Mecanismos de Regulación CV (16/09/2024)

MECANISMOS DE REGULACIÓN CARDIOVASCULAR Dr. Julio Robles – 16/09/2024 OBJETIVOS: Explicar los mecanismos de control del tono vascular y de la resistencia arteriolar, así como su efecto sobre el flujo sanguíneo y la presión arterial....

MECANISMOS DE REGULACIÓN CARDIOVASCULAR Dr. Julio Robles – 16/09/2024 OBJETIVOS: Explicar los mecanismos de control del tono vascular y de la resistencia arteriolar, así como su efecto sobre el flujo sanguíneo y la presión arterial. Explicar los mecanismos de regulación de la presión arterial, con énfasis en la regulación a corto plazo por medio del barorreflejo. GENERALIDADES Existen distintos mecanismos de regulación cardiovascular: Control intrínseco: respuesta miogénica, regulación por el endotelio, regulación por factores metabólicos. Control extrínseco: control por el sistema nervioso, control hormonal, reflejos. CONTROL INTRÍNSECO MECANISMO MIOGÉNICO Es un mecanismo protector en órganos como cerebro, riñones y corazón. Para ejemplificar el funcionamiento del mecanismo: Si una persona se pone de cabeza la presión en la cabeza aumenta porque debido al cambio de posición hay mayor flujo sanguíneo, esto aumenta la presión perfusión. Si no se modifica la presión, los vasos se distienden y eventualmente el aumento de presión podría generar un daño en el vaso. El mecanismo miogénico genera una vasoconstricción refleja para regular el flujo. La distención del vaso genera una distensión de la célula muscular, esta distensión activa canales TRP (inespecíficos para cationes). La entrada de cationes despolariza la membrana y se activan canales de Ca2+, se da la liberación de Ca2+ inducida por Ca2+ y se favorece la contracción porque en el músculo liso el mecanismo predominante es la activación de la MLCK. Esta distensión se puede dar por un aumento del flujo o presión. Figura 1. Mecanismo de la respuesta miogénica 1  de autoegulación El mecanismo de funciona aproximadamente entre los 60 y los 120 mmHg (figura 2A). Aunque se dé un aumento de la presión el flujo se mantiene relativamente constante. Visto desde la presión hidrostática, si no existiera el mecanismo el cambio de presión sería mucho mayor (línea punteada en la figura 2B). Figura 2. (A) Regulación del flujo en el rango de funcionamiento del mecanismo miogénico. (B) Cambios en la presión hidrostática en presencia o no del mecanismo miogénico. Este mecanismo actúa de forma bidireccional, si estuviera llegando poco flujo se favorece la vasodilatación. La respuesta inicial es vasoconstricción, conforme pasa el tiempo el endotelio por las fuerzas de fricción puede llegar a liberar NO y se va a generar vasodilatación. Los mecanismos no son independientes, la respuesta miogénica es la base de los mecanismos de autorregulación de flujo como la liberación de agentes vasoactivos y la respuesta intrínseca. La respuesta miogénica y los agentes vasoactivos actúan a nivel local. REGULACIÓN POR EL ENDOTELIO El endotelio también puede liberar sustancias que pueden ser vasoconstrictoras o vasodilatadoras. Vasodilatadores Óxido nítrico: aumenta la actividad de la guanilato ciclasa, esto aumenta la concentración de GMPc y favorece la activación de la PKG, esta fosforila a la MLCK y se da la relajación del músculo liso vascular (MLV). (Inactiva) Prostaglandinas: actuando en sus receptores EP e IP (ambos Gs) aumentan la actividad de la PKA, que fosforila a la MLCK y se da la relajación del MLV. También pueden ser liberadas por otras células como las células de la respuesta inmune (fibroblastos, macrófagos, leucocitos). Poodrían producir shock septico que una disminución Vasoconstrictores de la presión peligrosa (disminuye el flujo) Endotelina: es secretada por el endotelio de forma constitutiva. Se une a los receptores ETA y ETB (Gq) de los miocitos arteriales y venosos, esto activa la vía de la PLC que a su vez activa las TRP y eleva la [Ca2+] libre citosólico. Tromboxano: es el principal y más potente vasoconstrictor que se produce en el cuerpo. Actuando en los receptores TXA2 genera un aumento en la [Ca 2+] de las células del MLV favoreciendo así la vasoconstricción. REGULACIÓN POR FACTORES METABÓLICOS Tejidos como el músculo cuando se encuentra activo y aumenta su demanda metabólica puede favorecer la liberación de K+, producir H+ que aumente la acidez del medio y requerir más oxígeno. 2  Aumento de calcio Potasio En condiciones de hipercalemia aumenta la actividad de los Kir (canales de K+) y sale más K+, esto hiperpolariza la célula y se favorece la vasodilatación. Aunque se activen los TRP y los canales de Ca2+ no se alcanza el umbral de disparo del PA y no se da la contracción. Acidosis Puede generar hipercalemia en el LEC, de forma que favorece la vasodilatación. Hipoxia En las células del MLV sistémicas se da vasodilatación. El efecto es contrario en los pulmones (se profundiza en la unidad de Fisiología Respiratoria). HIPEREMIA HIPEREMIA METABÓLICA Es cuando aumenta el metabolismo de algún tejido y por ende aumenta su consumo de oxígeno. Es un aumento del flujo debido a un aumento del consumo de oxígeno del tejido, por ejemplo, el músculo activo. Como se observa en la figura 3, inicialmente aumenta la tasa metabólica, se genera un déficit de oxígeno hasta que eventualmente el aumento del flujo logra igualar el consumo. Cuando disminuye la actividad metabólica se vuelve a las condiciones basales. Figura 3. Aumento del flujo sanguíneo durante la actividad muscular Cuando aumenta el metabolismo tisular provoca un aumento de la producción de metabolitos vasodilatadores ya mencionados, disminuyen las resistencias y aumenta el flujo. El flujo se adapta a la demanda metabólica.del tejido HIPEREMIA REACTIVA pero no es por aumento en el metabolismo Es cuando se da la oclusión del vaso y se produce un déficit de oxígeno porque no hay flujo sanguíneo, se da isquemia. Se producen los metabolitos y se acumulan en la zona isquémica, cuando se quita la oclusión los metabolitos disminuyen las resistencias y aumenta el flujo hasta que se aclaran por el mismo flujo y el flujo regresa a la normalidad. se movilizan por el flujo sanguíneo 3  CONTROL EXTRÍNSECO CONTROL SISTEMA NERVIOSO Con el sistema nervioso autónomo se tienen los dos mecanismos, simpático y parasimpático. Sistema Nervioso Simpático Libera como neurotransmisor principal a la noradrenalina. En las células del MLV se tienen dos receptores adrenérgicos, los α1 y los β2, pero es más afín a los α1. La noradrenalina activa a los α1 (Gq) y aumenta el Ca2+, lo que provoca vasoconstricción. Además, en las vesículas también se encuentra ATP que actúa como neurotransmisor. El ATP se une a los receptores P2X (canales inespecíficos para cationes), entra Na + y Ca2+ por lo que se despolariza la membrana, se abren canales de Ca 2+, se da liberación de Ca2+ inducida por Ca2+ y se da la vasoconstricción. También hay presencia de neuropéptido Y, este al actuar sobre sus receptores puede generar un aumento de Ca2+ que favorezca la vasoconstricción. Figura 4. Vasoconstricción vía SNS Saber bien localización de receptores Sistema Nervioso Parasimpático Su principal neurotransmisor es la acetilcolina (ACh) actuando sobre receptores M3 (Gq) en la membrana de las células endoteliales, esto aumenta la concentración de Ca2+ que favorece la activación de la eNOS, aumenta la producción de NO que difunde por las membranas, se une a la GC en la célula de MLV, aumenta la concentración de GMPc, se activa la PKG, fosforila a la MLCK y se da la relajación del músculo. Al activarse la neurona presináptica también se activa la nNOS, aumenta la producción de NO y se da el mismo mecanismo. El péptido intestinal vasoactivo (VIP) se une al receptor VIPR1 o VIPR2 (ambos Gs), aumenta la actividad de la AC lo que aumenta la concentración de AMPc, se favorece la actividad de la PKA que favorece la relajación. La disminución del Ca 2+ está dada por la actividad de la subunidad βγ, pero su efecto no es tan relevante. 4  Figura 5. Vasodilatación vía SNP CONTROL HORMONAL Catecolaminas La adrenalina se produce en las células cromafines de las glándulas suprarrenales y su secreción es estimulada por el SNS. Sus efectos son: ÓRGANO RECEPTOR RESPUESTA Corazón Músculo Hígado β2 (Gs) Vasodilatación (vasos sanguíneos de esos órganos) Piel α1 (Gq) Vasoconstricción Si en una célula hay presencia en igual densidad de receptores α1 y β2, el efecto que se produzca va a depender de la afinidad por los receptores. La adrenalina es más afín a los β2, por lo que a bajas concentraciones de adrenalina se da vasodilatación y si la concentración aumenta también se da vasoconstricción. La respuesta vasoconstrictora es mayor que la vasodilatadora. Cuando se realiza ejercicio la concentración de adrenalina es baja, hay la vasodilatación porque predomina el SNS y hay alta densidad de receptores β2 en tejidos que tienen una alta demanda de oxígeno como corazón y músculo. Cuando se le suministra adrenalina a un paciente, esa adrenalina está en altas concentraciones que generan vasoconstricción. Esto se utiliza clínicamente para evitar sangrados excesivos al practicar procedimientos. También se emplea al suministrar anestésicos como lidocaína para disminuir el flujo y así disminuir el aclaramiento de la sustancia. que el efecto dure + tiempo Fisiológicamente las concentraciones de Adrenalina son BAJAS, son altas cuando se coloca5 adrenalina de forma clínica Vasopresina/Hormona Antidiurética (ADH) Se produce en las neuronas magnocelulares del hipotálamo y se libera en la hipófisis posterior. Su liberación es estimulada por la disminución de la presión arterial y/o del volumen circulante efectivo (VCE) o por un aumento en la osmolaridad plasmática. Evita perdida de líquido y así disminuye Osmolaridad ÓRGANO RECEPTOR RESPUESTA Periféricos V1 (Gq) Vasoconstricción Vasoconstricción de la Renal V2 arteriola aferente Al actuar sobre receptores V1, aumenta la concentración de Ca2+ y de esa forma provoca vasoconstricción: ADH sobre V1 → ↑PLC → ↑ concentración de IP3 → ↑ liberación de Ca 2+ → ↑ Vasoconstricción concentración de Ca2+ IMPORTANTE: cuando se consume mucha sal se está aumentando la osmolaridad, lo que estimula los receptores responsables de desencadenar el mecanismo de la ADH. Angiotensina II Es parte del eje renina-angiotensina-aldosterona (se profundiza en la unidad de Fisiología Renal). La angiotensina I pasa a ser angiotensina II a nivel pulmonar. Tiene efectos sobre los receptores AT1 (Gq) por lo que aumenta la concentración de Ca2+ y provoca vasoconstricción. Su liberación es estimulada por una disminución de la presión arterial y/o del VCE y por estímulo simpático. La angiotensina estimula la sensación de sed para favorecer la ingesta de líquidos. REFLEJOS + Consumo de Sal -> + Osmolaridad -> + Vasoconstricción Barorreflejo En términos generales genera cambios dependiendo del estímulo, responde a aumentos y disminuciones de la PAM. Sus receptores son barorreceptores de alta presión ubicados en el arco aórtico y el seno carotídeo, ante cambios en la PAM envían la señal vía X PC y IX PC respectivamente. La respuesta eferente viaja por distintas vías del SNA y genera una respuesta acorde al estímulo inicial. El centro integrador se divide según sea la vía parasimpática o la vía simpática. Vía parasimpática Figura 6. Arco reflejo del barorreflejo Se tiene una neurona parasimpática aferente que llega al núcleo del tracto solitario (NTS), este tiene una sinapsis excitatoria con el núcleo ambiguo y el núcleo motor dorsal del N. vago. El órgano efector son el corazón y los vasos sanguíneos. ↑PAM → ↑ barorreceptores de alta presión → ↑ NTS → ↑ núcleo ambiguo y motor dorsal del N. vago → ↑ tono parasimpático → ↑ liberación de ACh La ACh, esta actúa en receptores M2 en corazón y M3 en las células endoteliales de los vasos sanguíneos. En corazón disminuye la FC y el volumen sistólico y provoca vasodilatación. 6  ↓PAM → ↓ barorreceptores de alta presión → ↓ NTS → ↓ núcleo ambiguo y motor dorsal del N. vago → ↓ tono parasimpático Vía simpática La vía aferente llega al NTS y este hace sinapsis con el bulbo ventrolateral caudal (CVLM), este a su vez hace sinapsis con el bulbo ventrolateral rostral (RVLM). La sinapsis entre el NTS y el CVLM es una sinapsis excitatoria y la sinapsis entre el CVLM y el RVLM es inhibitoria. El RVLM hace sinapsis con el asta intermediolateral (IML) donde se encuentran los somas de las neuronas simpáticas, de ahí salen las eferencias hacia los órganos efectores que son vasos sanguíneos corazón. ↑PAM → ↑ barorreceptores de alta presión → ↑ NTS → ↑ CVLM → ↓ RVLM→ ↓ neuronas IML → no se da la respuesta simpática ↓PAM → ↓ barorreceptores de alta presión → ↓ NTS → ↓ CVLM → ↑ RVLM→ ↑ neuronas IML → se da la respuesta simpática → ↑ FC, ↑ volumen sistólico y se da vasoconstricción La La adrenalina liberada por la respuesta simpática actuando sobre receptores β1 (Gs) aumenta la Noradrenalina concentración de AMPc, esto aumenta la actividad de la PKA en las células marcapaso. - PAM -> + Bulbo Rostral -> + SNS + NTS aumenta la concentración Un aumento en la actividad del RVLM de MLCK fosforilada? FALSO aumenta la actividad de la PKA en las Falso porque +NTS -> +SNP en cells Marcapaso? VERDADERO MLCV -> Favorece relajación -> MLCK fosfo deja de actuar Aumento en NTS, aumenta la actividad de la GC en cells del Musc Liso Vascular? VERDADERO Figura 7. Vía simpática del barorreflejo Reflejo de Bainbridge El aumento de la presión es sensado en el atrio derecho. Este reflejo solo actúa ante aumentos de la presión. Sus receptores son los barorreceptores de baja presión (porque el atrio derecho forma parte del circuito de baja presión).NO es porque sensan disminución de presión (NO confundir) Cuando se camina, la bomba muscular favorece el retorno venoso y esto aumenta la presión del atrio derecho. Aumento del retorno venoso y aumento de la precarga son sinónimos. La vía aferente es el N. vago y llega al NTS, pero a zonas diferentes a las del barorreflejo. La comunicación entre el NTS y el SNS no es clara. ↑PAD → ↑ barorreceptores de baja presión → ↑ NTS → ↑ SNS → ↑ FC 7  Quimiorreflejo RECORDAR: ventilación es flujo de aire Tiene dos partes, se asocia a cambios en la ventilación. y respiración es intercambio de gases. Respuesta intrínseca del quimiorreflejo Sucede cuando no hay ventilación. Se tienen quimiorreceptores periféricos en cuerpos aórtico y carotídeo. Los cambios que sensa son disminución de la presión parcial de oxígeno a nivel arterial, aumento de la presión parcial de dióxido de carbono a nivel arterial y disminución en el pH. +PCO2 -> -pH La señal vía IX PC y X PC llega al centro integrador donde se tienen dos centros: el área cardioinhibitoria (núcleo motor dorsal del N. vago) y el área vasomotora (parte del SNS). El aumento de la actividad de los quimiorreceptores estimula ambas áreas por lo que el corazón disminuye la FC y se genera vasoconstricción. NO es lo mismo CUERPO Aórtico/ Carotideo que ARCO Aórtico o SENO Carotideo Cuerpo (se encuentra en el Arco) -> Quimiorreceptores Si no especifica -> Barorreceptores Figura 8. Respuesta intrínseca del quimiorreflejo Respuesta integrada del quimiorreflejo Ocurre cuando sí hay ventilación. Sensa la disminución de la presión parcial de oxígeno a nivel arterial, aumento de la presión parcial de dióxido de carbono a nivel arterial y disminución en el pH. El estímulo es sensado por los quimiorreceptores centrales y periféricos y favorecen un aumento de la ventilación que disminuye la presión de dióxido de carbono y activa receptores de estiramiento pulmonar. Los receptores de estiramiento inhiben los centros vagales (área cardioinhibitoria) por lo que no se da la disminución en la FC, si esto no se da entonces aumenta la FC. Cuando se está a grandes alturas, aunque la fracción inspirada de oxígeno es igual, la presión atmosférica es menor por lo que hay menos intercambio gaseoso y se da hipoxia que activa quimiorreceptores +yventilación da como -> Activa recep pulmonares respuesta un aumento de la FC y vasoconstricción. Figura 9. Respuesta integrada del quimiorreflejo (tambien se estimula area vasomotora) 8  INTEGRACIÓN: ARRITMIA SINUSAL RESPIRATORIA Durante la inspiración la presión de la caja torácica disminuye, el aumento del volumen no se da poque entra aire sino porque disminuye porque el área aumenta la (sepresión expande y eso genera un vacío que favorece la entrada de la caja torácica) aire. Si disminuyó la presión en la caja torácica se favorece el retorno venoso derecho, esto activa el reflejo de Bainbridge y aumenta la FC. La distensión de la caja torácica activa los receptores de estiramiento pulmonar y se inhibe el área cardioinhibitoria y aumenta la FC. Si aumenta el retorno venoso derecho, aumenta el gasto cardiaco. Los vasos pulmonares tienen menores resistencias y son muy distensibles por lo que actúan como vasos de capacitancia. Esto provoca que disminuya el retorno venoso izquierdo, esto disminuye el gasto cardiaco izquierdo y por lo tanto disminuye la PAM, se activa el barorreflejo y aumenta la FC. Estos tres mecanismos explican por qué durante la inspiración aumenta la FC. Transcripción realizada por: Pablo A. Laínez Torres, 8738-5974 A cargo de: Zamyra Bonilla 9  PREGUNTAS DE EXÁMENES ANTERIORES Se incluyen preguntas del Dr. Bartels de Fisiología para Medicina. IS– 2023 1. En un mismo sujeto, la frecuencia cardíaca (lat/min) cuando existe hipoxia en un contexto de apnea forzada es ____ la frecuencia cardíaca (lat/min) cuando existe hipoxia acompañada de hiperventilación. a. Mayor que b. Menor que c. Igual o semejante a 2. (I) De acuerdo con el mecanismo miogénico, el flujo sanguíneo se mantiene relativamente constante en los respectivos vasos sistémicos ante aumentos de la presión de perfusión en rangos autorregulatorios PORQUE (II) La hipoxia tiene efectos vasodilatadores en la circulación sistémica. a. I y II son verdaderos y el II explica el I. b. I y II son verdaderos y el II NO explica el I. c. I es verdadero y II es falso. d. I es falso y I es verdadero. e. I y II son falsos. IIS– 2023 3. La actividad eléctrica del bulbo rostro-ventrolateral durante la inspiración es ______ la actividad eléctrica del bulbo rostro-ventrolateral durante la espiración. a. Mayor que b. Menor que c. Igual o semejante a 4. (I) Cuando incrementan las demandas metabólicas en un tejido específico el flujo sanguíneo aumenta de manera compensatoria hacia ese territorio vascular PORQUE (II) Los aumentos de la presión de perfusión son contrarrestados por el mecanismo miogénico en los lechos vasculares con capacidad de autorregulación de flujo.? a. I y II son verdaderos y el II explica el I. b. I y II son verdaderos y el II NO explica el I. c. I es verdadero y II es falso. d. I es falso y I es verdadero. e. I y II son falsos. 1 2 3 4 b b a b 10