血管舒缩功能
人体在不同的生理状况下,各器官组织的代谢水平不同,对血流量的需求也不同。心血管系统的主要功能是及时供应机体各个部位的血液,以满足各种内外条件下,各组织对血流量的需求,并与代谢需要相适应。心血管对复杂多变的内、外环境有高度的适应能力,机体对血管功能的调节主要通过血管平滑肌的收缩和舒张改变血管口径从而调节血流阻力来实现的,而血管平滑肌反应受神经和体液等途径的调节。其中,血管内皮细胞可释放一氧化氮,前列环素、内皮源性超极化因子及内皮素等舒张或收缩物质。血管平滑肌反应也受细胞外液中的局部代谢因素的调节。
一、血管平滑肌收缩与舒张的调节机制
细胞内钙离子是血管平滑肌收缩的关键调节因子。细胞内钙离子升高的主药途径包括外部钙离子内流和细胞内肌质网钙离子的释放。钙离子内流主要通过电压依赖性钙通道,受体依赖性钙通道,非选择性阳离子通道,钙离子释放激活性钙通道等。
1. 离子通道对细胞内钙离子浓度的调控
(1)电压依赖性钙通道。
电压依赖性钙通道是钙通道中最重要的通道之一,该通道的开启和关闭受膜点位控制,当细胞膜电压的静息电压接近0mV是,钙离子从细胞外流向细胞内。
(2)与G蛋白偶联的钙通道
该类型钙通道是通过激动剂与膜上相应受体结合而开放,不依赖于膜电位的改变。由于受体与G蛋白偶联,在受到激动剂刺激时G蛋白亦发生变化,导致磷脂酶活化,经过一系列变化后,最终使细胞内的钙离子浓度增高。
(3)非选择性阳离子通道
非选择性阳离子通道对各种离子的通透性不同,属于瞬时受体电位离子通道家族,由同源或异源四聚体构成。
(4)钠离子/钙离子交换蛋白
该交换蛋白是ATP非依赖型蛋白,静息状态下从细胞内通过钠离子/钙离子交换的方式不断向细胞外排放钙离子,以保持细胞内较低的钙离子浓度。
(5)钾通道
钾通道是种类最多样的离子通道,血管平滑肌主要有四种不同的及通道,它们在决定膜电位水平和动作电位的形状方面起着关键作用。
(6)氯通道
氯离子是细胞外的主要阴离子,在20世纪80年代末,氯离子在血管平滑肌收缩功能中的重要作用引起人们的关注。
2. 钙触发信号对平滑肌细胞收缩的影响
血管收缩剂在激活胞膜上受体后,钙离子浓度升高,引起血管收缩。
二、调节血管舒张的因素
血管张力的控制是收缩与舒张的动态平衡,爱很多不同的血管即使在“静息”条件下,其张力代表着内源性收缩与舒张物质的合力。机体主要通过神经调节,内皮源性舒张因子,扩血管激素及脂肪细胞因子的生成和释放等机制来调节血管的舒张功能。
1. 神经调节
除毛细血管外,其余血管的血管壁中都有平滑肌。不同血管的平滑肌生理特性有所不同。有些血管平滑肌有自发的肌源性活动,而另一些血管平滑肌的肌源性活动则很少。但几乎所有的血管平滑肌都收植物性神经支配,因此它们的活动受到神经的调节。
(1)交感舒血管神经
交感舒血管神经支配骨骼肌血管,兴奋时末梢释放乙酰胆碱,与M受体结合使骨骼肌血管扩张,血流量增加。
(2)副交感舒血管神经
副交感舒血管神经支配脑,唾液腺,胃肠道腺体、膀胱及外生殖器等少数器官的血管。
2. 内皮源性舒张因子
血管内皮细胞可释放多种血管活性物质,对局部血液循环的调节具有重要意义。
(1)一氧化氮
血管内皮细胞合成释放的NO在动脉血压的调节中发挥重要作用。
(2)前列环素
前列环素是前列腺素家族的重要成员,由花生四烯酸在血管内皮细胞环氧酶和前列环素合酶的作用下生成。
(3)内皮源性超极化因子
除一些因子外,在血管内皮细胞中还有第三种可以调节血管舒张功能的因子,其通过使血管平滑肌细胞超极化而引起血管舒张,被命名为内皮源性超极化因子。
3. 扩血管激素
(1)心房钠尿肽
心房钠尿肽是由心房肌等多种组织合成和释放的一类多肽,心房壁受牵拉可引起ANP释放。
(2)血管活性肠多肽
血管活性肠多肽是由28个氨基酸组成的强碱性神经肽,分子量为33000000,由肠黏膜、胰腺和下丘脑的视交叉上核合成。 它具有广泛的生物作用,可影响心血管、胃肠道和呼吸系统,并具有神经保护作用。
(3)降钙素基因相关肽
降钙素基因相关肽是一种具有多种生物学活性的小分子神经多肽。它广泛分布于心血管系统内,具有正性变时和变力作用,是体内存在的一种最强大的血管舒张剂。
(4)雌激素
雌激素是一种类固醇激素,在体内雌激素主要由芳香化酶催化雄激素转化而来,已被证明是血管舒张剂,其引起血管舒张的作用机制包括内皮依赖性途径及平滑肌作用途径。
三、调节血管收缩的原因
机体可通过神经因素,合成和释放内皮源性收缩因子及缩血管激素,参与血管收缩功能的调节,从而维持血管张力。
1. 神经调节
缩血管神经属于交感神经,故一般称为交感缩血管神经,在不同的状态下产生不同的作用,可以调节不同器官的血流阻力和血流量。
2. 内皮源性收缩因子
在衰老、糖尿病、高血压和心血管疾病中,内皮依赖性收缩反应是内皮功能受损的一种表现。而内皮依赖性收缩反应是内皮功能受损的一种表现,它的产生取决于内皮依赖性收缩因子的生成。内皮依赖性收缩因子包括ROS以及环氧酶介导产生的前列腺素类物质。
(1)活性氧
ROS是外源性氧化剂或细胞内有氧代谢过程中产生的具有很高生物活性的含氧化合物的总成。
(2)花生四烯酸的代谢产物
花生四烯酸属于不饱和脂肪酸,主要存在于细胞膜磷脂中。环氧酶催化花生四烯酸转变为内过氧化物,该类物质可引起血管平滑肌的收缩。
(3)内皮素-1
内皮素是含有21个氨基酸的多肽,具有三种异构体。
3. 缩血管激素
(1)肾上腺素与去甲肾上腺素
这两种物质在化学结构上属于儿茶酚胺类,在不同的生理情况下,二者的比例可能发生变化。
(2)血管紧张素2
肾素-血管紧张素-醛固酮系统是重要的体液调节系统,可调节多种生理功能。
(3)血管加压素
血管加压素是一种九肽,由下丘脑视上核和视旁核神经元分泌,经下丘脑垂体束被运输到神经垂体,作为神经垂体激素被释放到血流。
(摘自《血管生物学》第2版)