La vasodilatación , también conocida como vasorelajación , es el ensanchamiento de los vasos sanguíneos . [1] Resulta de la relajación de las células del músculo liso dentro de las paredes de los vasos, en particular en las venas grandes , las arterias grandes y las arteriolas más pequeñas . [2] Las paredes de los vasos sanguíneos están compuestas de tejido endotelial y una membrana basal que recubre la luz del vaso, capas concéntricas de músculo liso encima del tejido endotelial y una adventicia sobre las capas de músculo liso. [3] La relajación de la capa de músculo liso permite que el vaso sanguíneo se dilate, ya que se mantiene en un estado semi-constreñido por la actividad del sistema nervioso simpático. [2] La vasodilatación es lo opuesto a la vasoconstricción , que es el estrechamiento de los vasos sanguíneos.
Cuando los vasos sanguíneos se dilatan, el flujo de sangre aumenta debido a una disminución de la resistencia vascular y un aumento del gasto cardíaco [ se necesita más explicación ] . La resistencia vascular es la cantidad de fuerza que la sangre circulante debe superar para permitir la perfusión de los tejidos corporales. Los vasos estrechos crean más resistencia vascular, mientras que los vasos dilatados disminuyen la resistencia vascular. La vasodilatación actúa para aumentar el gasto cardíaco al disminuir la poscarga , uno de los cuatro determinantes del gasto cardíaco. [4]
Al ampliar el área disponible para que circule la sangre, la vasodilatación disminuye la presión arterial . [5] La respuesta puede ser intrínseca (debido a procesos locales en el tejido circundante ) o extrínseca (debido a hormonas o al sistema nervioso ). Además, la respuesta puede localizarse en un órgano específico (dependiendo de las necesidades metabólicas de un tejido particular, como durante el ejercicio extenuante), o puede ser sistémica (observada en toda la circulación sistémica ). [2]
Las sustancias endógenas y los fármacos que provocan vasodilatación se denominan vasodilatadores. Muchas de estas sustancias son neurotransmisores liberados por los nervios perivasculares del sistema nervioso autónomo [6]. Los barorreceptores detectan la presión arterial y permiten la adaptación a través de mecanismos de vasoconstricción o vasodilatación para mantener la homeostasis . [2]
La función principal de la vasodilatación es aumentar el flujo sanguíneo del cuerpo a los tejidos que más lo necesitan. Esto suele ser una respuesta a una necesidad localizada de oxígeno , pero puede ocurrir cuando el tejido en cuestión no recibe suficiente glucosa , lípidos u otros nutrientes . La vasodilatación, tanto localizada como sistémica, también facilita la respuesta inmune. [7] Los tejidos localizados tienen múltiples formas de aumentar el flujo sanguíneo, incluida la liberación de vasodilatadores, principalmente adenosina , en el líquido intersticial local , que se difunde a los lechos capilares , provocando vasodilatación local. [8] [9] Algunos fisiólogos han sugerido que es la propia falta de oxígeno lo que hace que los lechos capilares se vasodilaten por la hipoxia del músculo liso de los vasos de la región. Esta última hipótesis se postula debido a la presencia de esfínteres precapilares en los lechos capilares. No se ha descubierto que estos enfoques del mecanismo de vasodilatación sean mutuamente excluyentes . [10]
La vasodilatación juega un papel importante en la función del sistema inmunológico. Los vasos sanguíneos más anchos permiten que más sangre que contiene células inmunes y proteínas llegue al sitio de la infección. La vasodilatación ocurre como parte del proceso de inflamación , que es causada por varios factores que incluyen la presencia de un patógeno, lesión de tejidos o vasos sanguíneos y complejos inmunes . [7] En casos graves, la inflamación puede provocar sepsis o shock distributivo. [11] La vasodilatación también es un componente importante de la anafilaxia . [12]
La inflamación no sólo provoca vasodilatación sino que también provoca un aumento de la permeabilidad vascular , lo que permite que los neutrófilos , las proteínas del complemento y los anticuerpos lleguen al sitio de la infección o daño. [7] La permeabilidad vascular elevada puede permitir que el exceso de líquido salga de los vasos sanguíneos y se acumule en los tejidos, lo que produce edema ; La vasodilatación evita que los vasos sanguíneos se contraigan para adaptarse al volumen reducido de los vasos, lo que provoca presión arterial baja y shock séptico . [11]
En el caso de la inflamación, la vasodilatación es provocada por citocinas . [7] El interferón gamma , el TNF-a , la interleucina 1 beta y la interleucina 12 son algunos ejemplos de algunas citocinas inflamatorias producidas por células inmunes como las células asesinas naturales , las células B , las células T , los mastocitos y los macrófagos . [7] Estas células inmunes también producen citoquinas antiinflamatorias que regulan la inflamación y ayudan a prevenir resultados negativos como el shock séptico. [7] La vasodilatación y el aumento de la permeabilidad vascular también permiten que las células efectoras inmunes abandonen los vasos sanguíneos y sigan a los quimioatrayentes hasta el sitio de la infección a través de un proceso llamado extravasación de leucocitos . [13] La vasodilatación permite que el mismo volumen de sangre se mueva más lentamente de acuerdo con la ecuación de caudal Q = Av, donde Q representa el caudal, A representa el área de la sección transversal y v representa la velocidad. [14] Las células efectoras inmunitarias pueden unirse más fácilmente a las selectinas expresadas en las células endoteliales cuando la sangre fluye lentamente, lo que permite que estas células salgan del vaso sanguíneo mediante diapédesis . [13]
La anafilaxia es una reacción alérgica grave caracterizada por elevación de la permeabilidad vascular, vasodilatación sistémica, disfunción gastrointestinal y disfunción respiratoria. [15] Las anafilatoxinas , específicamente las proteínas del complemento C3a y C5a, se unen a los receptores de los mastocitos y basófilos provocando la desgranulación . [12] Los gránulos de estas células contienen histamina , factor activador de plaquetas y otros compuestos que causan manifestaciones clínicas de anafilaxia, incluida la vasodilatación sistémica que causa una presión arterial peligrosamente baja. [12] La inmunoglobulina E , un anticuerpo producido por las células plasmáticas , también se une a los receptores de los mastocitos y basófilos, provocando la desgranulación. [12]
Es necesario un conocimiento básico del gasto cardíaco , la resistencia vascular y la presión arterial para comprender las causas y los impactos de la vasodilatación. El gasto cardíaco se define como la cantidad de sangre bombeada a través del corazón durante 1 minuto, en unidades de litros por minuto, igual a la frecuencia cardíaca multiplicada por el volumen sistólico . [4] Está directamente relacionado con la frecuencia cardíaca , la contractilidad miocárdica y la precarga , e inversamente relacionado con la poscarga . [4] La resistencia vascular elevada debido a la constricción de los vasos sanguíneos provoca un aumento de la poscarga, la cantidad de fuerza contra la cual el corazón debe contraerse. [4] Por lo tanto, la vasodilatación disminuye la resistencia vascular, lo que disminuye la poscarga, elevando el gasto cardíaco y permitiendo la perfusión de los tejidos. La presión arterial mide cuánta presión ejerce la sangre sobre las paredes de los vasos sanguíneos; La presión arterial sistólica mide la presión mientras el corazón se contrae ( sístole ), y la presión arterial diastólica refleja la presión entre las contracciones ( diástole ). La presión arterial media (PAM) es un promedio ponderado de las presiones arteriales sistólica y diastólica, y es una mejor medida de la perfusión durante la duración del ciclo cardíaco. [16] La vasodilatación actúa para disminuir la resistencia vascular y la presión arterial mediante la relajación de las células del músculo liso en la capa de la túnica media de las arterias grandes y las arteriolas más pequeñas. [17] Cuando la vasodilatación hace que la presión arterial sistólica caiga por debajo de 90 mmHg, se observa shock circulatorio . [11]
La resistencia vascular depende de varios factores, incluida la longitud del vaso, la viscosidad de la sangre (determinada por el hematocrito ) y el diámetro del vaso sanguíneo. [18] Esta última es la variable más importante para determinar la resistencia, y la resistencia vascular cambia según la cuarta potencia del radio. [2] Un aumento en cualquiera de estos componentes fisiológicos (gasto cardíaco o resistencia vascular) provoca un aumento en la PAM. Las arteriolas crean la mayor resistencia vascular de cualquier tipo de vaso sanguíneo, ya que son muy estrechas y poseen capas concéntricas de músculo liso a diferencia de las vénulas y los capilares . [2]
La vasodilatación ocurre en los vasos sanguíneos superficiales de los animales de sangre caliente cuando su ambiente es caliente; este proceso desvía el flujo de sangre calentada hacia la piel del animal, donde el calor puede liberarse más fácilmente al medio ambiente. El proceso fisiológico opuesto es la vasoconstricción . Estos procesos son modulados naturalmente por agentes paracrinos locales de las células endoteliales (p. ej., óxido nítrico , bradicinina , iones de potasio y adenosina ) y por el sistema nervioso autónomo y las glándulas suprarrenales , los cuales secretan catecolaminas , como norepinefrina y epinefrina . respectivamente. [19] [20]
La túnica media de las paredes de las arterias, arteriolas y venas está compuesta de músculo liso y provoca vasodilatación y vasoconstricción. [3] La contracción de las células del músculo liso provoca vasoconstricción y la relajación del músculo liso provoca vasodilatación. [1] El músculo liso está inervado por el sistema nervioso autónomo y no es estriado (no contiene sarcómeros). [21] La contracción depende de las concentraciones de Ca 2+ en el citosol, ya sea a través de Ca,Mg-ATPasa del retículo sarcoplásmico o canales de calcio dependientes de voltaje de la matriz extracelular. [21] Los iones de calcio se unen a la calmodulina , activando la quinasa de cadena ligera de miosina que fosforila la cadena ligera de miosina. [21] La miosina de cadena ligera fosforilada interactúa con los filamentos de actina formando un puente cruzado , lo que permite la contracción muscular y provoca vasoconstricción. [21] La vasodilatación es causada por la fosfatasa de cadena ligera de miosina , que desfosforila la cadena ligera de miosina provocando relajación muscular. [21] Las células del músculo liso pueden permanecer contraídas sin el uso de ATP debido a la acción de la subunidad de unión a miosina de la fosfatasa de cadena ligera de miosina. La fosforilación de esta subunidad por la Rho-quinasa evita que se una y desfosforile la cadena ligera de miosina, lo que permite que la célula permanezca contraída. [21]
La vasodilatación es el resultado de la relajación del músculo liso que rodea los vasos sanguíneos. Esta relajación, a su vez, se basa en la eliminación del estímulo para la contracción, que depende de las concentraciones de iones de calcio intracelulares y está estrechamente relacionada con la fosforilación de la cadena ligera de la proteína contráctil miosina . Por tanto, la vasodilatación funciona principalmente reduciendo la concentración de calcio intracelular o mediante la desfosforilación (en realidad, sustitución de ATP por ADP) de la miosina. La desfosforilación por la fosfatasa de cadena ligera de miosina y la inducción de simportadores y antiportadores de calcio que bombean iones de calcio fuera del compartimento intracelular contribuyen a la relajación de las células del músculo liso y, por tanto, a la vasodilatación. Esto se logra mediante la recaptación de iones en el retículo sarcoplásmico mediante intercambiadores y la expulsión a través de la membrana plasmática. [22] Hay tres estímulos intracelulares principales que pueden provocar la vasodilatación de los vasos sanguíneos. Los mecanismos específicos para lograr estos efectos varían de vasodilatador a vasodilatador. [ cita necesaria ]
Los inhibidores de la PDE5 y los abridores de canales de potasio también pueden tener resultados similares.
Los compuestos que median en los mecanismos anteriores se pueden agrupar en endógenos y exógenos .
La acción vasodilatadora de la activación de los receptores beta-2 (como la de la adrenalina) parece ser independiente del endotelio . [27]
Como se menciona en la explicación de la fisiología del músculo liso, el músculo liso dentro de la túnica media está inervado por el sistema nervioso autónomo. El sistema nervioso autónomo (SNA) controla funciones corporales involuntarias esenciales y se origina como nervios que salen del tronco encefálico o la médula espinal; Contiene nervios sensores y motores. [2] Las dos divisiones del SNA, el sistema nervioso simpático (SNS) y el sistema nervioso parasimpático (PSNS), impactan los vasos sanguíneos de manera diferente. [2] Tradicionalmente entendemos que estas dos divisiones trabajan entre sí, el SNS produciendo "luchar o huir" y el PSNS produciendo "descanso y digestión", pero en el caso de la inervación vascular esta línea se vuelve borrosa [6] Los nervios del SNA no no inervan directamente la vasculatura a través de sinapsis con células musculares; en cambio, liberan neurotransmisores que llegan a las células diana y provocan la contracción o relajación del músculo liso. [6] Las características físicas del SNS y PSNS hacen que el SNS tenga un impacto sistémico prolongado en los vasos sanguíneos, mientras que el PSNS provoca cambios localizados de corta duración. [2] La estimulación del SNS provoca un nivel básico de vasoconstricción a menudo denominado tono neural basal, que mantiene la presión arterial. [2] A menudo, la vasodilatación es simplemente el resultado de una insuficiencia de neurotransmisor para mantener el tono neural basal, sin la presencia de un compuesto que cause directamente la vasodilatación. [2]
Los neurotransmisores pueden actuar uniéndose directamente a las células del músculo liso o uniéndose a las células endoteliales que median los efectos del neurotransmisor. [6] A continuación se muestra una tabla que resume los principales neurotransmisores involucrados en la regulación de la vasculatura.
También es digno de mención cuando se habla del control neuronal de la vasodilatación el sistema renina-angiotensina-aldosterona o SRAA. [2] Los riñones retienen agua reabsorbiendo iones de sodio, o eliminan agua eliminando iones de sodio. [28] La actividad del sistema nervioso simpático, la reducción del volumen sanguíneo o la reducción de la presión arterial activan los receptores β-adrenérgicos en células renales seleccionadas [2] para liberar renina , que facilita la formación de angiotensina II a partir de su sustrato angiotensina . [28] La angiotensina II hace que las glándulas suprarrenales secreten aldosterona , un potente vasoconstrictor. [28]
La epinefrina , ya sea exógena o endógena, es otro vasoconstrictor liberado por las glándulas suprarrenales en respuesta al estrés. [28] Se une a los receptores adrenérgicos α y β como la noradrenalina , provocando vasodilatación y vasoconstricción en diferentes partes del cuerpo para redistribuir la circulación a áreas críticas. [2]
La vasodilatación inducida por el frío (CIVD) ocurre después de la exposición al frío, posiblemente para reducir el riesgo de lesiones. Puede tener lugar en varios lugares del cuerpo humano, pero se observa con mayor frecuencia en las extremidades. Los dedos son especialmente comunes porque están expuestos con mayor frecuencia. [ cita necesaria ]
Cuando los dedos se exponen al frío, primero se produce una vasoconstricción para reducir la pérdida de calor, lo que provoca un fuerte enfriamiento de los dedos. Aproximadamente de cinco a diez minutos después del inicio de la exposición al frío de la mano, los vasos sanguíneos de las yemas de los dedos se vasodilatarán repentinamente. Probablemente esto se deba a una disminución repentina en la liberación de neurotransmisores desde los nervios simpáticos a la capa muscular de las anastomosis arteriovenosas debido al frío local. El CIVD aumenta el flujo sanguíneo y posteriormente la temperatura de los dedos. Esto puede ser doloroso y, a veces, se lo conoce como " dolores calientes ", que pueden ser lo suficientemente dolorosos como para provocar vómitos. [ cita necesaria ]
A la vasodilatación le sigue una nueva fase de vasoconstricción, tras la cual el proceso se repite. Esto se llama reacción de caza . Los experimentos han demostrado que son posibles otras tres respuestas vasculares a la inmersión del dedo en agua fría: un estado continuo de vasoconstricción; recalentamiento lento, constante y continuo; y una forma de control proporcional en la que el diámetro del vaso sanguíneo permanece constante después de una fase inicial de vasoconstricción. Sin embargo, la gran mayoría de las respuestas pueden clasificarse como reacción de caza. [29]
Estos medicamentos pueden mantener los vasos abiertos o ayudar a que los vasos se abstengan de estrecharse. [47]
Fármacos que parecen funcionar activando los receptores α 2A en el cerebro, disminuyendo así la actividad del sistema nervioso simpático . [48] [47]
Relaja directamente el músculo de las paredes de los vasos sanguíneos (especialmente las arteriolas), permitiendo que el vaso se dilate (ensanche). [47]
Los vasodilatadores se utilizan para tratar afecciones como la hipertensión , en las que el paciente tiene una presión arterial anormalmente alta, así como angina , insuficiencia cardíaca congestiva y disfunción eréctil , y en las que mantener una presión arterial más baja reduce el riesgo del paciente de desarrollar otros problemas cardíacos. [17] El enrojecimiento puede ser una respuesta fisiológica a los vasodilatadores. Algunos inhibidores de la fosfodiesterasa, como sildenafil , vardenafil y tadalafil , actúan para aumentar el flujo sanguíneo en el pene a través de la vasodilatación. También se pueden utilizar para tratar la hipertensión arterial pulmonar (PAH).
