже мигрируют лимфоциты, но не через межклеточные щели, а трансцеллюлярно посредством больших везикул. Это происходит и при ацидозе (больше) и при алкалозе (меньше). Далее в результате резко увеличенной проницаемости стенок капилляров через межэндотелиальные щели начинают проходить и эритроциты.
Микрокровоизлияния возникают при сильном повреждении стенок сосудов. Они могут быть в виде разрыва капилляров и диапедеза большого количества эритроцитов.
Разрыв капилляров происходит при увеличении гидростатического давления в сосудах, воспалении, гиперемии, особенно в результате активизации протеаз лейкоцитов и клеток эндотелия, а также действия ФАВ, избыточно образующихся при повреждении клеточных структур.
Диапедез эритроцитов возникает в случаях уменьшения резистентности стенки капилляров. Уменьшение прочности капилляров может быть связано с действием токсинов, при эндогенной интоксикации (механическая желтуха), тромбоцитопения сопровождается снижением резистентности капилляров. Незначительное изменение давления может привести либо к микроскопическому разрыву стенки сосуда, либо к выходу эритроцитов через стенку сосудов (диапедезу эритроцитов).
13.6.3. Внесосудистые (экстраваскулярные) первичные расстройства микроциркуляции
Они также как и предыдущие нарушения могут быть нескольких видов.
Альтеративные, дисметаболические и экссудативные изменения окружающих микрососуды тканей формируются в результате развития в них, главным образом, воспаления.
В возникновении посттравматических нарушений циркуляции как в кровеносных, так и в лимфатических сосудах, особое значение имеют активация гидролитических ферментных систем, а также протеаз системы комплемента, повышенного образования кининов, гистамина, серотонина и других ФАВ.
Расстройства метаболизма соединительной ткани (коллагеназы и т.д.) также сопровождаются нарушениями микроциркуляции.
К избыточному образованию ФАВ (серотонина, гистамина, простагландинов) и возникновению расстройств микроциркуляции приводят воспаление, аллергические реакции, гипоксия, а также изменения тонуса нервной системы, нервные терминали которой примыкают к тучным клеткам.
Реакция тучных клеток. Возникает при действии на них этиологических и патогенетических факторов и проявляется в виде их дегрануляции. Этот феномен был открыт Эрлихом (1877). При различных повреждающих воздействиях, как правило, отмечается дегрануляция тучных клеток с выходом значительного количества гистамина (10 мкг в 1 мм3 клеток) и серотонина (до 700 мкг в 1 мм3 клеток), существенно повышающих проницаемость микрососудов, что является важным патогенетическим звеном воспаления, а также гепарина (до 1-2 мг в 1 мл плазмы), повышающего активность противосвёртывающей системы крови, улучшающего микроциркуляцию и способствующего ускорению восстановления поврежденного эндотелия.
Нарушения лимфоообразования и лимфоотока. В условиях повреждения тканей и развития воспаления сначала наблюдается расширение лимфатических капилляров, элиминация ими микробов, инородных тел, белков, продуктов распада тканей. Позже, по мере нарастания межтканевого отека, а также нарушения системных и местных механизмов регуляции дренажной функции лимфангионов лимфатических сосудов отмечается затруднение лимфообразования и лимфоотока. Это еще больше усиливает расстройства МКЦ.
Развитие и активизация дистрофического (в том числе нейродистрофического) процесса в очаге повреждения и вокруг него усиливают расстройства МКЦ и нарушения нервнорефлекторных и гуморальных механизмов регуляции метаболических, морфологических и физиологических процессов.
Комбинированные расстройства микроциркуляции. Представляют собой сочетания нескольких видов нарушений микроциркуляции.
