Odruch z baroreceptorów: Fizjologia i Znaczenie Kliniczne
- Szczegóły
Baroreceptory są zakończeniami aferentnych włókien czuciowych zlokalizowanymi w łuku aorty i w zatoce szyjnej. Ich funkcja wiąże się z kontrolą ciśnienia tętniczego i ochroną serca przed arytmią poprzez działanie analogiczne do pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego między wartością ciśnienia a impulsacją z nerwu błędnego. Pierwszymi, którzy w latach 20. ubiegłego wieku opisali odruchowy charakter zmian ciśnienia tętniczego i częstości rytmu serca, byli Hering i Koch.
Od tamtej pory trwają badania, w których metodami inwazyjnymi i nieinwazyjnymi bada się i opisuje mechanizm odruchu z baroreceptorów oraz ocenia jego czułość (BRS, baroreflex sensitivity) w różnych sytuacjach klinicznych. W ciągu tych kilkudziesięciu lat oczywistym stał się związek między baroreceptorami a układem sercowo-naczyniowym. Stwierdzono, że w wyniku chorób tego układu dochodzi do upośledzenia mechanizmu impulsacji nerwu błędnego, co prowadzi do zachwiania równowagi hemodynamicznej w całym organizmie wskutek przewlekłej aktywacji adrenergicznej.
Wyniki najnowszych badań wskazują, że stymulacja baroreceptorów tętniczych może się okazać skuteczna w leczeniu chorób serca czy też przewlekłego nadciśnienia. Problem dysfunkcji układu sercowo-naczyniowego może wynikać nie tylko z chorób kardiologicznych, ale być skutkiem schorzeń ośrodkowego układu nerwowego, w tym urazowego uszkodzenia mózgu (TBI, traumatic brain injury) czy krwotoku podpajęczynówkowego (SAH, subanachroid haemorrhage).
Lokalizacja i Podział Baroreceptorów
Baroreceptory są wrażliwymi na rozciąganie zakończeniami aferentnych włókien czuciowych zlokalizowanymi w łuku aorty oraz w zatoce szyjnej w pobliżu rozwidlenia tętnicy szyjnej wspólnej. Aferentne włókna baroreceptorów z zatok szyjnych łączą się z nerwem językowo-gardłowym (IX), a następnie z jądrem pasma samotnego (NTS, nucleus tracti solitarii) znajdującym się w rdzeniu przedłużonym. Baroreceptory w łuku aorty są rozmieszczone głównie w ścianach naczyń tętniczych między łukiem aorty i prawą tętnicą podobojczykową. Włókna czuciowe z tych receptorów dołączają się do nerwu błędnego (X).
Baroreceptory, zależenie od rodzaju naczynia w jakim się znajdują, dzielą się na dwie kategorie - wysokociśnieniowe baroreceptory tętnicze (ang. arterial baroreceptors), opisane powyżej, oraz niskociśnieniowe baroreceptory (ang. cardiopulmonary baroreceptors), zwane receptorami sercowo-płucnymi.
Przeczytaj także: Definicja i pomiar filtracji kłębuszkowej
Mechanizm Działania Baroreceptorów
Baroreceptory tętnicze działają za pośrednictwem nerwu błędnego, który, pobudzony zmianą wartości ciśnienia w zatoce szyjnej, prowadzi do zahamowania efektów tropowych serca (blokowanie układu współczulnego) lub ich nasilenia (pobudzanie układu przywspółczulnego). Mechanizm działania opiera się na regulacji oporu naczyniowego, zmiany rzutu i częstości rytmu serca, co przekłada się na wzrost lub spadek wartości ciśnienia tętniczego. Z punktu widzenia automatyki jest to rodzaj ujemnego sprzężenia zwrotnego między zmianą aktywności baroreceptorów (zwiększenie lub zmniejszenie impulsacji) a wartością ciśnienia, którego celem jest zachowanie tej wartości na ustalonym, fizjologicznie prawidłowym, poziomie.
W uproszczonym modelu zakłada się, że wzrost średniego ciśnienia tętniczego (MAP, mean arterial pressure) stymuluje pracę baroreceptorów, które natychmiast hamują wpływ układu współczulnego na naczynia obwodowe i serce. Przewaga układu przywspółczulnego powoduje spadek oporu obwodowego, zmniejszenie częstości rytmu i rzutu serca - i odwrotnie: spadek MAP powoduje zahamowanie działania baroreceptorów, wzrost aktywacji współczulnej, zwężenie naczyń oraz zwiększenie częstości i rzutu serca. Celem obu tych mechanizmów, opartych na równowadze współczulno-przywspółczulnej, jest przywrócenie prawidłowego MAP. Jak w każdym systemie sterowania z opóźnieniem czasowym, również w tym przypadku istnieje okres rezonansowy, wynoszący około 10 sekund. We wcześniejszych pracach ukazano, że liczne elementy dynamiczne i stałe opóźnienie czasowe w działaniu baroreceptorów prowadzą do wytworzenia rezonansowej, samopodtrzymującej oscylacji ciśnienia tętniczego, nazywanej falą Mayera.
Oprócz oczywistej funkcji związanej z kontrolą ciśnienia odruchy z baroreceptorów chronią serce w sytuacjach stresowych, zmniejszając wpływ układu współczulnego na rzecz przywspółczulnego, co chroni mięsień sercowy przed arytmią. Czułość baroreceptorów tętniczych ocenia się metodami inwazyjnymi (m.in. z użyciem fenylefryny) lub nieinwazyjnymi.
Baroreceptory a Urazowe Uszkodzenie Mózgu (TBI)
W wyniku urazów mózgu bardzo często dochodzi do powikłań sercowo-naczyniowych związanych z upośledzeniem odruchu z baroreceptorów tętniczych. Urazowe uszkodzenie mózgu to nie tylko jednorazowy incydent, któremu ulega pacjent, ale przewlekły stan chorobowy, który niesie za sobą liczne dysfunkcje. Wśród problemów, z jakimi borykają się pacjenci po TBI, należy wskazać wzrost częstości występowania napadów padaczkowych, zaburzenia snu, choroby neurozwyrodnieniowe, zaburzenia poznawcze, a także choroby o podłożu innym niż neurologiczne (zaburzenia seksualne, patologie pęcherza moczowego i jelit), które utrzymują się przez miesiące, a nawet lata po doznanym uszkodzeniu.
Powikłania sercowo-naczyniowe są powszechne po urazie mózgu i wiążą się z występowaniem w tej grupie chorych zwiększonej śmiertelności. Wśród stwierdzonych patologii należy wskazać między innymi neurogenne „ogłuszenie” mięśnia sercowego (NSM, neurogenic stunned myocardium). Zespół ten jest spowodowany przez miejscowe uwalnianie noradrenaliny ze współczulnych zakończeń nerwowych mięśnia sercowego.
Przeczytaj także: Webber AP8400 - wymiana filtrów
W 2003 roku Robinson i wsp. przedstawili pracę, w której BRS oceniano u 124 pacjentów po udarze niedokrwiennym. Zwiększoną śmiertelność po średnio 4 latach stwierdzono u pacjentów z wynikiem BRS nie większym niż 5 ms/mm Hg na podstawie krzywych przeżycia. W przeprowadzonych badaniach wykazano powiązanie dysfunkcji baroreceptorów tętniczych ze złymi wynikami leczenia w grupie z ostrym niedokrwieniem mózgu.
W 2014 roku opublikowano pracę, której celem była ocena zmienności rytmu zatokowego (HRV, heart rate variability) oraz BRS u pacjentów z TBI. Zakładano, że pomiar dysfunkcji tych dwóch parametrów może być czynnikiem rokowniczym odległych wyników leczenia (ocena w skali Glasgow Outcome Scale Extended [GOSE] < 5 pkt. rok po hospitalizacji). Czułość baroreceptorów była istotnie obniżona w grupie pacjentów, którzy uzyskali w GOSE poniżej 5 punktów. Wyniki wskazują, że różnica w zakresie BRS między grupami z satysfakcjonującym i niezadowalającym GOSE nie wynika z rozległości urazu, stosowania leków uspokajających lub przeciwbólowych, a raczej z utrzymujących się zaburzeń autonomicznego układu nerwowego.
Dość obszerny przegląd literatury dotyczący powiązania między zaburzeniami HRV i BRS a ostrym udarem mózgu, opublikowany w czasopiśmie „International Journal of Stroke” w 2015 roku, wskazuje jednak na znaczący problem metodologiczny występujący w tego typu badaniach. Autorzy wskazują, że ze względu na stosowanie zróżnicowanych klinicznie metod badawczych, wnioskowanie na podstawie ograniczonej próby pacjentów oraz używanie różnych kryteriów kwalifikacji i wykluczenia pacjentów z analizowanej grupy, a także uogólnianie wniosków dotyczących predykcji odległych wyników leczenia na podstawie HRV i BRS może być mylące. Wskazują jednocześnie, że dysfunkcje autonomicznego układu nerwowego o podłożu kardiologicznym, manifestujące się patologią w sygnale HRV i BRS, wiążą się z ciężkością udaru, wczesnymi i późnymi powikłaniami oraz zwiększoną śmiertelnością pacjentów.
W 2016 roku grupa duńskich naukowców opublikowała badania dotyczące zaburzeń autoregulacji mózgowej u pacjentów z ciężkimi urazami głowy. Jednym z wniosków, wynikających z tej pracy, był fakt, że przy częstotliwości około 0,1 Hz (zakres reprezentujący działanie receptorów) obserwowano zmniejszenie HRV prowadzące do upośledzenia działania baroreceptorów. Dysfunkcja ta wyjaśnia z kolei pojawiającą się ortostatyczną nietolerancję (wyrażającą się w obniżeniu MAP), która występuje u tych pacjentów w czasie testu pochyleniowego.
Na łamach „BMC Neurology” w 2016 roku podjęto temat wzrostu śmiertelności w okresie odległym (czas obserwacji pacjentów wynosił średnio 34 miesiące od wystąpienia urazu) u chorych z łagodną postacią urazu mózgu (ang. post-mTBI). Wśród urazów mózgu uszkodzenia, które można zaliczyć do grupy łagodnych, występują 10-krotnie częściej niż te, które należą do grupy umiarkowanych czy ciężkich. Mimo swej łagodności one również powodują ubytkowe objawy neurologiczne, zaburzenia poznawcze i zaburzenia w funkcjonowaniu społecznym.
Przeczytaj także: Optymalne rozcieńczenie bimbru
W 2002 roku badacze Black oraz Graham opublikowali wyniki, w których zaprezentowali pogląd, że dysfunkcja ośrodków sterujących w autonomicznym układzie nerwowym może powodować nagłe zgony pacjentów po mTBI nawet po latach od urazu. Autorzy wspomnianej pracy opublikowanej w „BMC Neurology” we wcześniejszych badaniach wykazali spadek autonomicznej modulacji układu sercowo-naczyniowego w spoczynku, z przesunięciem w stronę układu współczulnego, oraz obniżone wartości BRS u pacjentów z mTBI. Na podstawie tych przesłanek postawili tezę, że naruszona modulacja baroreceptorów może się przełożyć na zwiększone ryzyko wystąpienia zgonów wśród pacjentów po mTBI. Ma to bezpośredni związek z fizjologią działania baroreceptorów, które wywołują zmiany w aktywności układów współczulnego i przywspółczulnego za pomocą impulsacji biegnącej w stronę centralnej sieci autonomicznej (CAN, central autonomic network). Sieć ta obejmuje neurony między innymi obszaru przedniego przedwzrokowego podwzgórza.
Manewr Valsalvy
Manewr Valsalvy to próba nasilonego wydechu przy zamkniętej głośni. Powoduje to wzrost ciśnienia w klatce piersiowej, co prowadzi do wzrostu tętna i ciśnienia krwi. Próba Valsalvy polega na wykonaniu nasilonego wydechu przy zamkniętej głośni przez około 15 sekund. Następnie reakcje kompensacyjne przywracają prawidłowe ciśnienie krwi i są pośredniczone głównie przez odruch z baroreceptorów tętniczych.
Zadaniem osoby badanej jest wykonanie przedłużonego i trwającego 15 sekund wydechu pod stałym ciśnieniem (>40 mm Hg). Test składa się z trzech prób przedzielonych co najmniej 3-minutowymi przerwami. W próbie Valsalvy ocenia się stosunek najwyższego HR podczas próby do najniższego HR po jej zakończeniu. Prawidłowa wartość współczynnika Valsalvy wynosi ≥ 1,21, przy czym zakres graniczny wynosi od 1,11 do 1,20.
Przedstawiony przegląd piśmiennictwa wskazuje na wciąż rozległe, niezbadane zagadnienia dotyczące powiązań dysfunkcji układu sercowo-naczyniowego, w tym baroreceptorów tętniczych, z urazami mózgu i towarzyszącym im nierzadko SAH. Pierwsze próby kliniczne, przeprowadzane początkowo na zwierzętach, a następnie w kilkudziesięcioosobowych grupach chorych, wskazują na prognostyczną wartość oceny BRS u chorych po TBI w kontekście odległych wyników leczenia. Są to jednak wciąż zbyt małe grupy chorych, aby móc wyciągać wnioski dotyczące całej populacji.
tags: #odruch #z #baroreceptorów #fizjologia
