Microcirculación PDF - Circulación en lechos especiales

1 Microcirculación y circulación en lechos especiales Los procesos esenciales para la vida de la célula (como el transporte de gases, la nutrición y la eliminación de desechos metabólicos) se dan en los organismos superiores como los humanos en un lecho que es invisible a la vista, y se denomina mi...

1 Microcirculación y circulación en lechos especiales Los procesos esenciales para la vida de la célula (como el transporte de gases, la nutrición y la eliminación de desechos metabólicos) se dan en los organismos superiores como los humanos en un lecho que es invisible a la vista, y se denomina microcirculación. A partir de la microcirculación existe una comunicación entre los tejidos más profundos, el intersticio de los tejidos y permite vincular el medio interno con el exterior. Composición de la microcirculación Está compuesta por: el intersticio celular, el lecho vascular y un sistema de drenaje intersticial. Intersticio celular Los pequeños vasos sanguíneos terminales están dentro de los intersticios de los tejidos. A su vez está compuesto por una fase sólida y una fase liquida. La fase sólida está formada por fibras de colágeno y proteoglucanos. En la fase líquida solamente una pequeña fracción de agua intersticial está totalmente”libre” y es capaz de moverse bajo la influencia de las fuerzas de convección. Fase sólida o armazón fibroso: posee fibras y fibrillas colágenas, y también fibras elásticas. Estos componentes le otorgan la capacidad de resistir presiones. Gel hidratado (contenido en el armazón fibroso): está formado por glicosaminoglicanos (GAGs) qué forman cadenas largas no ramificadas en las quese repiten residuos de disacáridos, uno de los cuales es un aminoazúcar. Característicamente tienen carga negativa por presentar grupos sulfato o carboxilo Preparemos Fisiología 2 en muchos de los residuos glucídicos. Estos grupos se unen a los cationes evitando su pasaje, y también retardan el paso de algunas proteínas con carga negativa como la albúmina. Por otro lado también atrae grandes cantidades de agua. Estas moléculas están inmovilizadas en el intersticio y no son removidas por el flujo linfático.  Líquido “libre”: aunque casi todo el líquido del intersticio está atrapado dentro del gel tisular, a veces también hay pequeños riachuelos de líquido y pequeñas vesículas de líquido libre, lo que significa que carece de moléculas de proteoglicano y, por tanto, puede fluir libremente. La cantidad de líquido libre presente en los tejidos normales es pequeña, mucho menor del 1%. Por el contrario, cuando se desarrolla edema en los tejidos, estos bolsillos y riachuelos pequeños de líquido libre se expanden mucho hasta que la mitad o más del líquido del edema comienza a fluir libremente, independientemente de los filamentos de proteoglicano. Lecho vascular La sangre que llega a nutrir y oxigenar a los tejidos se va capilarizando a medida que se aproxima a ellos. La última ramificación da lugar a las arteriolas terminales (5 - 25) las cuales poseen ramas laterales rodeadas por anillos musculares o esfínteres precapilares (también existen esfínteres post capilares). Estos nos sirven para limitar el pasaje de sangre a los capilares nutricios o verdaderos. La sangre que no pasa se vuelca directamente a la circulación venosa por las metaarteriolas. De manera que parte de la sangre retorna a la circulación sin sufrir intercambios metabólicos. El lecho capilar está formado por una red de tubos interconectados de menos de 1 mm de largo pero que están tan ampliamente distribuidos qué ninguna célula está a más de 0,1 mm de un capilar. Los capilares de ramas vecinas se anastomosan entre sí y forman las vénulas post capilares. Estas a su vez se reúnen en venas musculares de mayor diámetro en las que comienzan a aparecer válvulas qué contribuyen a mantener el flujo en un solo sentido. Como ya hemos explicado para otros lechos, el flujo sanguíneo en la unidad microcirculatoria depende de la diferencia de presión entre el extremo arterial y el venoso, Preparemos Fisiología 3 determinada principalmente por las resistencias pre y post capilares. Composición de los vasos: Puede variar dependiendo el lecho vascular, pero en líneas generales está compuesto por tres tipos de túnicas: Túnica adventicia: (la más externa). Está conformada por fibras colágenas y elásticas entremezcladas. Por ella discurren nervios perivasculares qué se extienden formando un plexo entre está túnica y la media. En la porción terminal de estos nervios existen estructuras abultadas desde las cuales se liberan neurotransmisores (por lo general noradrenalina, pero a veces también pueden ser otras aminas, Ach, péptidos, purinas). Túnica media: está formada por células musculares lisas. En las arteriolas madres estas se disponen en varias capas concéntricas, pero en las terminales solamente existe una capa. En las metarteriolas esta capa muscular se hace discontinua, y forma acúmulos en el esfínter precapilar. Túnica íntima: (la más interna) está compuesta por las células endoteliales. Son más gruesas en las arteriolas, y aplanadas en los capilares. El endotelio sintetiza colágeno no fibrilar, glicoproteínas, laminina y fibronectina para formar una membrana basal qué lo vincula con el intersticio permitiendo su interacción. En la cara interna de las células existe una capa de glicocalix de 4 a 5 nm de espesor. Esta tiene carga negativa qué además es reforzada por la absorción de proteoglicanos y ciertas proteínas plasmáticas como el orosomucoide. Así este sistema se convierte en una barrera de permeabilidad selectiva: por ejemplo deja pasar a la IgG (5 nm) pero no permite el pasaje de albúmina (3,5 nm) qué si bien es más chica tiene más carga aniónica. Así podemos clasificar distintos tipos de vasos sanguíneos a partir de su composición: Preparemos Fisiología 4 Sistema de drenaje intersticial El volumen del líquido intersticial se mantiene constante debido a qué hay un equilibrio entre el líquido qué pasa desde los capilares a él y desde el intersticio a los linfáticos. Vasos linfáticos: su tamaño es mayor que el de los capilares sanguíneos. Están presentes en todos los tejidos con excepción del cerebro, médula osea, retina y cordón umbilical. En algunas situaciones patológicas donde aumenta mucho el volumen del líquido intersticial este no puede ser contenido allí, ni por los linfáticos de manera qué ocupa cavidades vecinas. Más adelante en el apunte hablaremos de este tema. Intercambio de moléculas a través de las paredes capilares Las sustancias nutritivas qué lleva la sangre deben atravesar para llegar a los tejidos una barrera constituida por los elementos del glicocálix, la célula endotelial, la lámina basal y el intersticio. Preparemos Fisiología 5 Los pasajes de las moléculas podemos dividirlos según el tipo de molécula: Gases disueltos y sustancias liposolubles: disponen casi de todo el espacio para pasar, debido a su naturaleza pueden atravesar la membrana sin dificultad por pasaje transcelular. H2O y sustancias hidrosolubles: dado qué tienen carga, su polaridad no les permite atravesar el interior hidrofóbico de la membrana endotelial, deben atravesar por las uniones entre las células y fenestraciones. Disponen del 0,02% de la superficie. Hormonas, citocinas, opsoninas y otras macromoléculas: algunas moléculas grandes deben pasar al intersticio (supongamos en una situación de inflamación donde se refieren citocinas). Este pasaje ocurriría por: - Transcitosis: transporte a través de vesículas de plasmalema qué se desplaza por el citoplasma y se fusionan con otras membranas para volver su contenido. - Difusión o convección: se da a través de poros existentes en la membrana pero son diferentes. La difusión es el pasaje qué se da por la diferencia de gradiente de concentración. En cambio la convección es el pasaje que ocurre por arrastre cuando el líquido fluye de un lado al otro por diferencias de presión hidrostática y coloidosmótica. Entonces podemos decir qué el pasaje de estas proteínas es equivalente a la suma del pasaje por difusión y por convección. Podemos calcularlo con la siguiente ecuación: Js = P x S x (Cp - Ci) + Jv x (1- σ ) x Cp Js= Flujo de proteínas P x S = permeabilidad x superficie (Cp - Ci) = concentración plasmática e intersticial Jv= flujo de líquido (1- σ ) = fracción no reflejada por el endotelio. 1 en membranas totalmente impermeables, 0 en membranas totalmente permeables. Hay que tener en cuenta que las proteínas que pasan al intersticio no pueden pasar los GAGs qué nombramos anteriormente lo componen, por lo que solo ocupan el 50% del mismo. Esto genera qué la presión coloidosmótica que ejercen sea mucho mayor. Preparemos Fisiología 6 Mecanismos de filtración endotelial Existe un equilibrio acuoso entre el volumen de plasma y del intersticio que asegura queel volumen del líquido corporal no varíe. En determinadas ocasiones como por ejemplo insuficiencia renal, o aumento excesivo de la ingesta de sal con disminución del consumo de H2O, ocurren cambios en el LEC en donde se ve más afectado el intersticio qué el plasma. Esto se debe a que a nivel de los vasos existen receptores de presión, volumen y osmolaridad qué pueden ajustar rápidamente los cambios de volumen. En el intersticio no existen estos receptores y los cambios se producen por mecanismos locales únicamente. El filtrado va a depender como ya vimos para otros sistemas de las presiones hidrostáticas netas y las presiones coloidosmóticas netas. ΔPf = (Pc - Pi) - σ x (πp - πi ) ΔPf = presión neta de filtración Pc = presión hidrostática capilar Pi = presión hidrostática intersticial σ = coeficiente de reflexión πp = presión coloidosmótica plasmática πi = presión coloidosmótica intersticial La filtración del líquido desde el capilar al espacio tisular ocurre cuando la presión de filtración neta es positiva. En el caso especial en el que el valor de σ para las proteínas es 1, el líquido que abandona el capilar está libre de proteínas; este proceso se denomina ultrafiltración. Por el contrario, la absorción de líquido desde el espacio tisular al espacio vascular se produce cuando la presión de filtración neta es negativa. En el extremo arterial del capilar la presión de filtración neta suele ser positiva, de modo que se produce filtración. En el extremo venoso la presión de filtración neta suele ser negativa, de modo que se produce absorción. Los valores más bajos de σ (es decir, máxima permeabilidad) están en los lechos capilares discontinuos (p. ej., en el hígado), los valores intermedios están en los capilares musculares Preparemos Fisiología 7 y los valores más altos (σ = 1) están en los lechos capilares continuos del cerebro. Presión hidrostática capilar La presión sanguínea a nivel de las arterias (precapilar) es varias veces mayor que la presión venosa post capilar. Así la presión capilar varia de entre unos 35 mmHg en el extremo arterial a unos 15 mmHg en el extremo venoso. La presión hidrostática capilar es regulada por aumentos en la resistencia precapilar. Por esto la presión capilar se verá más afectada por cambios en la presión venosa. Esto es resultado de la vasoconstricción miogénica (mecanismo nervioso impulsado por la detección de aumentos de presión en los grandes vasos). Estas diferencias de presión hidrostática arterial y venosa influyen en la absorción y en la filtración de líquido desde los vasos al intersitico, debido a que como comentamos mas arriba en el extremo arterial la presión neta de filtración es positiva (favoreciendo el filtrado, desde el vaso hacia el intersicio) y en el extremo venoso es negativa (favoreciendo la absorción , desde el intersticio hacia el vaso) Entonces, dado que la presión es mayor en el extremo arterial favoreceria la filtración en ese extremo mientras que en el extremo venoso la disminución de la presión favoreceria la absorción. La presión de filtración neta varía de un tejido a otro, a veces de forma considerable. Por ejemplo, en la mucosa intestinal la Pc (presión coloidosmotica capilar) es mucho menor que la πc (presión coloidosmotica intersticial) y por tanto la absorción ocurre continuamente a lo largo de toda la longitud del capilar. Por otra parte, en los capilares glomerulares renales la Pc supera a la πc en la mayor parte de la red, de manera que la filtración puede producirse a lo largo de toda la longitud del capilar. Otra hipótesis tiene en cuenta a los esfínteres precapilares. Dice que durante los periodos de reposo los esfínteres precapilares están cerrados por lo que se mantiene una presión capilar entre 5 a 10 mmHg. Esta baja presión favorece la reabsorción de líquido. Pero este periodo de reposo alterna con periodos de apertura de los capilares (esfínteres) en los cuales la presión aumenta hasta 50 mmHg favoreciendo la filtración. Preparemos Fisiología 8 Presión hidrostática intersticial La presión es ligeramente negativa o subatmosferica en los tejidos laxos. Un valor de −2 mmHg es un promedio razonable en tejidos laxos, como el pulmón y el tejido subcutáneo. La Pi es ligeramente negativa debido a la eliminación de líquido por parte de los vasos linfáticos. La presión del intersticio es positiva en el interior de los compartimentos cerrados rígidos, como la médula ósea o el cerebro. También es positiva en órganos encapsulados, como el riñón, donde la Pi es de +1 a +3 mmHg en el interior del parénquima. La expansión de los vasos de alta presión en el riñón empuja al líquido intersticial contra una cápsula fibrosa inquebrantable, elevando la presión del intersticio. El mismo principio se aplica al músculo esquelético rodeado de capas de fascia. Por otro lado también es importante saber que el intersticio funciona como un controlador no pasivo de la distensibilidad, formado por la integrina y la compactación del colágeno (ver más arriba la descripción del intersticio). Es activo porque responde a factores como interleuquinas, prostaglandinas E y otros mensajeros químicos (pueden alterar la distensibilidad). Para poder aumentar el volumen del intersticio y distenderlo hay que aumentar la presión existente en el mismo. Distensibilidad = ΔVi ΔPi Recordemos que la distensibilidad es la capacidad de un tejido para ceder ante los cambios de presión y volumen. Cuando se añaden pequeñas cantidades de líquido al compartimento intersticial el intersticio se comporta como un sistema de baja compliance, de manera que la presión intersticial aumenta de forma notoria para la pequeña cantidad de líquido añadida. Si se añade más líquido se alterará la fase sólida de fibras de colágeno y del gel de proteoglucanos, de manera que en ese momento pueden acumularse volúmenes grandes con un pequeño incremento adicional de la presión. En este rango de volumen alto el compartimento intersticial se comporta entonces como un sistema de alta compliance (o alta distensibilidad). Esta compliance elevada se manifiesta sobre todo en los tejidos Preparemos Fisiología 9 subcutáneos laxos, que pueden acumular liquido en forma de edema. Por eso cuando los miembros inferiores están edematosos se recomienda utilizar vendas elásticas que aumentan la presión disminuyendo la distensibilidad y reduciendo el volumen del líquido que causa el edema. Presión coloidosmótica Existe un flujo de sustancias de bajo peso molecular entre el plasma y el intersticio de manera qué existe un equilibrio de concentración entre ambos compartimentos. Sin embargo existe una diferencia de osmolaridad entre el plasma y el intersticio dada por las proteínas plasmáticas (albumina, fibrinógeno, globulinas) que no pueden atravesar la barrera capilar, ya sea por su carga o tamaño. Esto establece una diferencia de presiones, siendo 25 mmHg en el plasma (cuando la concentración total de proteínas plasmáticas es normal, 7,0 g/dl) y varia entre 0 y 10 mmHg en el intersticio. Es muy importante el papel de la albúmina, es la principal proteína que determina esta presión. Si bien es chica (60 KD) tiene una gran carga aniónica qué no puede atravesar el glicocalix, y solo debería encontrarse en el plasma. Flujo transcapilar Hasta el momento hemos hablado de las fuerzas impulsoras qué determinan la filtración pero no hemos hablado del volumen que se mueve. Este flujo depende tanto de la diferencia de presiones como hemos visto, y también hay qué tener en cuenta la superficie disponible de la membrana endotelial. Se puede expresar con la siguiente fórmula: Jv = Kf x ΔPf Jv= volumen de filtración Kf = Lp x S (conductancia hidráulica x superficie) ΔPf = presión neta de filtración Formación y propulsión de la linfa El líquido en exceso que pasa al intersticio se filtra hacia los linfáticos desde donde es devuelto luego a la circulación general. Para que esto pueda ocurrir la presión en el intersticio tiene que ser constante o intermitentemente mayor que la de los linfáticos. Los linfáticos iniciales poseen paredes con fibras colágenas abundantes, por lo que son distensibles. Su pared está compuesta por una capa de células endoteliales delgadas cuyos márgenes se encuentran superpuestos o interdigitados. Preparemos Fisiología 10 Además las células de los capilares linfáticos poseen anclaje mediante fibras al intersticio, de manera que impiden el colapso de los linfáticos y por otro lado si el intersticio se distiende demasiado las fibras se tensan y generan un aumento de las aberturas entre las células endoteliales linfáticas permitiendo un aumento de la conductancia hidráulica. Este llenado inicial como explicamos se debe a fuerzas extrínsecas dado qué estos linfáticos iniciales carecen de músculo liso propio y de válvulas. El siguiente paso qué es el movimiento de la linfa por los colectores se debe tanto a mecanismos intrínsecos como extrínsecos. Dentro de los extrínsecos podemos mencionar: el pulso de los vasos sanguíneos el movimiento activo y pasivo de los miembros la peristalsis intestinal los movimientos respiratorios. Los segmentos del linfático están separados por válvulas llamadas linfangliones. La contracción y vaciado de un segmento hace qué suba la presion e el siguiente, y ocasiona una serie de cambios iónicos (corriente de Cl dependiente de Ca+) qué conducen a la contracción del segmento. Las presiones se van sumando de esta manera hasta llegar al ganglio, en el ganglio la presión disminuye. La mitad de la linfa periganglionar se reabsorbe y retorna a los capilares, de modo qué la linfa sale de los ganglios con una concentración de proteínas mayor a la qué traía. Preparemos Fisiología 11 Edema Se define como la acumulación de líquido a nivel del intersticio. Puede estar dado por diversos factores entre los cuales podemos nombrar: Hipoproteinemia: disminución de las proteínas a nivel plasmático (ya sea por una falencia en la producción, como por proteinuria - pérdida de proteínas en la orina) Esto reduce la presión coloidosmótica plasmática por debajo de los 12 mmHg y produce edema por escape excesivo de fluido hacia el intersticio. Insuficiente drenaje venoso: la acumulación de líquido a nivel venoso eleva la presión a nivel capilar y por ende la filtración hacia el intersticio aumenta. Insuficiente drenaje linfático: ocurre qué las proteínas qué están en el intersticio y deben retornar a la sangre no pueden hacerlo y se acumulan. El aumento de la presión coloidosmótica intersticial acarrea agua y favorece el edema. Mecanismos inflamatorios: fisiológicamente la respuesta inmune (histamina y otras sustancias proinflamatorias) generan el aumento de la permeabilidad capilar. Si no es controlado por los antagonistas anti inflamatorios, puede conducirá a un edema. Circulación en lechos especiales El gasto cardiaco (5 lt/min) debe repartirse entre los distintos órganos y tejidos según el requerimiento metabólico de cada uno en ese momento determinado. Esto está determinado y controlado a nivel de la resistencia vascular. Los lechos qué tienen menor resistencia son los qué reciben mayor flujo. Preparemos Fisiología 12 Así por ejemplo no es igual el requerimiento de O2 del músculo activo qué del músculo en reposo. Por un lado el músculo liso vascular se contrae y/o relaja por acción de neurotransmisores liberados de las terminaciones nerviosas simpáticas (NORA, ATP), parasimpáticas (Ach, VIP, NO) y sensoriales aferentes (sustancia P. Por otra parte existe una regulación paracrina del estado de contracción/relajación del músculo liso vascular por medio de sustancias liberadas por el endotelio (NO, PGI2, endotelina, TXA2) o por células del intersticio (leucotrienos, histamina). El flujo sanguíneo tiene un efecto de cizallamiento o corte sobre el endotelio qué provoca liberación de sustancias endoteliales tanto vasodilatadoras como vasoconstrictoras. Por último recordar qué la distensión de las paredes musculares de los vasos provoca la apertura de canales de Ca+ qué provocan la contracción (hipotesis miogena). Mecanismos qué regulan el flujo sanguíneo Función endotelial Las células endoteliales secretan diversas sustancias qué pueden difundir hacia el músculo liso subyacente y generar cambios en la resistencia vascular. Factores vasodilatadores NO (óxido nítrico) Es producido en las celulas endoteliales por la NO sintasa de las cuales se describen dos tipos. - NO sintasa constitutiva: se activa por formación del complejo Ca+ calmodulina cuando alguna via aumenta el calcio a nivel citosólico. - NO sintasa inducible: puede inducirse independiente del aumento del Ca+ por lipopolisacaridos y citoquinas liberadas en la respuesta inflamatoria. Factor hiperpolarizante derivado del endotelio: Es un derivado del acido araquidonico, producido por la activación de la FLA2 en respuesta a la activación de la cascada de proteina Gq. Este factor difunde hacia las celulas musculares lisas, y causa la apertura de canales de K+ Preparemos Fisiología 13 qué hiperpolarizan a la celula, y disminuyen la entrada de Ca+ por el canal de calcio a la célula y la consecuente vasodilatación. Prostaciclina - PGI2: Se produce también por la FLA2 a partir del ácido araquidónico, en respuesta al aumento de calcio. Su acción vasodilatadora se da por el aumento vía Gs de AMPc que disminuye las concentraciones de calcio en el citosol de las células musculares, y también disminuye la afinidad de las proteínas contráctiles al calcio. Factores vasoconstrictores Endotelina El tipo ET-1 es producido por el endotelio, a partir del clivaje de un precursor de mayor peso molecular. No se reserva de manera qué su producción está regulada por la síntesis (se produce cuando se necesita). Su síntesis puede ser estimulada por catecolaminas, trombina, AT2. El receptor es una proteína Gq de manera qué induce el aumento del Ca citoplasmático en las celulas musculares lisas y la contracción. Mecanismos extrínsecos Control nervioso El músculo liso vascular está inervado por terminaciones simpáticas (NORA ATP) y por terminaciones parasimpáticas (Ach, NO, VIP). La densidad de las terminaciones y de este sistema es muy variable de un tejido a otro, siendo fundamental en el músculo esquelético y la piel, y poco o nada en el cerebro y las coronarias. Control humoral por sustancias vasoactivas Histamina: se libera frente a procesos traumáticos, y su función es contraer las venas y dilatar las arteriolas. Así provoca un mayor flujo hacia los capilares, mayor difusión al intersticio y edema. Serotonina: se libera en el endotelio por daños en este, y su función es producir vasoconstricción para evitar la pérdida de sangre reduciendo el flujo en la zona afectada. Prostaglandinas: - Prostaciclina y prostaglandina E: vasodilatan - Prostaglandina F y tromboxano: vascontraen Angiotensina PNA: se secreta por las células miocárdicas frente a aumentos de la presión arterial y tiene acción vasodilatadora, disminuye la resistencia periférica y por lo tanto la presión arterial. Preparemos Fisiología 14 Mecanismos locales o intrínsecos Estos mecanismos son intrínsecos de cada tejido y permiten adaptar los requerimientos metabólicos de cada momento en particular. Son : Autorregulación Hiperemia reactiva Hiperemia activa Autorregulación Permite asegurar qué el flujo sanguíneo a un tejido permanezca constante incluso cuando se producen disminuciones o aumentos de la presión arterial. Esto se consigue a través de: Vasodilatación o vasoconstricción de los vasos qué irrigan al lecho vascular. Disminución o aumento de la resistencia Esto podemos explicarlo mediante la hipótesis miógena: por ejemplo cuando se produce un aumento de la presión arterial, el mayor flujo distiende los vasos. En respuesta a eso se produce la contracción del músculo liso vascular, el aumento de la resistencia por contracción para equiparar el aumento de flujo. Por el contrario si la presión disminuye también lo hace la distinción de los vasos y la contracción del músculo, reduciendo la resistencia y aumentando el flujo. Q = ΔP R Hiperemia activa Cuando el órgano aumenta su funcionamiento metabólico por ejemplo el músculo en ejercicio, el requerimiento de O2 aumenta, y aumenta también la necesidad de aporte sanguíneo. Así el estado metabólico del órgano es directamente proporcional al consumo de O2 y aporte sanguíneo. Hiperemia reactiva Ocurre luego de períodos de privación de aporte sanguíneo por ejemplo por isquemia por Preparemos Fisiología 15 obstrucción. Cuando esto pasa la demanda por deuda de O2 se acumula, y cuando el flujo se restituye ocurrirá un aumento proporcional al tiempo de privación de esa zona. Hipótesis metabólica: permite explicar las hiperemias. Como dijimos antes el aporte de O2 a un tejido debe equipararse a su flujo sanguíneo, y el flujo puede regularse a través de la resistencia que ofrecen los vasos a la circulación. Cuando el tejido está en actividad metabólica se producen sustancias en consecuencia como H +, K+, lactato, adenosina qué actúa como vasodilatadoras. Así se consigue reducir la resistencia arterial, aumentando el flujo y permitiendo que haya un mayor flujo sanguíneo. Cada tejido tendrá mayor sensibilidad a metabolitos específicos por ejemplo: el flujo coronario a la adenosina y la pCO2, el cerebro a pCO2. Circulación coronaria Generalidades El corazón está irrigado por las arterias coronarias derecha e izquierda ramas de la aorta. Estas nacen a nivel de las cúspides de las válvulas sigmoideas y luego recorren el epicardio junto con las ramas más grandes. Las ramificaciones de estas arterias penetran el epicardio, algunas dando ramas y otras llegando al endocardio directamente. Estas arterias de menor calibre se comprimen (aumenta la resistencia por presión externa y disminuye el flujo) durante la sístole de manera que cuando la sangre se expulsa para irrigar los tejidos el endocardio no recibe irrigación. Estas arterias dan lugar a los esfínteres precapilares y una red muy extensa de capilares (3000 a 4000 capilares/m2). Luego del intercambio la sangre desemboca en la aurícula derecha tanto por el seno coronario como por las foraminas. Preparemos Fisiología 16 Cambios en la necesidad de O2 La mayor necesidad de O2 a través del flujo sanguíneo lo importa el miocardio para la contracción muscular. En reposo o condiciones normales el miocardio necesita 200 ml / min. Considerando que la sangre transporta 20 ml de O2/ml de sangre al llegar al corazón y que la sangre venosa posee 4 a 5 ml de O2 / ml cuando sale, podemos decir que el consumo miocárdico de O2 en reposo es del 70% del O2 aportado (recuerden que los tejidos en general extraían el 25% del O2 que llevaba la Hb, observen lo distinto que es en el caso del consumo miocárdico de oxigeno). Dado que la extracción de O2 es casi total es muy poco el incremento qué podemos conseguir aumentando más la extracción. Por esto en condiciones metabólicas más activas debemos aumentar el flujo coronario. Cambios en la circulación coronaria durante el ciclo cardiaco A diferencia de lo que pasa en los demás tejidos que se irrigan o reciben sangre a partir de la sístole o contracción cardiaca, el corazón se irriga durante la fase de diástole o relajación. Esto se da porque durante la contracción del corazón, las arterias que penetran el espesor del miocardio para irrigarlo, quedan comprimidas por el músculo y se colapsan temporariamente, disminuyendo el flujo sanguíneo en la sístole, tal como muestra el gráfico. Durante la diástole el músculo cardíaco se relaja y ya no obstruye el flujo sanguíneo a través de los capilares musculares del ventrículo izquierdo, de forma que la sangre fluye rápidamente durante toda la diástole. El flujo sanguíneo que atraviesa los capilares coronarios del ventrículo derecho también sufre cambios fásicos durante el ciclo cardíaco, pero como la fuerza de contracción del músculo ventricular derecho es mucho menor que la del músculo ventricular izquierdo, los cambios fásicos inversos sólo son parciales, al contrario de lo que sucede en el músculo ventricular izquierdo Preparemos Fisiología 17 Regulación del flujo coronario La más importante es la regulación llevada a cabo por metabolitos locales en respuesta principalmente a la hipoxia principalmente a través de la adenosina (vasodilata). Además como en todos los tejidos el flujo coronario depende de la resistencia y de la ΔP entre el extremo arterial (85 mm Hg) y el extremo venoso (2 - 3 mmHg), dando así una ΔP de 80 mmHg. La resistencia tiene un componente vascular y uno extravascular que se denomina soporte extravascular. Componente vascular: depende del calibre de los vasos (como en todos los lechos). Componente extravascular: está dado por la compresión mecánica de los vasos durante la sístole como ya mencionamos. La resistencia coronaria total aumenta durante la sistole, y disminuye durante la diastole, pero como sabemos estos cambios de resistencia afectan más al endocardio qué al epicardio (las arterias epicardicas no quedan comprimidas por la contracción, dado que se encuentran en la superficie del corazón). Así: Q coronario = ΔP ( 80 mmHg) R ➡ componente vascular ➡ componente extravascular ΔP aórtica y flujo coronario El corazón posee autorregulación osea puede aumentar la resistencia de sus vasos al aumentar la presión,y disminuirla en casos de presión baja para regular el flujo. Pero también puede regular el flujo sanguineo a través de la hiperemia reactiva y la teoría de la adenosina. La adenosina no se sintetiza como respuesta a la hipoxia sino que es resultado del Preparemos Fisiología 18 catabolismo del ATP. En presencia de concentraciones muy bajas de oxígeno en los miocitos, una gran proporción del ATP celular se degrada a monofosfato de adenosina, pequeñas porciones del cual se degradan después y liberan la adenosina hacia los líquidos tisulares del músculo cardíaco, con el aumento consiguiente del flujo sanguíneo coronario local. Después de que la adenosina provoque la vasodilatación, una gran parte de ella se reabsorbe hacia las células cardíacas para ser reutilizada (toda síntesis, incluida la del ATP requiere de O2, por eso, solo cuando se restablezca el flujo y el aporte de oxigeno, va a poder tener lugar la síntesis del ATP apartir de adenosina). Utiliza receptores acoplados a proteína Gs. En el miocardio receptores A2a (vasodilatación) y A1 (nódulo SA y nódulo AV, retrasa la conducción y el automatismo o disminución de la FC). En cuanto a la vasodilatación: Mecanismo endotelio dependiente: atraves de la producción de NO. Mecanismo endotelio independiente: genera hiperpolarización de las células del músculo liso vascular, y así no puede contraerse. El aumento de la perfusión (por aumento del flujo) provoca un aumento de la pO2 que llega al miocardio. Esto se traduce en una disminución de la producción de adenosina. En el caso opuesto si disminuye la pCO2 o si estamos en una situación de hipoxia la célula miocárdica va a aumentar la producción de adenosina qué por vasodilatación va a provocar un aumento de la perfusión. Lo mismo ocurre en la hiperemia reactiva que se da al restringir al tejido de O2 y conlleva al aumento proporcional del flujo cuando esta restricción termina. Dado que en la restricción (pO2 baja) la adenosina aumenta, facilita así el restablecimiento posterior del flujo por vasodilatación. Circulación cerebral Generalidades Las arterias qué irrigan al cerebro son ramas de las carótidas y forman un arco vascular a partir del cual salen ramas para la inervación de todo el cerebro. Existen vasos intracerebrales qué irrigan a la piamadre y el otro correspondiente a la circulación cerebral. Barrera hematoencefálica: está conformada por las uniones celulares del endotelio. Constituye una barrera protectora para el pasaje de sustancias de elevado peso molecular y sustancias liposolubles (aunque también esto impide la acción de ciertos fármacos). Por este motivo algunas sustancias vasoactivas no pueden ejercer efecto a nivel cerebral. Preparemos Fisiología 19 Regulación del flujo sanguíneo cerebral Regulación nerviosa: solo es importante en el plexo extracerebral. El sistema simpático produce vasoconstricción de las arterias cerebrales reduciendo el flujo. Las sustancias involucradas son noradrenalina, péptido Y y serotonina. El sistema parasimpático produce vasodilatación. A través de sustancias como el NO, encefalinas, dinorfina y bradicinina. pCo2 ➡ H+ La [pCo2] elevada o hipercapnia, produce vasodilatación. Existe un nexo entre la elevación de la pCO2, la acidificación y esta última directamente sobre el aumento de la producción de NO. Por el contrario la [pCo2] baja o hipocapnia produce la vasoconstricción. Metabolitos Tanto la [O2] baja, el aumento de H + y de K + son indicadores de hipoxia, qué deben generar respuestas vasodilatadoras qué aumentan la perfusión. La hipoxia también estimula la producción de adenosina y de factores constrictores (prostaglandinas, anión superóxido) y relajantes (prostaciclina y NO). Autorregulación Es efectiva dentro de rangos de presión entre 50 a 150 mmHg. Se da principalmente por vasoconstricción o vasodilatación de las arterias pequeñas. Además el cerebro puede inducir cambios a nivel de la circulación sistémica, conocido como reflejo de Cushing. Cuando aumenta la presión intracraneal se produce la compresión de la vasculatura y disminuye el flujo. Esto activa a los centros bulbares e inicia respuestas simpáticas qué conllevan al aumento del tono simpático periférico y aumentan el flujo al cerebro. Preparemos Fisiología