ЦЕРЕБРОВАСКУЛЯРНАЯ И КАРДИОВАСКУЛЯРНАЯ СО2-РЕАКТИВНОСТЬ В ПАТОГЕНЕЗЕ АРТЕРИАЛЬНОЙ ГИПЕРТЕНЗИИ

Выраженные эмоции вызывают возбуждение центральной нервной системы (ЦНС), симпатическую активацию, подъем артериального давления (АД) и гипервентиляцию. При продолжительных отрицательных эмоциях, сопровождающихся гипервентиляцией, хемочувствительность к СО2 повышается, что поддерживает хроническую гипокапнию и приводит к нарушению регуляции АД и стабилизации артериальной гипертензии (АГ). Ключевым механизмом гипертензивного эффекта хронической гипервентиляции является, вероятно, изменение чувствительности хеморецепторов к СО2. Респираторные тренировки с периодической гиперкапнией имеют существенный терапевтический потенциал при АГ, восстанавливая чувствительность хеморецепторов к СО2 и усиливая антиоксидантную активность. Гипокапния нарушает ауторегуляцию, и мозговые сосуды утрачивают способность нивелировать скачки АД, что оказывает неблагоприятное воздействие на связанные с хеморецепторами процессы регуляции дыхания и АД. При прогрессировании АГ возникает зависимое от степени повышения АД нарушение церебральной ауторегуляции. Также при гипокапнии снижается тонус внутричерепных вен, что может быть причиной повышения внутричерепного давления и нарушения центральной регуляции АД. Порог кардиоваскулярной СО2-реактивности в норме выше порога цереброваскулярной СО2-реактивности. Кардиоваскулярная СО2-реактивность изменяется уже на начальном этапе развития АГ. В отличие от здоровых лиц, у больных с АГ реакция АД на гипер/гипокапнию развивается медленнее, и величина АД не восстанавливается после его снижения на гипокапнию, что может отражать нарушение механизма контроля АД. Цереброваскулярная СО2-реактивность при АГ в целом снижается. При этом вазодилатационный резерв мозговых сосудов сохраняется в большей степени, чем вазоконстрикторный, что отражает характер ремоделирования мозговых сосудов при АГ, для которого характерно сужение просвета за счет гипертрофии стенки.

артериальная гипертензия, гипокапния, гиперкапния, цереброваскулярная реактивность, кардиоваскулярная реактивность

1. Ainslie PN, Duffin J. Integration of cerebrovascular CO2 reactivity and chemoreflex control of breathing: mechanisms of regulation, measurement, and interpretation. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2009;296(5):R1473–R1495. doi:10.1152/ajpregu.91008.2008

2. Ainslie PN, Subudhi AW. Invited review: cerebral blood flow at high altitude. High Alt Med Biol. 2014;15(2):133–40. doi:10.1089/ ham.2013.1138

3. Wahl M, Deetjen P, Thurau K, Ingvar DH, Lassen NA. Micropuncture evaluation of the importance of perivascular pH for the arteriolar diameter on the brain surface. Pflugers Arch. 1970;316(2):152–63.

4. Tian R, Vogel P, Lassen NA, Mulvany MJ, Andreasen F, Aalkjaer C. Role of extracellular and intracellular acidosis for hypercapnia-induced inhibition of tension of isolated rat cerebral arteries. Circ Res. 1995;76(2):269–75.

5. Davies NW. Modulation of ATP-sensitive K+ channels in skeletal muscle by intracellular protons. Nature. 1990;343 (6256):375–7. doi:10.1038/343375a0

6. Huckstepp RT, Dale N. CO2-dependent opening of an inwardly rectifying K+ channel. Pflugers Arch. 2011;461 (3):337–44. doi:10.1007/s00424–010–0916-z

7. Faraci FM, Brian JE Jr. Nitric oxide in the cerebral circulation. Stroke. 1994; 25(3):692–703. doi:10.1161/01.str.25.3.692

8. Ide K, Worthley M, Anderson T, Poulin MJ. Effects of the nitric oxide synthase inhibitor L-NMMA on cerebrovascular and cardiovascular responses to hypoxia and hypercapnia in humans. J Physiol. 2007;584(Pt 1): 321–32.

9. Dietrich HH, Kimura M, Dacey RG Jr. N omega-nitroL-arginine constricts cerebral arterioles without increasing intrac ellular calcium levels. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 1994;266 (4 Pt 2): H1681–Н1686.

10. Kelman GR, Prys-Roberts C. The influence of artificial ventilation on cardiac output in the anaesthetized human. J Physiol. 1967;191(2):87–9.

11. Shoemaker JK, Vovk A, Cunningham DA. Peripheral chemoreceptor contributions to sympathetic and cardiovascular responses during hypercapnia. Can J Physiol Pharmacol. 2002;80 (12):1136–44.

12. Claassen JA., Levine BD., Zhang R. Cerebral vasomotor reactivity before and after blood pressure reduction in hypertensive patients. Am J Hypertens. 2009;22(4):384–91. doi:10.1038/ajh. 2009.2

13. Гришин О. В. Психогенная одышка и гипервентиляционный синдром: монография. Новосибирск: Манускрипт, 2012. 224 с. [Grishin OV. Psychogenic dyspnea and hyperventilation syndrome: monograph. Novosibirsk: Manuscript, 2012. In Russian].

14. Iturriaga R, Oyarce MP, Dias ACR. Role of carotid body in intermittent hypoxia-related hypertension. Curr Hypertens. Rep. 2017;19(5):38. doi:10.1007/s11906–017–0735–0

15. Гогин Е. Е. Гипертоническая болезнь: основы патогенеза, диагностика и выбор лечения. Consilium Medicum. 2004;05:324–330. [Gogin EE. Hypertensive disease: the basis of pathogenesis, diagnosis and treatment options. Consilium Medicum. 2004;05:324–330. In Russian].

16. Folkow B. Pathophysiology of hypertension: differences between young and elderly. J Hypertens Suppl. 1993;11(4):21–4.

17. Liu MY, Li N, Li WA, Khan H. Association between psychosocial stress and hypertension: a systematic review and meta-analysis. Neurol Res. 2017; 39(6):573–580. doi:10.1080/ 01616412.2017

18. Huang Y, Wang S, Cai Х, Mai W, Hu Y, Tang H et al. Prehypertension and incidence of cardiovascular disease: a meta-analysis. BMC Med. 2013;11:177. doi:10.1186/1741– 7015–11–177

19. Mancia G1, Fagard R, Narkiewicz K, Redón J, Zanchetti A, Böhm M et al. ESH/ESC Guidelines for the management of arterial hypertension: the Task Force for the management of arterial hypertension of the European Society of Hypertension (ESH) and of the European Society of Cardiology (ESC). J Hypertens. 2013;31 (7):1281–1357. doi:10.1097/01.hjh.0000431740.32696.cc

20. Сафонов В. А., Тарасова Н. Н. Нервная регуляция дыхания. Физиология человека. 2006;32(4):64–76. [Safonov VA, Tarasova NN. Nervous control of respiration. Phiziologiya Cheloveka = Human Physiology. 2006;32(4):64–76. In Russian].

21. Han JN, Stegen K, Simkens K, Cauberghs M, Schepers R, Van den Berg O et al. Unsteadiness of breathing in patients with hyperventilation syndrome and anxiety disorders. Eur Respir J. 1997;10(1):167–76.

22. Ritz T, Wilhelm FH, Gerlach AL, Kullowatz A, Roth WT. End-tidal pCO2 in blood fobics during viewing of emotion- and disease related films. Psychosom Med. 2005;67(4):661–8. doi:10.1097/01.psy.0000170339.06281.07

23. Абросимов В. Н., Гармаш В. Я. Гипервентиляционный синдром. Терапевтический архив. 1988;10:136. [Abrosimov VN, Garmash VYA. Hyperventilation syndrome. Ther Arkh. 1988;10:136. In Russian].

24. Гришин О. В., Зинченко М. И., Гришин В. Г. Отдаленные результаты коррекции гипервентиляционного синдрома методом респираторного биоуправления при астме у детей. Бюл. СО РАМН. 2007;3(27):103–108. [Grishin OV, Zinchenko MI, Grishin VG. The long-term effects of correction of the hyperventilation syndrome with respiratory biofeedback in asthmatic children. Byulleten SO RAMN = Bulletin of the SB RAMS. 2007;3(27):103–108. In Russian].

25. Izdebska E, Izdebski J, Cybulska I, Makowiecka-Ciesla M, Trzebski A. Moderate exercise training reduces arterial chemoreceptor reflex drive in mild hypertension. J Physiol Pharmacol. 2006;57(Suppl. 11): 93–102.

26. Li A, Roy SH, Nattie EE. An augmented CO2 chemoreflex and overactive orexin system are linked with hypertension in young and adult spontaneously hypertensive rats. J Physiol. 2016;594 (17):4967–80. doi:10.1113/JP272199

27. Niewinski P. Carotid body modulation in systolic heart failure from the clinical perspective. J Physiol. 2017;595(1):53–61. doi:10.1113/JP271692

28. Iturriaga R, Andrade DC, Del Rio R. Enhanced carotid body chemosensory activity and the cardiovascular alterations induced by intermittent hypoxia. Front Physiol. 2014;5:468. doi:10.3389/fphys.2014.00468

29. Iturriaga R, Del Rio R, Idiaquez J, Somers VK. Carotid body chemoreceptors, sympathetic neural activation, and cardiometabolic disease. Biol Res. 2016;49:13. doi:10.1186/s40659–016–0073–8

30. Del Rio R, Marcus NJ, Schultz HD. Carotid chemoreceptor ablation improves survival in heart failure: rescuing autonomic control of cardiorespiratory function. J Am Coll Cardiol. 2013;62 (25):2422–30. doi:10.1016/j.jacc.2013.07.079

31. Del Rio R. The carotid body and its relevance in pathophysiology. Exp Physiol. 2015;100(2):121–3. doi:10.1113/ expphysiol.2014.079350

32. Ribeiro MJ, Sacramento JF, Gonzalez C, Guarino MP, Monteiro EC, Conde SV. Carotid body denervation prevents the development of insulin resistance and hypertension induced by hyperca- loric diets. Diabetes. 2013;62(8):2905–16. doi:10.2337/db12–1463

33. Fletcher EC, Lesske J, Behm R, Miller CC 3rd, Stauss H, Unger T. Carotid chemoreceptors, systemic blood pressure, and chronic episodic hypoxia mimicking sleep apnea. J Appl Physiol. 1992;72(5):1978–84.

34. Kulikov V, Bespalov A, Yakushev N. The state of cerebral hemodynamics in conditions of prolonged adaptation to hypercapnic hypoxia. Neurosci Behav Physiol. 2009;39(3):269–73. doi:10.1007/s11055–009–9121-y

35. Tregub P, Kulikov V, Bespalov A. Tolerance to acute hypoxia maximally increases in case of joint effect of normobaric hypoxia and permissive hypercapnia in rats. Pathophysiology.2013;20 (3):165–70. doi:10.1016/j.pathophys.2013.09.001

36. Tregub P, Kulikov V, Motin Y, Bespalov A, Osipov I. Combined exposure to hypercapnia and hypoxia provides its maximum neuroprotective effect during focal ischemic injury in the brain. J Stroke Cerebrovasc Dis. 2015;24(2):381–7. doi:10.1016/j.jstroke cerebrovasdis.2014.09.003

37. Ainslie PN, Poulin MJ. Ventilatory, cerebrovascular, and cardiovascular interactions in acute hypoxia: regulation by carbon dioxide. J Appl Physiol. 2004; 97(1):149–59.

38. Moon JS, Won KC. Oxidative stress: link between hypertension and diabetes. Korean J Intern Med. 2017;32(3):439– 41. doi:10.3904/kjim.2017.153

39. Zakynthinos S, Katsaounou P, Karatza MH, Roussos C, Vassilakopoulos T. Antioxidants increase the ventilatory response to hyperoxic hypercapnia. Am J Respir Crit Care Med. 2007;175 (1):62–8. doi:10.1164/rccm.200606–842OC

40. Barth A, Bauer R, Gedrange T, Walter B, Klinger W, Zwiener U. Influence of hypoxia and hypoxia/hypercapnia upon brain and blood peroxidative and glutathione status in normal weight and growth-restricted newborn piglets. Exp Toxicol Pathol. 1998;50 (4–6):402–10. doi:10.1016/S0940–2993 (98)80026–2

41. Zhao ZS, Khan S, O’Brien PJ. Catecholic iron complexes as cytoprotective superoxide scavengers against hypoxia: reoxyge nation injury in isolated hepatocytes. Biochem Pharmacol. 1998;56 (7):825–30.

42. Goss SP, Singh RJ, Kalyanaraman B. Bicarbonate enhances the peroxidase activity of Cu, Zn-superoxide dismutase. Role of carbonate anion radical. J Biol Chem. 1999;274(40):28233–9.

43. Kniffin CD, Burnett LE, Burnett KG. Recovery from hypoxia and hypercapnic hypoxia: impacts on the transcription of key antioxidants in the shrimp Litopenaeus vannamei. Comp Biochem Physiol B Biochem Mol Biol. 2014;170:43–9. doi:10.1016/j.cbpb.2014.01.006

44. Куликов В. П., Беспалов А. Г., Якушев Н. Н. Эффективность тренировок с гиперкапнической гипоксией в реабилитации ишемического повреждения головного мозга в эксперименте. Вестник восстановительной медицины. 2008;2:59–61. [Kulikov VP, Bespalov AG, Yakusev NN. The effectiveness of training with hypercapnic hypoxia in the rehabilitation of ischemic brain damage in an experiment. Vestnik Vosstanovitel’noj Meditsiny = Journal of Rehabilitation. 2008;2:59–61. In Russian].

45. Lassen NA. Cerebral blood flow and oxygen consumption in man. Physiol Rev. 1959;39(2):183–238.

46. Tan CO, Hamner JW, Taylor JA. The role of myogenic mechanisms in human cerebrovascular regulation. J Physiol. 2013;591(20):5095–105. doi:10.1113/jphysiol.2013.259747

47. Aaslid R, Lindegaard KF, Sorteberg W, Nornes H. Cerebral autoregulation dynamics in humans. Stroke. 1989;20(1):45–52.

48. Panerai RB, Deverson ST, Mahony P, Hayes P, Evans DH. Effect of CO2 on dynamic cerebral autoregulation measurement. Physiol Meas. 1999;20(3):265–75.

49. Куликов В. П., Смирнов К. В., Сидор М. В. Транскраниальная стресс-допплерография в оценке нарушения ауторегуляции мозгового кровообращения при гипертонической болезни. Эхография. 2000;1(4):435–9. [Kulikov VP, Smirnov KV, Sidor MV. Transcranial stress-dopplerography in the evaluation of the disorder of autoregulation of cerebral circulation in humans with hypertension. Ehografiya = Echography. 2000;1(4):435–9. In Russian].

50. Fan J, Burgess K, Basnyat R, Thomas K, Peebles K, Lucas SJ et al. Influence of high altitude on cerebrovascular and ventilatory responsiveness to CO2. J Physiol. 2010;588(Pt 3):539–49. doi:10.1113/ jphysiol.2009.184051

51. Lucas SJ, Burgess KR, Thomas KN, Donnelly J, Peebles KC, Lucas RA et al. Alterations in cerebral blood flow and cerebrovascular reactivity during 14 days at 5050 m. J Physiol. 2011; 589(Pt 3):741– 53. doi:10.1113/jphysiol.2010.192534

52. Xie A, Skatrud JB, Khayat R, Dempsey JA, Morgan B, Russell D. Cerebrovascular response to carbon dioxide in patients with congestive heart failure. Am J Respir Crit Care Med. 2005;172 (3):371–8. doi:10.1164/rccm.200406–807OC

53. Burgess KR, Fan JL, Peebles KC, Thomas KN, Lucas S, Lucas R et al. Exacerbation of obstructive sleep apnea by oral indomethacin. Chest. 2010;137(3):707–10. doi:10.1378/chest. 09–1329

54. Куликов В. П., Дическул М. Л., Добрынина К. А. Реакция церебральной венозной гемодинамики на гиперкапнию. Росс. Физиол. журнал им. И. М. Сеченова. 2007;93(8):852–859. [Kulikov VP, Dicheskul ML, Dobrynina KA. Venous hemodynamics response to hypercapnia. Rossiiskii Phiziologicheskii Zhurnal = Russian Physiology Journal. 2007;93(8):852–859. In Russian].

55. Gaddis МL, MacAnespie CL, Rothe CF. Vascular capacitance responses to hypercapnia of the vascularly isolated head. Am J Physiol. 1986;251(1 Pt 2): H164–170.

56. Дическул М. Л., Куликов В. П. Артериальная и венозная мозговая реактивность в остром периоде сотрясения головного мозга. Журн. неврол. и психиат. им. С. С. Корсакова. 2009;11:65–68. [Dicheskul ML, Kulikov VP. Arterial and venous brain reactivity in the acute period of brain concussion. Zh Nevrol Psikhiatr Im S S Korsakova. 2009;11:65–68. In Russian].

57. Kuznetsova D, Kulikov V. Cerebrovascular and systemic hemodynamic response to carbon dioxide in humans. Blood Press Monit. 2014;19(2):81–9. doi:10.1097/MBP.0000000000000033

58. Giller CA, Bowman G, Dyer H, Mootz L, Krippner W. Cerebral arterial diameters during changes in blood pressure and carbon dioxide during craniotomy. Neurosurgery. 1993;32 (5):737–41.

59. Valdueza JM, Balzer JO, Villringer A, Vogl TJ, Kutter R, Einhaupl KM. Changes in blood flow velocity and diameter of the middle cerebral artery during hyperventilation: assessment with MR and transcranial Doppler sonography. AJNR Am J Neuroradiol. 1997;18(10):1929–34.

60. Peebles K, Celi L, McGrattan K, Murrell C, Thomas K, Ainslie PN. Human cerebrovascular and ventilatory CO2 reactivity to end-tidal, arterial and internal jugular vein PCO2. J Physiol. 2007;584(Pt 1):347–57.

61. Ito S, Mardimae A, Han J, Duffin J, Wells G, Fedorko L et al. Non-invasive prospective targeting of arterial P (CO2) in subjects at rest. J Physiol. 2008;586(15):3675–82. doi:10.1113/jphysiol. 2008.154716

62. Claassen JA, Zhang R, Fu Q, Witkowski S, Levine BD. Transcranial Doppler estimation of cerebral blood flow and cerebrovascular conductance during modified rebreathing. J Appl Physiol. 2007;102(3):870–7. doi:10.1152/japplphysiol.00906. 2006

63. Duffin J, Mohan RM, Vasiliou P, Stephenson R, Mahamed S. A model of the chemoreflex control of breathing in humans: model parameters measurement. Respir Physiol. 2000;120(1):13–26.

64. Diomedi M, Cupini LM, Rizzato B, Ferrante F, Giacomini P, Silvestrini M. Influence of physiologic oscillation of estrogens on cerebral hemodynamics. J Neurol Sci. 2001;185(1): 49–53.

65. Slatkovska L, Jensen D, Davies GA, Wolfe LA. Phasic menstrual cycle effects on the control of breathing in healthy women. Respir Physiol Neurobiol. 2006; 154(3):379–88.

66. Lindegaard KF, Grolimund P, Aaslid R, Nornes H. Evaluation of cerebral AVM‘s using transcranial Doppler ultrasound. J Neurosurg. 1986;65(3):335–44.

67. Battisti-Charbonney A, Fisher J, Duffin J. The cerebrovascular response to carbon dioxide in humans. J Physiol. 2011;589(Pt 12):3039–48. doi:10.1113/jphysiol.2011.206052

68. Куликов В. П., Кузнецова Д. В. Цереброваскулярная реактивность у юношей с артериальной гипертензией. Клиническая физиология регионарного кровообращения. 2013;1:61–67. [Kulikov VP, Kuznetsova D. Cerebrovascular reactivity in young males with arterial hypertension. Klinicheskaya Phiziologiya Krovoobrascheniya = Clinical Physiology of Blood Circulation. 2013;1:61–67. In Russian].

69. Логачева И. В., Иванова И. В., Почепцова Л. В., Цыпляшова И. В., Перевозчикова О. С., Кривилева С. П. Состояние мозговой гемодинамики и цереброваскулярной реактивности у больных артериальной гипертонией. Артериальная гипертензия. 2005;11(4):245–248. [Logacheva IV, Ivanova IV, Pocheptsova LV, Tsyplyashova IV, Perevozchikova OS, Krivileva SP. Cerebral hemodynamics and cerebrovascular responsiveness in patients with arterial hypertension. Arterial’naya Gipertenziya = Arterial Hypertension. 2005;11(4):245–248. In Russian].

70. Malatino LS, Bellofiore S, Costa MP, Lo Manto G, Finocchiaro F, Di Maria GU. Cerebral blood flow velocity after hyperventilation-induced vasoconstriction in hypertensive patients. Stroke. 1992;23(12):1728–32.

71. Strandgaard S, Paulson OB. Cerebral blood flow in untreated and treated hypertension. Neth J Med. 1995;47(4):180–4.

72. Heagerty AM, Aalkjaer C, Bund SJ, Korsgaard N, Mulvany MJ. Small artery structure in hypertension. Dual processes of remodeling and growth. Hypertension. 1993;21(4):391–7. doi:10.1161/01.HYP. 21.4.391

73. Oku N, Kitagawa K, Imaizumi M, Takasawa M, Piao R, Kimura Y. et al. Hemodynamic influences of losartan on the brain in hypertensive patients. Hypertens Res. 2005;28(1):43–9. doi:10.1291/hypres.28.43

74. Ficzere A, Valikovics A, Fülesdi B, Juhász A, Czuriga I, Csiba L. Cerebrovascular reactivity in hypertensive patients: a transcranial Doppler study. J Clin Ultrasound. 1997;25(7):383–9.

75. Maeda H, Matsumoto M, Handa N, Hougaku H, Ogawa S, Itoh T et al. Reactivity of cerebral blood flow to carbon dioxide in hypertensive patients: evaluation by the transcranial Doppler method. J Hypertens. 1994;12(2):191–7.

76. Settakis G, Páll D, Molnár C, Bereczki D, Csiba L, Fülesdi B. Cerebrovascular reactivity in hypertensive and healthy adolescents: TCD with vasodilatory challenge. J Neuroimaging. 2003;13(2):106–12. doi:10.1111/j.1552–6569.2003.tb00166.x

77. Hajjar I, Zhao P, Alsop D, Novak V. Hypertension and cerebral vasoreactivity: a continuous arterial spin labeling magnetic resonance imaging study. Hypertension. 2010;56(5):859–64. doi:10.1161/HYPERTENSIONAHA.110.160002

78. Wong LJ, Kupferman J. C., Prohovnik I, Kirkham FJ, Goodman S, Paterno K, et al. Hypertension impairs vascular reactivity in the pediatric brain. Stroke. 2011; 42(7):1834–8. doi:10.1161/STROKEAHA.110.607606

79. Settakis G, Páll D, Molnár C, Katona E, Bereczki D, Fülesdi B. Hyperventilation-induced cerebrovascular reactivity among hypertensive and healthy adolescents. Kidney Blood Press Res. 2006;29(5):306–11.