Poglądy dotyczące patogenezy chorób układu sercowo-naczyniowego na przestrzeni ostatniego półwiecza ulegały stałej ewolucji (1, 2). Zarówno nadciśnienie tętnicze, jak i niewydolność serca były początkowo traktowane jako zaburzenia czysto hemodynamiczne. Badania ostatnich lat jednoznacznie wskazują, że u podłoża chorób układu krążenia leżą zaburzenia neuroendokrynne, a szczególną rolę odgrywa aktywacja układu renina-angiotensyna i układu współczulnego (2). Zwiększenie aktywności adrenergicznej może być wynikiem upośledzenia funkcji mechanizmów regulacyjnych. Dlatego też wysiłki badaczy przez wiele dziesięcioleci skupiały się na ocenie funkcji baroreceptorów. Znacznie później zwrócono uwagę na potencjalne znaczenie nadmiernej wrażliwości chemoreceptorów. Należy podkreślić, iż jednym z pierwszych ośrodków na świecie, który wykazał, że chemoreceptory mogą odgrywać istotną rolę w etiopatogenezie chorób układu sercowo-naczyniowego była grupa profesora Trzebskiego.

Celem niniejszej pracy jest omówienie roli chemoreceptorów w etiopatogenezie chorób układu krążenia. W pierwszej części omówienia zostaną przedstawione metody oceny aktywności układu współczulnego ze szczególnym uwzględnieniem mikroneurografii. W dalszej części przedstawiona zostanie rola układu współczulnego i chemoreceptorów na regulację układu sercowo-naczyniowego w warunkach fizjologicznych. Następnie omówione zostaną wyniki badań oceniających odruchy z chemoreceptorów w nadciśnieniu tętniczym, niewydolności serca oraz zespole obturacyjnego bezdechu podczas snu (OBPS).

Przez wiele lat jedyną dostępną metodą było oznaczanie amin katecholowych, początkowo w krwi żylnej, a następnie w krwi tętniczej. Z biegiem lat pojawiły się następne metody: ocena funkcji baroreceptorów za pomocą testu fenylefrynowego i ocena zmienności częstości akcji serca (ang. heart rate variability - HRV). Metoda regionalnego uwalniania noradrenaliny (ang. noradrenaline spillover) umożliwiła ocenę aktywności współczulnej w sercu i nerkach – narządach niezwykle istotnych z punktu widzenia regulacji układu krążenia. Wyżej wymienione metody pozwalają jedynie na pośrednią ocenę aktywności adrenergicznej.

Jedyną metodą pozwalającą na bezpośredni pomiar aktywności układu współczulnego u ludzi jest badanie mikroneurograficzne (3, 4). Poziom tzw. spoczynkowej aktywności układu współczulnego jest określany jako średnia liczba impulsów przypadająca na minutę bądź na sto uderzeń serca w trakcie 15-minutowej rejestracji. Metoda ta pozwala na porównanie aktywności współczulnej między wybranymi grupami. Przy ocenie zmian aktywności układu współczulnego w trakcie badania (np. podczas hipoksji lub hiperkapnii) uwzględnia się nie tylko liczbę impulsów, ale także ich amplitudę. Suma amplitud jest określana jako tak zwana aktywność całkowita. Wartość aktywności całkowitej w warunkach spoczynku przyjmowana jest za 100%, a zmiany aktywności w trakcie badania są odnoszone do wartości wyjściowych i wyrażane w procentach. Metoda mikroneurograficzna charakteryzuje się bardzo dobrą powtarzalnością (5).

Układ współczulny jest podstawowym mechanizmem krótkookresowej regulacji układu krążenia ciśnienia tętniczego. Kluczową rolę w krótkookresowej regulacji ciś- nienia tętniczego odgrywają baroreceptory. Niezależnie od wpływu na krótkookresową regulację układu krążenia, istnieje szereg mechanizmów za pomocą których pobudzenie układu współczulnego może wpływać na długookresową regulację ciśnienia tętniczego (6). Po pierwsze, aktywacja układu współczulnego prowadzi do aktywacji układu renina-angiotensyna i zwiększenia reabsorpcji cewkowej sodu. Po drugie, aktywacja układu współczulnego może prowadzić do przerostu mięśnia sercowego. Efekty troficzne pobudzenia układu współczulnego mogą być niezależne od czynników hemodynamicznych. Po trzecie, efektem długotrwałej aktywacji układu współczulnego może być również zmniejszenie wrażliwości baroreceptorów tętniczych.

Aktywność układu współczulnego zależy od mechanizmów ośrodkowych jak i obwodowych (regulacyjnych), przy czym istnieje sprzężenie zwrotne pomiędzy tymi dwoma mechanizmami. U podłoża aktywacji adrenergicznej może zatem leżeć pierwotny wzrost aktywności układu współczulnego w obrębie ośrodkowego układu nerwowego bądź upośledzenie funkcji mechanizmów regulacyjnych. Wśród mechanizmów obwodowych należy wymienić baroreceptory tętnicze, mechanoreceptory sercowo-płucne i chemoreceptory.

Chemoreceptory są podstawowym mechanizmem warunkującym odpowiedź organizmu na hipoksję i hiperkapnię (7). Chemoreceptory obwodowe, zlokalizowane w kłębkach szyjnych i aortalnych, reagują głównie na hipoksję, podczas gdy chemoreceptory ośrodkowe reagują głównie na hiperkapnię. Aktywacja chemoreceptorów prowadzi jednoczasowo do pobudzenia ośrodka oddechowego oraz do wzrostu aktywności współczulnej we włóknach podążających do ściany naczyń, a co za tym idzie do wzrostu ciśnienia tętniczego (7). Hiperwentylacja prowadzi do spadku aktywności współczulnej. Dlatego też wzrost wentylacji minutowej podczas stymulacji chemoreceptorów może maskować pobudzający wpływ hipoksji i hiperkapnii na aktywność układu współczulnego. Dopiero wyeliminowanie wpływu oddychania, na przykład podczas dziesięciosekundowego bezdechu, umożliwia pełną ocenę wpływu stymulacji chemoreceptorów na aktywność adrenergiczną (7). Hipoksja prowadzi także do pobudzenia aktywności układu przywspółczulnego na poziomie węzła zatokowego, czego konsekwencją jest bradykardia. Najbardziej wiarygodną metodą oceny wrażliwości chemoreceptorów ośrodkowych jest ekspozycja badanego na trzyminutową hiperkapnię (oddychanie mieszaniną 7,5 % dwutlenku węgla i 92,5 % tlenu). Funkcja chemoreceptorów obwodowych może być oceniana w dwojaki sposób. Po pierwsze, efekty pobudzenia tych chemoreceptorów mogą być oceniane podczas oddychania mieszaniną 10% tlenu i 90% azotu. W celu uniknięcia wpływu hipokapnii (wynikającej z hiperwentylacji), w trakcie badania mieszanina jest wzbogacana dwutlenkiem węgla w ilości zapewniającej zachowanie izokapnii. Po drugie, istnieje możliwość oceny wpływu tzw. tonicznego pobudzenia chemoreceptorów na regulację układu krążenia poprzez ich deaktywację w trakcie oddychania 100% tlenem.

Funkcja chemoreceptorów jest ściśle powiązana z funkcją baroreceptorów (7). Stymulacja baroreceptorów podczas wzrostu ciśnienia tętniczego zmniejsza wrażliwość chemoreceptorów obwodowych na hipoksję (8).

Wzrost aktywności układu współczulnego stwierdza się u chorych z nadciśnieniem tętniczym, chorobą wieńcową, niewydolnością krążenia i zaburzeniami rytmu. Aktywacja adrenergiczna jest zatem wspólnym mechanizmem etiopatogenetycznym chorób układu sercowo-naczyniowego. Badania z wykorzystaniem regionalnego uwalniania katecholamin wykazały, że największy wzrost aktywności adrenergicznej u chorych z niewydolnością serca oraz wczesnych faz nadciśnienia tętniczego obserwujemy w obrębie serca. Bezpośrednim dowodem wskazującym na aktywację adrenergiczną w nadciśnieniu tętniczym, niewydolności serca oraz obturacyjnym bezdechu podczas snu są wyniki badań wykorzystujących mikroneurografię.