MECANISMOS REGULADORES DE LA CIRCULACION Gabriela Castromán Marchisio Curso de Fisiología/Fisiología Animal 2010
Control local del flujo sanguíneo
En general, cuanto mayor es el metabolismo en un órgano, mayor es su flujo sanguíneo. Flujo sanguíneo de diferentes órganos y tejidos en condiciones basales. Porcentaje ml/min ml/min/100g Cerebro 14 700 50 Corazón 4 200 70 Bronquios 2 100 25 Riñones 22 1100 360 Hígado 27 1350 95 portal (21) (1050) arterial (6) (300) Músculo (en reposo) (ejercicio intenso) 15 750 4 (80) Hueso 5 250 3 Piel (clima frío) 6 300 3 Glándula tiroides 1 50 160 Glándulas suprarrenales 0.5 25 300 Otros tejidos 3.5 175 1.3 Total 100.0 5000 ---
AGUDO A LARGO PLAZO Variaciones rápidas de la vasoconstricción de arteriolas, metaarteriolas y esfínteres precapilares En segundos o minutos tras la variación de las condiciones locales de los tejidos Resultado del aumento o disminución del tamaño físico y del número de vasos sanguíneos que irrigan los tejidos En días, semanas e incluso meses tras la variación de las condiciones de las condiciones locales de los tejidos
Control agudo del flujo sanguineo local Metabolismo Disponibilidad de O 2 Pata de perro aislada Guyton & Hall, 11a. Ed. 2006 metabolismo local Flujo sanguíneo local Guyton & Hall, 11a. Ed. 2006 Al disponibilidad de de O 2 flujo sanguíneo
1- Teoría Vasodilatadora > Tasa metabólica < Disponibilidad de O 2 Flujo coronario escaso Iones K e hidrogeniones CO 2 Fosfatos de adenosina Sustancia Vasodilatadora Cél musculares cardíacas histamina ADENOSINA Vasodilatación local VASODILATACION Flujo sanguineo normal
2- Teoría a de la carencia de O 2 ó de nutrientes ( )( Mantenimiento de la contracción del músculo vascular liso O 2 SI FALTA Vasos sanguineos se relajan Fuerza de contracción de esfínteres al concentración de O 2 Cuando la concentración de O 2 es > a cierto nivel se cierran esfinteres capilares hasta que cel tisulares consumen el exceso de O 2 luego se abren y reinicia el ciclo Utilización O 2 por del metabolismo Disponibilidad de O 2 en músculo de vasos sanguineos locales Vasodilatación local Vasodilatación natural ( ) Glucosa, vitaminas del grupo B (niacina, riboflavina y tiamina)
Control a largo plazo del flujo sanguíneo neo local Aunque todos los mecanismos agudos de control funcionen a pleno rendimiento, el flujo sanguíneo sólo se ajusta en ¾ partes a las necesidades exactas de los tejidos. EJEMPLO 150 mmhg P.A. 100 mmhg Flujo sanguíneo aumenta 100% 30 seg a 2 min Flujo sanguíneo disminuye hasta 15% por encima del original Si la situación persiste indefinidamente en 150 mmhg Sistema de control a largo plazo Pocas semanas Flujo sanguíneo disminuye casi hasta nivel original
También cuando se modifican las demandas metabólicas de un tejido. Tejido crónicamente hiperactivo Aporte sanguíneo Varias semanas Cubre casi por completo las necesidades del tejido Requiere crónicamente cant > de O 2 y otros nutrientes Mecanismo de regulación del flujo sanguíneo a largo plazo consiste en variar el grado de vascularización de los tejidos.
Duración: Existe reconstrucción de la vascularización tisular para afrontar las necesidades de los tejidos. Días (recién nacido) Meses e incluso años en ancianos. Grado final de respuesta es > en tejidos jóvenes O 2 importante. Ej: vascularización de los tejidos de muchos animales que viven a grandes alturas. Si metabolismo tisular durante un período prolongado vascularización y viceversa. Vascularización tisular: Variación Vasos sanguíneos neoformados permanecen normalmente en vasoconstricción y sólo se abren para permitir el pasaje de sangre ante el estímulo adecuado: - falta de O 2 - impulsos vasodilatadores nerviosos o de otro tipo. Factores que estimulan crecimiento de nuevos vasos sanguíneos: - Factor de crecimiento endotelial vascular (FCEV) - Factor de crecimiento de los fibroblastos - Angiogenina Vascularización depende del flujo sanguíneo máximo, no del flujo medio.
Desarrollo de la circulación n colateral Cuando se bloquea una arteria o una vena, habitualmente se desarrolla un nuevo conducto vascular en torno a la obstrucción y permite la recuperación por lo menos parcial del aporte sanguíneo al tejido afectado. Dilatación de las asas vasculares próximas al punto de oclusión que ya comunicaban los vasos situados por encima y por debajo de la obstrucción Nuevas aperturas 1 día Se cubre ½ necesidades Pocos días Se cubre todas las necesidades 1er 2do min Apertura inicial de vasos colaterales pero flujo sanguíneo sólo cubre ¼ de las necesidades Horas siguientes Meses Vasos colaterales aumentan de tamaño o formando múltiples m pequeños conductos colaterales en lugar de un único vaso
Niveles de regulación de la circulación 1. Nerviosa: SNA - Simpático Noradrenalina - Parasimpático Acetilcolina 2. Humoral: - Vasoconstrictores y vasodilatadores - Péptidos natriuréticos - Iones 3. Intrínseco: mecanismo de Frank-Starling (corazón)
Regulación nerviosa de la circulación
Tiene poco que ver con mecanismos de control tisular del flujo sanguíneo. Afecta: - redistribución de flujo sanguíneo a diferentes áreas del cuerpo - aumento de la actividad de bombeo del corazón - control rápido de la presión arterial Ejercida por SNA Simpático y Parasimpático
SNA Simpático Fibras nerviosas vasomotoras simpáticas abandonan médula espinal a través de todos los nervios espinales dorsales y uno o dos primeros lumbares Cadenas simpáticas (a ambos lados de columna vertebral) Guyton & Hall, 11a. Ed. 2006 A través de nervios simpáticos específicos que inervan vasculatura de visceras internas y corazón A través de nervios raquídeos que inervan zonas periféricas
Guyton & Hall, 11a. Ed. 2006
Inervación n simpática de los vasos sanguíneos neos Todos los vasos excepto capilares, esfínteres precapilares y la mayoría de las metaarteriolas están inervados. Inervación de arterias pequeñas y arteriolas: resistencia al flujo sanguíneo flujo sanguíneo a través de tejidos Inervación de grandes vasos, especialmente venas: volumen modifica volumen del sistema circulatorio periférico (puede desplazar más volumen al corazón)
Nervios simpáticos llevan: - Fibras nerviosas vasoconstrictoras (gran cantidad) - Fibras nerviosas vasodilatadoras (sólo algunas) Fibras nerviosas vasoconstrictoras: - Se distribuyen en casi todos los segmentos de la circulación - Presencia mayor en algunos tejidos que en otros - Efecto vasoconstrictor: * especialmente potente: riñón, bazo, intestino y piel * menos potente: músculo esquelético y encéfalo
SNA Simpático y Corazón Neurotransmisor: Noradrenalina (NA) Fibras nerviosas llegan a: - Aurículas - Ventrículos - Nodo sinusal - Nodo auriculoventricular
EXCITACIÓN Frecuencia cardíaca (70 latidos/min hasta 180-200 latidos/min y rara vez hasta 250 latidos/min) Fuerza de contracción volumen de sangre bombeado y presión de expulsión. Gasto cardíaco (cant de sangre bombeada por el corazón c/minuto) hasta 2 o 3 veces NA fuerza de contracción y frecuencia cardíaca INHIBICION Cond normales fibras nerviosas que se dirigen al corazón descargan continuamente tal que mantienen función de bombeo un 30% superior a la que existe sin estimulación simpática. Si actividad de SNA simpático a niveles infranormales frecuencia cardíaca y fuerza de contracción ventricular nivel de bombeo cardíaco 30% por debajo de lo normal.
SNA Parasimpático Contribuye a la regulación de la función cardíaca Guyton & Hall, 11a. Ed. 2006
SNA Parasimpático y Corazón Neurotransmisor: Acetilcolina (ACh) Fibras nerviosas vagales inervan: - Aurículas - Ventrículos (no muchas) - Nodo sinusal - Nodo auriculoventricular
Estimulación vagal intensa Puede hacer que el corazón detenga sus latidos durante unos segundos. Pero luego el corazón se escapa y late a una frecuencia de 20 a 40 latidos/min, 40% de la frecuencia normal. Además puede 20 a 30% la fuerza de contracción cardíaca. principalmente frecuencia cardíaca porque los ventrículos, donde radica la fuerza de la contracción están poco inervados. frecuencia cardíaca + función de bombeo leve de fuerza de contracción ventricular (50% o +) (especialmente si corazón trabajando con situación de gran carga de trabajo)
Efecto de la estimulación n simpática o parasimpática sobre la curva de función cardíaca aca Representa función de todo el corazón. Muestra la relación entre la presíon de la aurícula derecha a la entrada del ventrículo derecho y el gasto cardíaco del ventrículo izquierdo hacia la aorta. Guyton & Hall, 11a. Ed. 2006
Para una presión en la aurícula derecha dada: El gasto cardíaco - con la estimulación simpática creciente - con la estimulación parasimpática Guyton & Hall, 11a. Ed. 2006 Variaciones en el gasto cardíaco son consecuencia de las variaciones en la frecuencia cardíaca y en la fuerza de contracción del corazón
Papel del sistema nervioso en el control de la presión n arterial Una de las funciones más importantes del control de la circulación por el sistema nervioso consiste en producir elevaciones rápidas de la presión arterial. La mayor parte de las funciones vasoconstrictoras y cardioaceleradoras del sistema nervioso simpático se estimulan como unidad. Al mismo tiempo hay anulación recíproca de las señales inhibitorias vagales parasimpáticas al corazón.
3 modificaciones principales simultáneas que contribuyen a elevar la presión arterial 1. Constricción n de casi todas las arteriolas del cuerpo Resistencia periférica rica total 2. Constricción enérgica de venas y otros grandes vasos de la circulación volumen de sangre en cavidades cardíacas Presión arterial Sangre: grandes vasos sanguíneos periféricos corazón Fuerza de latido Cantidad de sangre bombeada 3. Estimulación directa del SNA sobre el corazón Bombeo cardíaco potenciado frecuencia cardíaca señales nerviosas simpáticas fuerza contráctil del músculo cardíaco capacidad de bombeo cardíaco
Aumento de la presión n arterial durante el ejercicio muscular y otros tipos de stress Ejercicio intenso Metabolismo celular 30 a 40% Vasodilatación local de la vascularización muscular Presión arterial por el ejercicio Requiere flujo sanguíneo neo (x2) Ejercicio Activación de zonas motoras del SN Para seguir ritmo de aumento de actividad muscular Estímulos vasoconstrictores y cardioaceleradores Lo mismo ocurre para reacciones de alarma o miedo aporte de sangre a los músculos sea suficiente para permitir huída
Mecanismos reflejos para mantenimiento de presión n arterial Mecanismos reflejos de retroacción negativa. Ej: Sistema de control barorreceptor arterial, reflejos barorreceptores Presión arterial Reflejos de distención Barorreceptores o presorreceptores en paredes de varias arterias sistémicas Presión arterial Transmiten señales SNA Señales de retroacción n a la circulación
Ej: Control de la presión arterial por quimiorreceptores aórticos. Falta de O 2 Exceso de CO 2 Exceso de hidrogeniones Quimiorreceptores Excitan fibras nerviosas Caída de presión arterial por debajo de valor crítico (80mmHg) Excitación n centro vasomotor Presión n arterial Ayuda a normalizar la presión n arterial cuando baja demasiado
Regulación humoral de la circulación
Regulación por sustancias secretadas o absorbidas en los líquidos corporales como hormonas o iones. Algunas sustancias se forman en glándulas especiales y después son transportadas por la sangre a todo el cuerpo. Otras se producen en zonas bien definidas de tejido causando sólo efectos circulatorios locales
Agentes Vasoconstrictores Noradrenalina y Adrenalina NA: hormona vasoconstrictora de gran potencia Adrenalina: < potencia. En algunos tejidos produce vasodilatación leve. Ej.: Cuando act cardíaca induce vasodilatación de arterias coronarias Stress o ejercicio SNA Simpático está estimulando la > parte del cuerpo terminaciones nerviosas de los tejidos liberan NA estimula corazón, venas y arteriolas. Angiotensina Una de las sustancias vasoconstrictoras más potentes que se conocen. 1 millonésima de gramo puede 50 mmhg la presión arterial. Efecto: constricción en pequeñas arteriolas Si efecto en zona tisular aislada flujo sanguíneo de la zona hasta límites peligrosos. Nervios simpáticos de médula suprarrenal secreción de NA y Adrenalina circulan por todo el cuerpo efectos similares a estimulación simpática directa En condiciones normales actúa simultáneamente en todas las arteriolas del cuerpo resistencia periférica total presión arterial
Vasopresina u Hormona Endotelina Antidiurética Vasoconstrictor + poderoso aún que la angiotensina Hipotálamo Hipófisis Sangre Poderoso constrictor de vasos lesionados. Encélulas endoteliales de todos o la mayoría de los endotelios. Condiciones normales: se secreta en cantidades mínimas. Concentración puede elevarse en hemorragias graves para hasta en 60 mmhg la presión arterial. En muchos casos normaliza por si sola la presión arterial. Estímulo para su liberación: lesión endotelial aplastamiento tisular o inyección de producto químico traumatizante del vaso sanguíneo. Importancia capital en la reabsorción hacia la sangre de agua contenida en túbulos renales ayuda a controlar el volumen de líquido corporal.
Agentes Vasodilatadores Bradicinina Pertenece al grupo de las cininas que tienen potente actividad vasodilatadora. Se forman en sangre y líquidos tisulares de algunos órganos. Bradicinina causa poderosa dilatación arteriolar y un aumento de la permeabilidad capilar. Histamina Liberada por tejidos lesionados, inflamados o que sufren reacción alérgica. Procede de mastocitos y basófilos de la sangre. Efecto vasodilatador sobre arteriolas. Ej.: inyección de 1 microgramo de bradicinina en la arteria braquial de una persona aumenta el flujo sanguíneo del brazo hasta 6 veces. Al igual que la bradicinina aumenta porosidad capilar permite paso de líquido y de proteínas plasmáticas en los tejidos. Se cree que las cininas desempeñan un papel especial en la regulación del flujo sanguíneo y de la permeabilidad capilar a los líquidos en los tejidos inflamados. Bradicinina intervendría en la regulación del flujo sanguíneo de la piel y de las glándulas salivares y gastrointestinales. Situaciones patológicas: aumento de porosidad capilar e intensa dilatación arteriolar producidos por la histamina hacen que salga gran cant de líquidos de la circulación a los tejidos edema
Péptidos Natriuréticos ticos Sustancias que actuando en el corazón o en la vasculatura son capaces de modificar las respuestas hemodinámicas cardiovasculares. Familia de péptidos natriuréticos: 3 hormonas estructuralmente relacionadas - Péptido Natriurético Auricular (PNA) - Péptido Natriurético Cerebral (PNB) - Péptido Natriurético Tipo C (PNC) 1981: De Bold y col., describieron la actividad natriurética de extractos de aurícula de rata inyectados en congéneres. PNA: 1er péptido natriurético en ser aislado, sintetizado y clonado mostrando efectos natriuréticos (aumento de secreción de Na en orina), antihipertensivos y antimitogénicos altamente implicados en la regulación humoral de la presión arterial y la homeostasis del volumen circulante
Péptido Péptido Natriurético Auricular (PNA) Péptido Natriurético Cerebral (PNB) Péptido Natriurético Tipo C Aurículas Origen Ventrículos Endotelio vascular, riñón, pulmón Estímulo Distensión auricular Sobrecarga ventricular de presión y/o volumen Shear stress endotelial Burnett J.C., Journal of Hypertension,, 17 (suppl( 1): 537-543 543 1999
Péptidos natriuréticos se expresan en los tejidos indicados como pre-prohormonas. Las secuencias son clivadas para dar las pro-hormonas que son luego procesadas para dar las formas maduras de los péptidos. Se desconoce la enzima responsable del clivaje de pro-bnp. El clivaje in vitro de pro-cnp por acción de la Furina resulta en un péptido de 53 aa. La forma de 22 aa es resultado de la acción de una enzima desconocida. Los 3 péptidos maduros contienen una anillo de 17 aa con aa conservados (sombreados), y con un puente disulfuro. Esta estructura en anillo es necesaria para la actividad de los péptidos. Potter, L. et al, Endocrine Reviews, 27(1): 47-72 72
Los péptidos natriuréticos ejercen sus efectos biológicos ligándose a receptores específicos en las superficies celulares endoteliales, epiteliales y de las células musculares lisas. PNA y PNB se unen a un receptor ligado a la guanilil ciclasa, el receptor RPN-A. PNC se une a otro receptor ligado a la guanilil ciclasa, el receptor RPN-B Los 3 péptidos son removidos de la circulación por el receptor RPN- C y degradados por la enzima endopeptidasa neutra. Receptor y enzima están ampliamente expresados en riñones, pulmones y pared vascular. Potter, L. et al, Endocrine Reviews, 27(1): 47-72 72 Los receptores RPN-A, RPN-B y RPN-C, actuando a través de GTP, incrementan la formación de GMPc. GMPc: sust responsable de los efectos biológicos de los péptidos natriuréticos
Acciones biológicas de los péptidos natriuréticos Vasodilatación y efecto hipotensivo Promoción de natriuresis y diuresis Inhibición del SNA simpático Facilitar interacciones complejas con sistemas neurohormonales incluyendo: sistema renina-angiotensina-aldosterona (inhibe secreción de renina), endotelina, citoquinas y vasopresina. Inhibición de mecanismos patofisiológicos responsables de hipertrofia ventricular y vascular y de remodelación. Efectos beneficiosos en disfunción endotelial secundaria al proceso arteriosclerótico incluyendo: shear stress, regulación de coagulación y fibrinólisis así como también inhibición de la actividad de plaquetas.
Efectos de los iones y de otros factores químicos sobre el control vascular Vasodilatación [K + ] : K inhibe contracción músculo liso [Mg 2+ ] : ión Mg inhibe contracción músculo liso vasodilatación poderosa Aniones citrato y acetato : vasodilatación discreta [H + ] : ( ph) [CO 2 ] : vasodilatación moderada de la mayor parte de los tejidos y muy acusada en el cerebro. Vasoconstricción Ligera [H + ]: constricción arteriolar [Ca] iónico: Ca estimula la contracción del músculo liso Cuando CO 2 actúa sobre el centro vasomotor del cerebro vasoconstricción generalizada de todo el cuerpo.
Regulación intrínseca de la actividad cardíaca
Cantidad de sangre bombeada por el corazón cada minuto está determinada casi en su totalidad por el flujo de sangre procedente de las venas al corazón, retorno venoso. C/tejido periférico del organismo controla su propio flujo sanguíneo y el total de todos los flujos sanguíneos locales a través de todos los tejidos periféricos regresa por las venas a la aurícula derecha. El corazón bombea automáticamente a las arterias sistémicas esta sangre que llega, de forma que puede volver a fluir por el circuito. Mecanismo cardíaco aco de Frank-Starling Starling: : capacidad intrínseca nseca del corazón n de adaptarse a los volúmenes de sangre que afluyen
Mecanismo de Frank-Starling Cuanto más se distiende el músculo cardíaco durante el llenado, mayor es la fuerza de contracción y mayor la cantidad de sangre bombeada a la aorta Dicho de otra manera: dentro de los límites fisiológicos, el corazón bombea toda la sangre que le llega sin permitir que se remanse una cantidad excesiva en las venas
Mayor cantidad de sangre Aurícula derecha Distensión de la pared Ventrículo Músculo se distiende a > longitud Frecuencia cardíaca (10 a 20%) Músculo se contrae con + fuerza porque los filamentos de actina y miosina son llevados a un grado casi óptimo de interdigitación para generar la fuerza bombeo Propulsión automática de la sangre adicional a las arterias
Gracias