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Las arteriolas de resistencia coronarias (diámetro <250 µm) están reguladas por mecanismos nerviosos, metabólicos y miogénicos (figura 45-4). La función de estos mecanismos varía según el diámetro vascular coronario. De esta manera, los mecanismos metabólicos predominan en las arteriolas cuyo diámetro es <50 µm, los miogénicos en las de 50 a 100 µm de diámetro y la vasodilatación inducida por mecanismos nerviosos en las >100 µm de diámetro. Todos estos mecanismos permiten ajustar de forma muy precisa el FSC a las MVO2. A continuación se analizan estos mecanismos.
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1. Mecanismos nerviosos. Los vasos coronarios reciben una densa inervación simpática y parasimpática. El resultado final de la estimulación nerviosa es la resultante de una acción directa sobre los vasos coronarios y de una acción indirecta sobre la actividad cardíaca. Las catecolaminas liberadas desde los terminales nerviosos simpáticos (noradrenalina) y desde la médula suprarrenal (adrenalina) estimulan los receptores α- y β1-adrenérgicos en las arterias coronarias de conductancia y los β2-adrenérgicos en las arterias de resistencia (figura 45-4). La estimulación de los receptores α-adrenérgicos produce un efecto vasoconstrictor que reduce el FSC. Por otro lado, la estimulación de los receptores β1-adrenérgicos cardíacos aumenta la frecuencia (lo que reduce el FSC), la contractilidad y las MVO2, y la de los receptores β2-vasculares produce un efecto vasodilatador coronario. El resultado final de todos estos efectos contrapuestos es que el aumento del tono simpático incrementa el FCS total menos de lo que aumenta las MVO2. Por tanto, la estimulación simpática produce un desequilibrio entre el aporte coronario de O2 y las MVO2 que facilita la aparición de cuadros de cardiopatía isquémica.
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La estimulación de los terminales parasimpáticos-vagales cardíacos libera acetilcolina, que estimula los receptores muscarínicos-M2 en las células endoteliales y facilita la liberación de NO, que produce un potente efecto vasodilatador coronario. Sin embargo, la estimulación vagal también disminuye la contracción y la frecuencia cardíacas y las MVO2, lo que indirectamente reduce el FSC. En las arterias coronarias también existen terminaciones nerviosas sensoriales que liberan dos péptidos vasodilatadores, la sustancia P y el péptido relacionado con el gen de la calcitonina (CGRP).
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El tabaco y el frío aumentan el tono α-adrenérgico vasoconstrictor y reducen el FSC. El reflejo quimiorreceptor carotídeo y el reflejo barorreceptor producidos en respuesta a una reducción de la presión arterial producen vasoconstricción coronaria y disminuyen el FSC.
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2. Mecanismos miogénicos. En condiciones normales, el FSC se mantiene muy constante dentro de un amplio rango de niveles de presión arterial (entre 70 y 150 mmHg) (figura 45-5). Este fenómeno, denominado autorregulación coronaria, se debe a que cuando la presión aumenta las resistencias vasculares coronarias disminuyen, mientras que cuando existe una respuesta vasodilatadora excesiva, el aumento de la presión de perfusión distiende el músculo liso de la capa media de los vasos de resistencia, que responden produciendo una respuesta vasoconstrictora que normaliza el FSC (efecto Bayliss). La autorregulación parece estar mediada por la liberación de mediadores vasodilatadores, como el NO o la adenosina. También se han implicado mecanorreceptores que modularían la actividad de canales iónicos sensibles a la distensión, produciendo la contracción o relajación del músculo liso vascular.
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Cuando existe una obstrucción parcial en luz de una arteria coronaria epicárdica o intramural (p. ej., por una placa de ateroma, un trombo o un vasoespasmo), se produce una caída de la presión arterial y una reducción del FSC en la zona distal a la oclusión. Este gradiente de presión entre el extremo proximal y distal a la obstrucción produce una respuesta vasodilatadora de las arteriolas de resistencia que aumenta el flujo sanguíneo a través de vasos colaterales procedentes del propio vaso o de vasos vecinos. Ello permite preservar, en mayor o menor grado, la función del miocardio irrigado por la arteria obstruida.
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Cuando la presión de perfusión cae por debajo de 60 mm Hg, aunque los vasos coronarios están dilatados al máximo, la autorregulación desaparece y el corazón es incapaz de mantener un FSC adecuado. Esto sucede en presencia de un choque cardiogénico (que aparece cuando el área de infarto de miocardio supera el 40% de la masa ventricular); en estas circunstancias, la marcada reducción de la presión arterial suprime el fenómeno de autorregulación, reduce la circulación colateral y, como consecuencia, puede aumentar el área de necrosis cardíaca.
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El endotelio regula el tono del músculo liso vascular coronario al liberar sustancias vasodilatadoras (NO, factor hiperpolarizante-EDRF, prostaglandina-PGI2) y vasoconstrictoras (angiotensina II, endotelina o ET-1, tromboxano A2, serotonina) (figura 45-4). Algunos de estos mediadores pueden ser liberados también por las células musculares cardíacas y lisas vasculares coronarias. Las plaquetas activadas durante el proceso de formación del trombo intracoronario también liberan factores vasoconstrictores (tromboxano A2, serotonina) y vasodilatadores (ADP).
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El NO estimula la guanilil ciclasa y aumenta la síntesis de guanosina 3´,5´-monofosfato cíclico (cGMP), que reduce la concentración de Ca2+ intracelular ([Ca2+]i) y produce un potente efecto vasodilatador coronario e inhibe la agregación plaquetaria. En condiciones fisiológicas, la acetilcolina estimula los receptores muscarínicos M2 de las células endoteliales y libera NO, produciendo vasodilatación coronaria. Otros mediadores vasoactivos (trombina, serotonina, ADP, sustancia P, histamina y bradicinina), fuerzas físicas (cizallamiento) y el ejercicio físico pueden producir una respuesta vasodilatadora y un aumento del FSC a través de la liberación de NO por las células endoteliales (figura 45-4). Los pacientes con cardiopatía isquémica, hipertensión arterial, diabetes o insuficiencia cardíaca presentan una pérdida o una alteración de la función endotelial (disfunción endotelial), que se traduce en una reducción en la síntesis o en la actividad del NO; como consecuencia, disminuye la respuesta vasodilatadora producida por el NO. En estas circunstancias, la acetilcolina estimula directamente los receptores muscarínicos M3 del músculo liso, produciendo una respuesta vasoconstrictora. Por tanto, la respuesta vascular a la acetilcolina permite identificar la presencia de disfunción endotelial.
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3. Mecanismos metabólicos. Dado que el corazón es un órgano que realiza un metabolismo fundamentalmente aerobio, el FSC aumenta cuando las MVO2 también lo hacen, y esta correlación persiste incluso en el corazón desnervado, lo que confirma que los factores metabólicos desempeñan una función más importante que los factores nerviosos en el control del tono coronario. Cuando aumentan las MVO2 se producen metabolitos vasodilatadores que reducen las resistencias vasculares coronarias y aumentan el FSC. Uno de los mediadores que acoplan las MVO2 y el FSC es la adenosina. Este nucleósido cíclico se libera cuando disminuyen la PO2 en la sangre arterial coronaria y cuando aumenta el metabolismo cardíaco. En estas circunstancias, el ATP celular se degrada en adenosina 5´-monofosfato (AMP) y ésta en adenosina, que se libera desde las células cardíacas y estimula sus receptores A1 vasculares. Ello disminuye la entrada del Ca2+ a través de los canales tipo L, a la vez que aumenta la conductancia al K+ en las células musculares lisas vasculares; el resultado es una hiperpolarización del potencial de membrana, una reducción de la [Ca2+]i y una vasodilatación de las arteriolas coronarias <50 µm de diámetro. Por el contrario, una disminución en las MVO2 reduce la liberación de adenosina y aumenta las resistencias vasculares coronarias.
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Otros factores que podrían participar en la regulación metabólica del tono vascular coronario son el aumento de la presión parcial de CO2 (PCO2) y la acidosis (H+, ácido láctico formado durante la isquemia). En condiciones fisiológicas, el O2 que difunde a través de la pared vascular podría regular el tono del músculo liso del esfínter precapilar, de tal forma que la disminución de la PO2 relaja este esfínter y aumenta el número de capilares perfundidos. Además, la disminución de la PO2, la acidosis y el aumento de la PCO2 producidos durante la isquemia cardíaca activan-abren los canales del K+ sensibles a ATP (KATP), y sensibilizan a las arterias coronarias a las acciones vasodilatadoras de la adenosina. La activación de los canales KATP durante la isquemia cardíaca hiperpolariza el potencial de membrana de las células de músculo lisas coronarias, lo que a su vez inhibe la entrada de Ca2+ a través de los canales tipo-L y disminuye la [Ca2+]i, produciéndose una vasodilatación coronaria. Diversos vasodilatadores coronarios (NO, adenosina, prostaciclina, agonistas de los receptores β2-adrenérgicos) podrían activar-abrir los canales KATP. También se han descrito mecanorreceptores en las arterias coronarias que en respuesta a cambios del flujo activan canales de K+, hiperpolarizan el potencial de membrana y producen vasodilatación arteriolar.
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Después de la oclusión transitoria de una arteria coronaria tiene lugar un marcado aumento del FSC por encima del nivel control, fenómeno conocido como hiperemia reactiva. La diferencia entre el FSC en reposo y el flujo máximo durante la hiperemia reactiva también es una medida de la reserva coronaria. La hiperemia reactiva se ha relacionado con la producción de metabolitos vasodilatadores, principalmente la adenosina, por las células cardíacas durante la isquemia. Sin embargo, el bloqueo de las acciones vasodilatadoras coronarias de la adenosina no previene la dilatación coronaria que acompaña a la isquemia cardíaca, lo que sugiere que otros factores metabólicos regulan el FSC en estas circunstancias.
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Durante el ejercicio físico intenso, las MVO2 y el FSC pueden aumentar hasta 4 a 6 veces, desde su valor basal de 70 a 80 (250 a 300 mL/min) hasta 400 mL/100 g/min (1 a 1.6 L/min), lo que se asocia a una reducción de las resistencias periféricas hasta un 20% sobre el nivel basal. La diferencia existente entre el FSC en reposo y el observado tras la administración de fármacos vasodilatadores (adenosina, dipiridamol), durante un ejercicio físico intenso o la estimulación cardíaca rápida con un marcapasos se denomina reserva coronaria. Por tanto, la reserva coronaria es una medida de la capacidad de los vasos coronarios para aumentar el aporte de O2 cuando aumentan las MVO2. La figura 45-5 muestra la relación existente entre el FSC y la presión arterial. Cuando la presión arterial se encuentra entre 70 y 150 mmHg, el FSC apenas si se modifica como consecuencia del fenómeno de autorregulación. Cuando este fenómeno se pierde, los vasos se comportan como un tubo rígido y la relación flujo-presión se hace lineal, ya que el árbol coronario está dilatado al máximo. La diferencia entre el flujo autorregulado (A) y el FSC máximo representa la reserva coronaria. La reserva coronaria disminuye en pacientes con taquiarritmias (disminuye el intervalo diastólico) o con hipertrofia ventricular (B). En este caso, el aumento de la masa ventricular no se asocia a un aumento paralelo de la densidad capilar coronaria, por lo que el FSC por gramo de tejido y la reserva coronaria disminuyen para cualquier presión arterial coronaria (figura 45-5).