Механизмы эрекции

Тонус гладкой мускулатуры является самым важным фактором, определяющим приток крови к пещеристым телам. Примерно половина объёма ткани кавернозных тел состоит из гладких мышц, а остальное — лакунарные клетки и коллаген. Коллагеновые волокна в значительной мере ответственны за пассивные механические свойства кавернозной ткани.

Активность сокращения гладких мышц пещеристых тел зависит от ряда факторов, таких как уровень агонистов (нейротрансмиттеров, гормонов и др.), экспрессия рецепторов, целостность механизма трансдукции, кальциевый гомеостаз, взаимодействие сократительных белков, внутриклеточные связи между клетками гладкой мускулатуры (щелевые контакты).

Клетки гладких мышц содержат большое количество сократительных белков, актина и миозина. После фосфорилирования миозина с аденотрифосфатом (АТФ) полученное соединение вместе с лёгкими цепями этих белков обеспечивает сократительную функцию гладкой мускулатуры. При этом затраты энергии для поддержания данного состояния равны нулю. Но чтобы этот механизм нормально функционировал, необходима высокая концентрация свободного кальция в цитоплазме.

Таким образом, для регулирования тонуса гладкой мускулатуры необходим нормальный гомеостаз кальция. Это достигается тремя способами:

1. Приток внеклеточного кальция за счёт изменения напряжения каналов.

2. Активация мембраносвязанных рецепторов, которые позволяют внеклеточному кальцию проникнуть через управляемые ими каналы.

3. Активация сигнальных механизмов, благодаря которым внутриклеточный кальций начинает высвобождаться из саркоплазматического ретикулума.

Расслабление гладких мышц кавернозных тел можно рассматривать как своего рода перезагрузку сократительной функции. В основном это происходит за счёт снижения уровня внутриклеточного кальция. Существует несколько путей достижения этой цели. Но все они сводятся либо к накоплению циклического аденозинмонофосфата (цАМФ), либо циклического гуаназин монофосфата (цГМФ). Это также достигается с помощью активации калиевых каналов с последующей гиперполяризацией клеточной мембраны.

Оксид азота, полученный из L-аргинина, по всей видимости, оказывает влияние на:

1. Активацию калиевых каналов, в результате чего происходит гиперполяризация гладкой мембраны мышечных клеток. Этот процесс предотвращает открытие потенциал-зависимых кальциевых каналов, снижая тем самым концентрацию внутриклеточного кальция.

2. Активацию гуанилатциклазы, которая является катализатором преобразования гуанозинтрифосфата (ГТФ) в цГМФ. Этот процесс вызывает расслабление за счёт снижения концентрации внутриклеточного кальция. Другие миорелаксанты, содержащие простагландин E1 и вазоактивный полипептид, действуют через цАМФ-зависимые механизмы. Данные вещества вступают в реакцию с мембранными рецепторами в присутствии белка G. Этот процесс стимулирует преобразование аденилатциклазы в цАМФ, что приводит к снижению концентрации внутриклеточного кальция. Наличие двух разных путей достижения одной цели, вероятно, отражает важность эректильной функции для продолжения рода.

Распад цГМФ в основном осуществляется с помощью фосфодиэстеразы 5 типа (ФДЭ-5). При этом происходит повышение уровня свободного кальция в цитоплазме и сокращение гладких мышц. Такие соединения как папаверин и силденафил ингибируют ФДЭ-5, тем самым удлиняя время полураспада цГМФ и продлевая расслабленное состояние гладкой мускулатуры и эрекцию.

Механизм регулирования сокращения гладких мышц

Существует два механизма, регулирующих сокращение гладких мышц пещеристых тел:

1. Нейрогенный, в котором участвуют адренергические, холинергические и NANC-волокна.

2. Эндотелиальный, в котором задействованы нейротрансмиттеры. Они выделяются эндотелием, выстилающим гелициновые артерии и лакунарные клетки.

Адренергический вазоконстрикторный механизм

Адренергические волокна, содержащие катехоламины, были обнаружены в кавернозных и гелициновых артериях, а также в гладкой мускулатуре пещеристых тел. Из симпатических нервных окончаний выделяется норэпинефрин, который взаимодействует с α-адренорецепторами, расположенными в мембранах гладких мышц.

Вероятно, главным стимулятором сокращения гладких мышц являются α1-адренорецепторы, причём все три подвида (α1A, α1B  и α1D), найденные в пещеристых телах человека. Однако найдены доказательства, что подвид α1A всё же доминирует. Взаимодействие норадреналина с α-адренорецепторами приводит к увеличению уровня внутриклеточного кальция. Следовательно, симпатическая нервная система способствует процессу детумесценции и поддерживает тонус гладкой мускулатуры кавернозных тел, когда половой член находится в расслабленном состоянии. Этот механизм стал основой для создания таких препаратов, как фентоламин (Vasomax).

Холинергический механизм

Эрекция сопровождается повышенной нейронной активностью в парасимпатической нервной системе, берущей начало в сегментах спинного мозга S2-S4. Преганглионарным трансмиттером выступает ацетилхолин, постганглионарным — NANC. Ацетилхолин может также оказывать норадренергическое вазоконстрикторное воздействие на пресинаптические мускариновые рецепторы нервных окончаний симпатической системы.

Не-адренергический не-холинергический механизм

Основным нейротрансмиттером трабекулярных гладких мышц является NANC. Изначально этот пептид, состоящий из 28 аминокислот, рассматривался как главный молекулярный медиатор эрекции. Однако позже учёные признали, что это место принадлежит оксиду азота.

Выделение оксида азота приводит к накоплению цГМФ в трабекулярных клетках и гиперполяризации клеточной мембраны. Полученное в результате снижение уровня внутриклеточного кальция приводит к расслаблению клеток гладких мышц. Этот процесс очень быстро распространяется между клетками с помощью щелевых контактов.

Сосудорасширяющие процессы влекут деградацию цГМФ и происходят в основном под воздействием фермента ФДЭ-5.

Эндотелиальный механизм

Эндотелиальная релаксация впервые была описана в 1980 году. Она заключается в высвобождении оксида азота, который стимулирует активность гуанилатциклазы. В результате накапливается цГМФ и снижается уровень кальция в цитоплазме.

В процессах тумесценции и детумесценции играют роль также и другие вещества. В частности, мощный вазоконстрикторный эффект оказывает эндотелин-1. А PGE1, наоборот, действует на гладкие мышцы раслабляюще.

Гемодинамика эрекции

Эрекция является гемодинамической реакцией на комплекс гуморальных, нейрогенных и локальных сигналов. Появление сигналов, стимулирующих расширение сосудов, совпадает с пониженной активностью сосудосуживающих сигналов. В результате, благодаря расширенным артериям, увеличивается приток крови. В это время гладкие мышцы гелициновых артерий и лакунарных клеток расслаблены, что позволяет крови целиком наполнить пещеристые тела. Наполненные кавернозные тела сильно сжимают венулы, расположенные под туникой, препятствуя этим венозному оттоку. Интракавернозное давление при этом быстро поднимается, приближаясь к значению систолического давления.

Оргазм и эякуляция

Оргазм и эякуляция являются результатом внезапного повышения эфферентной симпатической активности. Эти процессы влияют на предстательную железу, семенные пузырьки и семявыводящие каналы, выводя их содержимое. Шейка мочевого пузыря закрывается плотно, предотвращая ретроградную эякуляцию, а внешний сфинктер уретры расслабляется, позволяя семени извергаться под давлением сокращающихся бульбокавернозных мышц.