El flujo sanguíneo está estrechamente ligado a la actividad metabólica de los tejidos en la mayoría de los órganos del cuerpo. Por ejemplo, un aumento del metabolismo tisular, como ocurre durante la contracción muscular o durante los cambios en la actividad neuronal en el cerebro, conduce a un aumento del flujo sanguíneo (hiperemia activa). Existen pruebas considerables de que las células que metabolizan activamente alrededor de las arteriolas liberan sustancias vasoactivas que causan vasodilatación. Esto se denomina teoría metabólica de la regulación del flujo sanguíneo. Los aumentos o disminuciones del metabolismo conducen a aumentos o disminuciones de la liberación de estas sustancias vasodilatadoras. Estos mecanismos metabólicos garantizan el suministro adecuado de oxígeno al tejido y la eliminación de los productos del metabolismo (por ejemplo, CO2, H+, lactato). Otro mecanismo que puede acoplar el flujo sanguíneo y el metabolismo implica cambios en la presión parcial de oxígeno.
A continuación se resumen varios mecanismos diferentes que pueden estar implicados en la regulación metabólica del flujo sanguíneo:
Hipoxia:
La disminución de la pO2 tisular resultante de la reducción del suministro de oxígeno o del aumento de la demanda de oxígeno provoca vasodilatación. La vasodilatación inducida por la hipoxia puede ser directa (O2 inadecuado para mantener la contracción del músculo liso) o indirecta a través de la producción de metabolitos vasodilatadores. Sin embargo, hay que tener en cuenta que la hipoxia induce vasoconstricción en la circulación pulmonar (es decir, vasoconstricción hipóxica), que probablemente implica la formación de especies reactivas de oxígeno, endotelina-1 o productos del metabolismo del ácido araquidónico.
Metabolitos e iones tisulares:
La adenosina se forma a partir del AMP celular sobre el que actúa la 5′-nucleotidasa. El AMP se deriva de la hidrólisis del ATP y el ADP intracelulares. La formación de adenosina aumenta durante la hipoxia y el aumento del consumo de oxígeno, especialmente si este último va acompañado de un suministro inadecuado de oxígeno. La formación de adenosina es un mecanismo especialmente importante para regular el flujo sanguíneo coronario.
El ion potasio se libera al contraerse el músculo cardíaco y esquelético. Pequeños aumentos del K+ extracelular producen la hiperpolarización del músculo liso vascular y la relajación mediante la estimulación de la bomba electrogénica Na+/K+-ATPasa y el aumento de la conductancia de la membrana al K+ (canales de K+ activados por el K+). El K+ extracelular aumenta cuando hay un incremento en la frecuencia del potencial de acción, ya que con cada potencial de acción el K+ sale de la célula. Normalmente, la bomba Na+/K+-ATPasa es capaz de restaurar los gradientes iónicos; sin embargo, la bomba no sigue el ritmo de las despolarizaciones rápidas (es decir, hay un desfase temporal) durante las contracciones musculares y esto hace que el K+ se acumule en el espacio extracelular. El ion potasio parece desempeñar un papel importante en la causa de la hiperemia activa en el músculo esquelético en contracción.
La formación de dióxido de carbono aumenta durante los estados de aumento del metabolismo oxidativo. Se difunde fácilmente desde las células parenquimatosas en las que se produce hasta el músculo liso vascular de los vasos sanguíneos, donde provoca vasodilatación. El CO2 desempeña un papel importante en la regulación del flujo sanguíneo cerebral.
El ion hidrógeno aumenta cuando se incrementa el CO2 o durante estados de aumento del metabolismo anaeróbico, lo que puede producir acidosis metabólica. Al igual que el CO2, el aumento de H+ (disminución del pH) provoca vasodilatación, especialmente en la circulación cerebral.
El ácido láctico, producto del metabolismo anaeróbico, es un vasodilatador, aunque en gran parte por su efecto sobre el pH.
El fosfato inorgánico se libera por la hidrólisis de los nucleótidos de adenina. Puede tener cierta actividad vasodilatadora en el músculo esquelético en contracción.
RK Revisado 04/06/2007