Mecanism
Multiple mecanisme reglează și contribuie la rezistența vasculară pulmonară. Categoriile largi includ presiunea vasculară pulmonară, volumul pulmonar, gravitația, tonicitatea mușchilor netezi și hipoxia alveolară.
Presiunea intravasculară pulmonară
Ca urmare a creșterii aportului cardiac, de exemplu, în timpul exercițiilor fizice, circulația pulmonară trebuie să se adapteze pentru a acomoda acest flux crescut de înaintare. Prin urmare, presiunea intravasculară pulmonară și rezistența vasculară pulmonară sunt invers legate între ele. Experimentele au arătat că o creștere a presiunii arteriale pulmonare, menținând constantă presiunea atrială stângă, duce la o scădere a rezistenței vasculare pulmonare. Această scădere are loc prin două mecanisme: recrutarea capilară și distensia capilară.
Primul mecanism care apare este recrutarea capilară. La momentul inițial, o parte din capilarele pulmonare sunt parțial sau în întregime închise și nu permit circulația sângelui. Recrutarea capilară este deschiderea acestor capilare închise în timpul stărilor de flux sanguin crescut. Distribuția fluxului pe o suprafață mai mare a secțiunii transversale reduce rezistența vasculară globală. Recrutarea are loc de obicei în zona 1 a plămânului (apice), unde presiunile capilare sunt cele mai scăzute.
Distensiunea capilară este al doilea mecanism și implică lărgirea capilarelor pentru a acomoda fluxul sanguin crescut. Vasele ovulare devin mai circulare, care este mecanismul predominant pentru menținerea unei RVP scăzute la presiuni arteriale pulmonare mai mari.
Volumele pulmonare
Presiunile și volumele alveolare influențează foarte mult rezistența vasculară pulmonară. Efectul volumului pulmonar depinde de tipul de vas. Vasele extraalveolare traversează parenchimul pulmonar. Aceste vase au mușchi neted și țesut elastic, ceea ce reduce în mod inerent circumferința vaselor prin contracararea distensiei. Pe măsură ce plămânul se dilată, diametrul acestor vase crește prin tracțiunea radială a pereților vaselor. Prin urmare, rezistența vasculară este scăzută la volume pulmonare mari. În timpul colapsului pulmonar, există o rezistență crescută prin vase din cauza acțiunii neopuse a elasticității vaselor. Presiunea critică de deschidere reprezintă acea presiune a aerului necesară pentru a permite circulația sângelui prin capilarele extra-alveolare. Acest concept este aplicabil la modelarea rezistenței vasculare într-un plămân colapsat.
Capilarele alveolare includ capilarele și vasele din colțul pereților alveolari. Factorul determinant al cantității de distensie în aceste vase este presiunea transmurală a acestora (figura 3).
Presiunea alveolară este cea mai mare în zona 1 (lângă apice) și cea mai mică în zona 3 (lângă baze). În timpul inspirației, presiunea alveolară crește, ceea ce comprimă capilarele alveolare din jur. Chiar și cu creșterea returului cardiac drept asociat cu inspirația, întinderea și subțierea pereților alveolari reduce calibrul capilar și, în cele din urmă, duce la o creștere a RVP la volume pulmonare mari. RVP este cea mai mare la capacitatea pulmonară totală (TLC), mare la volumul rezidual (RV) și cea mai mică la capacitatea reziduală funcțională (FRC) (figura 4).
Gravitatea
Figura 5 ilustrează diferitele zone ale plămânului. RVP este cea mai mare în zona 1, deoarece presiunea alveolară ridicată crește presiunea transmurală interioară asupra alveolei-capilare. Capilarul devine colapsabil, iar rezistența crește. RVP este cea mai mică în zona 3, unde presiunea arterială este mai mare decât presiunea alveolară, ceea ce determină o presiune transmurală exterioară crescută și un calibru crescut al vaselor.
Ipoxia alveolară
Hipoxia din interiorul alveolelor induce vasoconstricție în vasculatura pulmonară. Acest mecanism homeostatic permite plămânilor să redirecționeze sângele către segmente pulmonare mai oxigenate, permițând astfel o mai bună potrivire ventilație/perfuzie, ceea ce, la rândul său, îmbunătățește livrarea de oxigen în tot corpul. Acest mecanism devine extrem de important atunci când plămânii sunt expuși unor procese perturbatoare, cum ar fi consolidarea (de exemplu, pneumonia) sau blocarea vaselor (de exemplu, embolia pulmonară), permițând astfel o compensare adecvată. Teoria este că acest răspuns începe la nivel molecular, în care un senzor mitocondrial utilizează reacții de cuplare redox pentru a modifica elasticitatea celulelor musculare netede ale arterei pulmonare (PASMC). Reacțiile redox duc la depolarizarea PASMC prin activarea canalelor de calciu portate de tensiune și inhibarea canalelor de potasiu, ceea ce duce la scăderea elasticității în cadrul arteriolelor din segmentele pulmonare hipoxice. Mai mult, dacă există o hipoxie susținută, căile alternative pot fi activate (de exemplu, rho kinaza), iar eliberarea de chemokine (de ex, factorul indus de hipoxie (HIF)-1alpha) poate avea loc, ceea ce sporește efectele vasoconstrictoare, precum și remodelarea vasculaturii.
Tonicitatea mușchiului neted
În general, circulația pulmonară are un tonus vascular scăzut; acest lucru se datorează faptului că vasele pulmonare au proporțional mai puțină musculatură netedă în comparație cu vasele de diametru similar din alte organe. Comparativ cu vasele sistemice, țesutul muscular neted din vasele pulmonare este distribuit mai puțin uniform în tunica intimă. Venele pulmonare sunt, de asemenea, mai flexibile decât arterele sistemice din cauza lipsei de țesut în jurul vaselor mici, a reducerii fibrelor de elastină și colagen și a conținutului redus de mușchi neted. Un fenomen care este demonstrat de gradientul de presiune observat între ventriculul drept și cel stâng.
Arterele pulmonare sunt atât elastice, cât și musculare. Aceste artere conțin mușchi neted în cadrul tunicii medii care este înconjurată de lamele elastice interne și externe. Acestea includ trunchiul arterei pulmonare, ramurile principale și vasele extra-alveolare. Arterele peri-bronșice, mai mari, sunt mai musculare (>2mm). Arterele peri-bronșice se află în interiorul lobulilor pulmonari. Aceste artere extra-alveolare controlează RVP prin control neuronal, umoral sau gazos. Pe măsură ce vasele devin mai mici, conținutul de mușchi neted scade. Mușchiul neted capătă o formă spiralată și devine arteriolele pulmonare care alimentează alveolele și canalele alveolare. Dacă mușchiul neted depășește 5% din diametrul extern, acesta este considerat patologic.
Arterele pulmonare au mai multă musculatură netedă în raport cu venele și reprezintă locurile primare de constricție prin mediatori vasoactivi. Capilarele sunt lipsite de control vasomotor. Factorii care determină creșterea tonusului și, prin urmare, creșterea RVP includ serotonina, epinefrina, norepinefrina, histamina, ATP, adenozina, neurokinina A, endotelina, angiotensina, tromboxanul A/Prostaglandine/Leucotriene (LTB). Majoritatea acestor factori acționează prin intermediul unei căi cuplate cu proteina G, care activează contracția miozinei. La nivel neuronal, constricția pulmonară se află sub medierea sistemului nervos simpatic prin stimularea receptorilor a1 adrenergici.
Factorii care scad tonicitatea musculaturii netede și scad RVP includ acetilcolina și izoproterenolul, prostaciclina (PGI), bradikinina, vasopresina, ANP, substanța P, VIP, histamina (în timpul răspunsului adrenalinei). Majoritatea factorilor acționează prin activarea adenozinei ciclice 3′,5′ monofosfat (cAMP). cAMP desfosforilează miozina și reduce nivelul de calciu, determinând relaxarea mușchiului neted. Celulele endoteliale pulmonare determină relaxarea prin producerea de oxid nitric (NO). NO difuzează prin celulele musculare netede, activează guanozina ciclică 3′, 5′ monofosfat (cGMP), care determină relaxarea musculaturii netede prin defosforilarea miozinei. În plus, stimulii din partea sistemului nervos parasimpatic prin intermediul nervului vag pe receptorii muscarinici M din vasculatură cazuri de vasodilatație dependentă de NO.
.