Los cambios vasculares en la fisiopatología de las enfermedades en pequeños animales

Las nuevas teorías neurocirculatorias desde un enfoque clínico

Fernando H. Huarte

• Publisher: Ediciones Universidad Católica de Salta
• Year: 2019
• ISBN:
  9789506231767
• Topic: Medicina
• Subtopic: Medicina veterinaria

En el presente trabajo se ofrece un estudio metódico y funcional centrado en el sistema circulatorio periférico. Sin desechar el enfoque clásico -evidente soporte del conocimiento médico actual- este libro permite profundizar en algunos de los mecanismos comunes a todas las respuestas neurocirculatorias que se observan en los organismos que se estudian y se tratan desde la medicina veterinaria.El recorrido de estas páginas permitirán al lector -médico o estudiante- abordar los desafíos cotidianos a los que se enfrentan en el examen clínico que se realiza comúnmente en el consultorio. El autor parte desde la clínica como método de investigación aplicada y señala a los propios pacientes como una "fuente inagotable de conocimiento". De hecho, la guía fundamental que conduce el desarrollo de estas páginas surge de la observación y el análisis en sus pacientes, sustentadas y confrontadas en la bibliografía científica, y a la luz de la discusión académica, ámbito propio del autor.A lo largo de las 750 páginas condensadas en 10 capítulos de información científica abordada didácticamente a través de descripciones, análisis y gráficos, el lector podrá dar un "salto" en el análisis, desde una macro fisiopatología de órganos, a una micro que ya no reconoce barreras tisulares. El objetivo: apuntar a una clínica y terapéutica basadas en un más profundo conocimiento de los mecanismos operantes en los pequeños animales.

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Generalidades

1.1 Anatomía y fisiología del sistema vascular

El sistema vascular forma el nexo entre el corazón y los pulmones y entre el sistema cardiopulmonar y los tejidos orgánicos. En general existen tres tipos de vasos, a saber, arterias, venas y linfáticos; si bien los últimos no transportan sangre, son por supuesto una parte imprescindible del sistema vascular. La pared vascular está compuesta por tres capas: la íntima (la más interna de las capas), la túnica media y la túnica externa. Los vasos sanguíneos en general están divididos dependiendo de su función, localización y tamaño/calibre en: arterias, venas y capilares.

1.1.1 Anatomía vascular

Generalidades: Dada la gran presión de pulso presente en las arterias, sus paredes son más gruesas que las del resto de los vasos sanguíneos y linfáticos. Las arterias pueden dividirse en: arterias conductoras, arterias conducto y arterias de resistencia dependiendo de la posición que ocupan en el árbol arterial.

Las arterias mayores cercanas al corazón o arterias conductoras son las más grandes del organismo y poseen abundante tejido elástico, lo que les permite expandirse y retraerse (esto se denomina habitualmente “retroceso elástico” o también “efecto Windkessel”), amortiguando los cambios oscilatorios en la presión arterial que se generan como resultado de las contracciones ventriculares. Así, contribuyen a estabilizar el flujo en la periferia, donde se produce el intercambio de nutrientes. Ejemplos de arterias conductoras son la aorta, la pulmonar y la carótida. Poseen distensibilidad para resistir el estrés mecánico que experimentan; la energía acumulada en el proceso de distensión elástica es luego liberada propulsando el fluido en sentido normógrado. Así, en este retroceso elástico se acumula para luego disiparse la energía de la sístole y así se mantiene un flujo más continuo desde el corazón hacia la periferia. No obstante, el flujo pulsátil de determinadas características es necesario para el sostenimiento de las propiedades normales de la red circulatoria, que conforma un sistema de circuitos altamente sensible a las variaciones de la tensión mecánica.

Si comparamos el grado de aumento del radio de uno de estos vasos en relación a cada unidad de presión adicionada y lo asociamos a la presión hidrostática total, podemos trazar una curva que guarda relación con los componentes de la estructura estudiada. Los cambios en la pendiente de la figura 1-1 se deben a variaciones en el módulo de deformación elástica o módulo de Young. Para un material elástico lineal e isótropo, el módulo de Young tiene el mismo valor para distintos valores de tracción, siendo una constante independiente del esfuerzo siempre que no exceda de un valor máximo denominado límite elástico. Es decir, cada material tiene un módulo de Young determinado dentro de un rango de tensiones; su efecto predominará conforme la composición de la pared del vaso y la tensión aplicada. En cada segmento de la abscisa del diagrama existe un predominio de los efectos de la elastina, elastina/colágeno y colágeno, respectivamente. En el rango fisiológico, la pared vascular posee los atributos de elasticidad y rigidez de uno y otro material (figura 1-1).

Figura 1-1: Diagrama de tensión/deformación a diferentes niveles de presión hidrostática en la aorta de ratón estudiada ex vivo (modificado de Carta, 2009). Las áreas de bajo valor índice (hacia la izquierda del gráfico) representan el comportamiento de arterias compuestas por altos porcentajes de elastina que disipa el estrés por su complianza elástica. Se requieren menores cambios de presión para lograr un aumento fraccional del radio del vaso. En las áreas de elevado índice predomina el colágeno, estos vasos tienen menor elasticidad y por tanto mayor rigidez. Esto se ve del lado derecho del gráfico, donde se requieren presiones cada vez mayores para lograr aumentos del radio del vaso. Bajo niveles fisiológicos de presión hidrostática estas curvas se solapan parcialmente en el centro del gráfico, ilustrando la composición de los vasos reales, que combinan las ventajas de una y otra proteína, que aportan distensibilidad y elasticidad (elastina) y resistencia a las altas presiones (colágeno). No obstante, a lo largo de la vida la composición de las paredes de los grandes vasos tiende al aumento en los niveles de colágeno, volviendo las paredes más rígidas, lo que cambia los caracteres de la onda pulsátil en la periferia (ver texto). Ref: Ordenada= Tensión (fuerza [kPa]). Abscisa= Cociente tensión/deformación.

En tanto que las células musculares lisas (CsML) contribuyen significativamente al comportamiento mecánico de las arterias pequeñas, lo hacen mínimamente con respecto al comportamiento mecánico de las grandes arterias elásticas. En este último caso es de capital importancia la composición de la matriz extracelular (MEC) que forma la pared, de hecho existen estudios que muestran que los grandes vasos como la aorta, luego de ser irradiados experimentalmente para matar sus células, no cambian significativamente en sus propiedades biomecánicas si los comparamos con los vasos normales. Los componentes principales de la MEC en las grandes arterias elásticas son las proteínas elastina y el colágeno. La elastina proporciona distensibilidad reversible durante la carga cíclica que genera el trabajo cardíaco, mientras que el colágeno proporciona fuerza y evita la rotura de la pared cuando se la somete a alta presión. La solicitud mecánica es determinante en la composición de la pared y, por tanto, en la óptima proporción de estos componentes (1). Las fibras elásticas se fragmentan y degradan con la edad y los estados mórbidos, induciendo un incremento progresivo de la rigidez en la pared vascular (Wagenseil, 2012). Esto ocurre debido a que la producción de elastina no continúa en el adulto en tanto que sí lo hace la producción de colágeno que es unas 100-1000 veces más rígido que la elastina, de modo que en los individuos gerontes las unidades de elastina —disminuidas en número, fragmentadas y discontinuas— transfieren la carga mecánica a las fibras colágenas resultando un aumento de la rigidez en forma progresiva.

Dado que las paredes son el producto de células (por ejemplo, la MEC es producida por las CsML y mesenquimáticas), otro determinante en este problema es la expresión de distintos fenotipos en las células de la estructura parietal; algunos de ellos se asocian a una remodelación que favorece la rigidez de la estructura mas que otros fenotipos. En general, esto último en parte es producto de la interacción del genotipo con caracteres individuales/ambientales (por ejemplo, sedentarismo vs. actividad física). Pero también hoy se sabe que la disposición anatómica intrínseca de las células-madre en el embrión determina el comportamiento de las paredes de los vasos conformados en la vida adulta, o dicho de otra manera, el fenotipo varía de una región a otra del sistema vascular por una determinación de origen, ya que sus componentes proceden de diferentes nichos de células primordiales (cfr. 2.5.6). Así, por ejemplo, las paredes aórticas de la región toráxica tienen una tendencia a la aterosclerosis diferente a las paredes aórticas de la región abdominal. Este sorprendente hallazgo muestra cómo a menudo en biología existen múltiples causalidades para explicar los fenómenos. Por lo mismo, tampoco las terapias corrigen “todo”, por el contrario, la mayor parte del trabajo corre por cuenta del organismo.

Además, deben señalarse numerosos defectos genéticos que se han descubierto que producen aberraciones en la composición de las proteínas de la pared vascular (Wagenseil, 2012) que provocan deterioro de las aptitudes de los vasos cambiando los módulos de elasticidad normales, tema que no abordaremos aquí.

Las arterias conductoras se ramifican en las arterias conducto, como son la arteria braquial, la radial o la arteria femoral, cuya función es dirigir la sangre a regiones específicas del organismo. Las arterias conducto se dividen posteriormente en las arterias de resistencia o arterias nutricias, que son las responsables de la adecuada perfusión de los tejidos y forman parte de la microcirculación.

Las arterias de resistencia poseen abundantes células de músculo liso, densamente inervadas por nervios simpáticos, lo que les permite regular el flujo sanguíneo a los tejidos al contraerse o dilatarse en respuesta a la activación o inhibición del sistema simpático.

Las arteriolas contienen células endoteliales (CEs) y células musculares lisas (CsML), y están conformadas por tejido conectivo con menos elastina y colágeno que las arterias mayores. Los vasos sanguíneos más pequeños (microvasos, capilares) tienen células endoteliales rodeadas de membrana basal con pocas o ninguna CsML típica. En cambio poseen otras células perivasculares, llamadas pericitos, ubicados adyacentes al endotelio vascular, que tienen una función complementaria, pero de suma importancia para el conjunto del sistema (por ejemplo, participan en los procesos regenerativos). Estas células también están presentes en arteriolas, capilares y vénulas de menos de 30 µ de diámetro.

El sitio de perfusión e intercambio efectivo de los tejidos está en los capilares, que al igual que las arteriolas forman parte de la microcirculación. La principal función de los capilares es permitir el intercambio de gases, metabolitos y nutrientes entre la sangre y los tejidos. Este intercambio se produce a través de la pared de los capilares, que consiste en una única capa de células endoteliales. La eficiencia en el transporte de elementos se ve favorecida por el enlentecimiento del flujo sanguíneo, que aumenta el tiempo disponible para la difusión. No obstante esto, hay que tener en cuenta que una parte importante del pasaje de elementos desde la sangre al espacio extravascular también depende de la adecuada funcionalidad de las células endoteliales (ya que implica la participación de transportadores específicos), estando la enfermedad de estas últimas asociadas al inicio de enfermedades. Una vez que se produce el intercambio de gases y otros materiales, la sangre fluye hacia las vénulas, en donde se puede producir un intercambio gaseoso adicional. Las vénulas abocan en las venas periféricas, y estas en las venas cavas craneal y caudal, que desembocan en el corazón. En general, el diámetro de las venas se incrementa en la medida en que se acercan al corazón. Dado que la presión sanguínea en el sistema venoso es menor que la del sistema arterial, las paredes de las venas son más delgadas y distensibles que las arteriales. Esto les permite a las venas albergar grandes volúmenes de sangre con pequeños cambios en la presión. Mecanismos tales como el bombeo por parte del músculo estriado, el bombeo respiratorio o la activación de los nervios simpáticos les permite a las venas retornar eficazmente la sangre al corazón. Además, las venas contienen válvulas que previenen el flujo retrógrado de sangre, mientras que las células musculares de su pared les permiten contraerse y elevar la presión venosa, incrementando el retorno al corazón derecho. Los vasos linfáticos son los encargados de drenar el exceso de líquido intersticial de los tejidos y llevarlos hasta el corazón derecho, entre otras funciones. La composición de estos vasos recuerda a la estructura venosa.

Pared vascular en conjunto: Los vasos en general se componen de tres capas estructurales conocidas como túnicas. La capa más interna, la túnica íntima, se compone de células endoteliales que se encuentran fijas a una lámina basal, con colágeno tipo IV y laminina, apoyada además en una lámina elástica interna. El anclaje está compuesto por microfibrillas de conexión que se unen a una red de fibras de colágeno separados, fibras elásticas y fibrilina. Puesto que las células endoteliales pueden sintetizar elastina y colágeno, muy probablemente contribuyen a formar la capa subendotelial y la lámina elástica interna. Las CsML están presentes esporádicamente en la túnica íntima.

La capa media o túnica media se compone sobre todo de CsML alineadas circunferencialmente y de elastina dispuesta en laminillas u hojas fenestradas en una red continua tridimensional entre fibras de colágeno y capas delgadas de MEC, rica en proteoglicanos. Así se conforman las denominadas unidades laminares definidas como la asociación de laminillas elásticas con una CML adyacente. El número de unidades laminares se relaciona linealmente con las fuerzas tensionales intraparietales, habiendo mayor número de ellas en los vasos más proximales, que son los que experimentan mayor tensión en sus paredes. En general, el número de unidades laminares es constante en cada una de las distintas especies. La eliminación de las CsML de la aorta no altera sus características mecánicas estáticas, sugiriendo que estas propiedades dependen en mayor medida de las fibras de la MEC que además explican cerca de 50% del peso de los grandes vasos. A medida que nos alejamos del corazón, la composición varía hacia una mayor celularidad y reducción en el componente estructural de MEC. Como veremos en 2.7, la MEC tiene estrecha relación con las células del resto de la pared, participando críticamente en la señalización que hace posible las distintas funciones de la pared en conjunto.

La túnica externa, denominada adventicia, es una capa rica en colágeno situada por fuera de la lámina elástica externa que contiene miofibroblastos dispuestos longitudinalmente. El contenido relativamente alto de fibras de colágeno (tipo I y III) en la adventicia ayuda, como hemos dicho, a prevenir la ruptura vascular si se somete el vaso a presiones elevadas. La cantidad de colágeno determina, en consecuencia, la fuerza tensil que es capaz de soportar la pared de la arteria.

Células de la pared vascular

El estudio histológico de las células de la pared vascular (vg: células endoteliales, células musculares lisas, células nerviosas, pericitos, miofibroblastos, fibroblastos, células inmunes y células adiposas) excede los límites de este trabajo. En lugar de ocuparnos de esos temas, por otro lado bien descriptos en los textos específicos, en el capítulo 2 haremos una clasificación y un análisis eminentemente funcional de los distintos tipos celulares que resultará útil para el estudio de los fenómenos que veremos luego.

1.1.2 La microcirculación

La microcirculación es el componente terminal del sistema circulatorio. Representa el área de superficie más extensa de contacto del tejido endotelial con la sangre, dada su gran densidad y a pesar del pequeño tamaño de los capilares que la componen: para poder pasar por ellos los glóbulos rojos (GR) deben deformarse y pasar en fila uno detrás de otro. Esta situación genera un contacto íntimo de la superficie luminal de las CEs y los GR, haciendo muy eficaz el intercambio de elementos y a su vez tiene riesgos, ya que las alteraciones en las membranas de estas células pueden comprometer este intercambi...