Mecanismo
Múltiples mecanismos regulan y contribuyen a la resistencia vascular pulmonar. Las categorías generales incluyen la presión vascular pulmonar, el volumen pulmonar, la gravedad, la tonicidad del músculo liso y la hipoxia alveolar.
Presión intravascular pulmonar
Cuando el aporte cardíaco aumenta, por ejemplo, durante el ejercicio, la circulación pulmonar debe adaptarse para acomodar este aumento del flujo de avance. Por lo tanto, la presión intravascular pulmonar y la resistencia vascular pulmonar están inversamente relacionadas. Los experimentos han demostrado que el aumento de la presión arterial pulmonar mientras se mantiene constante la presión de la aurícula izquierda da lugar a una disminución de la resistencia vascular pulmonar. Esta disminución se produce a través de dos mecanismos: el reclutamiento capilar y la distensión capilar.
El primer mecanismo que se produce es el reclutamiento capilar. Al inicio, algunos de los capilares pulmonares están parcial o totalmente cerrados y no permiten el flujo sanguíneo. El reclutamiento capilar es la apertura de estos capilares cerrados durante los estados de aumento del flujo sanguíneo. La distribución del flujo en una mayor superficie transversal reduce la resistencia vascular global. El reclutamiento suele producirse en la zona 1 del pulmón (ápices), donde las presiones capilares son las más bajas.
La distensión capilar es el segundo mecanismo e implica el ensanchamiento de los capilares para acomodar el aumento del flujo sanguíneo. Los vasos ovulares se vuelven más circulares, lo que constituye el mecanismo predominante para mantener una RVP baja a presiones arteriales pulmonares más altas.
Volúmenes pulmonares
Las presiones y los volúmenes alveolares influyen en gran medida en la resistencia vascular pulmonar. El efecto del volumen pulmonar depende del tipo de vaso. Los vasos extraalveolares recorren el parénquima pulmonar. Estos vasos tienen músculo liso y tejido elástico, lo que reduce intrínsecamente la circunferencia del vaso al contrarrestar la distensión. A medida que el pulmón se expande, el diámetro de estos vasos aumenta a través de la tracción radial de las paredes vasculares. Por lo tanto, la resistencia vascular es baja en volúmenes pulmonares grandes. Durante el colapso pulmonar, aumenta la resistencia a través de los vasos debido a la acción sin oposición de la elasticidad de los vasos. La presión de apertura crítica representa la presión de aire necesaria para permitir el flujo de sangre a través de los capilares extraalveolares. Este concepto es aplicable a la hora de modelar la resistencia vascular en un pulmón colapsado.
Los capilares alveolares incluyen los capilares y los vasos de la esquina de las paredes alveolares. El determinante de la cantidad de distensión dentro de estos vasos es su presión transmural (Figura 3).
La presión alveolar es mayor en la zona 1 (cerca de los ápices) y menor en la zona 3 (cerca de las bases). Durante la inspiración, la presión alveolar aumenta, lo que comprime los capilares alveolares circundantes. Incluso con el aumento del retorno cardíaco derecho asociado a la inspiración, el estiramiento y el adelgazamiento de las paredes alveolares reducen el calibre capilar y, en última instancia, provocan un aumento de la RVP en volúmenes pulmonares grandes. La RVP es mayor en la capacidad pulmonar total (CPT), alta en el volumen residual (VR) y menor en la capacidad residual funcional (CRF) (Figura 4).
Gravedad
La Figura 5 ilustra las diferentes zonas del pulmón. La RVP es mayor en la zona 1, ya que la elevada presión alveolar aumenta la presión transmural hacia el interior del capilar alveolar. El capilar se colapsa y la resistencia aumenta. La RVP es menor en la zona 3, donde la presión arterial es mayor que la presión alveolar, lo que provoca un aumento de la presión transmural hacia fuera y un aumento del calibre de los vasos.
Hipoxia alveolar
La hipoxia dentro de los alvéolos induce la vasoconstricción dentro de la vasculatura pulmonar. Este mecanismo homeostático permite que los pulmones desvíen la sangre a los segmentos pulmonares más oxigenados, lo que permite una mejor adecuación de la ventilación a la perfusión, que a su vez mejora el suministro de oxígeno en todo el organismo. Este mecanismo adquiere gran importancia cuando los pulmones están expuestos a procesos perturbadores, como la consolidación (por ejemplo, la neumonía) o la obstrucción dentro de la vasculatura (por ejemplo, los émbolos pulmonares), lo que permite una compensación adecuada. La teoría es que esta respuesta comienza a nivel molecular en el que un sensor mitocondrial utiliza reacciones de acoplamiento redox para alterar la elasticidad de las células musculares lisas de la arteria pulmonar (PASMC). Las reacciones redox conducen a la despolarización de las PASMC a través de la activación de los canales de calcio activados por voltaje y la inhibición de los canales de potasio, lo que conduce a la disminución de la elasticidad en las arteriolas de los segmentos pulmonares hipóxicos. Además, si hay hipoxia sostenida, pueden activarse vías alternativas (por ejemplo, la rho quinasa), y la liberación de quimiocinas (por ejemplo, factor inducible por hipoxia (HIF)-1alfa), lo que aumenta los efectos vasoconstrictores y la remodelación de la vasculatura.
Tonicidad del músculo liso
En general, la circulación pulmonar tiene un tono vascular bajo; esto se debe a que los vasos pulmonares tienen proporcionalmente menos músculo liso en comparación con los vasos de diámetro similar de otros órganos. En comparación con los vasos sistémicos, el tejido muscular liso de los vasos pulmonares está distribuido de forma menos uniforme en la túnica íntima. Las venas pulmonares también son más complacientes que las arterias sistémicas debido a la falta de tejido alrededor de los vasos pequeños, a la reducción de las fibras de elastina y colágeno y al menor contenido de músculo liso. Un fenómeno que se demuestra por el gradiente de presión observado entre los ventrículos derecho e izquierdo.
Las arterias pulmonares son tanto elásticas como musculares. Estas arterias contienen músculo liso dentro de la túnica media que está rodeada por láminas elásticas internas y externas. Incluyen el tronco de la arteria pulmonar, las ramas principales y los vasos extraalveolares. Las arterias peribronquiales más grandes son más musculares (>2mm). Las arterias peribronquiales se encuentran dentro de los lóbulos pulmonares. Estas arterias extraalveolares controlan la RVP mediante un control neural, humoral o gaseoso. A medida que los vasos se hacen más pequeños, el contenido de músculo liso disminuye. El músculo liso adopta una forma espiral y se convierte en las arteriolas pulmonares que irrigan los alvéolos y los conductos alveolares. Si el músculo liso supera el 5% del diámetro externo, se considera patológico.
Las arterias pulmonares tienen más músculo liso en relación con las venas y representan los principales lugares de constricción por mediadores vasoactivos. Los capilares carecen de control vasomotor. Los factores que provocan un aumento del tono y, por tanto, un aumento de la RVP son la serotonina, la epinefrina, la norepinefrina, la histamina, el ATP, la adenosina, la neuroquinina A, la endotelina, la angiotensina y el tromboxano A/las prostaglandinas/los leucotrienos (LTB). La mayoría de estos factores actúan a través de una vía acoplada a la proteína G, que activa la contracción de la miosina. Neuronalmente, la constricción pulmonar está bajo la mediación del sistema nervioso simpático a través de la estimulación de los receptores adrenérgicos a1.
Los factores que reducen la tonicidad del músculo liso y disminuyen la RVP son la acetilcolina y el isoproterenol, la prostaciclina (PGI), la bradiquinina, la vasopresina, el ANP, la sustancia P, el VIP y la histamina (durante la respuesta a la adrenalina). La mayoría de los factores actúan a través de la activación del monofosfato cíclico de adenosina 3′,5′ (AMPc). El AMPc desfosforila la miosina y reduce los niveles de calcio, provocando la relajación del músculo liso. Las células endoteliales pulmonares provocan la relajación mediante la producción de óxido nítrico (NO). El NO se difunde a través de las células del músculo liso, activa la guanosina cíclica 3′, 5′ monofosfato (GMPc), que provoca la relajación del músculo liso a través de la desfosforilación de la miosina. Además, el estímulo del sistema nervioso parasimpático a través del nervio vago sobre los receptores M muscarínicos en la vasculatura provoca una vasodilatación dependiente del NO.