La autorregulación es un proceso que se da en muchos sistemas biológicos y que resulta de un mecanismo adaptativo interno que funciona para ajustar (o mitigar) la respuesta de ese sistema a los estímulos. Si bien la mayoría de los sistemas del cuerpo muestran cierto grado de autorregulación, esta se observa con mayor claridad en el riñón , el corazón y el cerebro . [1] La perfusión de estos órganos es esencial para la vida y, a través de la autorregulación, el cuerpo puede desviar la sangre (y, por lo tanto, el oxígeno ) hacia donde más se necesita.
Más que la mayoría de los demás órganos, el cerebro es muy sensible al aumento o la disminución del flujo sanguíneo, y varios mecanismos (metabólicos, miogénicos y neurogénicos) intervienen en el mantenimiento de una presión arterial cerebral adecuada. La autorregulación del flujo sanguíneo cerebral se ve abolida en varios estados patológicos, como traumatismo craneoencefálico , [2] accidente cerebrovascular , [3] tumores cerebrales o niveles persistentes anormalmente altos de CO 2. [4] [5]
La autorregulación homeométrica, en el contexto del sistema circulatorio , es la capacidad del corazón de aumentar la contractilidad y restaurar el volumen sistólico cuando aumenta la poscarga . [6] La autorregulación homeométrica ocurre independientemente de la longitud de la fibra del cardiomiocitos, a través de los efectos Bowditch y/o Anrep. [7]
Esto contrasta con la regulación heterométrica , gobernada por la ley de Frank-Starling, que resulta de un posicionamiento más favorable de los filamentos de actina y miosina en los cardiomiocitos como resultado del cambio de longitudes de las fibras. [8]
Dado que el corazón es un órgano muy aeróbico, que necesita oxígeno para la producción eficiente de ATP y fosfato de creatina a partir de ácidos grasos (y en menor medida, glucosa y muy poco lactato), la circulación coronaria se autorregula de modo que el corazón recibe el flujo correcto de sangre y, por lo tanto, un suministro suficiente de oxígeno. Si se encuentra un flujo suficiente de oxígeno y aumenta la resistencia en la circulación coronaria (quizás debido a la vasoconstricción), entonces la presión de perfusión coronaria (PPC) aumenta proporcionalmente, para mantener el mismo flujo. De esta manera, se mantiene el mismo flujo a través de la circulación coronaria en un rango de presiones. Esta parte de la regulación circulatoria coronaria se conoce como autorregulación y ocurre en una meseta, lo que refleja el flujo sanguíneo constante a una PPC y resistencia variables. La pendiente de un gráfico de FSC (flujo sanguíneo coronario) frente a PPC da 1/Resistencia. La autorregulación mantiene un flujo sanguíneo normal dentro del rango de presión de 70 a 110 mm Hg. El flujo sanguíneo es independiente de la presión arterial. Sin embargo, la autorregulación del flujo sanguíneo en el corazón no está tan desarrollada como en el cerebro.
La regulación del flujo sanguíneo renal es importante para mantener una tasa de filtración glomerular (TFG) estable a pesar de los cambios en la presión arterial sistémica (dentro de aproximadamente 80-180 mmHg). En un mecanismo llamado retroalimentación tubuloglomerular , el riñón cambia su propio flujo sanguíneo en respuesta a los cambios en la concentración de sodio. Los niveles de cloruro de sodio en el filtrado urinario son detectados por las células de la mácula densa en el extremo de la rama ascendente . Cuando los niveles de sodio aumentan moderadamente, la mácula densa libera ATP [9] y reduce la liberación de prostaglandina E2 [10] a las células yuxtaglomerulares cercanas. Las células yuxtaglomerulares en la arteriola aferente se contraen, y las células yuxtaglomerulares tanto en la arteriola aferente como en la eferente disminuyen su secreción de renina. Estas acciones funcionan para reducir la TFG. Un mayor aumento en la concentración de sodio conduce a la liberación de óxido nítrico , una sustancia vasodilatadora, para prevenir la vasoconstricción excesiva. [10] En el caso opuesto, las células yuxtaglomerulares son estimuladas para liberar más renina, lo que estimula el sistema renina-angiotensina , produciendo angiotensina I que es convertida por la enzima convertidora de angiotensina (ECA) a angiotensina II . La angiotensina II luego causa una constricción preferencial de la arteriola eferente del glomérulo y aumenta la TFG.
Este es el llamado "sistema de estado estable". Un ejemplo es un sistema en el que una proteína P que es un producto del gen G "regula positivamente su propia producción uniéndose a un elemento regulador del gen que la codifica" [11] y la proteína se utiliza o se pierde a un ritmo que aumenta a medida que aumenta su concentración. Este bucle de retroalimentación crea dos estados posibles "activado" y "desactivado". Si un factor externo hace que la concentración de P aumente hasta un nivel umbral, la producción de proteína P está "activada", es decir, P mantendrá su propia concentración en un nivel determinado, hasta que algún otro estímulo la reduzca por debajo del nivel umbral, momento en el que la concentración de P será insuficiente para hacer que el gen G se exprese a un ritmo que supere la pérdida o el uso de la proteína P. Este estado ("activado" o "desactivado") se hereda después de la división celular, ya que la concentración de proteína a suele permanecer igual después de la mitosis. Sin embargo, el estado puede verse fácilmente alterado por factores externos [11] .
De manera similar, este fenómeno no se limita únicamente a los genes, sino que también puede aplicarse a otras unidades genéticas, incluidas las transcripciones de ARNm. Los segmentos reguladores del ARNm, denominados Riboswitch, pueden autorregular su transcripción secuestrando elementos cisreguladores (en particular, la secuencia Shine-Dalgarno ) ubicados en la misma transcripción que el Riboswitch. El tallo-bucle del Riboswitch tiene una región complementaria a la de Shine-Dalgarno, pero está secuestrado por el apareamiento de bases complementarias en el bucle. Con suficiente ligando, este puede unirse al tallo-bucle e interrumpir la unión intermolecular, lo que da como resultado que el segmento tallo-bucle complementario de Shine-Dalgarno se una al segmento Riboswitch complementario, lo que impide que el ribosoma se una e inhibe la traducción. [12]
