TALLER DE DISCUSIÓN N° 8 Microcirculación y circulación en lechos especiales SEMANA 1 1) Defina microcirculación: ¿Cuál es su función y qué estructuras la conforman? ¿Cómo se clasifican los capilares de acuerdo con la estructura de su pared? Describa cómo está formado el intersticio. Microcirculación: vasos sanguíneos –capilares– que comienzan en una arteriola y culminan en una vénula. Tiene funciones nutricionales (transporte de nutrientes, O2 y agua) y no nutricionales, como señalización (transporte de hormonas), inmunitaria (aporta plaquetas) y el filtrado del plasma (capilares glomerulares). Los capilares están compuestos por una capa endotelial envuelta en una membrana basal (colágeno) y presentan en su nacimiento en las arteriolas esfínteres precapilares. Según las necesidades de los tejidos y las funciones que lleven a cabo estos vasos presentan diferencias morfológicas en su endotelio, de manera que se clasifican en Capilares contínuos: endotelio contínuo, representan a la mayoría de los capilares sistémicos Capilares fenestrados: endotelio con fenestras (poros) Capilares sinusoidales/ discontinuos: endotelio discontinuo, hay grandes espacios entre célula y célula. El intersticio está conformado por una fase sólida del fibras colágenas y proteoglucanos, y una fase líquida de agua (que normalmente está en forma de gel atrapada entre los proteoglucanos) El intercambio de sustancias se da a nivel de los capilares porque no tienen musculatura lisa vascular (el musc liso genera impermeabilidad y esto no coincide con la función de intercambio celular) 2) ¿Cómo atraviesan la barrera capilar los distintos solutos (las moléculas liposolubles, las hidrosolubles y las de elevado peso molecular)? Enuncie la Ley de Fick. Diferencie transporte por difusión de transporte por convección. Según la ley de Fick, la difusión de solutos hidrosolubles pequeños a través de la pared capilar depende de la permeabilidad y del gradiente de concentración, si se trata de moléculas con peso menor a la albúmina pueden difundir por una vía paracelular a través de las uniones del endotelio. Las células endoteliales son poco permeable a solutos hidrofílicos, si estos solutos tiene un tamaño menor a la albúmina pueden atravesar la pared capilar por una vía paracelular a través de los espacios que dejan las uniones interendoteliales o a través de las fenestras?, ambos sustratos anatómicos de esta vía paracelular aparecen en mayor magnitud en extremo venular del capilar que en el extremo arteriolar, por esto la Px aumenta hacia el final venoso del capilar. (Checar lo de las fenestras). Las proteínas pequeñas también discurren por estos poros, pero su carga ejerce importancia en el Px, en gral proteínas negativas tienen menor flujo que las neutras de igual tamaño gracias a que el glucocáliz tiene carga negativa y las repele; por otro lado as proteínas positivas van a tener el mayor Px que todas las demás; esta permeabilidad selectiva por carga es característica de la barrera glomerular Ley de Fick Jx: flujo a través del capilar S= área funcional Px: coeficiente de permeabilidad [X]c: concentración capilar de la sust [X]if: concentración intersticial de X La difusión es el mecanismo de transporte transcapilar dominante – se basa en gradientes transcapilares de solutos– seguido por el movimiento por convección, donde un movimiento masivo de agua arrastra a los solutos disueltos, y depende de fuerzas hidrostáticas y osmóticas netas (fuerzas de Starling), el agua puede fluir por la vía transcelular a través de aquaporinas o paracelular a través de hendiduras, fenestras y discontinuaciones endoteliales; este tipo de transporte es característico de los capilares sinusoidales. Las macromoléculas de un diámetro mayor a 1 nm (ej: prot plasmáticas) son movilizadas por transcitosis a través de un transporte vesicular Las moléculas liposolubles como los gases u hormonas simplemente difunden a través de las membranas celulares a favor de su gradiente químico. 3) ¿Cuáles son los factores que determinan el movimiento transcapilar de los fluidos? ΔP transcapilar y Δπ. ¿Cómo está regulada la presión hidrostática capilar? (Resistencia corriente arriba y abajo) ¿Qué factores determinan la presión coloidosmótica en el capilar? [proteica] y coeficiente de reflexión. El mecanismo ppal para la transferencia de gases y solutos es la difusión, en el caso de los líquidos lo es la convección; Starling dice “las 2 fuerzas impulsoras para la convección son la diferencia de P hidrostática transcapilar (entre el capilar y el intersticio) y la diferencia de P osmótica efectiva oncótica a través de la pared capilar (presión osmótica que generan las proteínas a los dos lados de la pared capilar, teniendo en cuenta el coef de reflexión –que es lo que la hace efectiva–) Δ P transcapilar = P Capilar - P if Δπ (presión oncótica)= π capilar - π if → Si Δπ es positiva se produce absorción, el líquido fluye hacia la luz capilar, si es negativa se produce filtración, donde el agua escapa al intersticio. De esto se desprende la ecuación de Starling para describir el flujo de volumen (JV) de un líquido a través de la pared capilar Donde Jv: flujo de un volumen a través de la pared capilar Lp: conductividad hidráulica –permeabilidad– Pc: Presión hidrost dentro del capilar Pif: Presión hidrostática intersticial σ: coef de reflexión de proteínas πc: Presión osmótica oncótica causada por proteínas plasmáticas π if: Presión osmótica coloidal tisular (líquido intersticial) causada por las proteínas y proteoglucanos intersticiales La fuerza de filtración neta puede ser positiva favoreciendo la filtración o negativa, favoreciendo la absorción de agua; en el extremo arterial del capilar esta fuerza suele ser positiva (porque en este sector el capilar presenta una P hidrostática de 35 mmHg) y se hace negativa llegando al extremo venular (la P hidrostática del capilar decae a 15 mmHg) σ: va de 0 a 1, donde cero es una reflexión nula, y 1 es la impermeabilidad de la membrana al soluto; según la ley de Van't Hoff, la Δπ teórica es proporcional a la observada, pero como la membrana capilar tiene diferentes σ y no excluye a las proteínas de forma perfecta, la diferencia de presión coloidosmótica efectiva observado es menor. Si la filtración neta es positiva y favorece la filtración, dado que las proteínas tienen un σ cercano a 1, el líquido que abandona el capilar carece de proteínas y se llama ultrafiltrado. La presión coloidosmótica capilar es de 25 mmHg y evidencia la presencia de proteínas plasmáticas (albúmina, fibrinógeno, globulinas), la Δπ a través del endotelio dependiendo fundamentalmente de la πc por la presencia de estás proteínas; la [prot plasmática] = 7 gr/dl, si estas proteínas tuvieran un σ = 1 entonces generarían una presión oncótica teórica de 28 mmHg, pero como no tienen este sigma, entonces la presión onc ef real es de 25 mmHg Dado a que no todas las proteínas tienen igual PM, la πc varía según la concentración y composición proteica. 4) Presión hidrostática intersticial: ¿qué factores la determinan? ¿Cómo es esta presión en los distintos tejidos: muscular esquelético, subcutáneo, riñón y cerebro? ¿Cómo varía la presión hidrostática intersticial ante el agregado de líquido? ¿Qué factores determinan la presión coloidosmótica en el intersticio? Proteínas intersticiales. El intersticio tiene una fase sólida con parte gelatinosa gracias a los proteoglicanos, el.agua contenida en este gel no genera cambios de P hidrostática, por esto al agregar un pequeño agregado de agua al intersticio cambia la P pero cuando agregamos más este líquido es absorbido por el gel y la.P.ko.cambia P if= ligeramente negativa, gracias al drenaje de líquido a través de los vasos linfáticos, salvo en órganos encapsulados como riñón, o músculo esquelético (encerrado en fascias) o encerrados como cerebro o médula ósea, donde se hace positiva. Pif= -2 mmHg La P if se modifica por adición de líquidos al compartimento intersticial, si agregamos poca cantidad la Pif aumenta notoriamente por su baja compliance (distensibilidad o elastasia), si le agregamos más líquido se altera la fase sólida del intersticio, de manera que puede acumularse volúmenes grandes con un pequeño incremento adicional de la presión. En este rango de volumen alto el compartimento intersticial se comporta entonces como un sistema de alta complianza. La πif es de aprox 3 mmHg y aumenta a lo largo del del capilar. Los valores más bajos están cerca del extremo arteriolar, donde el intersticio recibe líquido libre de proteínas desde los capilares como resultado de la filtración. Los valores más altos se localizan cerca del extremo venular, donde el intersticio pierde líquido libre de proteínas hacia el capilar como resultado de la absorción. 5) Ejemplifique con valores numéricos el balance acuoso capilar que se establece en la microcirculación (Fuerzas de Starling). El principio de Starling predice la ultrafiltración en el extremo arteriolar y la absorción en el extremo venular de la mayoría de los lechos capilares En extremo arteriolar Jv =Lp [ (35 - (-2)) -(25 - 0.1) ] En extremo venular Jv= Lp [ (15 -( -2)) - (25 - (+3) ] Jv= Lp 12 mmHg a favor de la filtración Jv= Lp (-5) mmHg a favor de la absorción. No todo el tiempo ocurre filtración y reabsorción en los tejidos, los SEMANA 2 6) Describa la estructura, distribución y función de los vasos linfáticos. ¿Cómo se propulsa la linfa? Grafique la dependencia del flujo linfático de la presión arterial. Se originan en el intersticio en forma de pequeños canales de paredes finas compuestos por células endoteliales que a continuación se juntan para formar vasos de mayor calibre. Los vasos linfáticos iniciales (denominados vasos linfáticos terminales) se parecen a los capilares pero con numerosas uniones interendoteliales que se comportan como micro válvulas unidireccionales, llamadas también válvulas linfáticas primarias. Los filamentos de anclaje sujetan los vasos linfáticos iniciales al tejido conjuntivo circundante. Las paredes de los vasos linfáticos colectores más grandes se parecen a las de las venas pequeñas y constan de endotelio y poco músculo liso. Los vasos linfáticos grandes, al igual que las venas, tienen una serie de válvulas linfáticas secundarias que limitan el movimiento retrógrado de la linfa. Los ganglios linfáticos están localizados a lo largo del trayecto de los vasos linfáticos colectores. Finalmente, los grandes drenan en las venas subclavias izquierda y derecha. Los vasos linfáticos, son más prevalentes en la piel y en los sistemas genitourinario, respiratorio y gastrointestinal. su funcion: Como la filtración en el extremo arteriolar de los capilares supera a la absorción en el extremo venular en 2 a 4 l/día. Sin embargo, el líquido no se acumula normalmente en el intersticio, ya que este exceso de líquido y proteínas se mueve hacia los vasos linfáticos. De este modo, los vasos linfáticos devuelven cada día a la circulación de 2 a 4 litros de líquido intersticial, manteniéndose un estado estable. Los incrementos transitorios en la Pif elevan temporalmente la Pif por encima de la Plinf. De hecho, los incrementos en la Pif media pueden causar un aumento del flujo linfático. Como el intersticio muestra una complianza variable (v. pág. 470), el líquido añadido al intersticio en su rango de complianza baja aumenta sustancialmente la Pif, proporcionando la fuerza impulsora para que el líquido entre en los vasos linfáticos. En este mismo rango de valores de Pif, el flujo linfático es especialmente sensible a los incrementos en la Pif (parte más empinada de la curva. De este modo, el flujo de salida linfático se equilibra bastante bien con el exceso de filtración capilar, de manera que el volumen del líquido intersticial varía muy poco. La situación es muy diferente si el intersticio ya se ha expandido y está en su rango de complianza alta. En este caso, el líquido añadido al intersticio solo incrementa de forma moderada la ya de por sí Pif elevada (p. ej., desde +2 a +4 mmHg). En este rango de valores de la Pif, la captación linfática no es muy sensible a los incrementos de la Pif (porción aplanada de la curva). Así pues, en este caso el retorno linfático no compensa bien el exceso de filtración capilar, de modo que aumenta más el volumen del líquido intersticial (es decir, el edema engendra más edema). De este modo, la oclusión corriente abajo de un vaso linfático aumenta la Plinf y por tanto la frecuencia de las contracciones del músculo liso, mientras que una oclusión situada corriente arriba hace lo contrario. Debido a la presencia de las válvulas unidireccionales, la contracción del músculo liso impulsa a la linfa hacia las venas. La contracción y relajación rítmica de las CMLV que comentaremos para los vasos sanguíneos en la vasomoción también ocurre en los vasos linfáticos y es esencial para la propulsión de la linfa Aparte del tono vasomotor, una serie de procesos pasivos también propulsan la linfa hacia la sangre. Al igual que sucede en los vasos linfáticos iniciales, la contracción del músculo esquelético, los movimientos respiratorios y las contracciones intestinales comprimen de forma pasiva los vasos linfáticos colectores. Esta acción de bombeo intermitente desplaza la linfa hacia las venas 7) ¿Qué es el edema? Describa las causas que lo generan. Edema: incremento de líquido en el espacio intersticial. lo generan: un aumento en la Pif y 𝝿if, una expansión del volumen intersticial. 8) Describa los mecanismos que controlan el flujo sanguíneo regional: nervioso, miogénico, metabólico y endotelial. ¿A qué se denomina autorregulación? Mecanismos nerviosos Los vasos de resistencia de la práctica totalidad de los órganos cuentan con fibras del sistema nervioso autónomo (SNA), y en particular de la división simpática (v. págs. 542-543). Además de desempeñar un papel crucial en el control de la presión arterial y del gasto cardíaco, el SNA modula el flujo sanguíneo local para satisfacer las necesidades de tejidos concretos. Mecanismos miógenos Numerosos vasos, y en particular las arterias y arteriolas musculares que gobiernan la resistencia vascular, responden de manera inherente a cambios en la presión transmural. El incremento de la presión y del estiramiento acompañante de las células del músculo liso vascular (CMLV) desencadena vasoconstricción (v. págs. 477-478), mientras que la disminución de la presión provoca vasodilatación. Esta respuesta miógena desempeña un cometido importante en la autorregulación (v. pág. 481) que tiene lugar en los vasos del cerebro, el corazón, el músculo esquelético y los riñones. Mecanismos metabólicos Los vasos que gobiernan el flujo sanguíneo por todo el cuerpo son sensibles a las necesidades metabólicas locales de las células parenquimatosas. En la tabla 20-9 se enumeran varios cambios que actúan sinérgicamente para incrementar el flujo sanguíneo local. Por ejemplo, una disminución en la Po2 o del pH promueve la relajación de las CMLV, causando por tanto vasodilatación. En respuesta a la actividad, las células excitables elevan la concentración extracelular de K+ ([K+ ]e), lo que provoca vasodilatación. Los tejidos con demandas energéticas altas, como el cerebro, el corazón y el músculo esquelético durante el ejercicio, dependen en gran medida de dichos mecanismos de control locales. Mecanismos endoteliales Las células endoteliales liberan una amplia gama de sustancias vasoactivas (v. tabla 20-10). Por ejemplo, el estrés de cizallamiento provocado por el movimiento de la sangre a través de la luz del vaso estimula la liberación de óxido nítrico (NO), el cual relaja a las CMLV e impide la adhesión leucocitaria. Las células endoteliales y las CMLV utilizan también uniones en hendidura para la señalización eléctrica y química entre ellas, coordinando de este modo su actividad durante el control del flujo sanguíneo. AUTORREGULACIÓN: es la capacidad que tienen los lechos vasculares especiales de mantener el flujo sanguíneo local dentro del margen estrecho, a pesar de los cambios de presión arterial sistémica y de los cambios en la presión impulsora. es util cuando con un incremento en la presión de perfusión la autorregulación evita el desperdicio que supone la perfusión de órganos en los que el flujo ya es suficiente y con un descenso en la presión de perfusión la autorregulación mantiene el flujo capilar y la presión capilar. La autorregulación es muy importante en estas condiciones en los órganos que son sumamente sensibles a la isquemia o la hipoxia (en particular el corazón, el cerebro y los riñones) y en órganos cuyo trabajo sea filtrar la sangre (de nuevo los riñones). 9) Circulación coronaria: Grafique e identifique los cambios fásicos del flujo sanguíneo miocárdico durante el ciclo cardíaco. Explique las diferencias regionales del flujo entre endocardio y epicardio. ¿Cuál es el mecanismo de control más importante del flujo coronario? La sangre fluye a los miocitos cardíacos a través de arterias que penetran desde el epicardio hacia el endocardio. La presión intramuscular es mayor cerca del endocardio durante la sístole y menor cerca del epicardio. En igualdad de condiciones, la perfusión del endocardio será por tanto menor que la del epicardio. Sin embargo, el flujo de sangre al endocardio es aproximadamente igual que al epicardio, ya que el endocardio tiene una resistencia vascular intrínseca menor y por tanto un mayor flujo sanguíneo durante la diástole. Cuando la presión diastólica en la raíz de la aorta es patológicamente baja (p. ej., con la regurgitación aórtica) o cuando la resistencia arterial coronaria es alta (p. ej., en la oclusión coronaria), el flujo sanguíneo endocárdico disminuye por debajo del valor del flujo epicárdico. Por tanto, la pared interna del ventrículo experimenta a menudo las consecuencias más nocivas con la cardiopatía aterosclerótica. Un rasgo llamativo de la circulación coronaria es la correspondencia prácticamente lineal entre el consumo de O2 miocárdico y el flujo sanguíneo miocárdico. Esta relación persiste en preparaciones de corazones aislados, recalcando el hecho de que las señales metabólicas son los determinantes principales del aporte de O2 al miocardio. En un individuo en reposo, cada 100 gramos de tejido cardíaco reciben 60 a 70 ml/min de flujo sanguíneo. El corazón extrae normalmente del 70% al 80% del contenido de O2 de la sangre arterial (normalmente unos 20 ml/dl de sangre), de manera que el contenido de O2 venoso es extremadamente bajo (unos 5 ml/dl). Por tanto, el miocardio no puede responder al incremento en las demandas metabólicas extrayendo más O2 que el que extrae cuando el individuo está en reposo. El corazón solo puede satisfacer los incrementos en las demandas de O2 aumentando el flujo sanguíneo coronario, que en caso de ejercicio puede superar los 250 ml/min por cada 100 gramos de tejido. Como la presión arterial varía normalmente dentro de unos márgenes bastante estrechos, la única manera de aumentar sustancialmente el flujo sanguíneo a través de la circulación coronaria durante el ejercicio es por medio de la vasodilatación. El corazón depende principalmente de mecanismos metabólicos para incrementar el calibre de sus vasos coronarios. La adenosina ha recibido una atención particular a este respecto. Un aumento de la actividad metabólica del corazón, un flujo sanguíneo coronario insuficiente o un descenso en la Po2 miocárdica dan lugar a la liberación de adenosina. A continuación, la adenosina difunde hasta las CMLV activando a receptores purinérgicos para inducir vasodilatación mediante la disminución de la [Ca2+]i (v. tabla 20-8). De este modo, una perfusión inadecuada a una región del miocardio elevaría las cifras intersticiales de adenosina, provocando vasodilatación y restableciendo el flujo a la región afectada. Los miocitos que se contraen liberan K+ cuando aumenta el trabajo cardíaco, lo que resulta en un aumento transitorio en la [K+ ]e que puede contribuir al incremento inicial de la perfusión coronaria (v. tabla 20-9). Sin embargo, es poco probable que el K+ actúe de mediador en las elevaciones mantenidas del flujo sanguíneo. Cuando la demanda de O2 de los miocitos cardíacos supera al aporte, una elevación de la Pco2 y un descenso de la Po2 también pueden reducir la resistencia vascular coronaria y aumentar por tanto el suministro de O2. El flujo sanguíneo coronario es relativamente estable a presiones de perfusión entre 70 y >150 mmHg. De este modo, al igual que en el cerebro, el flujo sanguíneo al corazón muestra autorregulación. 10) Circulación cerebral: Describa los mecanismos que controlan el flujo sanguíneo cerebral. control nervioso Las fibras nerviosas simpáticas que inervan a la vasculatura cerebral se originan a partir de neuronas posganglionares en los ganglios cervicales superiores y discurren junto con la carótida interna y las arterias vertebrales hacia el interior del cráneo, ramificándose junto a la vascularización arterial. Los terminales nerviosos simpáticos liberan noradrenalina que contrae a las CMLV. La inervación parasimpática de los vasos cerebrales se origina en ramas del nervio facial; estas fibras nerviosas desencadenan una vasodilatación modesta cuando se activan. Los vasos cerebrales también están inervados por nervios sensoriales cuyos cuerpos celulares están ubicados en los ganglios trigeminales y cuyos procesos sensoriales contienen sustancia P y péptido relacionado con el gen de la calcitonina, siendo ambos neurotransmisores vasodilatadores. Algunas perturbaciones locales (p. ej., cambios en la perfusión o en la bioquímica) pueden estimular las terminaciones nerviosas sensoriales para liberar estos vasodilatadores, siendo un ejemplo de esto el reflejo axonal (v. pág. 571). N24-3 A pesar de esta inervación, el control nervioso de la vasculatura cerebral es relativamente débil. En realidad, los determinantes fundamentales de la actividad vasomotora en el cerebro son los requisitos metabólicos locales de las células cerebrales. Control metabólico La actividad nerviosa da lugar a la degradación de ATP y a la producción local y liberación de adenosina, un vasodilatador potente. Un aumento local en el metabolismo cerebral también disminuye la Po2, a la vez que aumenta la Pco2 y disminuye el pH en el LECC cercano. Estos cambios desencadenan vasodilatación y por tanto un aumento compensador en el flujo sanguíneo. Las CMLV cerebrales se relajan sobre todo en respuesta a un pH extracelular bajo; estas células son insensibles al aumento de la Pco2 per se, y la disminución del pH intracelular causa en realidad una vasoconstricción débil. ¿Cómo responde el flujo sanguíneo cerebral a los cambios sistémicos en el pH? El descenso del pH arterial a una Pco2 constante (acidosis metabólica;) tiene pocos efectos sobre el flujo sanguíneo cerebral, ya que los H+ no pueden atravesar fácilmente la barrera hematoencefálica y por tanto no alcanzan con facilidad a las CMLV cerebrales. Por otra parte, el descenso del pH arterial por un aumento de la Pco2 (acidosis respiratoria) conduce rápidamente a un descenso en el pH alrededor de las CMLV porque el CO2 atraviesa con facilidad la barrera hematoencefálica. Este descenso en el pH del LECC desencadena una dilatación notable de la vasculatura cerebral junto con un aumento en el flujo sanguíneo que sucede en cuestión de segundos. El ascenso de la Pco2 arterial secundario a la inhalación de CO2 al 7% puede duplicar el flujo sanguíneo cerebral. Por el contrario, el descenso en la Pco2 arterial secundaria a hiperventilación eleva el pH del LECC produciendo vasoconstricción cerebral, disminución del flujo sanguíneo y mareos. Desde un punto de vista clínico, la hiperventilación se utiliza para reducir el flujo sanguíneo cerebral durante el tratamiento urgente de un edema cerebral agudo o de un glaucoma agudo. Un descenso en la Po2 sanguínea y tisular por hipoxia o deterioro del gasto cardíaco también puede contribuir a la vasodilatación cerebral, aunque los efectos son menos espectaculares que los producidos por la hipercapnia arterial. Los efectos vasodilatadores de la hipoxia pueden ser directos o estar mediados por la liberación de adenosina, K+ o NO al LECC. Control miógeno Los vasos de resistencia cerebrales muestran una sensibilidad inherente a los cambios en su presión transmural. Los incrementos en la presión conducen a vasoconstricción, mientras que los descensos producen vasodilatación.