Cвязывание ацетилхолина с мускариновыми м2-рецепторами сердца ведет к активации Gi-белка особого класса. Его активированная a-субъединица затем отделяется от bg-димера, а bg-димер напрямую взаимодействует с KACh-каналами. a-Субъединица при этом ингибирует аденилилатциклазу, оказывая противоположный эффект стимуляции b1-рецепторов и препятствуя активации Ca2+-каналов.
Другой механизм ацетилхолина заключается в угнетении выделения норадреналина соседними окончаниями нервных волокон симпатической нервной системы.
Симпатические нервы и их медиатор норадреналин усиливают медленный входящий кальциевый ток L-типа (то есть повышают проницаемость для ионов Са2+). При этом сила сокращений увеличивается, поскольку возрастает эффективность электромеханического сопряжения. Влияние катехоламинов на АВ-узел по вышеизложенным соображениям также, очевидно, обусловлено усилением медленного входящего кальциевого тока. Что касается ускорения расслабления сердечной мышцы, сопровождающего положительный инотропный эффект, то его связывают со стимуляцией поступления Са2+ во внутриклеточные депо.
Катехоламины связываются с b1-рецептором, что приводит к активации Gs-белка, который стимулирует аденилатциклазу. В результате внутриклеточный уровень цАМФ увеличивается, и, таким образом, усиливается активность протеинкиназы А. Это усиливает активацию Ca2+-каналов L-типа в клеточной мембране, а значит, увеличивает вход Ca2+ в клетки из межклеточной жидкости.
Эффекты нейропептида Y на миокард могут проявляться в виде отрицательного или положительного инотропного и хронотропного эффекта.
Следует подчеркнуть, что симпатическая и парасимпатическая нервные системы взаимодействуют друг с другом. Возбуждение парасимпатической нервной системы не только активирует м-холинорецепторы, но и угнетает высвобождение норадреналина из окончаний симпатических нервов. В свою очередь норадреналин способен угнетать высвобождение АХ.
Тонус блуждающих и симпатических нервов
Деятельность сердца находится под постоянными воздействиями со стороны блуждающих и симпатических нервов. Эти постоянные влияния блуждающих и симпатических нервов называются их тонусом.
У здоровых людей, находящихся в спокойном состоянии, обычно преобладает тоническое влияние парасимпатической нервной системы. Когда здоровому человеку вводят атропин, антагонист мускариновых рецепторов, который блокирует воздействия парасимпатической нервной системы, ЧСС, как правило, значительно возрастает. Если здоровому человеку вводят пропранолол, антагонист b-адренергических рецепторов, который блокирует воздействия симпатической нервной системы, ЧСС незначительно уменьшается. Когда оба отдела АНС блокированы, ЧСС у молодых людей в среднем достигает значения 100 уд./мин. ЧСС, которая устанавливается при полной блокаде АНС, называется собственной ЧСС.
Гуморальная регуляция функции сердца
Влияние ионов K+. Увеличение концентрации K+ вдвое — до 8 ммоль/л, приводит к незначительной деполяризации, сопровождающейся повышением возбудимости и скорости проведения, а также к подавлению гетеротопных очагов возбуждения. При значительном возрастании концентрации K+ (выше 8 ммоль/л) возбудимость, скорость проведения и длительность ПД падают, в результате уменьшается сократимость, СА-узел перестает функционировать как водитель ритма и происходит остановка сердца.
Снижение же внеклеточной концентрации K+ (ниже 4 ммоль/л) приводит главным образом к повышению активности пейсмекера, при этом активируются также гетеротопные очаги возбуждения, что может сопровождаться нарушениями ритма.
Снижение возбудимости под действием растворов с высокой концентрацией K+ используют в хирургии сердца, чтобы вызвать его временную остановку; кровообращение в этих условиях поддерживается аппаратом искусственного кровообращения.
Влияние ионов кальция. Ионы кальция являются инициаторами мышечного сокращения, поэтому избыток ионов кальция увеличивает силу сокращения миокарда вплоть до формирования сокращений спастического характера. И наоборот, недостаток ионов кальция ведет к развитию сердечной слабости.
Среди гормонов, влияющих на сердце, важная роль принадлежит катехоламинам (главным образом адреналину). Действие адреналина соответствует влиянию симпатической нервной системы. Следовательно, они учащают сердечный ритм и усиливают силу систолы.
Гормоны коры надпочечников могут увеличивать сократительную способность. Более того, гидрокортизон потенцирует кардиотонический эффект катехоламинов. Это потенцирование частично может быть обусловлено способностью глюкокортикоидов угнетать механизмы захвата катехоламинов.
Гормоны щитовидной железы увеличивают сократительную способность миокарда. Скорость гидролиза АТФ и поглощения внутриклеточного кальция саркоплазматическим ретикулумом увеличивались при вызванном в процессе экспериментов гипертиреозе, тогда как гипотиреоз вызывал обратный эффект. Гормоны увеличивают синтез белков в сердце, что приводит к его гипертрофии.
Изменения в деятельности сердечно-сосудистой системы при дисфункции щитовидной железы вызываются также с помощью косвенных механизмов. Гиперфункция щитовидной железы увеличивает интенсивность обмена веществ в организме, что, в свою очередь, вызывает расширение артериол. Последующее снижение общего периферического сопротивления увеличивает сердечный выброс.
Инсулин оказывает на сердце ярко выраженное прямое положительное инотропное воздействие, которое усиливается антагонистами b-адренергических рецепторов.
Глюкагон оказывает на сердце выраженные положительные инотропное и хронотропное влияния. Этот эндогенный гормон, возможно, не играет важной роли при нормальной работе сердечно-сосудистой системы, но используется в клинической практике для усиления сердечной деятельности. И глюкагон, и катехоламины активизируют аденилатциклазу, что увеличивает уровень цАМФ в тканях миокарда. Катехоламины активизируют аденилатциклазу, взаимодействуя с b-адренергическими рецепторами, тогда как глюкагон активизирует этот фермент с помощью другого механизма.
Гормоны, вырабатываемые передней долей гипофиза. Нарушения работы сердечно-сосудистой системы при гипофункции гипофиза связаны, главным образом, с сопутствующей недостаточностью коры надпочечников и недостаточностью функции щитовидной железы.