Mechanism
Plicní cévní rezistenci reguluje a ovlivňuje více mechanismů. Mezi širší kategorie patří plicní cévní tlak, objem plic, gravitace, tonus hladkého svalstva a alveolární hypoxie.
Plicní intravaskulární tlak
Při zvýšení srdečního příkonu, například při cvičení, se musí plicní oběh přizpůsobit, aby se tomuto zvýšenému dopřednému průtoku přizpůsobil. Proto jsou plicní intravaskulární tlak a plicní cévní rezistence v nepřímém vztahu. Experimenty ukázaly, že zvýšení plicního arteriálního tlaku při zachování konstantního tlaku v levé síni vede ke snížení plicní cévní rezistence. K tomuto snížení dochází dvěma mechanismy: kapilárním náborem a kapilární distenzí.
Prvním mechanismem, ke kterému dochází, je kapilární nábor. Na počátku jsou některé plicní kapiláry částečně nebo zcela uzavřené a nepropouštějí žádný krevní průtok. Kapilární nábor je otevření těchto uzavřených kapilár během stavů zvýšeného průtoku krve. Rozložení průtoku na větší plochu průřezu snižuje celkový cévní odpor. K náboru obvykle dochází v zóně 1 plic (apexy), kde jsou kapilární tlaky nejnižší.
Kapilární distenze je druhým mechanismem a zahrnuje rozšíření kapilár, aby se přizpůsobily zvýšenému průtoku krve. Oválné cévy se stávají kruhovitějšími, což je převládající mechanismus pro udržení nízkého PVR při vyšších plicních arteriálních tlacích.
Objem plic
Alveolární tlaky a objemy výrazně ovlivňují plicní cévní rezistenci. Vliv objemu plic závisí na typu cévy. Extraalveolární cévy procházejí plicním parenchymem. Tyto cévy mají hladkou svalovinu a elastickou tkáň, která přirozeně zmenšuje obvod cév tím, že působí proti jejich roztažení. S rozšiřováním plic se průměr těchto cév zvětšuje prostřednictvím radiální trakce cévních stěn. Proto je cévní odpor při velkých objemech plic nízký. Při kolapsu plic dochází ke zvýšení odporu přes cévy v důsledku neprotisměrného působení elasticity cév. Kritický otevírací tlak představuje tlak vzduchu potřebný k průtoku krve extraalveolárními kapilárami. Tento koncept je použitelný při modelování cévního odporu v kolabovaných plicích.
Alveolární kapiláry zahrnují kapiláry a cévy v rohu alveolárních stěn. Určujícím faktorem velikosti distenze v těchto cévách je jejich transmurální tlak (obr. 3).
Alveolární tlak je nejvyšší v zóně 1 (v blízkosti apexů) a nejnižší v zóně 3 (v blízkosti bazí). Během vdechu se alveolární tlak zvyšuje, což stlačuje okolní alveolární kapiláry. I při zvýšeném pravostranném srdečním návratu spojeném s vdechem dochází k roztahování a ztenčování alveolárních stěn, což snižuje kalibr kapilár a v konečném důsledku vede ke zvýšení PVR při velkých objemech plic. PVR je nejvyšší při celkové kapacitě plic (TLC), vysoká při reziduálním objemu (RV) a nejnižší při funkční reziduální kapacitě (FRC) (obr. 4).
Gravitace
Obrázek 5 znázorňuje různé zóny plic. PVR je největší v zóně 1, protože zvýšený alveolární tlak zvyšuje vnitřní transmurální tlak na alveolární kapiláru. Kapilára se stává kolabující a odpor se zvyšuje. PVR je nejnižší v zóně 3, kde je arteriální tlak vyšší než alveolární tlak, což způsobuje zvýšení transmurálního tlaku směrem ven a zvýšení cévního kalibru.
Alveolární hypoxie
Hypoxie v alveolech vyvolává vazokonstrikci v plicním cévním řečišti. Tento homeostatický mechanismus umožňuje plicím přesměrovat krev do více okysličených plicních segmentů, čímž je umožněno lepší přizpůsobení ventilace/perfuze, což následně zlepšuje dodávku kyslíku do celého těla. Tento mechanismus nabývá na významu, když jsou plíce vystaveny rušivým procesům, jako je konsolidace (např. pneumonie) nebo ucpání cévního řečiště (např. plicní embolie), což umožňuje odpovídající kompenzaci. Teorie předpokládá, že tato reakce začíná na molekulární úrovni, kdy mitochondriální senzor využívá redoxní vazebné reakce ke změně elasticity buněk hladkého svalstva plicní tepny (PASMC). Redoxní reakce vedou k depolarizaci PASMC prostřednictvím aktivace napěťově řízených vápníkových kanálů a inhibice draslíkových kanálů, což vede ke snížení elasticity v arteriolách hypoxických plicních segmentů. Dále se v případě trvalé hypoxie mohou aktivovat alternativní dráhy (např. rho kináza) a může dojít k uvolnění chemokinů (např, hypoxií indukovaný faktor (HIF)-1alfa), což zvyšuje vazokonstrikční účinky i remodelaci cévního řečiště.
Tonus hladké svaloviny
Plicní cirkulace má obecně nízký cévní tonus; to je způsobeno tím, že plicní cévy mají proporcionálně méně hladké svaloviny ve srovnání s cévami podobného průměru v jiných orgánech. Ve srovnání se systémovými cévami je hladká svalová tkáň v plicních cévách méně rovnoměrně rozložena v tunica intima. Plicní žíly jsou také poddajnější než systémové tepny v důsledku nedostatku tkáně kolem malých cév, menšího množství elastinových a kolagenových vláken a menšího obsahu hladké svaloviny. Tento jev se projevuje tlakovým gradientem pozorovaným mezi pravou a levou komorou.
Plicní tepny jsou elastické i svalnaté. Tyto tepny obsahují hladkou svalovinu v tunica media, která je obklopena vnitřními a vnějšími elastickými lamelami. Patří mezi ně kmen plicní tepny, hlavní větve a extraalveolární cévy. Větší, peri-bronchiální tepny jsou více svalnaté (>2 mm). Peri-bronchiální tepny leží uvnitř plicních lalůčků. Tyto extraalveolární tepny řídí PVR prostřednictvím nervové, humorální nebo plynné kontroly. Jak se cévy zmenšují, snižuje se obsah hladké svaloviny. Hladká svalovina nabývá spirálovitého tvaru a stává se plicními arteriolami, které zásobují alveoly a alveolární kanálky. Pokud hladká svalovina přesahuje 5 % vnějšího průměru, je považována za patologickou.
Plicní tepny mají více hladké svaloviny ve srovnání s žilami a představují primární místa zúžení vazoaktivními mediátory. Kapiláry postrádají vazomotorickou kontrolu. Mezi faktory, které způsobují zvýšený tonus, a tím i zvýšený PVR, patří serotonin, adrenalin, noradrenalin, histamin, ATP, adenosin, neurokinin A, endotelin, angiotensin, tromboxan A/Prostaglandiny/Leukotrieny (LTB). Většina těchto faktorů působí prostřednictvím dráhy spřažené s G-proteinem, která aktivuje kontrakci myozinu. Neuronálně je plicní konstrikce zprostředkována sympatickým nervovým systémem prostřednictvím stimulace a1 adrenergních receptorů.
Faktory, které snižují tonicitu hladkého svalstva a snižují PVR, zahrnují acetylcholin a isoproterenol, prostacyklin (PGI), bradykinin, vazopresin, ANP, substanci P, VIP, histamin (při adrenalinové reakci). Většina faktorů působí prostřednictvím aktivace cyklického adenosin 3′,5′ monofosfátu (cAMP). cAMP defosforyluje myosin a snižuje hladinu vápníku, což způsobuje relaxaci hladkého svalstva. Plicní endotelové buňky způsobují relaxaci prostřednictvím produkce oxidu dusnatého (NO). NO difunduje buňkami hladkého svalstva, aktivuje cyklický guanosin 3′, 5′ monofosfát (cGMP), který způsobuje relaxaci hladkého svalstva prostřednictvím defosforylace myosinu. Navíc podněty z parasympatického nervového systému prostřednictvím bloudivého nervu na muskarinové receptory M v cévách způsobují vazodilataci závislou na NO.
.