Кровоснабжение

Введение 

В физиологических условиях каждые 100 г ткани головного мозга  в состоянии покоя за 1 мин получают 55-58 мл крови и потребляют 3-5 мл кислорода. Т. е. к головному мозгу, масса  которого у взрослого человека составляет только 2 % массы тела, за 1 мин поступает 750 - 850 мл крови, почти 20 % всего кислорода  и приблизительно столько же глюкозы. Постоянное поступление кислорода  и глюкозы необходимо для сохранения энергетического субстрата мозга, нормального функционирования нейронов, поддержания их интегративной функции.

Средняя скорость мозгового  кровотока составляет 0,5 мл*г-1 * мин-1, т.е. примерно 750 мл/мин (масса мозга  взрослого человека около 1500г). Эта  величина составляет 13% общего сердечного выброса. Скорость кровотока в сером  веществе, богатом нейронами, значительно  выше, чем в белом. При чрезвычайно  сильном возбуждении нейронов головного  мозга (пример, генерализованные судороги) мозговой кровоток может увеличиться на 50%. Возможно так же увеличение кровотока в отдельных отделах мозга при усилении их активности, при этом общий мозговой кровоток изменится незначительно. Если коронарный кровоток при физической нагрузке возрастает в 10–15 раз и более, то мозговой кровоток при интенсивной умственной деятельности в целом не возрастает, лишь перераспределяется из областей мозга менее активных в функциональном отношении в области с интенсивной деятельностью.

Адекватный мозговой кровоток – фактор особой важности для выживания  организма, поскольку очень быстро после прекращения кровотока  в мозге наступает потеря сознания.  Одним из общих правил функционирования сердечно-сосудистой системы является то, что при любых условиях она стремиться сохранить адекватный кровоток в головном мозге.

1.Кровоснабжение мозга и ликвор

1. Мозговое кровоснабжение

Головной мозг кровоснабжается  двумя парными магистральными артериями  головы - внутренними сонными и  позвоночными. Две трети крови  поставляют в мозг внутренние сонные артерии и одну треть позвоночные. Первые образуют каротидную систему, вторые вертебрально-базилярную. Внутренние сонные артерии являются ветвями  общей сонной артерии. Они входят в полость черепа через внутреннее отверстие сонного канала височной кости, вступают в пещеристую пазуху (sinus cavernosus), где образуют S-образный изгиб. Эта часть внутренней сонной артерии получила название сифона, или пещеристой части. Потом она «прободает» твердую мозговую оболочку, после чего от нее отходит первая ветвь - глазная артерия, которая вместе со зрительным нервом через зрительный канал проникает в полость глазницы. От внутренней сонной артерии отходят также задняя соединительная и передняя ворсинчатая артерии. Латерально от перекреста зрительных нервов внутренняя сонная артерия разделяется на две конечные ветви: переднюю и среднюю мозговые артерии. Передняя мозговая артерия снабжает кровью передний отдел лобной доли и внутреннюю поверхность полушария, средняя мозговая артерия - значительную часть коры лобной, теменной и височной долей, подкорковые ядра и большую часть внутренней капсулы. Позвоночные артерии отходят от подключичной артерии. Они входят в череп через отверстия в поперечных отростках CI-CVI позвонков и попадают в его полость через затылочное отверстие. В области мозгового ствола (моста) обе позвоночные артерии сливаются в один спинальный ствол - основную (базилярную) артерию, которая разделяется на две задние мозговые артерии. Они питают кровью средний мозг, мост, мозжечок и затылочные доли полушарий большого мозга. Кроме того, от позвоночной артерии отходят две спинномозговые артерии (передняя и задняя), а также задняя нижняя артерия мозжечка.

Передние мозговые артерии  соединяет передняя соединительная артерия, а средние и задние мозговые артерии - задняя соединительная артерия. В результате соединения сосудов  каротидного и вертебрально-базилярного  бассейнов на нижней поверхности  полушарий большого мозга образуется замкнутая система — артериальный (виллизиев) круг большого мозга.

Различают четыре уровни коллатерального  артериального кровоснабжения головного  мозга. Это система артериального (виллизиевого) круга большого мозга, системы анастомозов на поверхности и внутри головного мозга - через капиллярную сеть между ветвями передней, средней и задней мозговых артерий, внечерепной уровень анастомозов - между ветвями экстра- и интракраниальных сосудов головы.

Коллатеральное кровоснабжение головного мозга играет важную роль в компенсации нарушений кровообращения в случае закупорки одной из мозговых артерий. Вместе с тем многочисленные анастомозы между разными сосудистыми  бассейнами могут играть и негативную роль по отношению к самому головному  мозгу. Примером этого могут быть церебральные синдромы обкрадывания (steal syndrome).

Необходимо также отметить, что в подкорковой области  анастомозы отсутствуют, поэтому при  поражении одной из артерий наступают  необратимые изменения ткани  мозга в области ее кровоснабжения.

Сосуды головного мозга  в зависимости от их функций распределяют на несколько групп:

• магистральные, или регионарные, сосуды - это внутренние сонные и позвоночные артерии в экстракраниальном отделе, а также сосуды артериального круга. Основное их назначение - регуляция мозгового кровообращения при наличии изменений системного артериального давления (АД);
• артерии мягкой мозговой оболочки (шальные) - это сосуды с явно выраженной нутритивной функцией. Размер их просвета зависит от обменных потребностей ткани мозга. Главным регулятором тонуса этих сосудов явля ются продукты метаболизма мозговой ткани, особенно оксид углерода, под воздействием которого сосуды мозга расширяются;
• внутримозговые артерии и капилляры, которые непосредственно обеспечивают одну из основных функций сердечно-сосудистой системы, обмен между кровью и тканью мозга, - это «обменные сосуды».

Венозная система выполняет  преимущественно дренажную функцию. Она характеризуется значительно  большей емкостью в сравнении  с артериальной системой. Поэтому  вены мозга называют еще «емкостными  сосудами». Они не остаются пассивным  элементом сосудистой системы головного  мозга, а принимают участие в  регуляции мозгового кровообращения.

Через поверхностные и  глубокие вены мозга из сосудистых сплетений и глубоких отделов  мозга происходит отток венозной крови в прямую (через большую  мозговую вену) и другие венозные пазухи твердой мозговой оболочки. Из пазух  кровь оттекает во внутренние яремные  вены, потом в плечеголовные и  в верхнюю полую вены.

1. Регуляция мозгового кровотока

Кровоток мозга подвергается жесткой авторегуляции, и на него мало влияют колебания АД, пока оно не падает иже 60 мм рт. ст. Когда АД становится ниже 60 мм рт. ст., мозговой кровоток пропорционально уменьшается. Поскольку средняя метаболическая активность тканей головной мозга изменяется незначительно, то и мозговой кровоток является постоянным почти в любых условиях.

Церебральный кровоток регулируется почти полностью локальными механизмами. Величина просвета сосудов зависит  в основном от метаболических факторов, в частности от напряжения СО2 в  капиллярах и тканях, концентрации ионов Н+ в околососудистом пространстве и напряжения О2.Церебральный кровоток увеличивается всегда, когда парциальное давление СО2 – РСО2 в артериальной крови превышает норму (и наоборот). Считают, что артериолы мозга реагируют не на изменение давления СО2, а на изменение внеклеточной концентрации Н+, которое вызывается, в свою очередь, изменением давления СО2. Артериолы мозга так же расширяются, если парциальное давление кислорода в артериальной крови падает существенно ниже нормы. Более высокий уровень давления кислорода, например, при ингаляции, приводит только к небольшому снижению церебрального кровотока.

Саморегуляция мозгового кровообращения осуществляется рядом сложных интрацеребральных и внецеребральных регуляторных механизмов. К первым относят миогенный, неврогенный, нейрогуморальный и метаболический механизмы. Вторая группа регуляторных механизмов связана с деятельностью синокаротидного узла, депрессорным нервом, сократительной функцией сердца. Нарушения этих регуляторных механизмов наступают при изменении уровня систолического давления ниже 80 или выше 180 мм рт.ст. Минимальным критическим уровнем принято считать 60 мм рт.ст., ниже этой величины происходят уже нарушения саморегуляции мозгового кровотока, замедление его в отдельных сосудах с последующей ишемизацией участка мозговой ткани и при недостаточности коллатерального кровообращения – развитием ишемического инсульта (инфаркта мозга). В некоторых случаях после восстановления кровотока в ишемизированной зоне величина pH остаётся по-прежнему низкой вследствие метаболического ацидоза за счет накопления молочной кислоты. Это обусловливает дальнейшее расширение сосудов и мозговой кровоток продолжает оставаться высоким, хотя функциональной потребности в этом уже нет. Естественно, что утилизация кислорода происходит не в полной мере, поэтому оттекающая кровь имеет красный цвет. Это явление обозначается как синдром избыточной перфузии, обусловленной нарушением метаболического механизма саморегуляции мозгового кровотока

Хотя сосуды мозга иннервируются  как симпатическими сосудосуживающими  волокнами, так и парасимпатическими сосудорасширяющими, но в норме мозговой кровоток очень слабо меняется под  влиянием этих факторов. При этом симпатические  сосудосуживающие нервы – важный защитный механизм от избыточного пассивного растяжения при резком повышении  артериального давления.

Уникальность мозговых капилляров заключается в том, что они  в гораздо меньшей степени  проницаемы, чем в других органах, что ограничивает транскапиллярное перемещение полярных частиц. Ограничение диффузии и другие специальные метаболические механизмы (связанные с эндотелиальными клетками мозговых капилляров) создают гематоэнцефалический барьер.  Капилляры головного мозга обладают системой специальных переносчиков для глюкозы и не представляют собой препятствия для диффузии О2 и СО2э Таким образом, гематоэнцефалический барьер не ограничивает перенос питательных веществ в ткань мозга. Гематоэнцефалический барьер защищает клетки мозга от нарушения ионного равновесия в плазме. С помощью ограничения метаболизма в эндотелиальных клетках, он предотвращает воздействие циркулирующих гормонов на клетки мозга, и особенно на клетки гладкой мускулатуры мозговых сосудов.

2. Ликвор

Из пищеварительного тракта в кровь поступают продукты расщепления  пищи, и некоторые из них в случае проникновения в мозг могли бы нарушить его функции. Например, переваривание  белков приводит к повышению уровня в плазме крови аминокислот глицина и глутамата, которые в мозге играют роль медиаторов. Высокая двигательная активность также нарушает постоянство внутренней среды организма. Поведение низших животных, не имеющих гематоэнцефалического барьера (ГЭБ), сильно зависит от состава пищи и равномерности ее поступления в организм, что привязывает каждый вид к конкретному источнику питания и делает невозможными активные перемещения в пространстве для эффективного поиска пищи или половых партнеров.

Возникновение в ходе эволюции способности к зоосоциальному поведению и простейшим формам научения было связано с усложнением структуры и функций мозга, что потребовало поддержания в нем более строгого постоянства внутренней среды. Поскольку достичь такой степени гомеостатирования во всем организме невозможно, у высокоорганизованных животных вокруг ЦНС выделилось особое пространство, окруженное барьером, непроницаемым для большей части веществ, содержащихся в крови (гемолимфе) и тканевой жидкости. К двум хорошо известным пространствам — внутриклеточному и внеклеточному — добавилось третье пространство, содержащее цереброспинальную (спинномозговую) жидкость, или ликвор. Так эволюция сделала шаг сопоставимый по значению с появлением внутренней среды организма.

Ликвор — бесцветная жидкость с плотностью 1,006—1,007, со слабощелочной реакцией, рН 7,6. В нем содержится большое количество электролитов и незначительное количество белков, гормонов и ферментов. Состав це-ребро-спинальной жидкости в разных отделах головного и спинного мозга несколько отличается по цитологическим показателям и плотности. Давление ликвора в горизонтальном поло жении составляет около 100 мм вод. ст., но в зависимости от .положения тела в пространстве уровень давления может Колебаться в пределах от 70 до 200 мм вод. ст.

Головной мозг содержит в  среднем 130—140 мл ликвора. Из этого количества жидкости около 30 мл содержится в желудочках мозга, а остальная часть заполняет цистернальные и субарахно-идальные пространства головного и' спинного мозга. Эти полости соединяются друг с другом, и давление в них является одной из важных констант организма.

1. Образование ликвора и пути тока

Ликвор образуется несколькими  путями. В секреции ликвора принимают участие сосудистые сплетения желудочков мозга, сосуды менингеальной оболочки и эпендимы желудочков, а также клетки паренхимы мозга. Секреция и выделение ликвора, а также обратное всасывание происходят постоянно. Ежедневно всасывается такое же количество спинномозговой жидкости, какое образуется; это обеспечивает постоянный уровень давления ликвора. Основная масса спинномозговой жидкости образуется в латеральных желудочках мозга, а небольшие количества — в третьем и четвертом желудочках. Основной ток ликвора идет в кау-дальном направлении, а из желудочков мозга спинномозговая жидкость поступает в субарахноидальное пространство и центральный канал спинного мозга через отверстие Люшка и М'а-жанди. Ликвор, находящийся в различных отделах головного и спинного мозга (желудочках, субарахноидаль-ном и периваскулярном пространствах), подвергается достоянному перераспределению и колебательному перемещению, которые взаимосвязаны с дыхательными, мышечными и пульсовыми движениями.

2. Значение ликвора

Функции ликвора многообразны. Известно, что функциональное состояние и деятельность головного мозга в значительной мере зависят от состава, физических и биологических свойств спинномозговой жидкости. Защитная функция ликвора проявляется в удалении продуктов распада нервных клеток и токсических веществ, идущих по системе нейрон — глия — эпендима — жел. мозг. Поддерживая постоянство состава среды, в которой функционируют нейроны мозга, цереброспинальная жидкость выполняет гомеостатическую функцию. До настоящего времени не утратила своего значения теория, доказывающая значение ликвора как амортизирующего фактора, выполняющего роль «водяной подушки», обеспечивающей защиту нервных клеток от механических воздействий. Головной и спинной мозг как бы «плавают» в ликворе, и любое механическое воздействие, в частности удары умеренной силы, не вызывают повреждения вещества мозга.