心血管系统的主要生理功能

二、心血管系统的主要生理功能

(一)血液循环

血液由心脏射出,经动脉、毛细血管和静脉,再返回心脏,周而复始地流动,称血液循环。在循环过程中,心脏为动力,血管为管道,血管内皮细胞则为血液和组织间的屏障。心脏有节律地收缩与舒张运动,称心搏。心脏收缩-舒张一次所需要的时间称为心动周期,正常成人,心动周期大约为0.8 s,其中收缩期约为0.3 s,舒张期约为0.5 s。整个血管系统依照循环途径可分为大循环和小循环。

大循环又称体循环,含有氧和营养物质的血液随着心室的收缩从左室流入主动脉,沿主动脉的各级分支到达全身的毛细血管,在毛细血管内血流与组织之间进行物质交换,把氧气和营养物质释放给组织,再把组织中的二氧化碳和代谢废物收回血液中,使动脉血变成静脉血,并沿各级静脉反流回右心房。血液在循环中,不断地将多余的水分及尿素等代谢物输送到肾脏,排出体外。

小循环又称肺循环,由大循环回心的静脉血,从右心房流入右心室,经肺动脉到达左右两肺,并沿肺动脉在肺内的各级分支进入肺泡毛细血管网,进行气体交换,释放出二氧化碳,吸进氧气,使静脉血转换成动脉血,再经一系列静脉血管汇入肺静脉出肺,流入左心房,继而再一次体循环开始。

(二)内分泌功能

心脏不仅具有兴奋功能与收缩功能,还具有内分泌功能。自1984 年加拿大、美国和日本的科学家从大鼠和人的心房中提取、纯化出一组活性多肽以来,医学界对心脏功能有了新的认识。心脏能分泌多种肽类物质,包括心钠素(ANF)、血管紧张素、前列腺素、抗心律失常肽、内源性洋地黄素、心肌生长因子、降钙素基因相关肽(CGRP)等,具有激素样的强大生物活性,它们不仅可以影响和调节心脏的活动,同时还可以循环激素的形式,作用于远隔器官,调节血管运动和全身水、电解质平衡。

1.心钠素

心钠素又称心房肽或称心房钠尿肽(ANP)。它是由心房合成、贮存、分泌的一种多肽类激素,其主要生理功能如下。

(1)对肾脏的作用:心钠素具有显著的利钠、利尿效应,是目前已知的最强的利钠、利尿剂。心钠素利钠、利尿的可能机制有三:一是通过增加肾小球的滤过率来实现其利尿作用;二是抑制肾素-血管紧张素-醛固酮系统的作用。心钠素能使肾素、血管紧张素和醛固酮的分泌减少;其三是抑制抗利尿激素的合成与释放,从而减少肾小管对水分的重吸收。

(2)对心血管系统的作用:最近的研究表明,心钠素具有舒张血管、降低血压、调节心脏功能和改善,心律失常等作用。舒张血管机制可能是:心钠素能对抗血管紧张素Ⅱ、去甲肾上腺素以及组胺和5-羟色胺所引起的缩血管效应,从而较强地舒血管;降低血压机制可能是:心钠素的舒血管作用引起外周阻力下降,而且心钠素的利钠、利尿作用减少了血容量,从而引起回心血量减少、心搏出量减少。

2.心脏的肾素-血管紧张素系统

近年来,肾素和血管紧张素原分子生物学研究有了较大进展,发现在心脏内有一个独立于肾脏的肾素-血管紧张素系统(RAS)。(https://www.daowen.com)

RAS 的生理作用主要表现在以下几个方面:一是引起冠状血管的收缩以调节冠状循环;二是促进心内交感神经末梢释放儿茶酚胺,增强心肌收缩能力;三是促进心肌细胞蛋白质的合成,刺激心肌细胞生长,引致心肌肥厚。它在病理生理学中的意义是加重和诱发心肌缺血或灌注损伤,诱发心肌缺血所引起的室性心律失常。

3.降钙素基因相关肽(CGRP)

CGRP 对心脏的效应,一般认为表现为正性变时、变力作用,其作用原理可能系反射性交感神经兴奋所致。CGRP 促进缺血心肌的功能恢复,改善休克所引起的心功能下降。CGRP 对血管的效应,表现为强烈的舒血管作用,尤其对微血管的作用显著,伴有明显的血压下降。

4.血管内皮分泌功能

传统上认为血管内皮细胞是血管壁的一种保护层,近年来发现血管内皮是一个代谢极其活跃的组织,还被认为是一个内分泌器官。它可分泌多种因子,如血小板衍化生长因子(PDGF)、前列腺环素(PGI2)、内皮素(endothelin,ET)、蛋白聚糖(PGs)、纤溶酶原激活物(plasminogen activator,PA)和纤溶酶原激活物抑制物(PAI)等。

PDGF 主要来源于血小板,当血管受损时被激活的内皮细胞、平滑肌细胞和成纤维细胞、巨噬细胞均可合成、释放PDGF。PDGF 的靶细胞主要是中胚层来源的平滑肌细胞,PDGF 有促平滑肌细胞分裂、增殖以及趋化作用,与动脉粥样硬化的形成关系密切。

PGI2 具有强大的舒张血管和抗血小板凝集的功能。

ET 是一种由21 个氨基酸所组成的多肽,是由内皮细胞在缺氧状态下所分泌,具有强大的血管收缩作用。血浆内皮素水平异常升高,可以作为危重疾病时循环和呼吸衰竭的一个重要指征。

PGs:维持血管壁结构的完整性,有多种类型,其中最受关注的一种为硫酸乙酰肝素蛋白聚糖(heparan sulfate proteoglycan,HSPG)。该物质与血小板表面都带有很强的负电荷,可阻止血小板黏附于内皮细胞,而具有抗凝作用。近来有人经过体外实验证明HSPG 还可以抑制单核巨噬细胞受体活性,减少脂质蓄积,因而具有抗动脉粥样硬化的作用。

PA 和PAI:内源性的PA 是一重要的生理性纤溶酶原激活物,可启动纤溶机制,使血液中的血栓或纤维蛋白凝块溶解。而PAI 是一种血浆蛋白酶抑制剂(促凝物质),正常时两种活性物质之间的平衡保持着血液的正常功能状态。

此外,血管平滑肌可以合成、分泌肾素和血管紧张素,调节局部血管的紧张性和血流。血液中的红细胞、白细胞、单核细胞、淋巴细胞等均可以产生多种细胞因子。如红细胞可产生高血压因子、利钠因子和抑钠素等血管活性物质。还有白细胞介素、吞噬素、5-HT、组胺、血小板活化因子、干扰素等。它们不仅可以调节免疫和机体防御功能,亦可影响和调节血管的平滑肌细胞及凝血功能。

总之,整个心血管系统都具有分泌功能,它们在维持内环境的稳定和自身防病机制上均发挥各自不同的重要作用。同时,随着循环内分泌学的深入发展,将会为心血管疾病的防治带来更加广阔的前景。