血管拡張

血管拡張は血管弛緩とも呼ばれ、血管が広がる現象です。^[1] これは血管壁内の平滑筋細胞、特に大静脈、大動脈、小細動脈の平滑筋細胞が弛緩することで生じます。^[2]血管壁は、血管内腔の内側を覆う内皮組織と基底膜、内皮組織の上の同心円状の平滑筋層、および平滑筋層の上の外膜で構成されています。^[3]平滑筋層が弛緩すると、血管が交感神経系の活動によって半収縮状態に保たれ、血管が拡張します。^[2]血管拡張は、血管が狭くなる 血管収縮の反対です。

血管が拡張すると、血管抵抗の減少と心拍出量の増加により血流が増加します^{[詳細な説明が必要] 。血管抵抗とは、循環する血液が体組織の}灌流を可能にするために克服しなければならない力の量です。血管が狭いと血管抵抗が大きくなり、血管が拡張すると血管抵抗が小さくなります。血管拡張は、心拍出量の4つの決定要因の1つである後負荷を減少させることで心拍出量を増加させる働きをします。^[4]

血管拡張は、血液が循環できる領域を広げることで血圧を低下させます。^[5]この反応は、内因性（周囲の組織の局所的プロセスによる）または外因性（ホルモンまたは神経系による）の場合があります。さらに、反応は特定の臓器に局在する場合（激しい運動中など、特定の組織の代謝ニーズによる）、または全身性（全身循環全体にわたって見られる）の場合があります。^[2]

血管拡張を引き起こす内因性物質や薬物は血管拡張剤と呼ばれます。これらの物質の多くは、自律神経系の血管周囲神経から放出される神経伝達物質です^[6]圧受容器は血圧を感知し、血管収縮または血管拡張のメカニズムを介して適応し、恒常性を維持します^[2]。

血管拡張の主な機能は、体内で最も必要とする組織への血流を増やすことです。これは多くの場合、局所的な酸素需要への反応ですが、問題の組織が十分なグルコース、脂質、またはその他の栄養素を受け取っていない場合にも発生する可能性があります。局所的および全身的な血管拡張は、免疫反応も促進します。 ^{[7]局所組織には、主に}アデノシンである血管拡張剤を局所間質液に放出し、毛細血管床に拡散して局所血管拡張を引き起こすなど、血流を増やす方法が複数あります。^{[8] [9]}一部の生理学者は、酸素不足自体が、その領域の血管の平滑筋低酸素症によって毛細血管床の血管拡張を引き起こすと示唆しています。この後者の仮説は、毛細血管床に毛細血管前括約筋が存在するために立てられたものです。血管拡張のメカニズムに対するこれらのアプローチは、相互に排他的ではないことがわかっています 。^[10]

血管拡張は免疫機能において重要な役割を果たします。血管が太くなると、免疫細胞やタンパク質を含む血液がより多く感染部位に到達できるようになります。血管拡張は炎症の過程の一部として起こり、炎症は病原体の存在、組織や血管の損傷、免疫複合体などいくつかの要因によって引き起こされます。^[7]重症の場合、炎症は敗血症や血液分布性ショックを引き起こす可能性があります。^{[11]血管拡張は}アナフィラキシーの主要な要素でもあります。^[12]

炎症は血管拡張を引き起こすだけでなく、血管透過性の増加も引き起こし、好中球、補体タンパク質、抗体が感染部位や損傷部位に到達できるようにします。^[7]血管透過性の上昇により、余分な体液が血管から出て組織に集まり、浮腫を引き起こします。血管拡張により、血管が収縮して血管内の容積減少に適応することができなくなり、低血圧や敗血症性ショックを引き起こします。^[11]

炎症の場合、血管拡張はサイトカインによって引き起こされます。^[7] インターフェロンガンマ、TNF-α、インターロイキン1ベータ、インターロイキン12は、ナチュラルキラー細胞、B細胞、T細胞、マスト細胞、マクロファージなどの免疫細胞によって生成される炎症性サイトカインの例です。^[7]炎症を制御し、敗血症性ショックなどの悪影響を防ぐのに役立つ抗炎症性サイトカインも、これらの免疫細胞によって生成されます。^[7]血管拡張と血管透過性の増加により、免疫エフェクター細胞が血管を離れ、白血球血管外漏出と呼ばれるプロセスを介して、化学誘引物質を追って感染部位に移動することもできます。^[13]血管拡張により、同じ量の血液が流量方程式Q = Avに従ってよりゆっくりと移動します。ここで、Qは流量、Aは断面積、vは速度を表します。^{[14]血液の流れが遅い場合、免疫エフェクター細胞は内皮細胞に発現している}セレクチンに容易に付着し、これらの細胞が血管外に排出されるようになります。^[13]

アナフィラキシーは、血管透過性の亢進、全身血管拡張、胃腸機能障害、呼吸機能障害を特徴とする重篤なアレルギー反応です。^[15] アナフィラトキシン、特に補体タンパク質C3a と C5a は、肥満細胞と好塩基球の受容体に結合して脱顆粒を引き起こします。^[12]これらの細胞内の顆粒には、ヒスタミン、血小板活性化因子、およびアナフィラキシーの臨床症状を引き起こすその他の化合物が含まれており、全身血管拡張により危険な低血圧を引き起こします。^[12] 形質細胞によって産生される抗体である免疫グロブリン Eも、肥満細胞と好塩基球の受容体に結合して脱顆粒を引き起こします。^[12]

血管拡張の原因と影響を理解するには、心拍出量、血管抵抗、血圧に関する基本的な理解が必要です。心拍出量は、1分間に心臓から送り出される血液の量と定義され、単位はリットル/分で、心拍数と拍出量の積に等しくなります。^[4]心拍数、心筋収縮力、前負荷と正相関し、後負荷とは反比例します。^[4]血管の収縮により血管抵抗が上昇すると、後負荷、つまり心臓が収縮しなければならない力が増加します。^[4]そのため、血管拡張により血管抵抗が減少し、後負荷が減少して心拍出量が増加し、組織の灌流が可能になります。血圧は、血液が血管壁に及ぼす圧力を測定します。収縮期血圧は心臓が収縮している間の圧力を測定し、拡張期血圧は収縮と収縮の間の圧力を反映します。平均血圧（MAP）は収縮期血圧と拡張期血圧の加重平均であり、心拍周期全体にわたる灌流のより良い測定値です。^{[16]血管拡張は、}大動脈と小細動脈の中膜層の平滑筋細胞を弛緩させることにより、血管抵抗と血圧を低下させます。^[17]血管拡張により収縮期血圧が90 mmHg未満に低下すると、循環ショックが観察されます。^[11]

血管抵抗は、血管の長さ、血液の粘度（ヘマトクリット値で決まる）、血管の直径など、いくつかの要因によって決まります。^[18]血管の直径は抵抗を決定する上で最も重要な変数であり、血管抵抗は半径の4乗で変化します。^[2]これらの生理学的要素（心拍出量または血管抵抗）のいずれかが増加すると、MAPが上昇します。細動脈は、細静脈や毛細血管とは異なり、非常に狭く、平滑筋の同心円層を持っているため、あらゆる血管タイプの中で最も大きな血管抵抗を生み出します。^[2]

温血動物の表在血管では、周囲の環境が暑いときに血管拡張が起こります。このプロセスにより、熱せられた血液の流れが動物の皮膚に向けられ、そこで熱がより容易に周囲に放出されます。反対の生理学的プロセスは血管収縮です。これらのプロセスは、内皮細胞からの局所的な傍分泌因子（一酸化窒素、ブラジキニン、カリウムイオン、アデノシンなど）と、それぞれノルエピネフリンやエピネフリンなどのカテコールアミンを分泌する自律神経系と副腎によって自然に調節されます。^{[19] [20]}

動脈、細動脈、静脈の壁の中膜は平滑筋で構成されており、血管拡張と血管収縮を引き起こします。^[3]平滑筋細胞の収縮は血管収縮を引き起こし、平滑筋の弛緩は血管拡張を引き起こします。^{[1]平滑筋は}自律神経系によって支配され、横紋筋ではありません（サルコメアを含みません）。^{[21]収縮は、}筋小胞体からのCa、Mg-ATPaseまたは細胞外マトリックスからの電位依存性カルシウムチャネルを介して、細胞質内のCa ²⁺濃度に依存します。 ^[21]カルシウムイオンはカルモジュリンと結合し、ミオシン軽鎖をリン酸化^[21]リン酸化軽鎖ミオシンはアクチンフィラメントと相互作用して架橋を形成し、筋肉の収縮を引き起こして血管収縮を引き起こす。^[21]血管拡張はミオシン軽鎖ホスファターゼによって引き起こされ、ミオシン軽鎖を脱リン酸化して筋弛緩を引き起こす。 ^{[21]平滑筋細胞は、ミオシン軽鎖ホスファターゼのミオシン結合サブユニットの作用により、ATPを使用せずに収縮したままでいられる。Rho}キナーゼによるこのサブユニットのリン酸化は、ミオシン軽鎖への結合と脱リン酸化を防ぎ、細胞が収縮したままでいられるようにする。^[21]

血管拡張は、血管周囲の平滑筋の弛緩の結果である。この弛緩は、収縮刺激の除去に依存しており、収縮刺激は細胞内カルシウムイオン濃度に依存し、収縮性タンパク質ミオシンの軽鎖のリン酸化と密接に関連している。したがって、血管拡張は主に細胞内カルシウム濃度の低下、またはミオシンの脱リン酸化（実際にはADPからATPへの置換）によって機能する。ミオシン軽鎖ホスファターゼによる脱リン酸化と、細胞内区画からカルシウムイオンをポンプするカルシウム共輸送体と反対輸送体の誘導は、どちらも平滑筋細胞の弛緩、ひいては血管拡張に寄与する。これは、イオンが交換輸送体を介して筋小胞体に再取り込みされ、細胞膜を横切って排出されることで達成される。^[22]血管の血管拡張を引き起こす可能性のある細胞内刺激は主に3つある。これらの効果を達成するための具体的なメカニズムは血管拡張薬によって異なります。^[要出典]

PDE5 阻害剤やカリウムチャネル開口薬でも同様の結果が期待できます。

上記のメカニズムを媒介する化合物は、内因性と外因性に分類できます。

β2受容体の活性化（アドレナリンなど）による血管拡張作用は内皮に依存しないと考えられる。^[27]

平滑筋生理学の説明で言及されているように、中膜内の平滑筋は自律神経系によって神経支配されている。自律神経系（ANS）は、必須の不随意身体機能を制御しており、脳幹または脊髄から出る神経として始まり、感覚神経と運動神経の両方を含む。^[2] ANSの2つの部門、交感神経系（SNS）と副交感神経系（PSNS）は、血管に異なる影響を与える。^[2]伝統的に、これら2つの部門は互いに反対に働き、SNSは「闘争または逃走」を生み出し、PSNSは「休息と消化」を生み出すと理解されているが、血管神経支配の場合、この境界線は曖昧になる^[6] ANS神経は、筋細胞とのシナプスを介して血管系を直接神経支配するのではなく、標的細胞に到達して平滑筋の収縮または弛緩を引き起こす神経伝達物質を放出する。 ^[6] SNSとPSNSの物理的特性により、SNSは血管に長期にわたる全身的な影響を及ぼすのに対し、PSNSは短期的な局所的な変化を引き起こします。^[2] SNS刺激は、しばしば基礎神経緊張と呼ばれる血管収縮の基本レベルを引き起こし、血圧を維持します。^[2]血管拡張は、血管拡張を直接引き起こす化合物が存在せず、単に基礎神経緊張を維持するための神経伝達物質が不足している結果であることが多いです。^[2]

神経伝達物質は、平滑筋細胞に直接結合するか、内皮細胞に結合して神経伝達物質の効果を媒介することによって作用します。^[6]以下は、血管系の調節に関与する主要な神経伝達物質をまとめた表です。

血管拡張の神経制御について議論する際に言及する価値があるのは、レニン-アンジオテンシン-アルドステロン系（RAAS）です。^[2]腎臓はナトリウムイオンを再吸収することで水分を保持し、ナトリウムイオンを排除することで水分を排出します。^[28]交感神経系の活動、血液量の減少、または動脈圧の低下により、特定の腎臓細胞内のβアドレナリン受容体が刺激され^[2]レニンが放出され、レニンは基質アンジオテンシンからアンジオテンシンIIの形成を促進します。^[28]アンジオテンシンIIは、強力な血管収縮剤であるアルドステロンの分泌を副腎に促します。^[28]

エピネフリンは、外因性または内因性であり、ストレスに反応して副腎から放出される別の血管収縮剤です。^[28]ノルエピネフリンと同様にαおよびβアドレナリン受容体に結合し、さまざまな体の部位で血管拡張と血管収縮を引き起こし、重要な領域に血液を再分配します。^[2]

寒冷誘発性血管拡張（CIVD）は寒冷暴露後に起こり、おそらく傷害のリスクを減らすためである。人体のいくつかの場所で起こる可能性があるが、最も頻繁に観察されるのは四肢である。指は最も頻繁に露出するため、特によく見られる。^{[引用が必要]}

指が寒さにさらされると、まず血管収縮が起こり、熱の損失を抑え、指が強く冷たくなります。手の寒さへの曝露開始から約 5 ～ 10 分後、指先の血管が突然拡張します。これは、局所的な寒さにより交感神経から動静脈吻合部の筋層への神経伝達物質の放出が急激に減少したためと考えられます。CIVD により血流が増加し、指の温度が上昇します。これは痛みを伴うことがあり、「熱痛」と呼ばれることもあります。これは嘔吐を引き起こすほどの痛みを伴うことがあります。^[要出典]

血管拡張の後に血管収縮の新しい段階が続き、その後、このプロセスが繰り返されます。これはハンティング反応と呼ばれています。実験では、指を冷水に浸した場合、他の3つの血管反応が起こり得ることが示されています。それは、継続的な血管収縮状態、ゆっくりとした安定した継続的な再加温、および血管収縮の初期段階後に血管の直径が一定のままになる比例制御型です。ただし、大部分の反応はハンティング反応として分類できます。^[29]

• 他に推奨される血管拡張剤または血管拡張因子には以下のものがあります。
  • 高レベルの環境騒音がない^[30]
  • アデノシン- アデノシン作動薬、主に抗不整脈薬として使用される^[31]
  • アルファ遮断薬（アドレナリンの血管収縮作用を阻害する）^[32]
  • 心房性ナトリウム利尿ペプチド（ANP） - 弱い血管拡張薬^[33]
  • エタノール（アルコール）は即座に血管拡張を引き起こし、続いて血圧を上昇させる^[34]
  • 一酸化窒素誘導剤
    • L-アルギニン（重要なアミノ酸）^[35]
    • シトルリン（体内のL-アルギニン濃度を上昇させる）^[36]
    • グリセリルトリニトレート（一般にニトログリセリンとして知られる）^[37]
    • イソソルビド一硝酸塩およびイソソルビド二硝酸塩^[38]
    • ペンタエリスリトールテトラニトレート（PETN）^[39]
    • ニトロプルシドナトリウム^[40]
    • PDE5阻害剤：これらの薬剤は間接的に一酸化窒素の効果を高める^[41]
      • シルデナフィル（バイアグラ）
      • タダラフィル（シアリス）
      • バルデナフィル（レビトラ）
  • テトラヒドロカンナビノール（THC）、大麻の主な精神活性成分^[42]
  • テオブロミンはカカオに含まれる主要なアルカロイドで、特にカカオ固形物（チョコレート、特にダークチョコレートに含まれる）に含まれています^[43]
  • ミノキシジル^[44]
  • パパベリンはケシに含まれるアルカロイドである^[45]
  • エストロゲン^[46]

これらの薬剤は血管を開いたままにしたり、血管が狭くなるのを防ぐのに役立ちます。^[47]

• アンジオテンシンII受容体遮断薬
• ACE阻害薬
• カルシウムチャネル遮断薬

脳内のα2A受容体_を活性化し、交感神経系の活動を低下させることで作用する薬剤。^{[48] [47]}

• メチルドパ

アメリカ心臓協会によると、α-メチルドパは直立時に血圧を下げる効果が高く、血圧が下がりすぎると脱力感や失神につながる可能性があるため、起立性失神を引き起こす可能性がある。メチルドパの主な副作用には、眠気や無気力、口の乾燥、発熱、貧血などがある。これらに加えて、男性患者はインポテンスを経験する可能性がある。^[47]

• クロニジン塩酸塩
• グアナベンズ酢酸塩
• グアンファシン塩酸塩

クロニジン、グアナベンズ、グアンファシンは、口の重度の乾燥、便秘、眠気を引き起こす可能性があります。服用を急に中止すると、血圧が急激に危険なレベルまで上昇する可能性があります。^[47]

血管壁（特に細動脈）の筋肉を直接弛緩させ、血管を拡張（広げる）させます。^[47]

• ヒドララジン
• ミノキシジル

ヒドララジンは頭痛、目の周りの腫れ、動悸、関節の痛みを引き起こす可能性があります。臨床現場では、ヒドララジンは単独で使用されることはほとんどありません。^[47]

ミノキシジルは強力な直接血管拡張剤で、治療抵抗性の重度高血圧症または腎不全がある場合にのみ使用されます。副作用としては、体液貯留（著しい体重増加）と過剰な毛髪成長が知られています。^[47]

血管拡張薬は、高血圧症（患者の血圧が異常に高い）や狭心症、うっ血性心不全、勃起不全などの症状の治療に使用され、血圧を低く保つことで他の心臓疾患を発症するリスクを軽減します。^[17] 顔面紅潮は血管拡張薬に対する生理的反応である可能性があります。シルデナフィル、バルデナフィル、タダラフィルなどの一部のホスホジエステラーゼ阻害剤は、血管拡張によって陰茎の血流を増加させる働きがあります。また、肺動脈性高血圧症（PAH） の治療にも使用されることがあります。

• 細動脈拡張薬
• ニトロフォリン
• 血管拡張性ショック

Scholia には、血管拡張に関するトピックプロファイルがあります。