Прекапиллярные сфинктеры

ПРЕКАПИЛЛЯРНЫЕ СФИНКТЕРЫ (ПРЕКАПИЛЛЯРНЫЕ ЖОМЫ; SPHINCTER PRAECAPILLARIS)

1. Определение

Прекапиллярные сфинктеры представляют собой кольцевидные скопления гладкомышечных клеток, расположенные в месте отхождения истинных капилляров от метартериол или терминальных артериол. Сокращаясь и расслабляясь, они открывают и закрывают вход в отдельные капилляры и тем самым определяют, какая часть капиллярной сети ткани перфузируется в данный момент времени. Прекапиллярные сфинктеры являются последним звеном микроциркуляторного русла, содержащим гладкую мускулатуру, и одним из ключевых механизмов местной регуляции кровотока в соответствии с метаболическими потребностями ткани.

Тонус прекапиллярных сфинктеров регулируется преимущественно местными метаболическими и эндотелиальными факторами, а не центральной нервной системой. Их циклическая активность обусловливает прерывистый характер кровотока в отдельных капиллярах (вазомоцию), а расслабление при нагрузке обеспечивает рекрутирование резервных капилляров.

2. Морфология и место в микроциркуляторном русле

В классической схеме микроциркуляторного русла (по Цвейфаху) кровь из артериол поступает в метартериолы — сосуды с прерывистым слоем гладкомышечных клеток, — от которых отходят истинные капилляры. У устья каждого капилляра одна или несколько гладкомышечных клеток охватывают сосуд кольцом, образуя прекапиллярный сфинктер. Часть крови может проходить по метартериолам (магистральным каналам) непосредственно в венулы, минуя капиллярную сеть.

Выраженность прекапиллярных сфинктеров неодинакова в разных органах. Наиболее подробно они описаны в брыжейке, скелетных мышцах и коже экспериментальных животных. Длительное время их существование в ряде органов, в том числе в головном мозге, оставалось предметом дискуссии. В 2020 году с помощью прижизненной микроскопии описаны прекапиллярные сфинктеры в коре головного мозга мышей в месте отхождения капилляров от пенетрирующих артериол; показано их участие в распределении кровотока при нейрональной активации. Данные о распространённости и функциональной роли этих структур в отдельных органах человека остаются ограниченными.

3. Механизмы регуляции тонуса

Метаболическая регуляция:

Основной фактор. При повышении метаболической активности ткани и снижении доставки кислорода в интерстиции накапливаются вазодилатирующие метаболиты: аденозин, углекислый газ, ионы водорода (снижение pH), ионы калия, молочная кислота; одновременно снижается парциальное давление кислорода. Эти изменения вызывают расслабление прекапиллярных сфинктеров и метартериол и увеличение числа перфузируемых капилляров. По мере восстановления оксигенации сфинктеры вновь сокращаются. Подобная отрицательная обратная связь позволяет согласовывать кровоток с потребностью ткани в кислороде.

Эндотелиальные факторы:

Эндотелий выделяет вазодилататоры — оксид азота (NO), простациклин, эндотелиальный гиперполяризующий фактор — и вазоконстриктор эндотелин-1. Сигнал от расширяющихся капилляров и мелких сосудов может распространяться вверх по сосудистому дереву (проводимая вазодилатация) через межклеточные щелевые контакты эндотелия и гладкомышечных клеток, координируя реакцию сфинктеров и питающих артериол.

Миогенный механизм и нервные влияния:

Гладкомышечные клетки сфинктеров, как и артериол, способны отвечать сокращением на растяжение (миогенная реакция Бейлисса), что участвует в ауторегуляции кровотока при колебаниях давления. Симпатическая иннервация в основном направлена на артериолы, а влияние на прекапиллярные сфинктеры значительно слабее; поэтому распределение крови внутри капиллярной сети органа определяется главным образом местными факторами.

4. Физиологическое значение

Изменение числа открытых капилляров влияет на гидростатическое давление в капиллярной сети и, следовательно, на баланс сил Старлинга и транскапиллярный обмен жидкостью. Расслабление прекапиллярных сфинктеров повышает капиллярное давление и фильтрацию, а их сокращение способствует реабсорбции жидкости.

5. Клиническое значение

Прекапиллярные сфинктеры не являются самостоятельным объектом диагностики или лечения, однако нарушение их функции рассматривается как один из компонентов микроциркуляторной дисфункции при ряде состояний:

• Шок и сепсис: нарушение согласования кровотока с потребностями тканей, шунтирование крови мимо капиллярной сети и неоднородность перфузии сопровождаются тканевой гипоксией даже при нормализации системного артериального давления.

• Артериальная гипертензия: структурное ремоделирование мелких артерий и артериол, уменьшение числа функционирующих капилляров (функциональная и структурная рарефикация) повышают периферическое сопротивление и ухудшают кровоснабжение органов-мишеней.

• Сахарный диабет: эндотелиальная дисфункция и снижение биодоступности оксида азота нарушают вазодилататорный резерв микроциркуляторного русла.

• Отёки: расслабление прекапиллярного звена (например, при воздействии тепла или действии вазодилататоров) повышает капиллярное давление и фильтрацию; периферические отёки характерны для дигидропиридиновых антагонистов кальция, расширяющих преимущественно артериолы без соответствующего расширения венул.

• Нейроваскулярное сопряжение: нарушение регуляции капиллярного кровотока в головном мозге обсуждается как один из механизмов повреждения при ишемии и болезни мелких сосудов мозга; данные пока носят преимущественно экспериментальный характер.

Оценку микроциркуляции в клинике проводят косвенными методами: капилляроскопией, лазерной допплеровской флоуметрией, сублингвальной видеомикроскопией в интенсивной терапии; непосредственное измерение тонуса прекапиллярных сфинктеров у человека в рутинной практике не выполняется.

---

Ключевое клиническое положение: Прекапиллярные сфинктеры — кольцевые скопления гладкомышечных клеток у входа в истинные капилляры, которые открывают и закрывают отдельные капилляры и определяют число перфузируемых сосудов в ткани. Их тонус регулируется главным образом местными метаболическими факторами (снижение кислорода, накопление аденозина, углекислого газа, ионов водорода и калия) и эндотелиальными медиаторами, тогда как симпатическая иннервация влияет преимущественно на артериолы. Циклическая активность сфинктеров обусловливает вазомоцию, а их расслабление при нагрузке обеспечивает рекрутирование капилляров, увеличение обменной поверхности и экстракции кислорода. Существование и роль сфинктеров в отдельных органах человека изучены не полностью; в коре головного мозга они описаны в эксперименте на животных. Нарушение функции прекапиллярного звена рассматривается как компонент микроциркуляторной дисфункции при шоке, сепсисе, артериальной гипертензии и сахарном диабете.