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Control local y humoral del flujo sanguíneo por los tejidos

Los tejidos regulan localmente el flujo sanguíneo en res­puesta a sus propias necesidades. En la mayoría de los teji­dos, el flujo sanguíneo es autorregulado, lo que significa que el tejido regula su propio flujo sanguíneo. Se trata de una función beneficiosa para el tejido, ya que permite aportar el oxígeno y los nutrientes y eliminar los productos de desecho a la vez que tiene lugar la actividad tisular. La autorregulación permite que el flujo sanguíneo de un tejido sea regulado de manera independiente del flujo de otro tejido.

En algunos órganos, el flujo sanguíneo atiende a otros fines, además de aportar los nutrientes y eliminar los produc­tos de desecho. Por ejemplo, el flujo sanguíneo hacia la piel influye en la pérdida de calor corporal y ayuda a controlar la temperatura. El aporte de cantidades adecuadas de sangre hacia los riñones permite que estos excreten rápidamente los productos de desecho del organismo.

La capacidad de los tejidos de regular su propio flujo les permite mantener la nutrición adecuada y realizar las fun­ciones necesarias para mantener la homeostasis. En general, cuanto mayor sea el metabolismo en un órgano, mayor será su flujo sanguíneo. Por ejemplo, en la tabla 17-1 se muestra un alto flujo sanguíneo en órganos glandulares como el tiroi­des y las suprarrenales, que tienen un metabolismo alto. Por el contrario, el flujo sanguíneo de los músculos esqueléticos inactivos es bajo, ya que su metabolismo es bajo en esa situación. Sin embargo, el metabolismo puede aumentar durante el ejercicio intenso del músculo esquelético en más de 60 veces y el flujo sanguíneo puede aumentar hasta 20 veces.

Mecanismos de control del flujo sanguíneo (p. 191)

El control del flujo sanguíneo local se puede dividir en dos fases: 1) control a corto plazo, y 2) control a largo plazo. El control a corto plazo se consigue con cambios rápidos de la vasodilatación o vaso constricción local de las arteriolas, las metaarteriolas y los esfínteres precapilares. El control a largo plazo significa lentos cambios controlados del flujo en un período de días, semanas o incluso meses. En general, estos cambios a largo plazo proporcionan un control del flujo aún mejor en proporción a las necesidades de los tejidos y se producen como consecuencia del incremento o descenso del tamaño físico y del número de vasos sanguíneos que nutren los tej idos.

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Control local y humoral del flujo sanguineo por los tejidos 117

Tabla 17-1. Flujo sanguíneo hacia distintos órganos y tejidos en condiciones basales

-~~---_._-------~-~

Órgano Porcentaje de gasto cardíaco

Flujo (ml/min)

ml/min/ 100 g de peso tisular

Cerebro 14 700 50

Corazón 4 200 70

2 100 25

Riñones 22 " "

1.100 360

95

4

Hueso 5

Piel 6

Tiroides

0,5

Otros tejidos 3,5 .~.~ _~----.. _. _. _.._Total 100

250 3

300 3

50 160

25 300

175 1,3

5.000

Control a corto plazo del flujo sanguíneo local (p. 792)

El aumento del metabolismo incrementa el flujo sanguíneo local. En muchos tejidos, como el músculo esquelético, el aumento del metabolismo hasta en ocho veces a corto plazo incrementa el flujo sanguíneo hasta cuatro veces. En un primer momento, el aumento es menor del que se ve en el metabolismo, pero una vez que el metabolismo aumenta lo suficiente como para eliminar la mayor parte de los nutrientes de la sangre, se produce un nuevo aumento del metabolismo solo con el incremento concomitante del flujo sanguíneo para aportar los nutrientes necesarios.

El descenso de la disponibilidad de oxígeno aumenta el flujo sanguíneo tisular. Uno de los nutrientes metabólicos más necesarios de los tejidos es el oxígeno. El flujo sanguíneo aumentará siempre que la disponibilidad del oxígeno dismi~

nuya en los tejidos, por ejemplo en grandes altitudes, en pre­sencia de neumonía o en el envenenamiento por monóxido de carbono (que deteriora la capacidad de la hemoglobina para transportar el oxígeno). El envenenamiento por cianuro, que

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reduce la capacidad de los tejidos para utilizar el oxígeno, puede provocar un aumento local del flujo sanguíneo de hasta siete veces.

El aumento de la demanda de oxígeno y nutrientes incrementa el flujo sanguíneo tisular. En ausencia de un aporte adecuado de oxígeno y nutrientes como consecuencia de cualquier aumento del metabolismo tisular, las arteriolas, metaarteriolas y esfínteres precapilares se relajan, con lo que disminuye la resistencia vascular y se permite un mayor flujo hacia los tejidos. La relajación de los esfínteres precapilares permite que el flujo llegue con mayor frecuencia a los capilares que están cerrados por la contracción periódica de los esfín­teres precapilares (vasomovilidad).

La acumulación de metabolitos vasodilatadores incre­menta el flujo sanguíneo t isular. Cuanto mayor sea el meta­bolismo en un tejido, mayor es la tasa de producción de los metabolitos tisulares como la adenosina, los compuestos con fosfato de adenosina, el dióxido de carbono, el ácido láctico, los iones potasio e hidrógeno. Se ha propuesto que cada una de esas sustancias actúa como un vasodilatador que contribuye al aumento del flujo sanguíneo asociado a la estimulación del metabolismo tisular.

La falta de otros nutrientes puede causar vasodila­tación. Por ejemplo, la deficiencia de glucosa, aminoácidos o ácidos grasos parece contribuir a la vasodilatación local, aunque no se ha demostrado. Además, se produce vasodi­latación en el beriberi, en el cual el paciente tiene una defi­ciencia de sustancias del grupo B: tiamina, niacina y ribofla­vina. Como estas vitaminas son necesarias para la fosforilación inducida por oxígeno que se requiere para producir el trifos­fato de adenosina (ATP), su deficiencia disminuye la capaci­dad contráctil del músculo liso y, por tanto, provoca vaso­dilatación local.

Mecanismos especiales del control a corto plazo del flujo sanguíneo en tejidos específicos (p. 195)

La «hiperemia reactiva» se produce cuando el aporte de sangre al tejido está bloqueado durante un breve período de tiempo. Cuando la sangre que irriga un tejido se bloquea durante unos segundos a varias horas y después se desbloquea, el flujo sanguíneo que atraviesa el tejido aumenta normal­mente hasta 4-7 veces con respecto a lo normal; este aumento del flujo continuará durante varios segundos, o durante mucho más tiempo si el flujo sanguíneo ha estado interrum­pido durante 1 h o más. Este fenómeno se conoce como hipe­remia reactiva y parece ser otra manifestación del mecanismo de regulación «metabólico» del flujo sanguíneo. Después de períodos cortos de oclusión vascular, se acumulan metabolitos

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vasodilatadores tisulares y se desarrolla la deficiencia de oxígeno en los tejidos. El flujo sanguíneo extra que entra durante la hiperemia reactiva dura lo suficiente para reponer, casi exactamente, la deficiencia tisular de oxígeno y lavar los metabolitos vaso dilatadores acumulados.

La «hiperemia activa» se produce cuando aumenta el metabolismo tisular. Cuando un tejido se vuelve muy activo, como un músculo durante el ejercicio o incluso el cerebro durante una intensa actividad mental, la velocidad del flujo sanguíneo aumenta a través del tejido. En este caso, de nuevo, parece estar relacionado con el aumento del meta­bolismo tisular local que provoca la acumulación de sustan­cias vasodilatadoras y, posiblemente, una ligera deficiencia de oxígeno. La dilatación de los vasos sanguíneos locales ayuda al tejido a recibir los nutrientes adicionales que necesita para mantener el nuevo nivel funcional.

El flujo sanguíneo tisular se «autorregula» durante los cambios en la presión arterial. En cualquier tejido del orga­nismo, el rápido incremento de la presión arterial provoca un aumento inmediato del flujo sanguíneo, pero 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 «autor regulación del flujo sanguíneo».

La teoría metabólica de la autorregulación sugiere que, cuando la presión arterial aumenta y el flujo sanguíneo es ex­cesivo' el exceso de líquido proporciona demasiado oxígeno y demasiados nutrientes hacia los tejidos, provocando la constricción de los vasos sanguíneos y el retorno del fluj o casi a la normalidad, a pesar de que aumente la presión. La teoría miógena de la autorregulación sugiere que el estira­miento brusco de los vasos sanguíneos pequeños provoca la contracción automática de los músculos lisos de las paredes. Se trata de una propiedad intrínseca del músculo liso, que le permite resistirse a un estiramiento excesivo. Por el contrario, con presiones bajas, el grado de estiramiento del vaso es menor y el músculo liso se relaja, disminuyendo la resistencia vascular y permitiendo que el flujo se mantenga relativamente constante a pesar de que la presión arterial sea más baja.

La importancia relativa de esos dos mecanismos para la autorregulación del flujo sanguíneo aún es motivo de debate por los fisiólogos, pero parece probable que ambos contribu­yan a mantener un flujo sanguíneo relativamente estable durante las variaciones de la presión arterial.

Mecanismos adicionales para el control del flujo san­guíneo en tejidos específicos. Aunque los mecanismos generales para el control del flujo sanguíneo local ya comen­tados están presentes en la mayoría de los tejidos corporales,

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existen otros mecanismos especiales que controlan el flujo sanguíneo en áreas específicas. Dichos mecanismos se comen­tan en relación con cada órgano, pero los siguientes son dignos de mención:

En los riñones, el control del flujo sanguíneo se basa, en parte, en un mecanismo denominado retroalimentación tubuloglo­merular, en el que se detecta la composición del líquido en una estructura epitelial del túbulo distal, la mácula densa, situada en la zona en que el túbulo distal se encuentra cerca de las arteriolas aferente y eferente del aparato yuxtaglome­rular. Cuando se filtra demasiado líquido de la sangre a través del glomérulo hacia el sistema tubular, las señales de retroalimentación de la mácula densa provocan constricción de las arteriolas aferentes, reduciendo, de esta forma, tanto el flujo sanguíneo renal como la tasa de filtración glomerular a valores normales o casi normales (v. capítulo 26 para más detalles). En el cerebro, las concentraciones de dióxido de carbono y de iones hidrógeno tienen una gran importancia en el control del flujo sanguíneo local. 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. En la piel, el control del flujo sanguíneo está relacionado estrechamente con la regulación de la temperatura corporal y está controlado en gran medida por el sistema nervioso central a través de los nervios simpáticos, según se comenta en el capítulo 73. Cuando los seres humanos se exponen a un calentamiento, el flujo sanguíneo cutáneo puede incre­mentarse muchas veces, hasta 7 u 8 l/min para todo el organismo. Si se reduce la temperatura corporal, el flujo sanguíneo en la piel disminuye, para descender a poco más de cero a temperaturas muy bajas.

Los mecanismos locales que controlan el flujo sanguíneo actúan principalmente en la microvasculatura de los tejidos, ya que la retroalimentación local por sustancias vaso dilatado­ras o por la deficiencia de oxígeno afecta únicamente a esos vasos, y no a las arterias proximales más grandes. Sin embargo, cuando aumenta el flujo sanguíneo que atraviesa la microvas­culatura, las células endoteliales que recubren los vasos más grandes liberan una sustancia vasodilatadora denominada fac­tor de relajación derivado del endotelio, que parece ser prin­cipalmente el óxido nítrico, liberado, en parte, por el aumento de las fuerzas de cizallamiento que sufren las paredes endote­liales cuando el flujo sanguíneo discurre con mayor rapidez a través de los vasos mayores. La liberación del óxido nítrico relaja a continuación los vasos más grandes, provocando su dilatación. Sin la dilatación de esos vasos mayores, la efectivi­dad del flujo sanguíneo local estaría comprometida, porque

Contralloeal y humoral del flujo sanguíneo por los tejidos 121

una parte importante de la resistencia al flujo sanguíneo tiene lugar en las arteriolas y pequeñas arterias proximales.

Las células endoteliales también liberan sustancias vaso­constrictoras. La más importante de ellas es la endotelina, un péptido que se libera cuando un vaso sanguíneo es dañado. El estímulo más frecuente para su liberación es el daño endote­lial, como el causado por el aplastamiento de los tejidos o la inyección de sustancias químicas dañinas. El estímulo habitual para la liberación es una lesión en el endotelio, como la provo­cada cuando se golpean los tejidos o se inyecta un producto químico traumatizante en el vaso sanguíneo. Después de un daño importante en los vasos sanguíneos, la liberación de endo­telina local y la posterior vasoconstricción ayudan a evitar una hemorragia extensa de arterias.

Regulación a largo plazo del flujo sanguíneo (p. 197) La mayoría de los mecanismos comentados actúan segundos o minutos después de que se modifiquen las condiciones locales. Incluso si esos mecanismos agudos se desarrollan completa­mente, el flujo sanguíneo solo se ajusta, normalmente, hasta las tres cuartas partes de las necesidades adicionales de los tejidos. En un período de horas, días y semanas, se desarrollan medidas de regulación del flujo sanguíneo local a largo plazo que facilitan el ajuste del flujo sanguíneo para que concuerde con precisión con las necesidades metabólicas de los tejidos.

Los cambios en la vascularización tisular contribuyen a la regulación a largo plazo deL flujo sanguíneo. Si el meta­bolismo de un tejido aumenta durante períodos prolongados de tiempo, el tamaño físico de los vasos sanguíneos aumenta; en determinadas condiciones, su número también aumenta. Uno de los principales factores que estimulan este aumento de vascularización es la concentración baja de oxígeno en los teji­dos. Por ejemplo, los animales que viven en grandes altitudes tienen una vascularización aumentada. Asimismo, los fetos de pollo incubados con oxígeno bajo tienen hasta el doble de conductividad vascular que los fetos de pollo normales. Este crecimiento de vasos nuevos se denomina angiogenia.

La angiogenia tiene lugar, principalmente, en respuesta a la presencia de factores angiógenos liberados desde: 1) tejidos isquémicos; 2) tejidos que crecen con rapidez, y 3) tejidos que tienen tasas metabólicas excesivamente altas.

Muchos factores angiógenos son péptidos peque­ños. Tres de los factores angiógenos mejor identificados son el factor de crecimiento del endotelio vascular (VEGF), el factor de crecimiento de losfibroblastos (FGF) y la angiogenina, aislados cada uno de ellos en tumores u otros tejidos que crecen con rapidez o tienen un aporte sanguíneo inadecuado.

Prácticamente todos los factores angiógenos favorecen el crecimiento de vasos nuevos, provocando la gemación desde

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pequeñas vénulas o, en ocasiones, capilares. La membrana basal de las células endoteliales se disuelve, seguido por la reproducción rápida de las células endoteliales nuevas que buscan la salida a través de la pared del vaso en cordones que se van extendiendo directamente hacia la fuente del factor angiógeno. Las células de cada cordón continúan dividiéndose y se pliegan rápidamente formando un tubo. A continuación, este tubo se conecta con otro tubo que ha nacido de otro vaso donante y forma un asa capilar a través de la cual la sangre comienza a fluir. Si el flujo es suficientemente grande, los miocitos pequeños invaden finalmente la pared, por lo que algunos de los vasos nuevos se convertirán finalmente en arteriolas o vénulas nuevas, o incluso en vasos más grandes.

Los vasos sanguíneos colaterales se desarrollan cuando se bloquea una arteria o una vena. Los nuevos canales vas­culares se desarrollan alrededor de una arteria o vena blo­queada y permiten que se vuelva a suministrar sangre al tejido afectado, al menos parcialmente. Un ejemplo importante del desarrollo de los vasos sanguíneos colaterales lo encontramos después de la trombosis de una de las arterias coronarias. A los 60 años, casi todas las personas tienen cerrada al menos una rama menor de los vasos coronarios. A pesar de ello, la mayoría de las personas no sabe que esto ha sucedido porque las colaterales se han desarrollado gradualmente cuando los vasos comienzan a cerrarse, aportando el fluj o sanguíneo tisu­lar para prevenir el daño miocárdico. Es en los demás casos, en los que se desarrolla la insuficiencia coronaria con dema­siada rapidez para que se desarrollen las colaterales, cuando se desarrolla el ataque cardíaco.

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Son varias las hormonas que se secretan hacia la circulación y se transportan en la sangre hacia todo el cuerpo. Algunas de esas hormonas tienen efectos importantes en la función circulatoria.

La noradrenalina y la adrenalina, liberadas desde la médula suprarrenal, actúan como vasoconstrictores en muchos teji­dos al estimular los receptores a -adrenérgicos. La adrena­lina es mucho menos potente como vasoconstrictor y puede incluso provocar una vasodilatación leve mediante la estimulación de receptores J3-adrenérgicos en algunos tejidos, como el músculo esquelético. La angiotensina 11 es otra sustancia vasoconstrictora potente que se forma en respuesta a la depleción de volumen o al descenso de la presión arterial. La vasopresina, también denominada hormona antidiurética, es uno de los vaso constrictores más potentes. Se forma en el hipotálamo y se transporta hacia la hipófisis posterior, donde

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es liberada en respuesta al descenso del volumen de sangre, como sucede en caso de hemorragia, o al aumento de la osmo­laridad plasmática, como sucede en caso de deshidratación. Las prostaglandinas se forman en prácticamente todos los tejidos corporales. Estas sustancias tienen importan­tes efectos intracelulares, pero algunas se liberan hacia la circulación, especialmente la prostaciclina y las prostaglan­dinas de la serie E, que son vasodilatadoras. Algunas pros­taglandinas, como el tromboxano A 2 y las prostaglandinas de la serie F, son vasoconstrictoras. La bradicinina, que se forma en la sangre y los líquidos tisulares, es un vasodilatador potente que también incre­menta la permeabilidad capilar. Por este motivo, el aumento de las concentraciones de bradicinina provoca un im­portante edema y aumento del flujo sanguíneo en algunos tejidos. La histamina, un potente vasodilatador, se libera en los tejidos cuando están dañados o inflamados. La mayor parte de la histamina se libera de los mastocitos en los tejidos dañados o en los basó filos en sangre. La histamina, como la bradicinina, incrementa la permeabilidad capilar y pro ­voca edema tisular y un mayor flujo sanguíneo.

Los iones y otros factores químicos también alteran el flujo sanguíneo local. Muchos iones y factores químicos pueden dilatar o contraer los vasos sanguíneos locales. Sus efectos específicos son los siguientes:

El aumento de la concentración del ión calcio provoca vasoconstricción. El aumento de la concentración del ión potasio provoca vaso dilatación. El aumento de la concentración del ión magnesio provoca vaso dilatación. El aumento de la concentración del ión sodio provoca vasodilatación. El aumento de la osmolaridad de la sangre, causado por el aumento de la glucosa u otras sustancias no vaso activas, provoca vaso dilatación. El aumento de la concentración del ión hidrógeno (descenso del pH) provoca vaso dilatación. El aumento de la concentración del dióxido de carbono provoca vasodilatación en la mayoría de los tejidos y una importante vasodilatación en el cerebro.