La arteriogénesis se refiere a un aumento en el diámetro de los vasos arteriales existentes.
Mecánicamente, la arteriogénesis está vinculada a una presión elevada, que aumenta la tensión de la pared radial, y a un flujo elevado, que aumenta la tensión de la superficie endotelial. El vaso aumenta de diámetro hasta que la tensión se normaliza (Prior et al. , 2004). Sin embargo, la arteriogénesis no ocurre cada vez que hay un aumento del flujo. La mayoría de las redes vasculares pueden manejar un aumento del flujo sin aumentar significativamente el diámetro porque el flujo aumenta con el cuadrado (potencia 2) del diámetro del vaso. Los experimentos iniciales demostraron este fenómeno en el sentido de que es poco probable que los vasos maduros respondan al aumento del flujo aumentando el diámetro, pero responderán a la disminución del flujo disminuyendo el diámetro (Brownlee y Langille, 1991). Otro experimento mostró que el aumento de la tensión de corte provocó un aumento inmediato de la expansión del vaso seguido de una rápida disminución, además de demostrar que los vasos maduros responden de hecho de manera más favorable a la disminución de la tensión (Tuttle et al. , 2001).
Químicamente, la arteriogénesis está relacionada con la regulación positiva de las citocinas y los receptores de adhesión celular. Más específicamente, las tensiones mecánicas hacen que las células endoteliales produzcan facilitadores químicos que inician el proceso de aumento del diámetro. Un aumento en la tensión de corte provoca un aumento en el número de moléculas de proteína quimioatrayente de monocitos-1 (MCP-1) expresadas en la superficie de las paredes de los vasos, así como un aumento de los niveles de TNF-α , bFGF y MMP . MCP-1 aumenta la tendencia de los monocitos a adherirse a la pared celular. TNF-α proporciona un entorno inflamatorio para que las células se desarrollen mientras que bFGF ayuda a inducir la mitosis en las células endoteliales. Finalmente, las MMP remodelan el espacio alrededor de la arteria para proporcionar el espacio para la expansión (Van Royen et al. , 2001). Otra señal química potente es el óxido nítrico (NO), que ha demostrado ser un factor importante en el aumento del diámetro de los vasos en respuesta al aumento del flujo hasta que la tensión cortante se restablece al nivel normal (Tronc et al. , 1996).
Se sabe que el bFGF aumenta tanto la arteriogénesis como la angiogénesis in vivo . Sin embargo, no es suficiente como monoterapia para aumentar la arteriogénesis. En un estudio con placebo que determinó los efectos del bFGF sobre la arteriogénesis, los pacientes fueron tratados con un bolo de bFGF. El tratamiento ayudó a reducir los síntomas de angina pero no afectó significativamente la arteriogénesis. Por lo tanto, se especula que otros factores de crecimiento trabajan en tándem con el bFGF para producir la respuesta deseada y que los factores de crecimiento deben administrarse en diferentes puntos de tiempo a lo largo de la duración del experimento (Van Royen et al. , 2001). Este hallazgo es importante porque muestra que la arteriogénesis es el resultado de una combinación de cascadas de señalización y factores de crecimiento en lugar de estar ligada a una sola sustancia química.
La MCP1 (ahora llamada CCL2 ) es especialmente importante en la arteriogénesis. Dado que la MCP-1 atrae a los monocitos, puede producir una cascada inmunitaria para ayudar a la inflamación. Los monocitos pueden entrar en la pared de los vasos para convertirse en macrófagos y producir citocinas inflamatorias como TNF-α , además de ayudar a la producción de bFGF y MMP (Van Royen et al. , 2000). Los macrófagos también producen el factor de crecimiento endotelial vascular ( VEGF ), que contribuye en gran medida a la señalización del crecimiento de las células endoteliales. Las células endoteliales tienen un receptor dedicado al VEGF, acertadamente llamado receptor VEGF-1, que inmediatamente señala la mitosis rápida en las células (Prior et al. , 2004). Un estudio mostró que la infusión local de MCP-1 provocó un gran aumento de la conductancia en los vasos colaterales y periféricos, mientras que los niveles disminuidos de MCP-1 obstaculizaron el proceso de arteriogénesis (Ito et al. , 1997). Esto indica que los monocitos juegan un papel importante en la inducción de la arteriogénesis.
La ley de Poiseuille para el flujo indica que el flujo total en un tubo está relacionado con el diámetro del tubo por una potencia de cuatro. Por lo tanto, un aumento en el diámetro de un vaso sanguíneo de orden superior , como una arteriola, aumenta enormemente el flujo total que una red vascular determinada puede soportar. Este aumento del flujo es de vital importancia en la remodelación de la microvasculatura después del ejercicio, especialmente en el entrenamiento de velocidad. El entrenamiento de velocidad es un tipo de ejercicio anaeróbico que se basa en tener la máxima cantidad de sangre disponible para la red vascular en un momento dado (Prior et al. , 2004).
La arteriogénesis también tiene mucho en común con los mecanismos de la aterosclerosis . Los monocitos invaden el tejido endotelial, se liberan citocinas inflamatorias, las células endoteliales proliferan en el tejido circundante y se regulan positivamente los receptores de adhesión celular. En la actualidad, se desconocen los efectos de la arteriogénesis en la aterosclerosis, aunque se sabe que los receptores MCP-1 están asociados con la formación de placa (Van Royen et al. , 2001).