Mecanismo
Multiple mechanisms regulate and contribute to pulmonary vascular resistance. Grandes categorias incluem pressão vascular pulmonar, volume pulmonar, gravidade, tonicidade muscular lisa e hipóxia alveolar.
>
Pressão intravascular pulmonar
Como a entrada cardíaca aumenta, por exemplo, durante o exercício, a circulação pulmonar deve adaptar-se para acomodar esse aumento do fluxo para frente. Portanto, a pressão intravascular pulmonar e a resistência vascular pulmonar estão inversamente relacionadas. Experimentos têm mostrado que o aumento da pressão arterial pulmonar enquanto se mantém constante a pressão atrial esquerda resulta em uma diminuição na resistência vascular pulmonar. Esta diminuição ocorre através de dois mecanismos: recrutamento capilar e distensão capilar.
O primeiro mecanismo que ocorre é o recrutamento capilar. No basal, alguns dos capilares pulmonares estão parcial ou totalmente fechados e não permitem o fluxo sanguíneo. O recrutamento capilar é a abertura destes capilares fechados durante os estados de aumento do fluxo sanguíneo. A distribuição do fluxo sobre uma maior área de superfície transversal reduz a resistência vascular global. O recrutamento geralmente ocorre na zona 1 do pulmão (apices), onde as pressões capilares são as mais baixas.
A distensão capilar é o segundo mecanismo e envolve o alargamento dos capilares para acomodar o aumento do fluxo sanguíneo. Os vasos ovulares tornam-se mais circulares, que é o mecanismo predominante para manter baixa a RVP em pressões arteriais pulmonares mais elevadas.
>
Volumes pulmonares
Pressões e volumes alveolares influenciam muito na resistência vascular pulmonar. O efeito do volume pulmonar depende do tipo de vaso. Os vasos extra-alveolares correm através do parênquima pulmonar. Estes vasos possuem músculo liso e tecido elástico, o que, inerentemente, reduz a circunferência dos vasos, contrariando a distensão. medida que o pulmão se expande, o diâmetro destes vasos aumenta através da tracção radial das paredes dos vasos. Portanto, a resistência vascular é baixa em grandes volumes pulmonares. Durante o colapso pulmonar, há um aumento da resistência através dos vasos, devido à acção não oponível da elasticidade dos vasos. A pressão crítica de abertura representa a pressão de ar necessária para permitir o fluxo sanguíneo através dos capilares extra-alveolares. Este conceito é aplicável ao modelar a resistência vascular em um pulmão em colapso.
Capilares alveolares incluem capilares e vasos no canto das paredes alveolares. O determinante da quantidade de distensão dentro desses vasos é sua pressão transmural (Figura 3).
Pressão alveolar é maior na zona 1 (perto dos ápices) e menor na zona 3 (perto das bases). Durante a inspiração, a pressão alveolar sobe, o que comprime os capilares alveolares circundantes. Mesmo com o aumento do retorno do coração direito associado à inspiração, o alongamento e afinamento das paredes alveolares reduz o calibre capilar e, em última análise, leva a um aumento da PVR em grandes volumes pulmonares. A RVP é maior na capacidade pulmonar total (TLC), maior no volume residual (VR) e menor na capacidade residual funcional (CRF) (Figura 4).
Gravidade
Figure 5 ilustra as diferentes zonas do pulmão. A PVR é maior na zona 1 uma vez que a pressão alveolar elevada aumenta a pressão transmural interna no capilar alveolar. O capilar torna-se colapsável, e a resistência aumenta. A RVP é menor na zona 3, onde a pressão arterial é maior que a pressão alveolar, causando um aumento da pressão transmural externa e aumento do calibre dos vasos.
Hipóxia alveolar
Hipóxia dentro dos alvéolos induz vasoconstrição dentro da vasculatura pulmonar. Este mecanismo homeostático permite que os pulmões desviem o sangue para segmentos pulmonares mais oxigenados, permitindo assim uma melhor ventilação/perfusão, o que por sua vez melhora o fornecimento de oxigénio em todo o corpo. Este mecanismo torna-se abundantemente importante quando os pulmões são expostos a processos disruptivos, como a consolidação (por exemplo, pneumonia) ou bloqueio dentro da vasculatura (por exemplo, embolia pulmonar), permitindo assim uma compensação adequada. A teoria é que esta resposta começa no nível molecular em que um sensor mitocondrial utiliza reações de acoplamento redox para alterar a elasticidade das células musculares lisas da artéria pulmonar (PASMC). As reações redox levam à despolarização do PASMC através da ativação de canais de cálcio em tensão e inibição dos canais de potássio, o que leva à diminuição da elasticidade dentro das arteríolas dos segmentos pulmonares hipóxicos. Além disso, se houver hipóxia sustentada, caminhos alternativos podem ser ativados (por exemplo, rho kinase) e a liberação de quimiocinas (por exemplo fator induzível pela hipoxia (HIF)-1alfa) pode ocorrer, o que aumenta os efeitos vasoconstritores, assim como a remodelação da vasculatura.
Tonicidade muscular suave
Geralmente, a circulação pulmonar tem um tônus vascular baixo; isto se deve ao fato dos vasos pulmonares terem proporcionalmente menos músculo liso comparado com vasos de diâmetro semelhante em outros órgãos. Comparado aos vasos sistêmicos, o tecido muscular liso nos vasos pulmonares é distribuído de forma menos uniforme na túnica íntima. As veias pulmonares também são mais complacentes do que as artérias sistêmicas devido à falta de tecido ao redor dos vasos pequenos, redução das fibras de elastina e colágeno, e redução do conteúdo muscular liso. Um fenômeno que é demonstrado pelo gradiente de pressão observado entre os ventrículos direito e esquerdo.
As artérias pulmonares são tanto elásticas quanto musculares. Estas artérias contêm músculo liso dentro da túnica média que é circundada por laminas elásticas internas e externas. Estas incluem o tronco da artéria pulmonar, os ramos principais e os vasos extra-alveolares. As artérias maiores, peri-brônquicas são mais musculares (>2mm). As artérias peri-brônquicas encontram-se dentro dos lóbulos pulmonares. Estas artérias extra-alveolares controlam a RVP através do controle neural, humoral, ou gasoso. À medida que os vasos se tornam mais pequenos, o conteúdo muscular liso diminui. O músculo liso assume uma forma espiral e transforma-se nas arteríolas pulmonares que fornecem os alvéolos e os ductos alveolares. Se o músculo liso exceder 5% do diâmetro externo, é considerado patológico.
As artérias pulmonares têm mais músculo liso em relação às veias e representam os locais primários de constrição por mediadores vasoativos. As capilares são desprovidas de controle vasomotor. Fatores que causam aumento do tônus e, portanto, aumento da PVR incluem serotonina, epinefrina, norepinefrina, histamina, ATP, adenosina, neuroquinina A, endotelina, angiotensina, tromboxano A/Prostaglandinas/Leukotrienos (LTB). A maioria destes factores actua através de uma via acoplada à proteína G, que activa a contracção da miosina. Neuronalmente, a constrição pulmonar está sob a mediação do sistema nervoso simpático através da estimulação de receptores adrenérgicos a1.
Fatores que diminuem a tonicidade muscular lisa e diminuem a RVP incluem acetilcolina e isoproterenol, prostaciclina (IGP), bradicinina, vasopressina, ANP, substância P, VIP, histamina (durante a resposta adrenalina). A maioria dos fatores atua através da ativação de adenosina cíclica 3′,5′ monofosfato (cAMP). cAMP de-fosforilatos miosina e reduz os níveis de cálcio, causando relaxamento da musculatura lisa. As células endoteliais pulmonares causam relaxamento através da produção de óxido nítrico (NO). O NO difunde-se através das células musculares lisas, activa a guanosina cíclica 3′, 5′ monofosfato (cGMP), que provoca o relaxamento muscular suave através da desfosforilação da miosina. Adicionalmente, o estímulo do sistema nervoso parassimpático através do nervo vago nos receptores muscarínicos M nos casos de vasculatura vasodilatação NO-dependente.