Come la pressione sanguigna influisce sulla gittata cardiaca

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La misurazione della pressione arteriosa è uno degli elementi più basilari della gestione del paziente. La pressione arteriosa è determinata dal volume espulso dal cuore nelle arterie, dall'elastanza delle pareti delle arterie e dalla velocità con cui il sangue fuoriesce dalle arterie. Questa revisione discuterà le tre forze che determinano la pressione in un recipiente: energia elastica, cinetica e gravitazionale. L'accento sarà posto sull'importanza della distribuzione delle resistenze arteriose, sull'elastanza del pareti dei grandi vasi e pressioni critiche di chiusura nelle piccole arterie e arteriole. La regolazione della pressione arteriosa avviene attraverso cambiamenti nella gittata cardiaca e cambiamenti nella resistenza vascolare, ma queste due variabili controllate a volte possono essere in conflitto.

La pressione arteriosa è uno dei parametri clinici più comunemente misurati e i valori della pressione arteriosa sono i principali determinanti delle decisioni terapeutiche. Tuttavia, l'interpretazione del significato fisiologico della pressione sanguigna in un singolo paziente non è sempre un compito facile. Questo articolo esamina le basi fisiche e i determinanti fisiologici della pressione arteriosa e la relazione tra pressione arteriosa e perfusione tissutale. Alcune delle questioni sono state trattate in una precedente revisione sulla pressione sanguigna [1]. L'obiettivo di questo lavoro è quello di fornire una guida quando si considerano le opzioni terapeutiche, ma non è possibile fornire un algoritmo definitivo con conoscenze attuali.

La pressione è una forza distribuita su una superficie e, come tale, ha le stesse unità della tensione. Il termine pressione è usato al posto di tensione perché la tensione è determinata in un'unica direzione, mentre la pressione può essere utilizzata sulle superfici curve dei recipienti e ha le unità di forza per area della sezione trasversale. La forza è il prodotto della massa e dell'accelerazione, e l'unità standard è un Pascal, che è un newton per metro quadrato. Tuttavia, le pressioni vascolari sono ancora più spesso misurate in unità di lunghezza di millimetri di mercurio o centimetri di acqua. Questo ha origini storiche. Prima della disponibilità dei trasduttori elettronici, le pressioni venivano misurate con colonne d'acqua o di mercurio. La massa della colonna è il prodotto del volume e della densità. La densità dell'acqua è 1 e quella del mercurio è 13,6 volte quello dell'acqua. L'altezza di una colonna di fluido è proporzionale al volume sull'area della sezione trasversale della colonna, e quindi ha unità di lunghezza. La pressione, quindi, è proporzionale al prodotto della densità del fluido e dell'altezza del fluido e fornisce la forza per area della sezione trasversale. La forza sulla colonna d'acqua, o mercurio, è l'accelerazione della colonna per gravità. Queste misure di "lunghezza" della forza sono relative, poiché dipendono dalla posizione sulla terra rispetto al centro della terra. Tuttavia, l'accelerazione dovuta alla gravità è simile su tutta la terra terrestre. È addirittura solo circa lo 0,2% più basso in cima al Monte Everest. Pertanto, le unità basate sulla lunghezza sono ancora utili per le misurazioni biologiche. Le unità di millimetri di mercurio (mmHg) vengono convertite in kilopascal moltiplicando per 0,13.

Tre

tipi di energia producono pressione arteriosa: elastica, cinetica e gravitazionale. Di gran lunga la più significativa è l'energia elastica. Il volume all'interno delle strutture vascolari allunga le loro pareti elastiche e produce una forza di rinculo che, in base alle proprietà elastiche della struttura, crea una pressione. I materiali che compongono le strutture vascolari non sono omogenei in modo che la relazione volume-pressione dei vasi arteriosi non sia lineare e abbia una curvilinearità convessa [2,3,4] (Fig. 1). La resistenza all'allungamento di una sostanza è chiamata elastanza e l'inverso, la facilità di allungamento, la conformità. Il normale flusso sanguigno è pulsatile a causa della natura ciclica dello svuotamento e del riempimento cardiaco. Le conseguenti variazioni cicliche del volume dell'aorta producono le variazioni cicliche della pressione arteriosa. Sebbene l'elastanza della parete dei vasi arteriosi vari con il volume, in brevi periodi di tempo l'effettiva relazione curvilinea tra volume e pressione è costante perché è determinata dalla composizione della parete vascolare [2, 4]. I cambiamenti in questa relazione curvilinea dell'elastanza aortica richiedono cambiamenti nella matrice della parete che non si verificano in modo acuto, ma piuttosto si verificano nel tempo con processi cronici come l'ipertensione di lunga durata e l'invecchiamento.

La pressione deve essere misurata rispetto a un valore di riferimento definito come zero. Molto spesso il riferimento per la pressione zero è la pressione atmosferica perché questa è la pressione che circonda il corpo. La pressione all'interno di un recipiente rispetto alla pressione all'esterno di un recipiente fornisce la pressione che distende la parete del recipiente ed è chiamata pressione transmurale. Ad esempio, se la pressione atmosferica esterna è chiamata zero e la pressione all'interno dell'aorta è di 120/80 mmHg, la pressione transmurale è semplicemente di 120/80 mmHg. Tuttavia, se la pressione atmosferica è di 760 mmHg, la pressione reale attraverso la parete arteriosa relativa alla pressione zero assoluta è 880/840 mmHg, ma se questo valore assoluto dovesse essere utilizzato per determinare se la pressione transmurale è cambiata, si dovrebbe prima determinare se la pressione atmosferica è cambiata. cambiato!

La tensione attraverso le pareti del recipiente viene spesso calcolata con l'uso della relazione di Laplace e del valore della pressione all'interno del recipiente rispetto alla pressione atmosferica. Tuttavia, la relazione di Laplace presuppone che la parete sia molto sottile rispetto al raggio della struttura, come nel caso di una bolla di sapone [5]. Pertanto, sebbene comunemente usata, questa semplificazione non è valida per le strutture vascolari e l'equazione completa per la valutazione della tensione della parete deve essere utilizzata con i valori di pressione relativi alla pressione zero assoluta [6, 7]. Quando la tensione viene calcolata in questo modo, la tensione attraverso la parete è un valore negativo nella maggior parte dei recipienti, il che significa che i recipienti tendono ad esplodere piuttosto che a collassare, e le tensioni della parete sono in realtà valori più o meno negativi.

Energia cinetica

La seconda forza che determina la pressione arteriosa è l'energia cinetica, che è dovuta alla velocità del sangue che scorre [8]. Cinetico l'energia è uguale al prodotto di metà della massa (m) del sangue, che è il prodotto del volume e della densità del sangue, e del quadrato della velocità del sangue (v):

La velocità del sangue che scorre è espressa in unità di distanza nel tempo. Il prodotto della velocità del sangue e dell'area della sezione trasversale di un vaso dà il flusso di sangue in unità di volume per volta. L'energia cinetica contribuisce solo per circa il 3% della forza totale al picco della normale pressione sistolica, ma l'energia cinetica costituisce una percentuale maggiore della pressione nelle vene e nei vasi polmonari di grandi dimensioni perché la velocità del sangue è simile a quella delle grandi arterie, mentre l'energia elastica è molto più piccola.

L'energia cinetica può produrre alcuni risultati confusi, tra cui il sangue che sembra fluire da una pressione più bassa a una più alta e l'aspetto che Il sangue scorre in salita! Ciò si verifica perché il flusso si basa sulla differenza di energia totale in un sistema e non solo sulla differenza di energia elastica. Esempi di ciò si verificano quando sezioni di navi si allargano o si restringono. La Figura 2 mostra un esempio di dilatazione aneurismatica di un vaso. La pressione viene misurata con un catetere riempito di liquido con l'apertura rivolta verso il flusso in entrata, come avviene con la maggior parte dei cateteri arteriosi e un altro catetere che ha un'apertura perpendicolare al flusso (pressione laterale). Il flusso in L/min deve essere lo stesso in ogni sezione del recipiente perché ciò che entra deve uscire per mantenere la conservazione della massa. Tuttavia, nella regione della dilatazione aneurismatica, dove il diametro è molto più grande, la velocità è molto più lenta perché l'area della sezione trasversale cambia con il quadrato del raggio. L'energia non può essere creata né distrutta, quindi la diminuzione dell'energia cinetica viene convertita in energia elastica. Questo aumenta la pressione sulla parete dell'area dilatata e porta a un'ulteriore dilatazione e a un ulteriore aumento della pressione sulla parete già indebolita fino a quando la parete non si allunga fino a raggiungere un valore critico e si rompe. Nel segmento del vaso distale all'aneurisma, la velocità è di nuovo più alta e l'energia elastica viene riconvertita in energia cinetica in modo che sembri che il sangue scorra da un'area di pressione più bassa a un'area di pressione più alta quando viene utilizzato un catetere rivolto verso il flusso.

cinetica ha probabilmente un ruolo maggiore nei pazienti settici con elevata gittata cardiaca, poiché il flusso più elevato significa che c'è una maggiore componente cinetica e, allo stesso tempo, L'energia elastica è diminuita dalla vasodilatazione. Ciò produrrà una differenza tra la pressione misurata con i cateteri intravascolari rivolti verso il flusso e la pressione misurata con un dispositivo non invasivo che misura solo la componente elastica laterale dell'energia. Inoltre, la diminuzione della forza elastica laterale potrebbe alterare le risposte miogeniche, mentre l'aumento della velocità nei piccoli vasi altererà lo stress di taglio e i due potrebbero alterare il corretto adattamento del flusso alle esigenze metaboliche del tessuto.

Energia gravitazionale

L'importanza della componente gravitazionale dell'energia per il flusso sanguigno è importante quando la pressione viene misurata con un sistema riempito di fluido. Questo perché la posizione del trasduttore e la scelta del livello di riferimento hanno un grande impatto sul valore misurato ed è fondamentale che il livello di riferimento sia standardizzato. L'effetto gravitazionale sul corpo è molto significativo in posizione eretta. Ad esempio (Fig. 3), in una persona che è alta 182 cm, e che ha una pressione sistolica di 110/70 mmHg e una pressione media di 83 mmHg misurata a livello del cuore, la pressione misurata con un trasduttore posto nella parte superiore della testa è solo di circa 66/26 mmHg con una media di 39 mmHg. D'altra parte, se il trasduttore è posto a livello del piede, la pressione sarebbe di 198/158 mmHg e una media di 171 mmHg. Vale la pena notare che le normali pressioni per la perfusione cerebrale nella postura eretta sono molto al di sotto degli obiettivi clinicamente raccomandati, ma non abbiamo bisogno di noradrenalina per camminare!

gravitazionale non è un fattore importante per la valutazione della pressione arteriosa in posizione supina, ma è comunque un fattore significativo per il ritorno venoso perché le pressioni venose sono basse e la differenza di pressione tra la regione di compliance venosa sistemica e l'atrio destro è compresa tra soli 4 e 8 mmHg, che è di circa 6-11 cm di altezza. Ciò può produrre differenze nel ritorno venoso in posizione supina e prona e di conseguenza nella gittata cardiaca [9].

Il principale determinante della pressione arteriosa è l'allungamento delle pareti delle arterie in base al volume che contengono. Questo volume aumenta in sistole perché l'afflusso supera il deflusso e diminuisce dopo il picco di espulsione perché il deflusso supera l'afflusso. Il deflusso dipende dal resistenza allo svuotamento dell'albero arterioso e all'elastanza delle pareti del vaso. Il prodotto dell'inverso dell'elastance (compliance) e della resistenza a valle dà la costante di tempo di svuotamento dei vasi arteriosi. La costante di tempo è il tempo necessario per raggiungere il 63% di un nuovo stato stazionario dopo un cambiamento graduale di flusso o pressione. Le costanti di tempo sono importanti nei sistemi pulsatili perché stabiliscono la quantità di riempimento e svuotamento del volume aortico che può verificarsi in base alla frequenza cardiaca, alle proporzioni dei tempi di contrazione e rilassamento durante la sistole e al tempo di diastole.

La

resistenza al flusso in un tubo è data dalla legge di Poiseuille, la quale dice che, in un tubo a flusso laminare, la resistenza, che è la perdita di energia per attrito, è determinata dalla lunghezza del tubo, dalla viscosità del sangue e dall'inverso del raggio del tubo elevato alla quarta potenza [4]. Il raggio del vaso è quindi il determinante dominante della resistenza e l'unico fattore che può cambiare rapidamente in modo significativo. La resistenza totale dei tubi in serie è determinata sommando tutte le singole resistenze in serie; al contrario, la somma delle resistenze parallele è determinata da:

1/Rtotale = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3... 1/Rn

Ciò è dovuto al fatto che maggiore è il numero di canali paralleli, maggiore è l'area della sezione trasversale complessiva e maggiore è il raggio effettivo complessivo. Le resistenze variano tra i diversi letti vascolari. I fattori includono le dimensioni del letto vascolare e la densità dei vasi. A causa delle loro dimensioni, i letti splancnici e muscolari hanno resistenze vascolari complessivamente basse. Tuttavia, quando i flussi sono correlati alla massa del tessuto, il tessuto muscolare ha un'elevata resistenza di base perché il flusso per massa è basso. L'importanza di questo è che la variazione del flusso in diversi letti vascolari con una diminuzione della pressione arteriosa dipende dalla pendenza della linea pressione-flusso in quella regione [1]. Più ripida è la pendenza della relazione, maggiore è la caduta di flusso per una data diminuzione della pressione. Il rene inizia con una relazione pressione-flusso molto ripida, valutata in base alla massa o in proporzione alla gittata cardiaca totale del corpo, e ha una piccola capacità di dilatarsi ulteriormente [10] (Fig. 4).

Il fattore importante nella valutazione delle riserve di flusso in una regione vascolare è la pendenza massima della linea regionale pressione-flusso perché questa indica il limite fisico per fluire a una data pressione (Fig. 4). Il flusso sanguigno coronarico può aumentare di cinque volte al di sopra del flusso a una frequenza cardiaca a riposo di 70 battiti al minuto. Pertanto, a basse frequenze cardiache, il cuore ha riserve di flusso sanguigno molto ampie, che consentono al cuore di tollerare grandi diminuzioni della pressione arteriosa. Tuttavia, questo non è vero quando c'è un'ostruzione coronarica fissa che limita la diminuzione della resistenza coronarica. D'altra parte, la capacità di aumentare la pendenza della relazione pressione-flusso nel rene è limitata, il che rende il rene molto sensibile alle diminuzioni della pressione sanguigna.

Pressione critica di chiusura

Resistenza al flusso attraverso un tubo si calcola come la differenza tra le pressioni a monte e a valle, divisa per la portata tra le due pressioni. Di conseguenza, la resistenza vascolare sistemica è tipicamente calcolata come la differenza tra la pressione media aortica e la pressione atriale destra, o pressione venosa centrale, che di solito sono le stesse. Questo calcolo presuppone che il sistema vascolare funzioni come un tubo continuo, ma questo non è vero. La maggior parte dei tessuti ha pressioni di chiusura critiche a livello delle arteriole. Questi sono anche chiamati cascate vascolari o resistori di Starling [11]. La presenza di una pressione critica di chiusura crea gli stessi fenomeni che esistono nelle vene quando la pressione all'interno di un vaso è inferiore alla pressione esterna, ma nelle arteriole la limitazione del flusso è probabilmente creata dalle caratteristiche del flusso in piccoli vasi senza vero collasso. Quando esistono proprietà simili a cascate, la pressione a valle non è più gli effetti del flusso e la resistenza arteriosa devono essere calcolati dalla pressione arteriosa media alla pressione critica di chiusura e non alla pressione atriale destra. Studi sugli animali suggeriscono che la pressione critica media di chiusura per l'intera circolazione è di circa 30 mmHg [12], ma la pressione critica di chiusura differisce tra i letti vascolari [13]. Ad esempio, nel muscolo scheletrico a riposo la pressione critica di chiusura è stata stimata in oltre 60 mmHg [14]. Nella circolazione coronarica, la pressione critica di chiusura è probabilmente compresa tra 15 e 25 mmHg in condizioni basali [15]. Purtroppo, la pressione critica media di chiusura arteriosa attualmente non può essere valutata in una persona integra né per tutto il corpo né nelle regioni locali.

Quando è presente una pressione critica di chiusura, l'uso della pressione atriale destra o venosa centrale come valore della pressione a valle per il sistema vascolare produce un errore importante nella valutazione comune di resistenza vascolare. Questo perché la pendenza della vera relazione tra flusso e pressione, cioè l'inverso della resistenza, è molto più ripida di quella ottenuta con questo calcolo standard. Peggio ancora, l'errore aumenta quanto più bassa è la pressione o il flusso, perché la pressione al di sotto della pressione critica di chiusura non influisce sul flusso, ma occupa una percentuale sempre maggiore della pressione totale utilizzata per il calcolo. Questo errore fa sembrare che ci sia un aumento della resistenza vascolare quando il flusso diminuisce, il che avrebbe senso fisiologicamente come difesa contro una caduta della pressione arteriosa, ma si verifica dall'errore di misurazione anche se non c'è una vera e propria vasocostrizione. Questo errore rende difficile sapere se un farmaco come il milrinone ha migliorato la gittata cardiaca grazie alla sua azione inotropa o perché dilata i vasi e riduce il postcarico. Per sapere veramente cosa è successo, è necessario avere due punti su un linea pressione-flusso, ma questo non può essere facilmente ottenuto nei soggetti umani e, del resto, non è facile da ottenere nella maggior parte degli studi sugli animali. Un punto utile è che se la gittata cardiaca aumenta con un aumento o nessun cambiamento della pressione arteriosa, c'è stato un vero aumento della funzione cardiaca. Il messaggio è che i numeri di resistenza sono di scarsa utilità e notare il cambiamento relativo nel flusso sanguigno e nella pressione sanguigna è molto più utile.

La pressione critica di chiusura arteriolare è aumentata da una diminuzione della pressione del seno carotideo e dagli agonisti alfa-adrenergici [16, 17]. Viene diminuito dall'aumento della pressione arteriosa attraverso la risposta miogenica [18] e dai calcio-antagonisti [19]. Diminuisce anche con l'iperemia reattiva e l'iperemia indotta dall'esercizio fisico [14, 20], indicando che risponde anche all'attività metabolica locale.

Accoppiamento cardiaco-aortico

Il principale determinante della gittata sistolica da parte del cuore in eiezione è la pressione alla quale la valvola aortica si apre, perché questa è la pressione alla quale il muscolo cardiaco inizia ad accorciarsi con una contrazione quasi isotonica (Fig. 5). Quando la valvola aortica si apre, il ventricolo sinistro non è ancora al picco di elastanza sistolica e l'eiezione continua fino a raggiungere il massimo di elastanza ventricolare sinistra [21, 22]. L'elastanza ventricolare massima, cioè la pendenza della linea pressione-volume telesistolica, è solo una proprietà del cuore e non è una funzione del carico sul cuore. La pendenza di questa relazione è la stessa sia che il cuore si contragga isometricamente o isotonicamente [21]. La pressione diastolica alla quale la valvola aortica si apre è funzione del volume che si trova ancora nell'aorta alla fine della diastole. Tale volume è determinato da un insieme di fattori: la quantità di volume che è stata immessa nell'aorta durante la sistole precedente, il tempo concesso per lo svuotamento del volume, che dipende dal lunghezza della diastole, la resistenza arteriosa a valle, le pressioni critiche di chiusura nelle piccole arterie o arteriole e l'elastanza aortica. La resistenza e la compliance (inversa dell'elastance) della parete aortica determinano la costante di tempo dello svuotamento arterioso e il volume rimasto nell'aorta alla fine di ogni ciclo. Un aumento dell'elastanza aortica reale (cioè la forma e la posizione dell'intera curva; Fig. 1) è importante perché è un determinante della pressione diastolica alla quale si apre la valvola aortica, della forma della pressione del polso e della velocità delle onde di pressione in avanti e indietro nell'aorta [23, 24]. In definitiva, il valore finale della pressione arteriosa è stabilito dai forti meccanismi di regolazione che assicurano che la gittata cardiaca e il ritorno del sangue al cuore corrispondano alle esigenze metaboliche e come aggiustamenti della resistenza vascolare e delle pressioni critiche di chiusura regionali per mantenere una pressione arteriosa costante. Ciò significa che che la pressione arteriosa non deve essere considerata isolatamente.

dinamica è diventata recentemente popolare. Si sostiene che possa essere una misura utile per valutare l'accoppiamento tra cuore e circolazione [25,26,27,28]. È derivato da concetti introdotti da Sunagawa e collaboratori [29, 30], che hanno tentato di derivare un'equazione che mette in relazione la gittata sistolica con le proprietà meccaniche del ventricolo e del sistema vascolare. Le loro equazioni hanno previsto la gittata sistolica in base a elastan aortici e ventricolari derivati. I requisiti non apprezzati erano che la pressione diastolica ventricolare fosse considerata nella parte più piatta della curva di riempimento diastolica ventricolare e che la frequenza cardiaca fosse costante, nessuna delle quali può essere assicurata nella circolazione intatta. Quando queste ipotesi sono vere, la previsione della gittata sistolica dalla formula rappresentava essenzialmente la parte ascendente di una curva di funzione cardiaca con frequenza cardiaca, contrattilità e postcarico costanti.

Il termine elastanza dinamica attualmente utilizzato dai ricercatori [26,27,28, 31] si basa sul rapporto tra la variazione respiratoria della pressione del polso che si verifica con ogni respiro a pressione positiva come percentuale della pressione media divisa per la corrispondente variazione della gittata sistolica come percentuale della variazione media durante il respiro. Ciò rende la misura molto complessa. L'elastanza reale può essere valutata solo in uno stato statico aumentando o diminuire il volume in una struttura elastica di una quantità nota senza flusso e quindi osservare la variazione di pressione. L'elastanza è anche diversa nell'aorta toracica e addominale e nei diversi grandi vasi [32]. L'elastanza totale è determinata dalla somma degli elastanzi di tutti i segmenti vascolari arteriosi.

Quando è presente il flusso, in particolare il flusso pulsatile, ci sono anche componenti di resistenza e cinetiche in questa misura dinamica. Un ulteriore problema è la forma curvilinea della relazione volume-pressione aortica. A causa di questa forma, la variazione di pressione con una variazione di volume è maggiore a volumi iniziali più elevati perché il volume si sta spostando verso l'alto nella parte più ripida della relazione, ma la forma effettiva della relazione stessa è costante per brevi periodi di tempo. Può diventare più rigido nel tempo con l'aumentare dell'età e dell'ipertensione (Fig. 1). L'elastanza "dinamica" ottenuta clinicamente non è un ed è dominato dalle variazioni della resistenza arteriosa [29], dalla pressione critica di chiusura e, in una certa misura, dalla posizione sulla curva volume-pressione arteriosa. Poiché il termine dinamico elastance utilizza le sfide respiratorie cicliche per produrre cambiamenti nella pressione del polso e nella gittata sistolica, i cambiamenti probabilmente si verificano principalmente attraverso i cambiamenti nel ritorno del sangue al cuore destro e, in una certa misura, dai cambiamenti nel carico del cuore destro con l'inflazione polmonare. Ciò significa che questa misurazione è influenzata dalle variazioni del volume del sangue, dall'entità della variazione della pressione pleurica e dalla variazione della pressione transpolmonare. Anche la frequenza cardiaca è un fattore perché la lunghezza della diastole è un fattore determinante del volume che rimane nell'aorta alla fine della diastole e quindi un fattore determinante di dove si trova il volume arterioso sulla curva dell'elastanza [33]. Inoltre è influenzato dallo svuotamento delle riserve venose polmonari durante la respirazione ciclo [34]. La frequenza respiratoria e la durata dell'inspirazione e dell'espirazione aggiungono altri fattori. Non sorprende quindi che l'elastanza dinamica non si comporti sempre come previsto [31] e nella migliore delle ipotesi possa riflettere modelli generali. È probabilmente preferibile esaminare solo la variazione della gittata sistolica, della gittata cardiaca e della pressione sanguigna che sono state utilizzate per derivare la misurazione per interpretare la risposta a una terapia.

La pressione arteriosa in tutti i mammiferi, dai topi all'uomo, è nello stesso intervallo e la pressione sanguigna è una delle variabili più strettamente regolate del corpo. Il controllo del feedback è notevole. Un giovane maschio che si esercita quasi alla massima capacità aerobica può aumentare la gittata cardiaca di cinque volte o più, ma la pressione arteriosa media non cambia o diminuisce leggermente. Affinché ciò avvenga, la resistenza arteriosa deve diminuire di oltre l'80%. Questa stretta regolazione delle arterie La pressione avviene principalmente attraverso la regolazione dei barocettori, ma anche i meccanismi miogenici regionali e l'attività metabolica contribuiscono all'autoregolazione locale. Si verificano anche aggiustamenti flusso-mediati, mediante i quali l'aumento del flusso produce una diminuzione della resistenza vascolare a valle mediante il rilascio di ossido nitrico dall'endotelio [35].

Lo stretto controllo della pressione sanguigna solleva la questione fisiologica del perché questa si sia evoluta e perché la pressione arteriosa sia molto più alta nei mammiferi e negli uccelli rispetto a tutte le altre specie? L'elevata pressione arteriosa non è necessaria per il flusso basale perché la gittata cardiaca completa va dal cuore destro a quello sinistro attraverso i polmoni con una pressione media di soli 10-15 mmHg. La pressione arteriosa polmonare rimane bassa al picco dell'esercizio anche con un aumento di cinque volte della gittata cardiaca. Ci sono due vantaggi principali per le nostre alte pressioni arteriose sistemiche. In primo luogo, mantenendo la pressione arteriosa relativamente costante, I flussi regionali possono cambiare alterando le resistenze arteriose regionali in base alle esigenze regionali di flusso, senza un cambiamento della pressione aortica. Funziona in modo molto simile all'apertura dei rubinetti di casa, che consente a una comune testina a pressione di consentire all'acqua di fluire nel lavandino, nella vasca da bagno o nel water. Il modo alternativo per aumentare il flusso in una regione, come il muscolo che lavora, sarebbe quello di aumentare la pressione sanguigna aumentando la resistenza in ogni regione vascolare ad eccezione di quella che ha bisogno di più flusso. Questo ovviamente è un processo molto più complesso della semplice dilatazione di una regione e avrebbe conseguenze importanti per le regioni che non hanno bisogno di più flusso. Significherebbe anche che la bassa pressione arteriosa iniziale dovrebbe aumentare quando c'è un bisogno regionale di più flusso, e questo aumenterebbe la tensione sul cuore. Questo porta a un secondo vantaggio per avere un'elevata pressione arteriosa di base. Perché la pressione aortica media cambia poco Con le variazioni dei flussi regionali o della gittata cardiaca, il carico sul cuore è relativamente costante. Questo è importante perché il cuore tollera i carichi di pressione molto meno bene dei carichi di volume (cioè il volume espulso) in modo che, avendo una pressione relativamente costante, il carico sul cuore sia relativamente costante.

Autoregolazione

Spesso si sostiene che i bersagli ideali per la pressione di perfusione dovrebbero essere nell'intervallo del normale flusso sanguigno autoregolato [13]. Questo è definito come l'intervallo di pressione in cui il flusso non cambia con l'aumento o la diminuzione della pressione [36]. Il mantenimento del flusso con variazioni della pressione arteriosa può avvenire attraverso quattro meccanismi generali che regolano la resistenza vascolare e le pressioni critiche di chiusura regionali: processi neuro-omerali, miogeni, metabolici e flusso-mediati. Tuttavia, la gamma di flusso autoregolato, i meccanismi che regolano l'autoregolazione in un tessuto, gli effetti dei farmaci, gli effetti e gli effetti dell'attività nervosa centrale differiscono tra i letti vascolari e non possono essere generalizzati.

Partiamo da quelle che sono le variabili controllate dominanti in tutta la circolazione. Come già affermato, siamo esseri a pressione regolata, il che significa che il mantenimento di una pressione sanguigna costante è una priorità per il corpo. La pressione sanguigna è approssimata dal flusso (gittata cardiaca) e dalla resistenza vascolare sistemica. La gittata cardiaca è determinata dalle esigenze metaboliche dei tessuti, che possono essere quantificate dal loro consumo di ossigeno. Considerando che il controllo della pressione arteriosa è una priorità per l'organismo e che la gittata cardiaca è fortemente correlata alle esigenze metaboliche, si può apprezzare che i cambiamenti nella resistenza vascolare sistemica dominano la normale regolazione della pressione arteriosa. La regolazione della resistenza vascolare sistemica avviene inizialmente attraverso meccanismi neurali che forniscono un feedback afferente al midollo regioni cardio-inibitorie e cardio-stimolatorie che regolano il tono vascolare inviando segnali efferenti attraverso vie parasimpatiche e simpatiche, e in una certa misura attraverso segnali umorali, per mantenere la pressione impostata centralmente.

La relazione tra il flusso sanguigno e il fabbisogno metabolico di tutto il corpo è dominata dai tessuti che possono aumentare notevolmente il loro fabbisogno di ossigeno, che sono i muscoli scheletrici e cardiaci. In questi tessuti, come nel caso di tutto il corpo, esiste una relazione lineare tra il flusso sanguigno e il consumo di ossigeno, indicando che il regolatore primario del flusso sanguigno è l'attività metabolica. Questo forte accoppiamento metabolico può scavalcare la vasocostrizione neurale-mediata. L'attività metabolica probabilmente svolge un ruolo importante anche nel cervello; Tuttavia, lo spazio limitato nel cranio significa che l'aumento del volume e della pressione deve essere controllato, probabilmente dal processo miogenico.

I due controllavano in modo dominante Le variabili cardiovascolari, la pressione arteriosa sistemica e la gittata cardiaca rispetto al fabbisogno metabolico, possono essere in conflitto. Un calo della pressione arteriosa con una gittata cardiaca normale richiede un aumento della resistenza vascolare sistemica per ripristinare la pressione arteriosa, ma l'aumento della resistenza arteriosa aumenta il carico sul ventricolo sinistro, il che potrebbe portare a una diminuzione della gittata cardiaca. L'ipotensione sarebbe risolta, ma la perfusione tissutale no. Se l'aumento della vasocostrizione aumenta anche la resistenza venosa, la gittata cardiaca diminuirebbe ancora di più [37]. Se la caduta della pressione arteriosa si verifica a causa di una diminuzione della gittata cardiaca, un aumento della resistenza arteriosa in tutti i letti vascolari ripristinerà la pressione sanguigna, ma non i flussi sanguigni degli organi regionali. La speranza quando viene utilizzato un farmaco vasocostrittore puro è che l'attività metabolica locale prevalga sull'effetto costrittivo del farmaco nei letti vascolari critici come il cervello e il cuore in modo che queste regioni ricevano una quota maggiore del flusso disponibile. Quanto ciò si verifichi probabilmente dipende dalla capacità di queste regioni di modificare la vasocostrizione generalizzata attraverso i loro segnali locali, e probabilmente è anche influenzato dalla densità del recettore per il farmaco vasocostrittore. Dosi molto elevate possono semplicemente restringere tutte le regioni in modo non discriminatorio. Il punto clinicamente importante è che se la perfusione tissutale è bassa, un trattamento deve aumentare la gittata cardiaca senza una variazione della pressione arteriosa e non sopraffare i meccanismi regionali che abbinano il flusso alle esigenze tissutali. Questo tipo di strategia richiede una certa misura del flusso sanguigno o misure indirette della perfusione tissutale come il lattato e la saturazione venosa centrale, nonché indicatori clinici come la veglia, la temperatura e il colore della pelle e la produzione di urina quando i reni funzionano.

vasocostrizione indotta dai barocettori è maggiore nei vasi vascolari periferici che sono principalmente tessuto muscolare, rispetto al letto splancnico [38, 39]. Questo sposta la distribuzione del flusso sanguigno al letto splancnico. Di per sé ciò comporterebbe una diminuzione della gittata cardiaca e un'ulteriore diminuzione della pressione sanguigna perché il volume si accumula nel sistema vascolare splancnico molto cedevole [40, 41]. Tuttavia, l'effetto di questa ridistribuzione è compensato da una diminuzione della capacità nel letto splancnico (reclutamento di non sollecitato nel volume stressato) e da una diminuzione della resistenza venosa splancnica nello stesso momento in cui aumenta la resistenza arteriosa al letto splancnico [39]. È probabile che i vasocostrittori infusi influenzino anche il sistema vascolare periferico più del letto splancnico, ma a dosi più elevate la differenza potrebbe non essere più attiva e questi farmaci potrebbero quindi alterare la normale distribuzione delle resistenze. Se il vasocostrittore non riesce a reclutare più volume non stressato perché ci sono riserve insufficienti e costrizioni della resistenza venosa, la gittata cardiaca e la perfusione tissutale diminuiranno. I tessuti hanno bisogno di flusso e non di pressione a meno che non possano dilatarsi selettivamente. Questo è ciò che accade nella maggior parte dei casi quando viene somministrata la fenilefrina; La pressione arteriosa aumenta ma la gittata cardiaca diminuisce [37, 42]. Al contrario, la noradrenalina in dosi moderate non aumenta la resistenza venosa e produce anche un moderato aumento della funzione cardiaca [43]. Anche in questo caso, il monitoraggio della perfusione o della gittata cardiaca può essere utile per sapere cosa sta succedendo.

Il quarto fattore che regola il flusso sanguigno locale è la dilatazione flusso-mediata. Ciò fornisce un processo di feed-forward e diminuisce la resistenza a valle quando il flusso aumenta [44]. È principalmente mediato dal rilascio di ossido nitrico (NO) attraverso l'effetto dello stress da taglio sulle cellule endoteliali vascolari [45]. Questo meccanismo andrebbe fuori controllo se non accadesse qualcos'altro perché la diminuzione del la resistenza a valle si tradurrebbe in un flusso maggiore, in un rilascio maggiore di NO, in un flusso maggiore e così via. È tipico della natura guidare con il piede sull'acceleratore e frenare allo stesso tempo; Considerare le attività simultanee del nervo parasimpatico e simpatico e i centri cardio-inibitori e cardio-stimolatori nel cervello. In questo caso i freni sono i meccanismi miogenici locali e neuro-omerali centrali, oltre che le esigenze metaboliche locali. Il vantaggio di un tale processo è che consente un rapido adattamento alle maggiori esigenze di flusso e la messa a punto dell'abbinamento del flusso all'attività metabolica locale. La dilatazione flusso-mediata viene persa quando l'endotelio è danneggiato nella malattia vascolare e contribuisce a un ulteriore danno vascolare.

Tornando alla questione dell'utilità di mirare all'intervallo di autoregolazione, direi che ciò che conta davvero è evitare l'intervallo di autoregolazione inferiore in cui il flusso diminuisce quando la pressione arteriosa e, a maggior ragione, quando a questo si unisce una diminuzione del consumo di ossigeno, perché la dilatazione e l'estrazione di ossigeno sono massime. Quando questo limite viene raggiunto, gli unici trattamenti che possono aiutare la perfusione tissutale sono un aumento della gittata cardiaca o la costrizione di qualche altra regione, ma la costrizione di queste altre regioni comprometterebbe la loro funzione. Ciò significa che gli organi non possono essere considerati isolatamente e che le riserve dell'intero sistema devono essere considerate.

pressione arteriosa media è determinata dalla gittata cardiaca, dalla resistenza vascolare sistemica e da una pressione critica di chiusura a livello delle arteriole. Ognuno di questi fattori è controllato da meccanismi che lavorano a livello dell'intero organismo, ma interagiscono anche con importanti meccanismi di regolazione locale. La pressione del polso arterioso introduce un'altra serie di variabili che sono correlate all'elastanza del parete aortica, il volume di sangue nell'aorta, la frequenza cardiaca e la proporzione di tempo in sistole e diastole. A causa della complessità di queste interazioni, non è possibile fare previsioni semplici della risposta alle terapie vasopressorie. Questo diventa ancora più complicato quando si aggiungono patologie che alterano il potenziale di risposta dei vasi, o perché ci sono ostruzioni fisse al flusso. Solo gli studi empirici possono determinare l'approccio migliore per la gestione dell'ipotensione e dell'ipoperfusione. Infine, bisogna ricordare che ciò che conta per i tessuti è il flusso sanguigno e non la pressione arteriosa e, cosa ancora più importante, l'abbinamento del flusso alle esigenze metaboliche. Il corpo lo fa magistralmente attraverso molteplici meccanismi di controllo contrastanti. È molto improbabile che un singolo agente terapeutico possa corrispondere ai meccanismi di controllo ben orchestrati in natura.

Centimetro

Litro

Massa

Millimetro di mercurio

Segmento di resistenza

Resistenza totale

Velocità (L/sec)

Riferimenti