12.1. Introducción: niveles de regulación cardiovascular
El sistema cardiovascular debe adaptar continuamente el flujo sanguíneo a las necesidades de cada tejido, que varían de forma rápida e independiente. Un músculo en ejercicio puede necesitar 20 veces más flujo que en reposo, mientras que el riñón y el cerebro mantienen un flujo relativamente constante independientemente de la situación. Para conseguir esta distribución dinámica, el sistema cardiovascular dispone de mecanismos reguladores que operan a diferentes niveles y escalas temporales.
Los mecanismos de regulación pueden actuar sobre el corazón (modificando el gasto cardíaco) o sobre los vasos (modificando la resistencia al flujo mediante vasoconstricción o vasodilatación).
En cuanto a su alcance, se distinguen:
- Mecanismos locales: solo afectan al territorio donde operan.
- Mecanismos generales: coordinan la respuesta de todo el organismo.
Este tema aborda los mecanismos locales; los generales (nerviosos, humorales y renales) se desarrollan en el Tema 13.
La regulación local garantiza que cada tejido reciba exactamente el flujo que necesita en cada momento, sin depender de órdenes del sistema nervioso central. Es la base de la hiperemia funcional: el aumento automático del flujo en un órgano activo.
12.2. Regulación intrínseca del corazón
El corazón dispone de dos mecanismos propios de autorregulación que ajustan su rendimiento sin necesidad de señales nerviosas ni hormonales.
12.2.1. Regulación heterométrica: ley de Frank-Starling
El volumen de sangre que llega al ventrículo durante la diástole varía con el retorno venoso, la postura, la respiración y muchos otros factores.
El corazón responde a estas variaciones de forma automática gracias a la ley de Frank-Starling: dentro de límites fisiológicos, cuanto mayor es el volumen telediastólico, mayor es la fuerza de contracción y mayor el volumen sistólico resultante.
Recuerda que el mecanismo es celular. El aumento del volumen de llenado distiende las fibras miocárdicas, lo que optimiza la disposición de los filamentos de actina y miosina y favorece la formación de puentes cruzados. Se denomina heterométrica porque depende de cambios en la longitud de la fibra en el momento previo a la contracción.
La ley de Frank-Starling es el principal mecanismo que iguala el gasto del ventrículo derecho y el izquierdo latido a latido. Si el ventrículo derecho expulsa un poco más de sangre, el izquierdo recibe más volumen, se distiende más y responde expulsando exactamente esa cantidad extra. Sin este mecanismo, la sangre se acumularía en la circulación pulmonar con cada latido.
12.2.2. Regulación homeométrica
La regulación homeométrica ajusta la contractilidad del corazón sin que cambie la longitud de las fibras.
Su mecanismo principal es metabólico. Cuando la postcarga aumenta (por ejemplo, por un aumento de la presión aórtica), el ventrículo no puede expulsar toda la sangre y queda un mayor volumen residual. Esto reduce la perfusión de las arterias coronarias y disminuye el aporte de oxígeno al miocardio. Los miocitos responden liberando metabolitos vasodilatadores que dilatan las coronarias y restauran la perfusión, recuperando la contractilidad.
En la práctica clínica, el término «inotropismo» hace referencia precisamente a la regulación homeométrica: los fármacos inotrópicos positivos (digoxina, dobutamina) aumentan la contractilidad sin modificar el volumen de llenado.
12.3. Autorregulación local del flujo sanguíneo
La autorregulación es la capacidad de un tejido para mantener su flujo sanguíneo relativamente constante ante variaciones de la presión de perfusión, o para ajustarlo a sus necesidades metabólicas. Opera a través de dos mecanismos complementarios.
12.3.1. Mecanismo metabólico
Cuando el metabolismo de un tejido aumenta, el consumo de oxígeno y nutrientes sube y la producción de metabolitos vasodilatadores se incrementa. Entre estos metabolitos se encuentran la adenosina, el CO₂, el H⁺, el K⁺, el lactato y la histamina. Todos ellos actúan directamente sobre el músculo liso de las arteriolas y los esfínteres precapilares, produciendo vasodilatación y aumentando el flujo exactamente en el territorio que lo necesita.
Respecto al oxígeno:
- Cuando la pO₂ local cae, la vasodilatación es inmediata y proporcional al déficit.
- Cuando la pO₂ se recupera, el tono vascular se restaura.
Este sistema de retroalimentación negativa garantiza un ajuste fino y continuo del flujo a la demanda metabólica.
La hiperemia reactiva es la demostración clínica más clara del mecanismo metabólico.
Tras ocluir una arteria durante unos segundos y liberar la oclusión, el flujo en el territorio distal aumenta muy por encima del valor basal durante un período variable. La acumulación de metabolitos durante la isquemia produce una vasodilatación máxima que se resuelve gradualmente a medida que los metabolitos se aclaran.
12.3.2. Mecanismo miógeno
El músculo liso vascular responde al estiramiento contrayéndose. Cuando la presión intravascular aumenta, la pared arterial se distiende y el músculo liso reacciona con una contracción que reduce el calibre y limita el aumento de flujo. A la inversa, cuando la presión cae, el músculo liso se relaja y el vaso se dilata. Este comportamiento, descrito por Bayliss a principios del siglo XX, es intrínseco de la pared vascular y no requiere mediadores metabólicos ni nerviosos.
El mecanismo miógeno complementa al metabólico: mientras el metabólico ajusta el flujo a la demanda, el miógeno protege los capilares frente a aumentos bruscos de presión arterial sistémica, evitando que la hipertensión se transmita directamente al lecho capilar.
Los dos mecanismos de autorregulación local actúan en direcciones opuestas ante el mismo estímulo de aumento de presión.
El miógeno produce vasoconstricción (limita el flujo), mientras que si ese aumento de presión va acompañado de mayor metabolismo el metabólico produce vasodilatación (aumenta el flujo).
El resultado final depende del equilibrio entre ambos.
| Característica | Mecanismo metabólico | Mecanismo miógeno |
|---|---|---|
| Estímulo | Acumulación de metabolitos vasodilatadores (adenosina, CO₂, H⁺, K⁺, lactato) o descenso de pO₂ | Aumento de la presión intravascular → estiramiento de la pared vascular |
| Respuesta | Vasodilatación arteriolar y apertura de esfínteres precapilares | Vasoconstricción del músculo liso (respuesta miogénica de Bayliss) |
| Efecto sobre el flujo | Aumenta el flujo en el territorio activo | Limita el aumento de flujo ante subidas de presión arterial |
| Función principal | Adaptar el flujo a la demanda metabólica del tejido | Proteger los capilares frente a hipertensión; mantener flujo constante |
| Dependencia nerviosa | Ninguna: opera en tejidos completamente denervados | Ninguna: es una propiedad intrínseca del músculo liso vascular |
| Ejemplo clínico | Hiperemia funcional en el músculo durante el ejercicio; hiperemia reactiva tras isquemia | Autorregulación del flujo renal y cerebral ante cambios de presión arterial |
12.4. Regulación crónica local: angiogénesis y circulación colateral
Cuando las necesidades metabólicas de un tejido se mantienen elevadas de forma prolongada, los mecanismos agudos de vasodilatación resultan insuficientes. En el plazo de días a semanas, el organismo responde con cambios estructurales en la vascularización.
La angiogénesis adaptativa consiste en el aumento del número y calibre de los vasos en el territorio hipoperfundido. El estímulo principal es la hipoxia tisular, que induce la expresión del factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF). En la hiperoxia ocurre el proceso inverso y la densidad capilar disminuye. Este mecanismo explica por qué los tejidos entrenados (músculo esquelético de un deportista, miocardio en la cardiopatía isquémica crónica) desarrollan una vascularización más densa.
La circulación colateral se establece cuando un vaso queda obstruido. En una primera fase, los vasos colaterales preexistentes se dilatan para intentar compensar la pérdida de flujo. Si la obstrucción se mantiene, en semanas o meses se desarrollan nuevos vasos que rodean la obstrucción y reconectan el territorio afectado. La eficacia de la circulación colateral varía mucho según el territorio. Es muy escasa en la circulación coronaria y cerebral (donde la obstrucción aguda produce infarto), y relativamente eficaz en los miembros inferiores ante la obstrucción crónica arterioesclerótica.
En la isquemia crónica de miembros inferiores por aterosclerosis, la obstrucción gradual de las arterias permite el desarrollo de circulación colateral que puede mantener una perfusión suficiente en reposo. El síntoma guía es la claudicación intermitente: dolor muscular en la pantorrilla al caminar que desaparece con el reposo, porque el flujo colateral es suficiente en reposo pero insuficiente durante el ejercicio.
12.5. Factores endoteliales vasoactivos
El endotelio es un órgano activo que produce y responde a múltiples señales químicas y que desempeña un papel central en el control del tono vascular local.
Las células endoteliales sintetizan factores vasoactivos de dos tipos: relajantes y contráctiles, que se encuentran en equilibrio dinámico. La tendencia basal es hacia la relajación, lo que facilita el flujo sanguíneo en condiciones normales.
12.5.1. Factores relajantes endoteliales
Óxido nítrico (NO)
El NO es el principal factor relajante derivado del endotelio (EDRF, según la nomenclatura clásica que precedió a su identificación química). Es una molécula de bajo peso molecular, liposoluble y altamente difusible, lo que le permite atravesar fácilmente la membrana del músculo liso adyacente. Su vida media es muy corta (segundos), lo que limita su acción al entorno inmediato de la célula que lo produce.
Se sintetiza en las células endoteliales a partir de L-arginina por acción de la NO sintetasa endotelial (eNOS), con producción simultánea de L-citrulina. Los principales estímulos que activan la eNOS son el rozamiento del propio flujo sanguíneo laminar sobre el endotelio y la acetilcolina.
Una vez sintetizado, el NO difunde al músculo liso vascular, donde se une al grupo hemo de la guanilato ciclasa soluble. Esta unión activa la enzima, que aumenta la producción de GMPc. El GMPc activa proteincinasas que reducen el calcio intracelular del músculo liso por varios mecanismos: apertura de canales de K⁺ (hiperpolarización), activación del bombeo de Ca²⁺ hacia el retículo sarcoplásmico e inhibición de la fosfodiesterasa 3 (lo que también eleva el AMPc). El resultado final es la relajación del músculo liso y la vasodilatación.
La vía del NO es una pregunta recurrente durante la carrera, desde fisiología general hasta cardiología, pasando por farmacología.
Los nitratos (nitroglicerina, mononitrato de isosorbida) actúan como dadores exógenos de NO. Los inhibidores de la fosfodiesterasa 5 (sildenafilo) prolongan el efecto del GMPc impidiendo su degradación.
Una pregunta frecuente es: ¿por qué la acetilcolina dilata los vasos in vivo pero los contrae si se elimina el endotelio? Porque su efecto vasodilatador depende de la liberación de NO por el endotelio; sin endotelio, solo actúa sobre los receptores muscarínicos del músculo liso, produciendo contracción.
Prostaciclina (PGI₂)
La prostaciclina es un eicosanoide sintetizado por el endotelio a partir del ácido araquidónico mediante la ciclooxigenasa (COX) y la prostaciclina sintasa.
Produce relajación del músculo liso vascular mediante la activación de la adenilato ciclasa, que eleva el AMPc e inhibe la contracción.
Además inhibe la agregación plaquetaria, lo que la convierte en un antagonista fisiológico del tromboxano A₂ plaquetario.
Factor hiperpolarizante derivado del endotelio (EDHF)
Cuando se bloquean simultáneamente el NO y la prostaciclina, persiste una respuesta relajante residual que se atribuye al EDHF. Su naturaleza química no está completamente definida, aunque los estudios apuntan a que produce hiperpolarización del músculo liso mediante la activación de canales de K⁺.
Su importancia relativa varía según el lecho vascular, dado que presenta una influencia mayor en vasos de pequeño calibre, donde el NO tiene menor protagonismo.
12.5.2. Factores contráctiles endoteliales
Endotelina (ET)
La endotelina es el vasoconstrictor endógeno más potente conocido. Se sintetiza como preproendotelina, que es procesada a proendotelina y finalmente a endotelina-1 por la enzima convertidora de endotelina (ECE). Los estímulos que inducen su síntesis incluyen:
- La hipoxia.
- Las fuerzas de cizallamiento (flujo sanguíneo turbulento).
- La angiotensina II.
- La trombina.
La endotelina actúa a través de dos tipos de receptores.
- Los receptores tipo A (ETA), localizados en el músculo liso vascular, median la vasoconstricción mediante el aumento del calcio intracelular a través de segundos mensajeros.
- Los receptores tipo B (ETB), localizados tanto en el endotelio como en el músculo liso, producen efectos opuestos según su localización:
- En el endotelio activan la eNOS y la prostaciclina sintasa, promoviendo la vasodilatación.
- En el músculo liso se oponen a la contracción.
- Esta dualidad permite una modulación fina de la respuesta vasomotora.
Los antagonistas de los receptores de endotelina (bosentán, macitentan) se emplean en el tratamiento de la hipertensión arterial pulmonar, donde la sobreproducción de endotelina contribuye de forma importante a la vasoconstricción pulmonar y al remodelado vascular. Es uno de los pocos ejemplos en que la diana terapéutica es un factor endotelial contráctil.
Tromboxano A₂ (TXA₂)
El tromboxano A₂ es un eicosanoide producido principalmente por las plaquetas (no por el endotelio), aunque el endotelio puede sintetizarlo en pequeñas cantidades.
Produce vasoconstricción y promueve la agregación plaquetaria, actuando como antagonista fisiológico de la prostaciclina.
El equilibrio entre TXA₂ (plaquetario) y PGI₂ (endotelial) es fundamental en la regulación de la hemostasia y el tono vascular local.
| Factor | Tipo | Síntesis / origen | Mecanismo | Efecto |
|---|---|---|---|---|
| Óxido nítrico (NO) | Relajante | Endotelio. eNOS a partir de L-arginina. Estímulo: ACh, estrés de cizallamiento | Activa guanilato ciclasa → ↑ GMPc → ↓ Ca²⁺ intracelular | Vasodilatación. Inhibición de agregación plaquetaria |
| Prostaciclina (PGI₂) | Relajante | Endotelio. COX + prostaciclina sintasa a partir de ácido araquidónico | Activa adenilato ciclasa → ↑ AMPc → relajación | Vasodilatación. Inhibición de agregación plaquetaria |
| EDHF | Relajante | Endotelio. Naturaleza no completamente definida | Apertura de canales de K⁺ → hiperpolarización del músculo liso | Vasodilatación (predomina en vasos pequeños) |
| Endotelina-1 (ET-1) | Contráctil | Endotelio. Procesamiento de preproendotelina por ECE. Estímulo: hipoxia, angiotensina II | ETA en músculo liso → ↑ Ca²⁺; ETB en endotelio → ↑ NO y PGI₂ | Vasoconstricción potente (vía ETA). Modulación por ETB endotelial |
| Tromboxano A₂ (TXA₂) | Contráctil | Principalmente plaquetas (también endotelio en menor medida). COX plaquetaria | Receptores TP en músculo liso → ↑ Ca²⁺ → contracción | Vasoconstricción. Promoción de agregación plaquetaria |
