Fisiologia I - Guyton (Cap 17) - Controlo local y humoral de los tejidos

Algunas de las necesidades específicas de flujo sanguíneo de los tejidos incluyen aspectos como

1. Aporte de oxígeno a los tejidos.

2. Aporte de otros nutrientes, como glucosa, aminoácidos y ácidos grasos.

3. Eliminación de dióxido de carbono de los tejidos.

4. Eliminación de iones hidrógeno de los tejidos.

5. Mantenimiento de las concentraciones adecuadas de iones en los tejidos.

6. Transporte de varias hormonas y otras sustancias a los distintos tejidos.

V o F: Un principio fundamental de la función circulatoria es que la mayoría de los tejidos tienen la capacidad de controlar su propio flujo sanguíneo local en proporción a sus necesidades metabólicas concretas

Verdadero

Variaciones del flujo sanguíneo en distintos tejidos y órganos

1. Depende de la función del organo/tejido: Ej: el riñon va a recibir mucho más sanre que los la piel, por su funcion de filtrar la sangre

2. Actividad metabolica en un momento dado: Musculo inactivo no requiere de tanto flujo que un musculo activo durante el ejercicio.

El 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 rapidez el mantenimiento del flujo sanguíneo tisular local apropiado.

El control a largo plazo significa

Cambios controlados lentos del flujo en un período de días, semanas o incluso meses.

Estos cambios proporcionan un control aún mejor del flujo en proporción a las necesidades de los tejidos.

Estos cambios se producen como consecuencia del incremento o descenso del tamaño físico y del número de vasos sanguíneos que nutren los tejidos.

Factores que incrementan el flujo sanguíneo tisular

1. Aumento del metabolismo tisular

2. Disponibilidad reducida de oxígeno

El mecanismo por el cual los cambios en el metabolismo tisular o en la disponibilidad de oxígeno modifican el flujo sanguíneo tisular no se comprende totalmente, si bien se han propuesto dos teorías principales:

La teoría vasodilatadora y la teoría de la falta de oxígeno.

La teoría vasodilatadora:

• Mayor metabolismo o menor oxígeno/nutrientes → más producción de sustancias vasodilatadoras en el tejido.

• Estas sustancias difunden a arteriolas, metaarteriolas y esfínteres precapilares, causando vasodilatación.

• Mecanismo en el corazón:

  • Aumento de actividad cardíaca → mayor consumo de oxígeno → disminuye O₂ en miocitos → degradación de ATP → liberación de adenosina → vasodilatación coronaria → normaliza flujo sanguíneo.

• En músculo esquelético y otros tejidos:

  • Probablemente actúa un mecanismo similar, aunque puede requerirse la combinación de varias sustancias para lograr el incremento del flujo.

Sustancias vasodilatadoras principales:

• Adenosina

• Dióxido de carbono (CO₂)

• Ácido láctico (H⁺)

• Iones potasio (K⁺)

• Histamin

La teoría de la falta de oxígeno.

• La disponibilidad de oxígeno y otros nutrientes determina la contracción o relajación del músculo liso vascular.

• En ausencia de suficiente oxígeno/nutrientes, los vasos se relajan de forma natural, provocando vasodilatación local.

• Mecanismo propuesto:

  • El aumento del consumo de oxígeno en el tejido reduce la disponibilidad hacia las fibras musculares lisas de los vasos, induciendo vasodilatación.

  • Los esfínteres precapilares y las metaarteriolas controlan el flujo capilar y responden cíclicamente a la demanda de oxígeno del tejido.

• Vasomotilidad:

  • Apertura y cierre cíclicos de esfínteres precapilares y metaarteriolas varias veces por minuto.

  • La duración de la fase abierta es proporcional a las necesidades metabólicas de oxígeno.

• Retroalimentación:

  • Concentración alta de oxígeno → esfínteres se cierran hasta que las células consumen el exceso.

  • Concentración baja de oxígeno → esfínteres se abren nuevamente, reiniciando el ciclo.

La adenosina funciona como un vasodilatador local mediante un mecanismo estrechamente ligado al metabolismo celular.

Explica su mecanismo:

• Origen: Se forma a partir de la degradación del ATP (trifosfato de adenosina) cuando la célula consume oxígeno rápidamente o está en condiciones de hipoxia.

• Liberación: La adenosina se difunde desde las células (por ejemplo, miocitos cardíacos) hacia los vasos sanguíneos cercanos, especialmente arteriolas y metaarteriolas.

• Efecto principal: Se une a receptores específicos en las células del músculo liso vascular, provocando relajación de estas células y vasodilatación.

• Resultado: El aumento del diámetro de los vasos incrementa el flujo sanguíneo local, proporcionando más oxígeno y nutrientes al tejido que lo necesita.

• Retroalimentación: Cuando el flujo sanguíneo se normaliza, la concentración de adenosina disminuye, ajustando el flujo a la demanda real del tejido.

Hiperemia reactiva

• Ocurre después de una oclusión temporal del flujo sanguíneo en un tejido.

• Al desbloquearse el vaso, el flujo sanguíneo aumenta inmediatamente hasta 4–7 veces el nivel normal.

• Duración del aumento:

  • Bloqueo breve → segundos.

  • Bloqueo prolongado (≥1 h) → puede durar varias horas.

• Función: reponer el déficit de oxígeno y nutrientes acumulado durante la oclusión.

• Mecanismo: La falta de flujo activa los factores vasodilatadores locales, mostrando la conexión entre regulación local del flujo y necesidades metabólicas del tejido.

Hiperemia activa

• Se produce cuando aumenta la actividad metabólica del tejido (ej. músculo en ejercicio, glándula hipersecretora, cerebro activo).

• El aumento del metabolismo → consumo rápido de nutrientes y liberación de sustancias vasodilatadoras.

• Resultado: vasodilatación local y aumento del flujo sanguíneo hasta cubrir la mayor demanda.

• Ejemplo: En músculo esquelético durante ejercicio intenso, el flujo puede aumentar hasta 20 veces el valor basal.

V o F:

1. La hiperemia reactiva se produce después de que el riego sanguíneo tisular se bloquee durante un breve período de tiempo. La hiperemia activa se produce cuando aumenta la tasa metabólica tisular

Autorregulación del flujo sanguíneo

• Definición: Capacidad de los tejidos para mantener el flujo sanguíneo casi constante a pesar de cambios agudos en la presión arterial.

• Ejemplo: Un aumento rápido de la presión arterial provoca inicialmente un aumento del flujo, pero en menos de 1 minuto, el flujo vuelve casi a la normalidad.

• Rango efectivo: Entre 70 y 175 mmHg de presión arterial, el flujo solo cambia un 20–30% pese a incrementos de presión de hasta 150%.

• Precisión: Más precisa en tejidos como el cerebro y el corazón.

Mecanismos de autorregulación

Teoria metabolica

• Basada en la regulación local por necesidades de oxígeno y nutrientes.

• Principio:

  • Presión elevada → más oxígeno y nutrientes en el tejido.

  • Esto elimina parcialmente los vasodilatadores locales (ej. adenosina, CO₂, H⁺).

  • Resultado: vasoconstricción para normalizar el flujo a pesar de la presión alta.

Mecanismos de autorregulación

Teoría miógena

• Basada en la respuesta intrínseca del músculo liso vascular al estiramiento:

  • Aumento de presión → estiramiento del vaso → contracción del músculo liso → reducción del flujo.

  • Disminución de presión → menor estiramiento → relajación del músculo liso → aumento del flujo.

• Mecanismo celular:

  • Estiramiento → despolarización de la membrana → entrada de Ca²⁺ → contracción.

  • También intervienen otros canales iónicos sensibles a la presión y proteínas mecano-sensibles del citoesqueleto.

• Es independiente de nervios y hormonas, más pronunciada en arteriolas pero presente en arterias, vénulas y vasos linfáticos.

• Función: prevenir estiramiento excesivo de los vasos con presiones elevadas.

Interacción entre ambos mecanismos (miogena y metabolica)

• El mecanismo miógeno no detecta directamente el flujo, solo la presión.

• Durante alta demanda metabólica (ej. ejercicio intenso), los factores metabólicos predominan, anulando parcialmente el mecanismo miógeno para permitir un flujo sanguíneo elevado al tejido activo.

Regulacion del flujo sanguineo:

Riñones: retroalimentación tubuloglomerular

• La mácula densa, ubicada en el túbulo distal, detecta la composición del líquido filtrado.

• Si se filtra demasiado líquido:

  • La mácula densa envía señales → constricción de la arteriola aferente.

  • Resultado: disminuye el flujo sanguíneo renal y la tasa de filtración glomerular hasta valores normales.

• Permite mantener la homeostasis del filtrado glomerular.

Regulacion del flujo sanguineo:

Cerebro

Cerebro

• Controlado por oxígeno, dióxido de carbono (CO₂) e iones H⁺:

  • Aumento de CO₂ o H⁺ → vasodilatación cerebral.

  • Función: “lavar” el exceso de CO₂/H⁺ y mantener la excitación neuronal estable.

• Este mecanismo asegura un flujo sanguíneo exacto para la función cerebral.

Regulacion del flujo sanguineo:

Piel

• Controlado principalmente por temperatura corporal y el sistema nervioso simpático:

  • En frío: flujo cutáneo bajo (~3 ml/min/100 g) → conserva calor.

  • En calor: flujo cutáneo puede aumentar hasta 7–8 l/min para todo el organismo → pérdida de calor hacia el exterior.

• Incluso con vasoconstricción extrema, el flujo sigue siendo suficiente para satisfacer las demandas metabólicas básicas de la piel.

Síntesis y mecanismo de acción del NO

• Sintetizado por enzimas eNOS a partir de arginina y oxígeno.

• Difunde al músculo liso vascular y activa guanilato ciclasa soluble, aumentando GMPc.

• GMPc activa la proteína cinasa dependiente de GMPc (PKG) → relajación del músculo liso → vasodilatación local.

• Semivida en sangre ~6 s, actúa principalmente localmente.

Estímulos para la liberación de NO

• Tensión de cizallamiento por el flujo sanguíneo → deformación de células endoteliales → mayor liberación de NO.

• Permite dilatar vasos proximales cuando aumenta el flujo microvascular, reduciendo resistencia.

• Algunos vasoconstrictores (ej. angiotensina II) también estimulan la liberación de NO para proteger contra vasoconstricción excesiva.

Es el principal vasodilatador endotelial.

El NO (óxido nítrico)

Endotelina

• Definición: Péptido de 27 aminoácidos liberado por células endoteliales.

• Efecto: Vasoconstricción muy potente, incluso en nanogramos.

• Liberación y estímulos

  • Presente en la mayoría de los vasos sanguíneos.

  • Aumenta significativamente cuando el endotelio se daña.

  • Estímulos típicos:

    • Lesión física del vaso (golpes, compresión).

    • Exposición a productos químicos traumatizantes.

  • Función protectora: reduce hemorragias tras daños en arterias de hasta 5 mm.

Regulación a largo plazo del flujo sanguíneo

• La regulación a largo plazo actúa en horas, días o semanas, ajustando el flujo más completamente.

• Flujo retorna casi a nivel normal, incluso con presión arterial elevada sostenida.

• Se logra mediante angiogénesis y remodelación vascular, ajustando el número y tamaño de capilares y arteriolas según la actividad tisular.

Regulacion a largo plazo

Mecanismo principal: cambios en la vascularización tisular

• Ajuste del número y tamaño de vasos según necesidades metabólicas crónicas del tejido.

• Angiogénesis: aumento de capilares y arteriolas cuando el metabolismo tisular se eleva prolongadamente.

• Disminución de vascularización: ocurre si el metabolismo del tejido disminuye.

• Ejemplo experimental:

  • Estimulación eléctrica diaria del músculo tibial anterior de ratas durante 30 días → aumento del número de capilares, conversión de fibras rápidas glucolíticas a fibras lentas oxidativas, disminución del diámetro de la fibra.

Factores de crecimiento vascular (angiogénicos)

• Principales:

  • VEGF (Factor de crecimiento del endotelio vascular)

  • FGF (Factor de crecimiento de fibroblastos)

  • PDGF (Factor de crecimiento derivado de plaquetas)

  • Angiogénina

• Regulación:

  • Hipoxia → activa factores HIF → inducen expresión de genes de factores angiógenos.

• Proceso de angiogénesis:

  1. Gemación de vasos desde vasos existentes → disolución de membrana basal endotelial.

  2. Proliferación de células endoteliales formando cordones → tubos → conexión con otros vasos → flujo sanguíneo.

  3. Invasión de miocitos → algunos vasos se convierten en arteriolas, vénulas o vasos mayores.

Factores antiangiogénicos

• Hormonas esteroideas y péptidos como:

  • Angiostatina → fragmento de plasminógeno

  • Endostatina → derivado de colágeno tipo XVII

• Función: inhibir crecimiento vascular, útil potencialmente en tumores para limitar flujo sanguíneo.

Principios clave de la vascularización a largo plazo

• Determinada por el flujo máximo requerido, no por el flujo medio.

• Ejemplo: ejercicio intenso → aumento temporal del flujo → suficiente para inducir angiogénesis y vascularización adicional.

• Los nuevos vasos permanecen contraídos y se abren solo ante estímulos locales (hipoxia, señales nerviosas o vasodilatadoras).

Desarrollo de la circulación colateral

• Cuando se bloquea una arteria o vena, se forman canales colaterales que permiten restablecer el flujo sanguíneo al tejido afectado.

• Fases del desarrollo colateral:

  1. Dilación inicial de bucles vasculares existentes → primeros minutos, mediada por factores metabólicos.

  2. Incremento gradual del flujo → horas a días, cubriendo hasta el 100% de las necesidades tisulares.

  3. Crecimiento crónico de colaterales → semanas a meses, formando múltiples canales pequeños.

• Ejemplo clínico: oclusión de arterias coronarias en adultos mayores → desarrollo de colaterales previene daño miocárdico si el crecimiento es suficiente.

Remodelación vascular por cambios crónicos

• La remodelación adapta vasos y tejido a cambios prolongados en presión arterial o flujo sanguíneo.

• Ejemplos y principios:

  • Entrenamiento físico crónico → aumenta vascularidad muscular.

  • Hipertensión crónica → grandes arterias y arteriolas se adaptan al aumento de tensión de la pared.

Tipos de remodelación según la respuesta del vaso:

• Eutrófica de entrada → pequeños vasos contraídos → diámetro luminal menor, grosor de pared aumenta sin cambiar área de sección transversal.

• Hipertrófica → grandes vasos que no se contraen → aumenta grosor de pared y área de sección transversal; refuerza resistencia pero aumenta rigidez.

• De salida → exposición prolongada a flujo elevado → aumento de diámetro luminal, cambios menores en grosor y área de sección transversal.

• Hipertrófica de salida → combinaciones de presión y flujo elevados → diámetro, grosor y área de pared aumentan.

Control humoral de la circulación

Se refiere a la regulación del flujo sanguíneo por sustancias presentes en los líquidos corporales, como hormonas y factores locales. Estas pueden actuar de manera general (transportadas por la sangre) o local (formadas en tejidos específicos).

Sustancias vasoconstrictor

1. Noradrenalina y adrenalina (altas dosis, receptor a1): Liberadas por el sistema simpático y por la médula suprarrenal durante estrés o ejercicio, provocando efectos directos e indirectos en circulación.

2. Angiotensina II

   • Muy potente; pequeñas cantidades aumentan la presión arterial considerablemente.

   • Contrae arteriolas pequeñas, incrementa resistencia periférica total y disminuye excreción renal de sodio y agua → eleva la presión arterial.

3. Vasopresina (hormona antidiurética)

   • Más potente que la angiotensina II como vasoconstrictor.

   • Efectos circulatorios importantes tras hemorragia intensa, ayudando a mantener la presión arterial.

   • También aumenta la reabsorción de agua renal, controlando el volumen de líquido corporal.

Sustancias vasodilatadores

• Bradicinina

  • Derivada de las cininas; potente vasodilatador y aumenta la permeabilidad capilar.

  • Participa en regulación del flujo sanguíneo local, inflamación y edema tisular.

• Histamina

  • Liberada por mastocitos y basófilos ante daño tisular, inflamación o reacciones alérgicas.

  • Provoca dilatación arteriolar y aumento de la porosidad capilar → edema.

Control por iones y otros factores químicos

Vasoconstrictores

• Calcio (Ca²⁺) → vasoconstricción (estimula músculo liso).

• H⁺ (descenso de pH) → dilatación arteriolar; aumento de pH → constricción.

Control por iones y otros factores químicos

Vasodilatadores

• Potasio (K⁺) y magnesio (Mg²⁺) → vasodilatación (inhiben contracción del músculo liso).

• Aniones (acetato, citrato) → ligera vasodilatación.

• Dióxido de carbono (CO₂) → vasodilatación moderada en la mayoría de tejidos, intensa en cerebro; indirectamente puede inducir vasoconstricción general vía centro vasomotor.