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

100.0

5000

---

Total

AGUDO

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

A LARGO PLAZO

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 O2 Pata de perro aislada

Guyton & Hall, 11a. Ed. 2006

↑ metabolismo local  ↑ Flujo sanguíneo local

Guyton & Hall, 11a. Ed. 2006

Al ↓ disponibilidad de de O2  ↑ flujo sanguíneo

1- Teoría Vasodilatadora

> Tasa metabólica < Disponibilidad de O2

CO2 Iones K e hidrogeniones

Flujo coronario escaso

Fosfatos de adenosina

Sustancia Vasodilatadora

Cél musculares cardíacas

ADENOSINA histamina Vasodilatación local

VASODILATACION Flujo sanguineo normal

2- Teoría de la carencia de O2 ó de nutrientes (∗)

Mantenimiento de la contracción del músculo vascular liso

O2

FALTA

Vasos sanguineos se relajan

SI

↑ Fuerza de contracción de esfínteres al ↑ concentración de O2 Cuando la concentración de O2 es > a cierto nivel  se cierran esfinteres capilares hasta que cel tisulares consumen el exceso de O2 luego se abren y reinicia el ciclo

↑ Utilización O2 por ↑ del metabolismo

Vasodilatación natural

↓ Disponibilidad de O2 en músculo de vasos sanguineos locales (∗) Glucosa, vitaminas Vasodilatación local

del grupo B (niacina, riboflavina y tiamina)

Control a largo plazo del flujo sanguíneo 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.

Flujo sanguíneo aumenta 100%

30 seg a 2 min

100 mmHg

Si la situación persiste indefinidamente en 150 mmHg

Sistema de control a largo plazo

Flujo sanguíneo disminuye hasta 15% por encima del original

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 O2 y otros nutrientes

Mecanismo de regulación del flujo sanguíneo a largo plazo consiste en variar el grado de vascularización de los tejidos.

Existe reconstrucción de la vascularización tisular para afrontar las necesidades de los tejidos. Duración:
Días (recién nacido)
Meses e incluso años en ancianos.
Grado final de respuesta es > en tejidos jóvenes O2 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 O2 - 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 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.

Nuevas 1 día

aperturas

Ho ra s

si gu ie nt es

1er – 2do min

Apertura inicial de vasos colaterales pero flujo sanguíneo sólo cubre ¼ de las necesidades

Se cubre ½ necesidades

Pocos días

Se cubre todas las necesidades Mes es

Dilatación de las asas vasculares próximas al punto de oclusión que ya comunicaban los vasos situados por encima y por debajo de la obstrucción

Vasos colaterales aumentan de tamaño formando múltiples 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 simpática de los vasos sanguíneos


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 + ↓ leve de fuerza de contracción

 ↓ función de bombeo ventricular (50% o +) (especialmente si corazón trabajando con situación de gran carga de trabajo)

Efecto de la estimulación simpática o parasimpática sobre la curva de función cardíaca

• 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 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.

2.

Constricció Constricción de casi todas las arteriolas del cuerpo

Constricción enérgica de venas y otros grandes vasos de la circulación

Sangre: grandes vasos sanguíneos periféricos  corazón

3.

Estimulación directa del SNA sobre el corazón

↑↑ Resistencia perifé periférica total

↑ Presión arterial ↑ volumen de sangre en cavidades cardíacas

↑ Fuerza de latido

Bombeo cardíaco potenciado

↑ Cantidad de sangre bombeada ↑ frecuencia cardíaca señales nerviosas simpáticas ↑ fuerza contráctil del músculo cardíaco

↑ capacidad de bombeo cardíaco

Aumento de la presión arterial durante el ejercicio muscular y otros tipos de stress Ejercicio intenso Vasodilatación local de la vascularización muscular

↑ Metabolismo celular

30 a 40%

Presión arterial por el ejercicio

Para seguir ritmo de aumento de actividad muscular

Ejercicio

Activación de zonas motoras del SN

Estímulos vasoconstrictores y cardioaceleradores

Requiere

↑↑ flujo sanguíneo (x2)

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 arterial


Mecanismos reflejos de retroacción negativa.




Ej: Sistema de control barorreceptor arterial, reflejos barorreceptores

↑ Presión arterial

Reflejos de distenció distención

Barorreceptores o presorreceptores en paredes de varias arterias sistémicas

Transmiten señ señales

↓ Presión arterial

SNA

Señales de retroacción a la circulación




Ej: Control de la presión arterial por quimiorreceptores aórticos. Caída de presión arterial por debajo de valor crítico (80mmHg)

Falta de O2 Exceso de CO2

Quimiorreceptores

Exceso de hidrogeniones Excitan fibras nerviosas

Excitación centro vasomotor

↑ Presión arterial

Ayuda a normalizar la presión 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. Nervios simpáticos de médula suprarrenal  secreción de NA y Adrenalina  circulan por todo el cuerpo  efectos similares a estimulación simpática directa

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.




En condiciones normales actúa simultáneamente en todas las arteriolas del cuerpo  ↑ resistencia periférica total  ↑ presión arterial

Vasopresina u Hormona Antidiurética


Endotelina


Poderoso constrictor de vasos lesionados.




Encélulas endoteliales de todos o la mayoría de los endotelios.




Estímulo para su liberación: lesión endotelial  aplastamiento tisular o inyección de producto químico traumatizante del vaso sanguíneo.

Vasoconstrictor + poderoso aún que la angiotensina




Hipotálamo  Hipófisis  Sangre




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.




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.




Ej.: inyección de 1 microgramo de bradicinina en la arteria braquial de una persona aumenta el flujo sanguíneo del brazo hasta 6 veces.




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.




Histamina


Liberada por tejidos lesionados, inflamados o que sufren reacción alérgica.




Procede de mastocitos y basófilos de la sangre.




Efecto vasodilatador sobre arteriolas.




Al igual que la bradicinina aumenta porosidad capilar  permite paso de líquido y de proteínas plasmáticas en los tejidos.




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


Sustancias que actuando en el corazón o en la vasculatura son capaces de modificar las respuestas hemodinámicas cardiovasculares.




Familia de péptidos natriuréticos: 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

3

hormonas

estructuralmente

Péptido

Origen

Estímulo

Péptido Natriurético Aurículas Auricular (PNA)

Distensión auricular

Péptido Natriurético Ventrículos Cerebral (PNB)

Sobrecarga ventricular de presión y/o volumen

Péptido Natriurético Endotelio vascular, “Shear stress” Tipo C riñón, pulmón endotelial Burnett J.C., Journal of Hypertension, Hypertension, 17 (suppl (suppl 1): 537537-543 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, al, Endocrine Reviews, Reviews, 27(1): 4747-72

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 RPNC y degradados por la enzima endopeptidasa neutra. Receptor y enzima están ampliamente expresados en riñones, pulmones y pared vascular.

Potter, L. et al, al, Endocrine Reviews, Reviews, 27(1): 4747-72

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

Vasoconstricción

↑ [K+] : K inhibe contracción músculo liso

Ligera ↓ [H+]: constricción arteriolar

↑ [Mg2+] : ión Mg inhibe contracción músculo liso  vasodilatación poderosa

↑ [Ca] iónico: Ca estimula la contracción del músculo liso

Aniones citrato y acetato : vasodilatación discreta ↑ [H+] : (↓ pH) ↑ [CO2] : vasodilatación moderada de la mayor parte de los tejidos y muy acusada en el cerebro.

Cuando CO2 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 de Frank-Starling: capacidad intrínseca del corazón 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 ↑ Frecuencia cardíaca (10 a 20%) Músculo se distiende a > longitud

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