第三节　心血管活动的调节及内分泌功能

循环系统的基本功能是维持各器官、组织适当的血流量，以适应新陈代谢的需要。当机体的活动发生改变时，各器官组织代谢水平不同，对血流量的需求也不同。机体通过神经和体液调节机制对心脏和各部分血管活动进行调节，不仅使动脉血压维持相对稳定，而且还对各器官血流量进行重新分配，从而协调满足各器官、组织在不同情况下对血流量的需要。神经和体液对心脏的主要调节作用是改变心肌收缩能力和心率，以调节心输出量；对血管的调节则是通过改变阻力血管的口径以调节外周阻力，改变容量血管的口径以调节循环血量。

一、神经调节

心肌组织和血管平滑肌组织受机体自主神经系统的支配，具体是通过紧张性活动控制实现的。机体对心血管活动的神经调节是通过各种心血管反射实现的。支配心脏的传出神经为心交感神经和副交感神经系统中的心迷走神经，前者兴奋使心脏活动增强并调节血管的活动，后者兴奋使心脏活动抑制。

一般情况下，心血管活动主要是各种反射表现，为自主神经的紧张性活动，交感神经系统的调节作用对心血管活动有重要的意义，副交感神经系统协同交感神经系统，主要对心脏活动发挥调控作用。

心脏在心交感神经和心迷走神经双重支配下发挥功能活动，前者兴奋增强心脏功能活动，后者兴奋抑制心脏功能活动。

心交感神经主要支配窦房结、房室交界、房室束，心房肌和心室肌，其节前神经元位于脊髓胸段第1～5节的中间外侧柱。节后纤维在心脏附近形成心脏神经丛，支配心脏的各部分。两侧心交感神经在心脏上的分布有所差别。支配窦房结的交感纤维主要来自右侧的心交感神经；支配房室交界的交感纤维主要来自左侧的心交感神经；交感神经对心房肌的支配密度比心室肌的高2～4倍；对心室外膜区的支配密度比心室内膜区的大。

交感神经节后纤维释放的递质为去甲肾上腺素，与心肌细胞膜上的β型肾上腺素能受体（主要是指β₁受体）结合，可导致心率加快、房室传导加快和心脏收缩加强，心房肌和心室肌的正性变力作用、正性变时作用及正性变传导作用，即交感神经兴奋引起心率增快，兴奋传导加速，心肌收缩能力增强。使心脏更快更完全地射血，搏出量增加，收缩压明显升高，同时由于心率加快，故每分钟输出量也明显增加。交感神经的正性变力作用可同时出现在左、右两心室。普萘洛尔等β受体阻滞剂能阻断交感神经对心脏的兴奋作用。

其兴奋过程主要是去甲肾上腺素结合β₁受体，心肌工作细胞横纹肌肌膜动作电位转化收缩运动的过程。首先，胞外接受动作电位，沿肌膜-T管膜-肌细胞内部的途径传导，胞内环磷酸腺苷的高水平引起激酶A依赖蛋白激酶活性增高，通过磷酸化作用激活肌膜的L型钙通道；其次，L型钙通道的电压敏感肽段在肌膜的去极化作用下发生构象改变，“拔塞”样作用，连接肌质网或终池的钙释放通道开放，并通过顺浓度差将Ca2+释放到细胞质中，Ca2+结合JSR膜的钙结合位点引起正性变力作用，促使Ca2+与肌钙蛋白C结合，触发肌肉收缩。

Ca2+浓度的升高，磷蛋白磷酸化PKA，解离纵行肌质网膜的钙泵，增强钙泵对Ca2+的亲和力，回收Ca2+至肌质网，引起细胞质Ca2+快速下降，加快心肌舒张，此过程耗能。窦房结P细胞磷酸化的T型钙通道，引起钙内流，加快“4”期自动去极化速度，增强自律性，引起正性变时作用。心肌慢反应细胞膜磷酸化的L型钙通道，增加Ca2+内流，增大“0”期去极化速度和幅度，加快房室传导速度，引起正性变传导作用（表1-1）。

交感神经除了通过β受体实现对心肌的正性效应外，还对α受体起到调节作用。α受体被激活后，对心率的影响不大，主要引起正性变力效应，使心肌收缩张力增加，但室内压上升和下降的速率并无明显加快，心脏的收缩期延长。当β肾上腺素能受体功能受损（例如长期使用β肾上腺素能受体拮抗剂）时，心肌α肾上腺素能受体可继续对交感神经和儿茶酚胺起反应。

迷走神经是从脑发出的第10对神经，是最长、分布最广的脑神经，调节机体的感觉神经纤维、运动神经纤维和副交感神经纤维，支配机体与呼吸、消化等相关系统的大部分器官，在心脏作用中，调节心血管感觉、活动和腺体的分泌，主要支配窦房结、心房肌、房室交界、房室束及其分支，心室肌只有少量迷走神经纤维，降低心房肌收缩力明显多于心室肌。右侧心迷走神经主要影响窦房结的活动，兴奋时起到减慢心率作用；左侧心迷走神经主要影响房室传导功能，兴奋时减慢房室传导速度。

迷走神经的节前神经元和节后神经元均属于胆碱能神经元，其轴突末梢释放的神经递质为乙酰胆碱，在心内神经节节后神经元细胞膜N₁受体上发挥作用。节前神经元位于延髓的迷走神经背核和疑核区域，在不同的动物有种系差异。节前纤维下行进入心脏，与心内神经节的细胞发生突触联系。当迷走神经兴奋时，释放的乙酰胆碱与细胞膜上的M胆碱能受体结合，通过激活G蛋白，增强钾离子外流，心肌细胞膜处于超极化状态，抑制细胞的活动。心迷走神经节后纤维末梢在心肌细胞膜M型胆碱受体上发挥作用，减弱心房肌收缩力，减慢心率及房室传导速度，可引起变力作用、负性变时及变传导。

ACh激活心肌细胞膜M受体，通过相同的G蛋白-AC-cAMP-PKA通路，降低cAMP，降低PKA，产生的效应与β₁受体激活相反。抑制心肌细胞L型钙通道，减少Ca2+内流，这种效用称为负性变力。平台期复极化K+加速外流，时间缩短，也导致Ca2+内流减少，减弱收缩力。负性变时作用是由ACh作用引起“4”期窦房结P细胞Ca2+和Na+内流减少，减慢去极化速度，自律性降低。增加K+外流，增大最大复极电位，也可降低自律性。负性变传导作用主要与“0”期慢反应细胞中Ca2+内流、去极化速度以及振幅降低相关。

交感神经和迷走神经纤维末梢之间有相互连接结构，可以相互影响神经末梢递质的释放量，共同调节心脏活动。在多数情况下，迷走神经的作用比交感神经的作用强。除交感神经和迷走神经对心脏有双重支配外，心脏中还有肽能神经元，其末梢可释放神经肽Y、血管活性肠肽、降钙素基因相关肽、阿片肽等肽类递质。某些肽类递质可与单胺或乙酰胆碱等共存于同一个神经元内。当神经兴奋时，肽类递质可与单胺或乙酰胆碱一起被释放，共同作用调节效应器的活动。

在血管系统中，除真毛细血管外，其他所有的血管壁均有平滑肌，有些血管平滑肌有自发性的肌源性活动，但有的平滑肌肌源性活动很少。这些平滑肌受自主神经支配。能引起血管平滑肌收缩的神经纤维称为交感缩血管神经纤维，能使血管平滑肌舒张的神经纤维称为舒血管神经纤维，两者统称为血管运动神经纤维。大多数血管只受交感缩血管神经的单一支配，只有少部分血管受双重神经支配。

其节前神经元位于脊髄胸1～腰3节段灰质的中间外侧柱，由此发出的轴突在交感神经节内更换神经元，发出的节后纤维分布到除毛细血管以外的各种血管平滑肌。交感节前神经元为胆碱能性纤维，节后神经元胞体的膜受体为N型胆碱能受体，节后神经纤维是肾上腺素能性的，兴奋时释放去甲肾上腺素，可与血管平滑肌上的肾上腺素能α和β₂受体相结合，与α受体相结合，可增加膜对Ca2+的通透性，引起Ca2+内流，使胞浆内Ca2+浓度升高，引起血管平滑肌收缩；与β₂受体结合，则通过相同通道，反向作用使血管平滑肌舒张。

去甲肾上腺素与α受体结合的能力比与β受体结合的能力强，交感缩血管神经兴奋时主要引起缩血管效应。用免疫细胞化学等方法证明，交感缩血管纤维中也含有神经肽Y，与去甲肾上腺素共存，神经兴奋时也释放神经肽Y，表现极强的缩血管效应。中枢神经系统通过改变交感缩血管纤维紧张度来调节血管平滑肌的舒缩活动，进而调节不同器官的血流阻力和血流量。当支配某一器官的缩血管纤维兴奋时可引起血管阻力增大，血流量减少；毛细血管前阻力与后阻力的比值增大，毛细血管平均压降低，组织液被重吸收；容量血管收缩，静脉回流量增加。

大多数血管都受交感缩血管神经的支配，但是，在各组织器官中，交感缩血管神经纤维分布的密度不均，冠状血管和脑血管中分布较少。当失血等应急状态引起交感神经高度兴奋时，有利于保证心、脑等重要器官优先得到血液供应。在同一器官的各段血管中交感缩血管纤维分布的密度也不同，如动脉血管中交感缩血管神经纤维的密度高于静脉血管，动脉血管越细，缩血管神经纤维的密度越高。微小动脉高于中大动脉，这种不同分布的特点保证了外周阻力的有效调节和大动脉作为弹性贮器的功能。

安静时，交感缩血管神经也经常发放低频率的神经冲动，使血管平滑肌处于轻度收缩状态，称为交感缩血管紧张。中枢神经系统通过改变交感缩血管紧张的程度来调节血管平滑肌的舒缩活动，从而调节不同器官的血流阻力和血流量。当支配某一器官的交感缩血管纤维兴奋时可引起以下效应：①该血管的血流阻力增高，血流量减少；②毛细血管前阻力与后阻力的比值增大，毛细血管平均压降低，有利于组织液被重吸收；③容量血管收缩，静脉回流量增加。

交感舒血管纤维只支配骨骼肌的微动脉，末梢释放的递质为乙酰胆碱，与血管平滑肌的M胆碱能受体结合而产生舒血管效应。当机体处于情绪激动或准备做剧烈肌肉运动等情况时发放冲动，使骨骼肌血管舒张，血流量增多，为机体活动提供充足的血流量；其他器官则因交感缩血管神经兴奋加强而收缩，使血流量重新分配，表明交感舒血管纤维可能参与机体的防御反应。这类神经纤维在调节血压中起的作用较小，但对于运动及防御反应时的血流量重新分配起重要作用。

副交感舒血管纤维主要分布在脑，唾液腺、胃肠道腺体和外生殖器等少数器官的血管；这些器官的血管也受交感缩血管神经的支配。副交感舒血管神经的节前神经元细胞体位于脑干的某些神经核团和脊髓段的中间外侧柱，节后纤维末梢释放的递质乙酰胆碱，与血管平滑肌的胆碱能M型受体结合，引起血管舒张。副交感舒血管神经的活动只对所支配器官的血流量起调节作用。对循环系统总外周阻力的影响较小。

皮肤受到刺激时，冲动由感觉神经纤维传入脊髓，脊髓背根舒血管神经纤维在外周末梢处有分支，冲动除向中枢传导外，还可通过分支向外周传到受刺激部位邻近的微动脉，使之舒张，局部皮肤出现红晕，称为轴突反射。支配汗腺的交感神经元和支配颌下腺的副交感神经元等有血管活性肠肽与乙酰胆碱共存。当血管活性肠肽神经元兴奋时，其末梢释放的乙酰胆碱引起腺细胞分泌，而同时释放的血管活性肠肽可使局部血管舒张，局部组织血流量增加，有利于腺体的分泌活动。

中枢神经系统中与心血管反射有关的神经元集中的部位称为心血管中枢。心血管中枢广泛地分布在由脊髓至大脑皮质的各级水平，包括脊髓灰质中间外侧柱、脑干、下丘脑，大脑边缘叶以及大脑皮质的一些部位。各级纵贯上下相互连接一些神经结构。这些心血管中枢包括：延髓心血管神经元，脑干心血管中枢和延髓及脑干以上部分，如下丘脑、大脑和小脑，都存在与心血管活动有关的神经元。其中延髓部位心血管中枢是心血管活动最重要的调控枢纽。

延髓心血管中枢至少可以包括以下四个部位神经元，分别为缩血管区、舒血管区、传入神经接替站和心抑制区。下丘脑是机体防御反应的高级整合部位。电刺激下丘脑防御反应区，动物立即处于警觉状态，骨骼肌肌紧张加强，表现出准备防御的姿势等行为反应。同时还出现骨骼肌血管舒张、皮肤和内脏血管收缩、心率加快、心肌收缩力增强、血压升高等一系列心血管反应。这一反应增强机体对紧急情况的适应与处理能力。

位于胸腰部中间外侧柱的脊髓交感节前神经元支配心脏，同时位于脊髓骶部副交感节前神经元支配心血管，它们是高位心血管中枢调控心血管活动最终传出通路，并受其调控。脊髓交感节前神经元调节能力低，只能完成原始心血管反射，维持基本血管张力。下丘脑室旁核主要在心血管活动的整合中发挥作用，它可以控制脊髓中间外侧柱交感节前神经元，调节延髓头端腹外侧区，进而调节心血管的活动。

安静情况下，自主性神经纤维上有低频的神经冲动传到效应器，称为紧张性活动。迷走神经、交感神经和交感缩血管神经紧张性活动起源于延髄的心血管中枢；脑干心血管中枢的紧张性活动一方面受高级中枢下传的和外周感受器上传的神经冲动的影响，另一方面与中枢神经元所处的局部环境（如脑脊液、血液）中的化学物质（如CO₂、O₂、pH）有关。心脏受交感神经和迷走神经双重支配。心迷走中枢的紧张性活动主要与平均动脉压有关。安静情况下，迷走神经紧张占优势，心率约为75次/min，如果用阻断迷走神经与心交感神经的药物，心率将增至100次/min左右。情绪激动或运动时，心交感紧张占优势而使心率明显增快。交感缩血管纤维在平时发放节律性的低频冲动，使血管经常处于一定的收缩状态，在维持一定的动脉血压血中起重要作用。

机体为了适应所处状态和环境，通过心血管反射的调控使心血管发生相应改变。

胸部和颈部的大动脉壁中存在着许多压力感受器，功能上最重要的压力感受器区域位于颈动脉窦和主动脉弓壁的外膜下。压力感受性反射的传出神经为迷走神经、交感神经和交感缩血管神经，效应器为心脏和血管。当动脉血压突然升高时，颈动脉窦和主动脉弓压力感受器受到的刺激增强，其传入神经的冲动频率明显增多。这些传入神经到达延髓，通过中枢机制，使心迷走紧张加强，心交感紧张和交感缩血管紧张减弱，其效应为心率减慢，心输出量减少，外周血管阻力降低，故动脉血管下降。

动脉的压力感受器实际上是机械感受器或血管壁牵张感受器。因为它们的适宜刺激是血液对动脉壁的机械牵张。正常情况下，颈动脉窦压力感受器比主动脉弓压力感受器更敏感。在一定范围（60～180mmHg）内，压力感受器的传入冲动频率与动脉血压、动脉管壁的扩张程度成正比。当颈动脉窦区的压力低于60mmHg时，压力感受器没有传入冲动；而当窦内压超过180mmHg时，压力感受器的活动已接近最大值，传入冲动不再增加。

在心房、心室和肺循环大血管壁存在许多感受器，被称为心肺感受器，其传入神经纤维走行于迷走神经干内或交感神经内。引起心肺感受器的适宜刺激主要是血管壁的机械牵张和血管内一些化学物质，如前列腺素、缓激肽等。大多数心肺感受器引起的反射效应是交感神经紧张降低，心迷走神经紧张加强，导致心率减慢，心输出量减少，外周血管阻力降低，故血压下降，心肺感受器对于心血管在循环血量调节、成分调节具有重要意义。

在过去较长时期里，人们一直认为，整个交感神经系统要么一起兴奋，要么一起抑制。后来认识到不同部分的交感神经、副交感神经的活动都是有分化的。具体来说，各种心血管反射都是在特定条件下发生。心血管中枢神经通过对机体不同组织器官的活动进行复杂的整合调节，即表现为一定整合反应，这些整合反应主要在于根据机体所处状况判断，调整心率、心输出量、血压，协调各肌肉、组织收缩和舒张关系，使各器官之间的血流分配能适应机体当时功能活动的需要。

二、体液调节

心血管活动的体液调节是指血液和组织中一些化学物质对心肌和血管平滑肌的活动发生影响，并起调节作用。这些体液因素中，有些是通过血液携带的，可广泛作用于心血管系统，有些则在组织中形成，主要作用于局部的血管，对局部组织中的血流起调节作用。

肾素是由肾近球细胞合成和分泌的一种酸性蛋白酶，经肾静脉进入血循环。血浆中的肾素底物，经肝脏合成血管紧张素原，在肾素的作用下水解，生成不具活性的10肽的血管紧张素Ⅰ，在血管紧张素转化酶的作用下，生成8肽的血管紧张素Ⅱ，与血管平滑肌、肾上腺皮质球状带细胞、脑等器官上的血管紧张素受体相结合，产生缩血管效应，引起动脉血压升高。血管紧张素Ⅱ是已知最强的缩血管物质之一。循环中低浓度的血管紧张素Ⅱ可能与交感缩血管紧张的维持有一定关系。

肾上腺素和去甲肾上腺素在化学结构上都属于儿茶酚胺，循环血液中的肾上腺素和去甲肾上腺素主要来自肾髓质，两者对心脏和血管的作用存在差异。肾上腺素能与α和β两类肾上腺素能受体相结合。在心脏，肾上腺素与β肾上腺素能受体结合，产生正性变时和变力作用，使心输出量增加。在血管上，肾上腺素的作用取决于血管平滑肌上的α和β受体的分布情况。静脉使用去甲肾上腺素，可使全身血管广泛收缩，动脉血压升高；血压升高又使压力感受性反射活动加强，压力感受性反射对心脏的效应超过去甲肾上腺素对心脏的直接效应，心率减慢。

血管加压素是在下丘脑视上核和室旁核一部分神经元内合成的，可以促进水的重吸收，故又称为抗利尿激素。它可以作用于血管平滑肌的相应受体，引起血管平滑肌收缩，是已知最强的缩血管物质之一。在正常情况下，血管加压素首先产生抗利尿效应，只有当血浆浓度明显高于正常时，才引起血压升高。因此，其对于保持体内细胞外液量和血浆渗透压的稳态和动脉血压的稳态，起到重要作用。

心内皮细胞位于心血管内表面，合成并释放多种心血管内活性物质，引起局部心血管平滑肌舒张或收缩功能的调控。在心内皮完整条件下，ACh通过促使其释放一种舒张心血管的物质，这种物质被称为内皮舒张因子即NO。NO通过抑制血小板黏附预防血栓形成，又可通过抑制平滑肌细胞的增殖维持心血管的正常结构和功能。机体的NO是L-精氨酸在一氧化氮合酶催化作用下生成。NO通过其高度的脂溶特性，扩散并激活心血管平滑肌细胞内可溶性鸟苷酸环化酶，增高细胞内环磷鸟嘌呤核苷，激活相关蛋白激酶，致使Ca2+外流，降低游离Ca2+浓度，引起心血管平滑肌功能舒张。

机体缓激肽、ATP、ACh、内皮素等多种体液因素通过引起NO的合成及释放，促进心血管平滑肌发挥舒张作用。除此之外，心血管内皮细胞也可产生多种缩血管物质，即内皮缩血管因子，其中最持久最为广知的是ET，属于一种多肽。ET具有强效缩血管效应的同时，并能促进细胞增殖肥大，影响心血管细胞凋亡、分化和表型转化，调节心血管活动。通过相应通道，可以引起心血管平滑肌收缩，可能持久调节血压。心血管的血流在正常情况下，对心内皮产生的切应力刺激，促使内皮细胞合成和释放ET。

激肽释放酶是体内的一类蛋白酶，可使某些蛋白质底物激肽原分解为激肽，分为血浆激肽释放酶和组织激肽释放酶。血浆激肽释放酶水解高分子量激肽原，直接生成缓激肽。组织激肽释放酶通过催化血浆中的低分子激肽原，产生血管舒张素或胰激肽，再由氨基肽酶催化，生成缓激肽。激肽有舒血管活性，可参与对血压和局部组织血流的调节，同时可以使内脏的平滑肌收缩，亦可通过内皮释放一氧化氮使血管平滑肌舒张，增强血管通透性。最终缓激肽被激肽酶水解。

心房利钠肽是由心房壁受到张力刺激后心房肌细胞合成和释放的一类多肽，能使血管舒张，外周阻力降低，降低血压；减少心脏搏出量，减慢心率，降低心输出量，促进心血管心律失常和心功能的改善。作用于肾的受体，抑制肾的近球细胞释放肾素，抑制肾上腺球状带细胞释放醛固酮，并产生对抗作用，直接或间接引起排水和排钠增多，最终导致体内细胞外液减少，血压降低。同时，ANP具有对抗多种缩血管物质的作用，它是机体调节水盐平衡的一种重要的体液因素。

还有其他体液因子也参与了机体的体液调节，如前列腺素、阿片肽。PGs有多种结构和类型，与心脏结构和功能相关在于调节血压、调节水盐代谢；在肾脏和心血管组织合成，具有舒张血管作用，参与调节血压稳态。阿片肽类主要作用在于降低血压，通过垂体释放的阿片肽可能调节心血管中枢，在血液中的阿片肽通过进入脑部，作用于心血管活动相关核团，抑制交感神经兴奋，增强心迷走神经兴奋。阿片肽结合血管壁的阿片受体，促使血管平滑肌舒张；结合交感缩血管神经纤维末梢突触前膜中阿片受体，降低递质的释放。

三、自身调节

体内各器官的血流量一般取决于器官组织的代谢活动，代谢活动强，耗氧量多，血流量就越多。器官血流量主要通过对灌注该器官阻力血管的口径调节。除了上述的神经调节和体液调节外，还有局部组织内的调节机制，这种调节机制存在于器官组织或血管本身，也称为自身调节。主要包括两大类，即代谢性自身调节和肌源性自身调节。前者主要指当组织代谢活动增强时，局部组织中氧分压降低，多种代谢产物，如二氧化碳、氢离子、腺苷、ATP、钾离子等积聚，从而使局部微动脉和毛细血管前括约肌舒张，局部血流量增多，故能向组织提供更多的氧，并带走代谢产物。心血管平滑肌本身有保持一定紧张性收缩的现象称为肌源性活动，肌源性自身调节机制的意义在于即使血压在一定程度发生变化，也能使心脏的血流量保持相对稳定，保护心脏的正常结构和功能。

四、动脉血压的长期调节

动脉血压的神经调节主要是在短时间内血压发生变化的情况下起调节作用的，以满足机体生理活动的需要。而当血压在较长时间内（数小时、数天、数月或更长）发生变化时，神经反射的效应常不足以将血压调节到正常水平。在动脉血压的长期调节中起重要作用的是肾。肾通过对体内细胞外液量的调节而对动脉血压起调节作用。有人将这种机制称为肾-体液控制机制。当体内细胞外液量增多时，血量增多，血量和循环系统容量之间的相对关系发生改变，使动脉血压升高；而当动脉血压升高时，能直接导致肾排水和排钠增加，将过多的体液排出体外，从而使血压恢复到正常水平。体内细胞外液量减少时，发生相反的过程，即肾排水和排钠减少，使体液量和动脉血压恢复。

肾-体液控制也受体内多种因素的影响，如血管加压素和肾素-血管紧张素-醛固酮系统（前面已述）。其调节血压的效能主要取决于一定的血压变化能引起多大程度的肾排水排钠变化。实验证明，血压只要发生很小的变化，就可导致肾排尿量的明显变化。反之，动脉血压降低时，肾排尿明显减少，使细胞外液量增多，血压回升。总之，血压的调节是复杂的生理过程，有许多机制共同参与，相互影响，相互交叉，每一种机制都在一个方面发挥调节作用，但不能完成全部的、复杂的调节。神经调节是快速、短期内的调节，长期调节则是主要通过肾脏对细胞外液量的调节来实现的。