心血管活動的調節 人體在不同的生理狀況下，各器官組織的代謝水平不同，對血流量的需要也不同。機體的神經和體液機制可對心臟和各部分血管的活動進行調節，從而適應各器官組織在不同情況下對血流量的需要，協調地進行各器官之間的血流分配。
一、神經調節
心肌和血管平滑肌接受神經支配。機體對心血管活動的神經調節是通過各種心血管反射實現的。
?。ㄒ唬┬呐K和血管的神經支配
1．心臟的神經支配支配心臟的傳出神經為心交感神經和心迷走神經。
（1）心交感神經及其作用：心交感神經的節前神經元位于脊髓第1-5胸段的中間外側柱，其軸突末梢釋放的遞質為乙酰膽堿，后者能激活節后神經元膜上的N型膽堿能受體。心交感節后神經元位于星狀神經節或頸交感神經節內。節后神經元的軸突組織心臟神經叢，支配心臟各個部分，包括竇房結、房室交界、房室束、心房肌和心室肌。
在動物實驗中看到，兩側心交感神經對心臟的支配有所差別。支配竇房結的交感纖維主要來自右側心交感神經，支配房室交界的交感主要來自左側心交感神經。在功能上，右側心交感神經興奮時以引起心率加快的效應為主，而左側心交感神經興奮則以加強心肌收縮能力的效應為主。
心交感節后神經元末梢釋放的遞質為去甲腎上腺素，與心肌細胞膜上的β型腎上腺素能受體結合，可導致心率加快，房室交界的傳導加快，心房肌和心室肌的收縮能力加強。這些效應分別稱為正性變時作用、正性變傳導作用和正性變力作用。刺激心交感神經可使心縮期縮短，收縮期室內壓上升的速率加大；室內壓峰值增高，心舒早期室內壓下降的速率加大。這些變化還有利于心室在舒張期的充盈。交感神經末梢釋放的去甲腎上腺素和循環血液中的兒茶酚胺都能作用于心肌細胞膜的β腎上腺素能受體，從而激活腺苷酸環化酶，使細胞內cAMP的濃度升高，繼而激活蛋白激酶和細胞內蛋白質的磷酸化過程，使心肌膜上的鈣通道激活，故在心肌動作電位平臺期Ca2+的內流增加，細胞內肌漿網釋放的Ca2+也增加，其終效應是心肌收縮能力增強，每搏作功增加。交感神經興奮引起的正性變傳導作用可使心室各部分肌纖維的收縮更趨同步化，這也有利于心肌收縮力的加強。
心交感神經對心肌的效應，主要是通過β腎上腺素能受體實現的。但心肌也有α腎上腺素能受體。激活心肌的α腎上腺素能受體主要引起正性變力效應，而心率的變化則不顯著；另外，室內壓上升和下降的速率并無明顯加快，故心肌的收縮期延長。心肌α腎上腺素能受體的生理功能還不很清楚，有人認為，當β腎上腺素能受體功能受損時（例如長期使用β腎上腺素能受體拮抗劑），心肌α腎上腺素能受體可繼續對交感神經和兒茶酚胺發生反應。在病理情況下，心肌α腎上腺素能受體可能在心肌缺血后再灌注引起的心律失常中起一定的作用。
?。?）心迷走神經及其作用：支配心臟的副交感神經節前纖維行走于神經干中。這些節前神經元的細胞體位于延髓的迷走神經背核和疑核，在不同的動物中有種間差異。在胸腔內，心迷走神經纖維和心交感神經一起組成心臟神經叢，并和交感纖維伴行進入心臟，與心內神經節細胞發生突觸聯系。心迷走神經的節前和節后神經元都是膽堿能神經元。節后神經纖維支配竇房結、心房肌、房室交界、房室速及其分支。心室肌也有迷走神經支配，但纖維末梢的數量遠較心房肌中為少。兩側心迷走神經對心臟的支配也有差別，但不如兩側心交感神經支配的差別顯著。右側迷走神經對竇房結的影響占；左側迷走神經對房室交界的作用占。
心迷走神經節后纖維末梢釋放的乙酰膽堿作用于心肌細胞膜的M型膽堿能受體，可導致心率減慢，心房肌收縮能力減弱，心房肌不應期縮短，房室傳導速度減慢，即具有負性變時、變力和變傳導作用。刺激迷走神經時也能使心室肌收縮減弱，但其效應不如心房肌明顯。迷走神經減弱心肌收縮能力的機制是由于其末梢釋放的乙酰膽堿作用于M膽堿能受體后，可使腺苷酸環化酶抑制，因此細胞內cAMP濃度降低，肌漿網釋放Ca2+減少（參見本章第二節）。
一般說來，心迷走神經和心交感神經對心臟的作用是相對抗的。但是當兩者同時對心臟發生作用時，其總的效應并不等于兩者分別作用時發生效應的代數和。在多數情況下，心迷走神經的作用比交感神經的作用占有較大的。在動物實驗中如同時刺激迷走神經和心交感神經，常出現心率減慢效應。其機制比較復雜。此外，在交感神經末梢上有接頭前M型膽堿能受體，在迷走神經末梢上有接頭前α腎上腺素能受體。迷走神經末梢釋放的乙酰膽堿可作用于交感神經末梢的M型膽堿能受體，使交感神經末梢釋放遞質減少；交感神經末梢釋放的去甲腎上腺素也可作用于迷走神經末梢的α腎上腺素能受體，使迷走神經末梢釋放遞質減少。這種通過接頭前受體影響神經末梢遞質釋放的過程稱為遞質釋放的接頭前（或突觸前）調制。
（3）支配心臟的肽能神經元：用免疫細胞化學方法證明，心臟中存在多種神經纖維，如神經肽Y、血管活性腸肽、降鈣素基因相關肽、阿片肽等。現已知一些肽類遞質可與其它遞質，如單胺和乙酰膽堿，共存于同一神經元內，并共同釋放。目前對于分布在心臟的肽神經元的生理功能還不完全清楚，但心臟內肽能神經纖維的存在說明這些肽類遞質也可能參與對心肌和冠狀血管作用，降鈣素基因相關肽有加快心率的作用等。
2．血管的神經支配除真毛細血管外，血管壁都有平滑肌分布。不同血管的平滑肌的生理特性有所不同，有些血管平滑肌有自發的肌源性活動，而另一些血管平滑肌很少有肌源性活動。但大多數血管平滑肌都受局部組織代謝產物影響。支配血管平滑肌的神經纖維可分為縮血管神經纖維和舒血管神經纖維兩大類，兩者又統稱為血管運動神經纖維。
?。?）縮血管神經纖維：縮血管神經纖維都是交感神經纖維，故一般稱為并感縮血管纖維，其節前神經元位于脊髓胸、腰段的中間外側柱內，末梢釋放的遞質為乙酰膽堿。節后神經元位于椎旁和椎前神經節內，末梢釋放的遞質為去甲腎上腺素。血管平滑肌細胞有α和β兩類腎上腺素能受體。去甲腎上腺素與α腎上腺素能受體結合，可導致血管平滑肌收縮；與β腎上腺素能受體結合，則導致血管平滑肌舒張。去甲腎上腺素與α腎上腺素能受體結合的能力較與β受體結合的能力強，故縮血管纖維興奮時引起縮血管效應。
體內幾乎所有的血管都受交感縮血管纖維支配，但不同部位的血管中縮血管纖維分布的密度不同。皮膚血管中縮血管纖維分布密，骨骼肌和內臟的血管次之，冠狀血管和腦血管中分布較少。在同一器官中，動脈中縮血管纖維的密度高于靜脈，微動脈中密度zui高，但毛細血管前括約肌中神經纖維分布很少。
心血管活動的調節人體內多數血管只接受交感縮血管纖維的單一神經支配。在安靜狀態下，并感縮血管纖維持續發放約1-3次/秒的低頻沖動，稱為交感縮血管緊張，這種緊張性活動使血管平滑肌保持一定程度的收縮狀態。當交感縮血管緊張增強時，血管平滑肌進一步收縮；交感縮血管緊張減弱時，血管平滑肌收縮程度減低，血管舒張。在不同的生理狀況下，交感縮血管纖維的放電頻率在每秒低于1次至每秒8-10次的范圍內變動。這一變動范圍足以使血管口徑在很大范圍內發生變化，從而調節不同器官的血流阻力和血流量。當支配某一器官血管床的并感縮血管纖維興奮時，可引起該器官血管床的血流阻力增高，血流量減少；同時該器官毛細血管前阻力和毛細血管后阻力的比值增大，使毛細血管血壓降低，組織液的生成減少而有利于重吸收；此外，該器官血管床的容量血管收縮，器官內的血容量減少。
近年來，用免疫細胞化學等方法證明，縮血管纖維中有神經肽Y與去甲腎上腺素共存，神經興奮時兩者可共同釋放。神經肽Y具有強烈的縮血管效應。
?。?）舒血管神經纖維；體內有一部分血管除接受縮血管纖維支配外，還接受舒血管纖維支配。舒血管神經纖維主要有以下幾種：
1）交感舒血管神經纖維：有些動物如狗和貓，支配骨骼肌微動脈的交感神經中除有縮血管纖維外，還有舒血管纖維。交感舒血管纖維末梢釋放的遞質為乙酰膽堿，阿托品可阻斷其效應。交感舒血管纖維在平時沒有緊張性活動，只有在動物處于情緒激動狀態和發生防御反應時才發放沖動，使骨骼肌血管舒張，血流量增多。在人體內可能也有交感舒血管纖維存在。
2）副交感舒血管神經纖維：少數器官如腦膜、唾液腺、胃腸外分泌腺和外生殖器等，其血管平滑肌除接受交感縮血管纖維支配外，還接受副交感舒血管纖維支配。例如面神經中有支配軟腦膜血管的副交感纖維，迷走神經中有支配肝血管的副交感纖維，盆神經中有支配盆腔器官和外生殖器血管的副交感纖維等等。副交感舒血管纖維末梢釋放的遞質為乙酰膽堿，后者與血管平滑肌的M型膽堿能受體結合，引起血管舒張。副交感舒血管纖維的活動只對器官組織局部血流起調節作用，對循環系統總的外周阻力的影響很小。
3）脊髓背根舒血管纖維：皮膚傷害性感覺傳入纖維在外周末梢可發生分支。當皮膚受到傷害性刺激時，感覺沖動一方面沿傳入纖維向中樞傳導，另一方面可在末梢分叉處沿其它分支到達受刺激部位鄰近的微動脈，使微動脈舒張，局部皮膚出現紅暈。這種僅通過軸突外周部位完成的反應，稱為軸突反射。這種神經纖維也稱背根舒血管纖維，其釋放的遞質還不很清楚，有人認為是P物質，也有人認為可能是組胺或ATP。近年來用免疫細胞化學方法證明，脊神經節感覺神經元中有降鈣素基因相關肽與P物質共存；另外，在許多血管周圍?？煽吹接薪碘}素基因相關肽神經纖維分布。降鈣素基因相關肽有強烈的舒血管效應，故有人認為這種多肽可能是引起軸突反射舒血管效應的遞質。
4）血管活性腸肽神經元：有些神經元內有血管活性腸肽和乙酰膽堿共存，例如支配汗腺的交感神經元和支配頜下腺的副交感神經元等。這些神經元興奮時，其末稍一方面釋放乙酰膽堿，引起腺細胞分泌；另一方面釋放血管活性腸肽，引起舒血管效應，使局部組織血流增加。
（二）心血管中樞
神經系統對心血管活動的調節是通過各種神經反射來實現的。在生理學中將與控制心血管活動有關的神經元集中的部位稱為心血管中樞。控制心血管活動的神經元并不是只集中在中樞神經系統的一個部位，而是分布在中樞神經系統從脊髓到大腦皮層的各個水平上，它們各具不同的功能，又互相密切聯系，使整個心血管系統的活動協調一致，并與整個機體的活動相適應。
1．延髓心血管中樞一般認為，基本的心血管中樞位于延髓。這一概念早是在19世紀70年代提出的。它基于以下的動物實驗結果：在延髓上緣橫斷腦干后，動物的血壓并無明顯的變化刺激坐骨神經引起的升血壓反射也仍存在；但如果將橫斷水平逐步移向腦干尾端，則動脈血壓就逐漸降低，刺激坐骨神經引起的升血壓反射效應也逐漸減弱。當橫斷水平下移至延髓閂部時，血壓降低至大約5.3kPa(40mmHg)。這些結果說明，心血管的正常的緊張性活動不是起源于脊髓，而是起源于延髓，因為只要保留延髓及其以下中樞部分的完整，就可以維持心血管正常的緊張性活動，并完成一定的心血管反射活動。
延髓心血管中樞的神經元是指位于延髓內的心迷走神經元和控制心交感神經和交感縮血管神經活動的神經元。這些神經元在平時都有緊張性活動，分別稱為心迷走緊張、心交感緊張和交感縮血管緊張。在機體處于安靜狀態時，這些延髓神經元的緊張性活動表現為心迷走神經纖維和交感神經纖維持續的低頻放電活動。
一般認為，延髓心血管中樞至少可包括以下四個部位的神經元：
?。?）縮血管區：引起交感縮血管神經正常的緊張性活動的延髓心血管神經元的細胞體位于延髓頭端的腹外側部，稱為C1區。這些神經元內含有腎上腺素，它們的軸突下行到脊髓的中間外側柱。心交感緊張也起源于此區神經元。
（2）舒血管區：位于延髓尾端腹外側部A1區（即在C1區的尾端）的去甲腎上腺素神經元，在興奮時可抑制C1區神經元的活動，導致交感縮血管緊張降低，血管舒張。
（3）傳入神經接替站：延髓孤束核的神經元接受由頸動脈竇、主動脈弓和心臟感受器經舌咽神經和迷走神經傳入的信息，然后發出纖維至延髓和中樞神經系統其它部位的神經元，繼而影響心血管活動。
?。?）心抑制區：心迷走神經元的細胞體位于延髓的迷走神經背核和疑核。
2．延髓以上的心血管中樞在延髓以上的腦干部分以及大腦和小腦中，也都存在與心血管活動有關的神經元。它們在心血管活動調節中所起的作用較延髓心血管中樞更加，特別是表現為對心血管活動和機體其它功能之間的復雜的整合。例如下丘腦是一個非常重要的整合部位，在體溫調節、攝食、水平衡以及發怒、恐懼等情緒反應的整合中，都起著重要的作用。這些反應都包含有相應的心血管活動的變化。在動物實驗中可以看到，電刺激下丘腦的一些區域，可以引起軀體肌肉以及心血管、呼吸和其它內臟活動的復雜的變化。這些變化往往是通過精細整合的，在生理功能上往往是相互協調的。例如電刺激下丘腦的“防御反應區”，可立即引起動物的警覺狀態，骨骼肌肌緊張加強，表現出準備防御的姿勢等行為反應，同時出現一系列心血管活動的改變，主要是心率加快，心搏加強，心輸出量增加，皮膚和內臟血管收縮，骨骼肌血管舒張，血壓稍有升高。這些心血管反應顯然是與當時機體所處的狀態相協調的，主要是使骨骼肌有充足的血液供應，以適應防御、搏斗或逃跑等行為的需要。
大腦的一些部位，特別是邊緣系統的結構，如顳、額葉的眶面、扣帶回的前部、杏仁、隔、海馬等，能影響下丘腦和腦干其它部位的心血管神經元的活動，并和機體各種行為的改變相協調。大腦新皮層的運動區興奮時，除引起相應的骨骼肌收縮外，還能引起該骨骼肌的血管舒張。刺激小腦的一些部位也可引起心血管活動的反應。例如刺激小腦頂核可引起血壓升高，心率加快。頂核的這種效應可能與姿勢和體位改變時伴隨的心血管活動變化有關。
（三）心血管反射
當機體處于不同的生理狀態如變換姿勢、運動、睡眠時，或當機體內、外環境發生變化時，可引起各種心血管反射，使心輸出量和各器官的血管收縮狀況發生相應的改變，動脈血壓也可發生變動。心血管反射一般都能很快完成，其生理意義在于使循環功能能適應于當時機體所處的狀態或環境的變化。
1．頸動脈竇和主動脈弓壓力感覺反射當動脈血壓升高時，可引起壓力感受性反射，其反射效應是使心率減慢，外周血管阻力降低，血壓回降。因此這一反射曾被稱為降壓反射。
?。?）動脈壓力感覺器：壓力感受性反射的感受裝置是位于頸動脈竇和主動脈弓血管外膜下的感覺神經末梢，稱為動脈壓力感受器（圖4-25）。動脈壓力感覺器并不是直接感覺血壓的變化，而是感覺血管壁的機械牽張程度。當動脈血壓升高時，動脈管壁被牽張的的程度就升高，壓力感覺器發放的神經沖動也就增多。在一定范圍內，壓力感覺器的傳入沖動頻率與動脈管壁擴張程度成正比。由圖4-26可見，在一個心動周期內，隨著動脈血壓的波動，竇神經的傳入沖動頻率也發生相應的變化。
圖4-25頸動脈竇區與主動脈弓區的壓力感受器與化學感受器
?。?）傳入神經和中樞聯系：頸動脈竇壓力感受器的傳入神經纖維組成頸動脈竇神經。竇神經加入舌咽神經，進入延髓，和孤束核的神經元發生突觸聯系。主動脈弓壓力感受器的傳入神經纖維行走于迷走神經干內，然后進入延髓，到達孤束核。兔的主動脈弓壓力感受器傳入纖維自成一束，與迷走神經伴行，稱為主動脈神經。
圖4-26單根竇神經壓力感受器傳入纖維在不同動脈壓時的放電圖
中上方為主動脈血壓波，左側的數字為主動脈平均壓（mmHg,1mmHg=0.133kPa）
壓力感受器的傳入神經沖動到達孤束核后，可通過延髓內的神經通路使延髓端腹外側部C1區的血管運動神經元抑制從而使交感神經緊張性活動減弱；孤束核神經元還與延髓內其它神經核團以及腦干其它部位如腦橋、下丘腦等的一些神經核團發生聯系，其效應也是使交感神經緊張性活動減弱。另外，壓力感受器的傳入沖動到達孤束核后還與迷走神經背核和疑核發生聯系，使迷走神經的活動加強。
?。?）反射效應：動脈血壓升高時，壓力感受器傳入沖動增多，通過中樞機制，使心迷走緊張加強，心交感緊張和交感縮血管緊張減弱，其效應為心率減慢，心輸出量減少，外周血管阻力降低，故動脈血壓下降。反之，當動脈血壓降低時，壓力感受器傳入沖動減少，使迷走緊張減弱，交感緊張加強，于是心率加快，心輸出量增加，外周血管阻力增高，血壓回升。
在動物實驗中可將頸動脈竇區和循環系統其余部分隔離開來，但仍保留它通過竇神經與中樞的聯系。在這樣的制備中，人為地改變頸動脈竇區的灌注壓，就可以引起體循環動脈壓的變化，并畫出壓力感受性反射功能曲線（見圖4-27）。由圖可見，壓力感受性反射功能曲線的中間部分較陡，向兩端漸趨平坦。這說明當竇內壓在正常平均動脈壓水平(大約13.3kPa或100mmHg)的范圍內發生變動時，壓力感受性反射為敏感，糾正偏離正常水平的血壓的能力強，動脈血壓偏離正常水平愈遠，壓力感受性反射糾正異常血壓的能力愈低。
圖4-27 在實驗中測得的頸動脈竇內壓力與動脈血壓的關系（1mmHg=0.133kPa）
?。?）壓力感受性反射的生理意義：壓力感受性反射在心輸出量、外周血管阻力、血量等發生突然變化的情況下，對動脈血壓進行快速調節的過程中起重要的作用，使動脈血壓不致發生過分的波動，因此在生理學中將動脈壓力感受器的傳入神經稱為緩沖神經。在動物實驗中可看到，正常狗24小時內動脈血壓的變化范圍一般在平均動脈壓（約13.3kPa或100mmHg）約1.3-2.0kPa(10-15mmHg)以內；而在切除兩側緩沖神經的狗，血壓經常出現很大的波動，其變動范圍可超過平均動脈壓上下各6.7kPa（50mmHg）。但是，在切除緩沖神經的動物，一天中血壓的平均值并不明顯高于正常，因此認為壓力感受性反射在動脈血壓的長期調節中并不起重要作用。在慢性高血壓患者或實驗性高血壓動物中，壓力感受性反射功能曲線向右移位。這種現象稱為壓力感受性反射的重調定（resetting），表示在高血壓的情況下壓力感受性反射的工作范圍發生改變，即在較正常高的血壓水平上進行工作，故動脈血壓維持在比較高的水平。壓力感受性反射重調定的機制比較復雜。重調定可發生在感受器的水平，也可發生在反射的中樞部分。
2．心肺感受器引起的心血管反射在心房、心室和肺循環大血管壁存在許多感受器，總稱為心肺感受器，其傳入神經纖維行走于迷走神經干內。引起心肺感受器興奮的適宜刺激有兩大類。一類是血管壁的機械牽張。當心房、心室或肺循環大血管中壓力升高或血容量增多而使心臟或血管壁受到牽張時，這些機械或壓力感受器就發生興奮。和頸動脈竇、主動脈弓壓力感受器相比較，心肺感受器位于循環系統壓力較低的部分，故常稱之為低壓力感受器，而動脈壓力感受器則稱為高壓力感受器。在生理情況下，心房壁的牽張主要是由血容量增多而引起的，因此心房壁的牽張感受器也稱為容量感受器。另一類心肺感受器的適宜刺激是一些化學物質，如前列腺素、緩激肽等。有些約物如藜蘆堿等也能刺激心肺感受器。
大多數心肺感受器受刺激時引起的反射效應是交感緊張降低，心迷走緊張加強，導致心率減慢，心輸出量減少，外周血管阻力降低，故血壓下降。在多種實驗動物中，心肺感受器興奮時腎交感神經活動的抑制特別明顯，使腎血流量增加，腎排水和排鈉量增多。這表明心肺感受器引起的反射在血量及體液的量和成分的調節中有重要的生理意義。心肺感受器引起的反射的傳出途徑除神經外還有體液的成分。心肺感受器的傳入沖動可抑制血管升壓素的釋放。血管升壓素的減少導致腎排水增多（見后）。
