In de meeste organen van het lichaam is de bloedstroom nauw verbonden met de metabolische activiteit van de weefsels. Zo leidt een toename van het weefselmetabolisme, zoals optreedt bij spiercontractie of bij veranderingen in de neuronale activiteit in de hersenen, tot een toename van de bloedstroom (actieve hyperemie). Er zijn aanzienlijke aanwijzingen dat actief metaboliserende cellen rond arteriolen vasoactieve stoffen vrijgeven die vaatverwijding veroorzaken. Dit wordt de metabole theorie van de bloedstroomregulatie genoemd. Verhoging of verlaging van het metabolisme leidt tot verhoging of verlaging van de afgifte van deze vaatverwijdende stoffen. Deze metabolische mechanismen zorgen ervoor dat het weefsel voldoende van zuurstof wordt voorzien en dat de producten van het metabolisme (bv. CO2, H+, lactaat) worden afgevoerd. Een ander mechanisme dat de bloedstroom en de stofwisseling kan koppelen, betreft veranderingen in de partiële druk van zuurstof.
Er zijn verschillende mechanismen die betrokken kunnen zijn bij de metabolische regulering van de bloedstroom, die hieronder worden samengevat:
Hypoxie:
Verlaagde weefsel-PO2 als gevolg van verminderde zuurstoftoevoer of verhoogde zuurstofbehoefte veroorzaakt vasodilatatie. Hypoxie-geïnduceerde vasodilatatie kan direct zijn (onvoldoende O2 om gladde spiercontractie te ondersteunen) of indirect via de productie van vasodilatormetabolieten. Merk echter op dat hypoxie vasoconstrictie in de pulmonale circulatie induceert (d.w.z. hypoxische vasoconstrictie), waarbij waarschijnlijk de vorming van reactieve zuurstofspecies, endotheline-1 of producten van het arachidonzuurmetabolisme betrokken is.
Weefselmetabolieten en -ionen:
Adenosine wordt gevormd uit cellulair AMP, waarop wordt ingewerkt door 5′-nucleotidase. Het AMP is afkomstig van hydrolyse van intracellulair ATP en ADP. Adenosinevorming neemt toe tijdens hypoxie en verhoogd zuurstofverbruik, vooral als dit laatste gepaard gaat met onvoldoende zuurstoftoevoer. Adenosinevorming is een bijzonder belangrijk mechanisme voor het reguleren van de coronaire bloedstroom.
Kaliumion wordt vrijgemaakt door samentrekkende hart- en skeletspieren. Kleine verhogingen van extracellulair K+ veroorzaakt hyperpolarisatie van vasculaire gladde spieren en relaxatie door stimulatie van de electrogene Na+/K+-ATPase pomp en verhoging van de membraangeleiding naar K+ (K+ geactiveerde K+ kanalen). Extracellulair K+ neemt toe wanneer de actiepotentiaalfrequentie toeneemt, omdat bij elke actiepotentiaal K+ de cel verlaat. Normaal gesproken is de Na+/K+-ATPase pomp in staat de ionische gradiënten te herstellen; de pomp houdt de snelle depolarisaties echter niet bij (d.w.z. er is een tijdvertraging) tijdens spiercontracties en dit veroorzaakt ophoping van K+ in de extracellulaire ruimte. Kaliumion blijkt een belangrijke rol te spelen bij het veroorzaken van actieve hyperemie in samentrekkende skeletspieren.
De vorming van kooldioxide neemt toe in een toestand van verhoogd oxidatief metabolisme. Het diffundeert gemakkelijk van de parenchymcellen waarin het wordt geproduceerd naar de vasculaire gladde spieren van de bloedvaten waar het vasodilatatie veroorzaakt. CO2 speelt een belangrijke rol bij het reguleren van de cerebrale doorbloeding.
Hydrogeen ion neemt toe wanneer CO2 toeneemt of tijdens toestanden van verhoogd anaëroob metabolisme, wat metabole acidose kan veroorzaken. Net als CO2 veroorzaakt verhoogd H+ (verlaagde pH) vasodilatatie, met name in de cerebrale circulatie.
Lactinezuur, een product van anaëroob metabolisme, is een vasodilatator, zij het voor een groot deel vanwege het pH-effect.
Inorganisch fosfaat komt vrij bij de hydrolyse van adenine nucleotiden. Het kan enige vaatverwijdende activiteit hebben in samentrekkende skeletspieren.
RK Herzien 04/06/2007