ベインブリッジ反射

概要

ベインブリッジ反射（Bainbridge reflex）は、循環生理学における重要な反射の一つです。これは、静脈から心臓への血液の戻り（静脈還流）が増加した際に、それに反応して心拍数が増加するという生理現象を指します。心臓が大量の血液を受け取った際に、より速く、より効率的にその血液を全身に送り出すための適応メカニズムと考えられています。

発見

この反射は、1915年にイギリスの著名な生理学者であるフランシス・アーサー・ベインブリッジ（Francis Arthur Bainbridge）によって初めて詳細に記述されました。彼の研究によって、心臓、特に心房が血液量の変化に対して応答し、それが神経を介して心拍数の調節につながることが明らかにされたのです。

反射のメカニズム

ベインブリッジ反射が作動する機序は、以下のような段階を経て進行します。

1. 静脈還流の増加: 様々な生理的状況、例えば運動や体位の変換などにより、末梢の静脈から心臓、特に右心房へと戻ってくる血液の量（静脈還流量）が増加します。

2. 心房壁の伸展とその感知: 大量の血液が右心房に流入すると、右心房の壁や、それに接続する大静脈の心臓に近い部分、および肺静脈が心臓に入る部分などが機械的に引き伸ばされます。これらの部位には、血液量の増加による壁の伸展（伸張）を感知する特殊な感覚受容器である伸展受容器（ストレッチ受容器）が豊富に分布しています。

3. 求心路を介した信号伝達: 心房などの伸展によってこれらの受容器が興奮すると、その興奮は神経信号として中枢神経系へと伝えられます。この信号を伝える神経線維は、迷走神経の心臓枝に含まれる求心性神経（感覚神経）として知られています。

4. 心臓中枢での情報処理と応答: 求心性神経からの信号は、脳幹に存在する循環調節に関わる中枢に到達します。ここで情報が処理され、結果として心拍数を増加させるための指令が心臓へと送られます。具体的には、心拍数を遅くする働きを持つ迷走神経（副交感神経）の活動が抑制され、一方で心拍数を速くする働きを持つ交感神経の活動が促進されるといった機序が関与していると考えられています。この反射的な応答により、心臓の拍動ペースが加速されます。

生理的意義

ベインブリッジ反射の主要な生理的意義は、増加した静脈還流量に対応して心拍数を迅速に上昇させることにあります。これにより、心臓は単位時間あたりにより多くの血液を全身に拍出することが可能となり、循環の効率を高めます。例えば、運動時には筋肉への血流供給を増やすために静脈還流が増加しますが、ベインブリッジ反射はこの増加した血液を滞りなく送り出すのを助け、全身の需要に応えるのに貢献します。

フランク・スターリングの心臓の法則との関係

ベインブリッジ反射は、フランク・スターリングの心臓の法則と連携して、心臓のポンプ機能を調節しています。フランク・スターリングの法則は、「心臓に戻る血液の量が増加すると、心筋がより強く収縮し、一回の拍出量（一回拍出量）が増加する」というものです。これは心筋自体の性質に基づく調節機構です。

一方、ベインブリッジ反射は、静脈還流の増加に対して心拍数を増やすことで、単位時間あたりの血液拍出量（心拍出量＝一回拍出量 × 心拍数）を増やします。したがって、大量の血液が心臓に戻ってきた際には、スターリングの法則によって一回拍出量が増加するとともに、ベインブリッジ反射によって心拍数も増加するため、心拍出量全体が相乗的に大きく増加します。これらのメカニズムが協調して働くことで、心臓は幅広い範囲の静脈還流に対応し、循環系全体のホメオスタシス（恒常性維持）に寄与しているのです。

まとめ

ベインブリッジ反射は、静脈還流の増加を心房の伸展受容器で感知し、神経反射を介して心拍数を増加させる生理現象です。1915年に発見され、フランク・スターリングの法則とともに、心臓が効率的に血液を全身に送るための重要な調節機構として機能しています。この反射は、特に静脈還流が亢進する状況において、心拍出量を適切に維持・増加させる上で不可欠な役割を果たしています。

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