Control local y humoral del flujo sanguíneo por
los tejidos
Control local del flujo sanguíneo en respuesta a las necesidades tisulares:
La mayoría de los tejidos tienen la capacidad de controlar su propio flujo sanguíneo local en proporción a sus necesidades metabólicas
concretas.
Algunas de las necesidades específicas de flujo sanguíneo en los tejidos incluyen aspectos como:
- Aporte de oxígeno a los tejidos.
- Aporte de otros nutrientes, como glucosa, aminoácidos y ácidos grasos.
- Eliminación de dióxido de carbono de los tejidos.
- Eliminación de iones hidrógeno de los tejidos.
- Mantenimiento de las concentraciones adecuadas de iones en los tejidos.
- Transporte de varias hormonas y otras sustancias a los distintos tejidos.
Algunos órganos tienen necesidades especiales. Por ejemplo, el flujo sanguíneo de la piel
El flujo sanguíneo que llega a un tejido está regulado por la concentración mínima que cubrirá las necesidades tisulares, ni más, ni menos
Al controlar el flujo sanguíneo local de una forma tan exacta, los tejidos casi nunca padecen una deficiencia nutricional de oxígeno y, a pesar de ello, la carga de trabajo del corazón se mantiene al mínimo.
Mecanismos de control del flujo sanguíneo
Se divide en dos fases:
- Control a corto plazo
- Control a largo plazo.
Control a corto plazo
se consigue con cambios rápidos de la vasodilatación o vasoconstricción
local de las arteriolas, metaarteriolas y esfínteres precapilares, que se producen en segundos o minutos para proporcionar con gran rapidez el mantenimiento del flujo sanguíneo tisular
El control a largo plazo significa cambios controlados lentos del flujo en un período de días, semanas o incluso meses.
Estos cambios se producen como
consecuencia del incremento o descenso del tamaño físico y del número de vasos sanguíneos que nutren los tejidos.
Control a corto plazo del flujo sanguíneo local:
El aumento en el metabolismo tisular incrementa el flujo sanguíneo en los tejidos.
Uno de los nutrientes metabólicos más necesarios de los tejidos es el oxígeno. El flujo sanguíneo tisular aumenta mucho siempre que disminuye la disponibilidad de oxígeno en los tejidos, por ejemplo:
- A una gran altitud, en la cima de una montaña alta
- Caso de neumonía
- Envenenamiento por monóxido de carbono (que deteriora la capacidad de la hemoglobina de transportar el oxígeno)
- Envenenamiento por cianuro (que deteriora la capacidad del tejido de usar oxígeno).
El mecanismo por el cual los cambios en el metabolismo tisular o en la disponibilidad de oxígeno modifican el flujo sanguíneo en los tejidos no se comprende totalmente, si bien se han propuesto dos teorías principales: la teoría vasodilatadora y la teoría de la falta de oxígeno.
Según la teoría vasodilatadora, cuanto mayor sea el metabolismo o menor sea la disponibilidad de oxígeno o de algunos otros nutrientes en un tejido, mayor será la velocidad de formación de sustancias vasodilatadoras en las células de ese tejido.
Las sustancias como adenosina, dióxido de carbono, compuestos con fosfato de adenosina, histamina, iones potasio e iones hidrógeno; pueden liberarse del tejido en respuesta a la deficiencia de oxígeno
Los vasos sanguíneos simplemente se relajarían en ausencia de una cantidad
adecuada de oxígeno, dilatándose de forma natural.
Además, el aumento de la utilización de oxígeno en los tejidos como consecuencia del aumento del metabolismo podría, en teoría, disminuir la disponibilidad de oxígeno hacia las fibras musculares lisas de los vasos sanguíneos locales, lo cual también provocaría la vasodilatación local.
Posible función de otros nutrientes además del oxígeno en el control del flujo sanguíneo local:
La ausencia de glucosa en la sangre perfundida provoca la vasodilatación tisular local. Además, es posible que este mismo efecto se produzca cuando hay deficiencia de otros nutrientes, como aminoácidos o ácidos grasos, aunque esta cuestión no se ha estudiado correctamente.
Como estas vitaminas son necesarias para la fosforilación inducida por oxígeno que se requiere para producir ATP en las células tisulares, se entiende que la deficiencia de estas vitaminas disminuya la capacidad contráctil del músculo liso y,
por tanto, provoque vasodilatación local.
Ejemplos especiales del control «metabólico» a corto plazo del flujo sanguíneo local
la
y la hiperemia activa
Se produce después de que el riego sanguíneo tisular se
bloquee durante un breve período de tiempo.
Es otra manifestación del mecanismo de regulación «metabólico» del flujo sanguíneo, es decir, la falta de flujo pone en marcha todos los factores que provocan la vasodilatación.
El incremento del metabolismo local hace que las células devoren rápidamente los nutrientes del líquido tisular y también que liberen grandes cantidades de sustancias vasodilatadoras.
El resultado es que se dilatan los vasos sanguíneos locales y aumenta el flujo sanguíneo local. De esta forma, el tejido activo recibe los nutrientes adicionales necesarios para mantener este nuevo nivel de funcionamiento.
Autorregulación del flujo sanguíneo durante los cambios en la presión arterial: mecanismos «metabólicos» y «miógenos»
En cualquier tejido del organismo el rápido incremento de la presión arterial provoca un aumento inmediato del flujo sanguíneo.
Sin embargo, en menos de 1 min ese flujo volverá a la normalidad en
la mayoría de los tejidos, incluso aunque la presión arterial se mantenga elevada. Esta normalización del flujo se denomina autorregulación.
En algunos tejidos, como el encéfalo y el corazón, esta autorregulación es todavía más precisa.
Cuando la presión arterial es demasiado elevada, el exceso de líquido proporciona demasiado oxígeno y demasiados nutrientes de otro tipo hacia los tejidos y «lava» los vasodilatadores liberados por los
tejidos.
Estos nutrientes (en especial, el oxígeno), junto con el descenso en los niveles tisulares de vasodilatadores, provocan entonces la constricción de los vasos sanguíneos y el retorno del flujo casi
a la normalidad, a pesar de que aumente la presión.
Se basa en la observación de que
el estiramiento brusco de los vasos sanguíneos pequeños provoca la contracción del músculo liso de
la pared vascular durante unos segundos. Por tanto, se ha propuesto que cuando una presión arterial elevada estira el vaso se provoca, a su vez, una constricción vascular reactiva que reduce el flujo
sanguíneo casi a la normalidad.
Mecanismos especiales del control a corto plazo del flujo sanguíneo en tejidos específicos
RIÑONES
El control del flujo sanguíneo se basa en gran medida en un mecanismo
denominado retroalimentación tubuloglomerular, en el que una estructura epitelial del túbulo distal, la
mácula densa, detecta la composición del líquido al inicio de dicho túbulo. Esta estructura se sitúa en la zona en que el túbulo distal se encuentra cerca de las arteriolas aferente y eferente del aparato yuxtaglomerular de la nefrona
CEREBRO
Control del flujo sanguíneo dependiente de la concentración de oxígeno tisular, las concentraciones de dióxido de carbono y de iones hidrógeno tienen una gran importancia.
El aumento de cualquiera de ellos dilata los vasos cerebrales y permite el lavado rápido del exceso de
dióxido de carbono o de iones hidrógeno de los tejidos cerebrales. Este mecanismo es importante
porque el nivel de excitabilidad del propio cerebro depende en gran medida del control exacto de las
concentraciones de dióxido de carbono y del ion hidrógeno.
PIEL
El control del flujo sanguíneo está relacionado estrechamente con la regulación de la temperatura corporal. El flujo cutáneo y subcutáneo regula la pérdida de calor del cuerpo mediante la determinación del flujo de calor desde el centro a la superficie del organismo, donde se pierde calor
hacia el medio exterior.
El flujo sanguíneo en la piel está controlado en gran medida por el sistema nervioso central a través de los nervios simpáticos
Control del flujo sanguíneo tisular por medio de factores de relajación y contracción de origen endotelial
Las células endoteliales que recubren los vasos sanguíneos sintetizan varias sustancias que, cuando se liberan, afectan al grado de relajación o contracción de la pared arterial.
Óxido nítrico: un vasodilatador liberado por células endoteliales sanas:
El más importante de los factores de relajación de origen endotelial es el óxido nítrico (NO), un gas lipófilo que es liberado por las células endoteliales como respuesta a diversos estímulos químicos y físicos.
Las enzimas óxido nítrico sintasa de origen endotelial (eNOS) sintetizan el NO a partir de arginina y oxígeno y por reducción de nitrato inorgánico. Después de la difusión fuera de la célula endotelial, el NO tiene una semivida en sangre de solo 6 s, aproximadamente, y actúa principalmente en los tejidos locales en los que es liberado.
El flujo de sangre a través de las arterias y arteriolas provoca fuerzas de cizallamiento sobre las células endoteliales por el arrastre viscoso de la sangre contra las paredes vasculares.
La síntesis y la liberación de NO desde las células endoteliales están estimuladas asimismo por algunos vasoconstrictores, como la angiotensina II, que se unen a receptores específicos en las células endoteliales.
El uso clínico principal de los inhibidores de PDE-5 es el tratamiento de la disfunción eréctil. La erección se produce por medio de impulsos de los nervios parasimpáticos a través de los nervios pélvicos en el pene, donde se liberan los neurotransmisores acetilcolina y NO. Al impedir la degradación de NO, los inhibidores de PDE-5 potencian la dilatación de los vasos sanguíneos en el pene y ayudan a la erección.
Endotelina: un potente vasoconstrictor liberado por endotelio dañado:
Las células endoteliales también liberan sustancias vasoconstrictoras. La más importante es la endotelina, un péptido de 27 aminoácidos que necesita solo cantidades minúsculas (nanogramos) para provocar una poderosa vasoconstricción. Esta sustancia está presente en las células endoteliales de
todos o la mayoría de los vasos sanguíneos, aunque se eleva enormemente cuando los vasos resultan dañados.
Se han utilizado fármacos que bloquean los receptores de endotelina para tratar la hipertensión pulmonar, aunque en general no se han usado para reducir la presión arterial en pacientes con hipertensión arterial sistémica.
Regulación a largo plazo del flujo sanguíneo
El flujo sanguíneo se ajusta solo en las tres cuartas partes de las necesidades
adicionales de los tejidos, incluso después de la activación completa de estos mecanismos agudos.
Por ejemplo, el flujo sanguíneo aumenta casi instantáneamente en un 100% cuando la presión arterial aumenta bruscamente desde 100 a 150 mmHg.
La regulación a largo plazo del flujo sanguíneo es especialmente importante cuando cambian las demandas metabólicas del tejido a largo plazo. Es decir, si un tejido está crónicamente hiperactivo y, por tanto, requiere un aumento crónico de las cantidades de oxígeno y otros nutrientes, por lo que en algunas semanas aumentan tanto el número como el tamaño de las arteriolas y los vasos capilares
para cubrir las necesidades del tejido, a menos que el aparato circulatorio se vuelva patológico o sea demasiado viejo para responder.
Regulación del flujo sanguíneo por cambios en la vascularización tisular:
Un mecanismo clave para la regulación del flujo sanguíneo local a largo plazo consiste principalmente en cambiar la cantidad de vascularización de los tejidos. Por ejemplo, la vascularización aumenta si el metabolismo de un tejido dado aumenta durante un período prolongado, en un proceso denominado generalmente angiogenia; si el metabolismo disminuye, la vascularización también lo hace.
Esta reconstrucción es rápida (en días) en los animales muy jóvenes y
también en un tejido de nuevo crecimiento, como en el tejido cicatricial o el tejido canceroso, pero es mucho más lenta en los tejidos antiguos y bien establecidos.
Función del oxígeno en la regulación a largo plazo:
El oxígeno es importante no solo para el control a corto plazo del flujo sanguíneo local, sino también para el control a largo plazo.
Un ejemplo es el aumento de la vascularización de los tejidos
en los animales que viven en altitudes elevadas, donde el oxígeno atmosférico es bajo.
En los recién nacidos prematuros que son tratados en tiendas de oxígeno con fines terapéuticos, el exceso de oxígeno provoca la interrupción casi inmediata del crecimiento vascular nuevo en la retina e incluso la degeneración de algunos de los vasos pequeños que ya se han formado.
Importancia de los factores de crecimiento vascular en la formación de nuevos vasos sanguíneos:
Hay una docena o más de factores que aumentan el crecimiento de los vasos sanguíneos nuevos, siendo casi todos ellos péptidos pequeños.
Los cuatro factores mejor identificados son
- El factor de crecimiento del endotelio vascular (VEGF)
- El factor de crecimiento de los fibroblastos
- El factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF)
- Angiogenina.
Es la deficiencia de oxígeno tisular o de otros nutrientes la que provoca la formación de los factores de crecimiento vascular (también denominados «factores angiogénicos»).
Algunas sustancias, como algunas hormonas esteroideas, tienen exactamente el efecto contrario sobre los vasos sanguíneos pequeños, en ocasiones causando incluso la disolución de las células vasculares y la desaparición de los vasos.
Por tanto, los vasos sanguíneos también pueden desaparecer cuando no se necesitan.
Los péptidos producidos en los tejidos pueden bloquear también
el crecimiento de nuevos vasos sanguíneos; la endostatina es otro péptido antiangiogénico que se deriva de la descomposición del colágeno tipo XVII.
La vascularización se encuentra determinada por la necesidad de flujo sanguíneo máximo, no por la necesidad media
Una característica especial de gran valor del control vascular a largo plazo es que la vascularización
se determina principalmente por el nivel máximo de flujo sanguíneo necesario y no por la necesidad
media.
Este mayor exceso de flujo puede no ser necesario más que durante algunos minutos cada día, aunque esta necesidad breve provoca la formación de factores
angiogénicos suficiente en los músculos para aumentar su vascularización según necesidades.
No obstante, después del desarrollo de esta vascularización extra los vasos sanguíneos extra se mantienen contraídos, abriéndose para permitir el flujo extra solo cuando existan estímulos locales apropiados, como la falta de oxígeno, los estímulos nerviosos vasodilatadores u otros estímulos que provoquen el flujo extra necesario.
Regulación del flujo sanguíneo por el desarrollo de la circulación colateral:
En la mayoría de los tejidos, cuando se bloquea una arteria o una vena se desarrolla un canal vascular nuevo que rodea el bloqueo y permite que se vuelva a suministrar sangre al tejido afectado, al menos parcialmente.
Los vasos colaterales continúan creciendo durante muchos meses después, normalmente formando
muchos canales colaterales pequeños en lugar de un único vaso de gran tamaño. En reposo, el flujo sanguíneo puede volver muy cerca de los valores normales, pero los nuevos canales son suficientemente grandes como para aportar el flujo sanguíneo necesario durante la actividad tisular agotadora.
Cuando los vasos sanguíneos colaterales no son capaces de desarrollarse con suficiente rapidez para mantener el flujo sanguíneo debido a la velocidad o la gravedad de la insuficiencia coronaria, se desarrollan ataques cardíacos graves.
Remodelación vascular como respuesta a cambios crónicos en el flujo sanguíneo o la presión arterial
El crecimiento y la remodelación vasculares son componentes fundamentales del desarrollo y crecimiento de los tejidos y se producen, asimismo, como una respuesta adaptativa a cambios a largo plazo en la presión arterial o el flujo sanguíneo.
En la mayoría de los tejidos, las pequeñas arterias y las arteriolas
responden con rapidez (en cuestión de segundos) al aumento en la presión arterial con una vasoconstricción, lo que ayuda a autorregular el flujo sanguíneo tisular, tal como se expuso anteriormente.
La vasoconstricción reduce el diámetro luminal, lo que, a su vez, tiende a normalizar la tensión de la pared vascular (T), que, de acuerdo con la ecuación de Laplace, es el producto del radio (r) del vaso sanguíneo por su presión
En los pequeños vasos sanguíneos que se contraen como respuesta al aumento de la presión arterial, las células de músculo liso vascular y las células endoteliales se reorganizan gradualmente, en un período de unos días o varias semanas, en torno a un menor diámetro luminal, en un proceso denominado remodelación eutrófica de entrada, sin que se produzcan cambios en el área de la sección transversal de la pared vascular.
La respuesta hipertrófica incrementa el tamaño de las células de músculo liso vascular y estimula la formación de proteínas de matriz extracelular adicionales, como colágeno y fibronectina, que refuerzan la resistencia de la pared vascular para hacer frente al aumento de las presiones arteriales.
La remodelación vascular tiene lugar, asimismo, cuando un vaso sanguíneo queda expuesto de forma crónica a un aumento o una disminución del flujo sanguíneo. La creación de una fístula que conecta una gran arteria con una gran vena, de manera que sortea completamente los vasos y capilares de baja resistencia, ofrece un ejemplo especialmente interesante de remodelación de la arteria y la vena afectadas.
Las reducciones crónicas en la presión arterial y el flujo sanguíneo tienen efectos que son opuestos a los descritos anteriormente. Cuando el flujo sanguíneo se reduce de forma importante, también se reduce el diámetro de la luz vascular, y cuando disminuye la presión arterial, normalmente disminuye
el grosor de la pared vascular. Así pues, la remodelación vascular es una respuesta adaptativa importante de los vasos sanguíneos al crecimiento y desarrollo tisular, así como a los cambios fisiológicos y patológicos en la presión arterial y el flujo sanguíneo de los tejidos.
Control humoral de la circulación
El control humoral de la circulación se refiere al control por las sustancias segregadas o absorbidas en los líquidos del organismo, como hormonas y factores producidos localmente; se forman en glándulas especiales y se transportan en la sangre por todo el organismo, mientras que otras se forman en algunas zonas del tejido afectado y provocan solo efectos circulatorios locales.
Noradrenalina y adrenalina
La noradrenalina es una hormona vasoconstrictora especialmente potente; la adrenalina es menos
potente y en algunos tejidos provoca incluso una vasodilatación leve.
Angiotensina II
La angiotensina II es otra sustancia vasoconstrictora potente. Tan solo una millonésima de gramo puede aumentar la presión arterial de un ser humano en 50 mmHg o más.
El efecto de angiotensina II contrae potentemente las pequeñas arteriolas.
Vasopresina
La vasopresina, que también se conoce como hormona antidiurética, es aún más potente que la angiotensina II como vasoconstrictora, por lo que se convierte en una de las sustancias constrictoras más potentes del organismo.
Se forma en las células nerviosas del hipotálamo pero después es transportada distalmente a través de los axones nerviosos hacia la neurohipófisis, donde es finalmente segregada a la sangre.
Provocan una vasodilatación potente cuando se forman en la sangre y en los líquidos tisulares de algunos órganos.
Las cininas son pequeños polipéptidos que se escinden por enzimas proteolíticas a partir de α2- globulinas del plasma o los líquidos tisulares.
Una enzima proteolítica de particular importancia para tal fin es la calicreína, que se encuentra en la sangre y los líquidos tisulares en una forma inactiva.
Esta calicreína inactiva se activa por la maceración de la sangre, por la inflamación tisular o por
otros efectos químicos o físicos similares.
La bradicinina provoca una dilatación arteriolar potente y aumenta la permeabilidad capilar.
La histamina se libera esencialmente en todos los tejidos del organismo cuando sufren daños o se inflaman, o cuando se sufre una reacción alérgica.
La mayor parte de la histamina deriva de los mastocitos en los tejidos dañados y de los basófilos en sangre.
Control vascular por iones y otros factores químicos:
Hay muchos iones y otros factores químicos que pueden dilatar o contraer los vasos sanguíneos locales.
El aumento de la concentración del ion calcio provoca vasoconstricción, que es consecuencia del
efecto general del calcio para estimular la contracción del músculo liso, como se comenta en el
capítulo 8.
- El aumento de la concentración del ion potasio, dentro del intervalo fisiológico, provoca vasodilatación.
- El aumento de la concentración del ion magnesio provoca una vasodilatación potente.
- El aumento de la concentración del ion hidrógeno (descenso del pH) provoca la dilatación de las arteriolas.
- Los aniones que tienen efectos significativos sobre los vasos sanguíneos son los iones acetato y citrato, que provocan una vasodilatación pequeña.
- El aumento de la concentración de dióxido de carbono provoca una vasodilatación moderada en la mayoría de los tejidos, pero una vasodilatación importante en el cerebro. Además, el dióxido de
carbono en la sangre tiene un efecto indirecto muy potente al actuar en el centro vasomotor del
cerebro, transmitido a través del sistema nervioso simpático vasoconstrictor, provocando una
vasoconstricción generalizada en todo el organismo.
La mayoría de los vasodilatadores o vasoconstrictores tienen un efecto escaso en el flujo sanguíneo a largo plazo salvo que alteren la tasa metabólica de los tejidos
En la mayoría de los casos, el flujo sanguíneo en los tejidos y el gasto cardíaco (la suma del flujo en todos los tejidos del organismo) no se ven alterados sustancialmente, salvo durante 1 o 2 días, en estudios experimentales cuando se infunden crónicamente grandes cantidades de potentes vasoconstrictores como la angiotensina II o vasodilatadores como la bradicinina.
Análogamente, la mayoría de los vasodilatadores provocan únicamente cambios a corto plazo en el flujo sanguíneo tisular y el gasto cardíaco si no alteran el metabolismo de los tejidos. Por tanto, el flujo sanguíneo está regulado generalmente de acuerdo con las necesidades específicas de los tejidos siempre y cuando la presión arterial sea adecuada para perfundir los tejidos.
AVCE 