Vazodilatacija
Vazodilatacija ili vazodilacija je pojava/proces širenja krvnih sudova.[1] Ova pojava je rezultat opuštanja ćelija glatkih mišića unutar zidova suda, posebno u velikim venama, velikim arterijama i manjim arteriolama. Proces je suprotan od vazokonstrikcije, koji se ispoljava u suženju krvnih sudova.
Kada se krvni sudovi šire, povećava se protok krvi zbog pada u cirkulacijskom otporu. Stoga, dilatacija arterijskih krvnih sudova (uglavnom arteriola) smanjuje krvni pritisak. Odgovor može biti unutrašnji (zbog lokalnih procesa u okruženju tkiva) ili spoljašnji (zbog djelovanja hormona ili nervnih činilaca). Osim toga, pokretač može biti lokaliziran na određeni organ (ovisno o metaboličkim potrebama određenog tkiva, kao i tokom naporne vježbe) ili to može biti sistemski (vidi: sistemska cirkulacija).
Endogene supstance i lijekovi koji izazivaju vazodilataciju zovu se vazodilatatori. Takva vazoaktivnost je potrebna za održavanja homeostaze (održavajući normalne tjelesne uloge).
Uloga vazodilatacije
Glavna uloga vazodilatacije je da se poveća protok krvi u tjelesnim tkivima kada je to najpotrebnije. To je često odgovor na lokaliziranu potrebu za kisikom, ali se može javiti i kada neko tkivo ne prima dovoljno glukoze, lipida ili drugih hranjivih tvari. Lokalizirana tkiva imaju više načina da obezbijede povećanje protoka krvi, među kojima je oslobađanje vazodilatatora, prvenstveno adenozina, u lokalnu intersticijsku tekućinu, koji se raspršuje u kapilarna ležišta, što izazva lokalnu vazodilataciju.[2][3] Neki psiholozi smatraju da nedostatak samog kisika utiče na kapilarna ležišla da opuštaju glatke mišiće, hipoksijom u sudovima određenog tjelesnog područja. Ova hipoteza postavljena je zbog prisustva prekapilarnih sfinktera u ležištima kapilara. Ni jedan od tih pristupa mehanizmu vazodilatacije međusobno ne isključuje drugi/druge.[4]
Vazodilatacija i arterijski otpor
Vazodilatacija direktno utiče na odnos između zračnog arterijskog pritiska, minutnog volumena i ukupnog perifernog otpora (UPO). Vazodilatacija se javlja u fazi srčanih sistola, dok vazokonstrikcija slijedi u suprotnoj fazi srčanih dijastola. Protok krvi (protok krvi izmjeren volumenom po jedinici vremena) se izračunava množenjem broja otkucaja srca (u minuti), a udarni volumen je volumen izbačene krvi tokom ventrikularne sistole. UPO ovisi o nekoliko činilaca, uključujući i dužinu suda, dok viskoznost krvi (određuje hematokrit) i promjer krvnih sudova. Ovo drugo je najvažnija varijabla u određivanju otpora, dok se UPO mijenja do četvrte potencije radijusa. Povećanje bilo koje od ovih fizioloških komponenti (minutnog volumena ili UPO) izaziva porast srednjeg arterijskog pritiska. Vazodilatacija djeluje na smanjenje UPO i krvnog pritiska, opuštanjem ćelija glatkih mišića u srednjem sloju omotača velikih arterija i manjih arteriola.[5]
Vazodilatacija se javlja u površinskim krvnim sudovima toplokrvnih životinja kada im je okolina pretopla. Ovaj proces skreće tok ugrijane krvi u kožu životinje, gdje se toplota može lakše ispuštati u atmosferu. Suprotni fiziološki proces je vazokonstrikcija. Ovi procesi su prirodno oblikovani putem lokalnih parakrinih agenasa iz endotelnih ćelija (npr. dušik-oksid, bradikinin, kalijevi ioni i adenozin), kao i autonomnog nervnog sistema organizma i nadbubrežne žlijezde, a oba luče kateholamine, kao što su norepinefrin i adrenalin.
Primjeri i pojedinačni mehanizmi
Vazodilatacija je proizvod opuštanja u glatkim mišićima oko krvnih sudova. Ovo opuštanje se s druge strane, oslanja na uklanjanje stimulansa za kontrakcije, što zavisi od koncentracije unutarćelijskog kalcija i usko je povezana sa fosforilacijom lahkog lanca kontraktilnog proteina miozina. Stoga, vazodilatacija djeluje uglavnom ili putem snižavanja količine unutarćelijskog kalcija ili defosforilacijom (zamjena ATP za ADP) miozina. Defosforilacija fosfataze miozinskog lahkog lanca i indukcija kalcijevih simportera i antiportera da pumpaju jone kalcija iz unutarćelijske pregrade i doprinose opuštanju ćelija glatkih mišića, a samim tim i vazodilatacije. To se postiže ponovnim preuzimanjem jona u sarkoplazmatskom retikulumu preko izmjenjivača i izbacivanjem preko plazma membrane.[6]
Postoje tri glavna unutarćelijska stimulansa koji mogu izazvati vazodilataciju krvnih sudova. Posebni mehanizmi za postizanje ovih efekata variraju od jednog do drugog vazodilatatora.
| Klasa | Opis | Primjer |
|---|---|---|
| Posredovanje hiperpolarizacije (blokator kalcijskih kanala) | Električni naboj u ćelijskom membranskom potencijalu mirovanja utiče na nivo intracelularnog kalcija putem oblikovanje kalcijevih kanala koji su osjetljivi na napon u membrani. | Adenozin |
| Posredovanje cAMP-om | Adrenergična stimulacija dovodi do povišenih nivoa cAMP-s i protein-kinaze A, čime dolazi do povećanja stope uklanjanja kalcija iz citoplazme. | Prostaciklin |
| Posrednici cGMP-a (Nitrovazodilatator) | Stimulacijom protein kinaze G. | Dušik-oksid |
PDE5 inhibitori i otvarači kalijevih kanala također mogu imati slične posljedice.
Endogeni
| Vazodilatator (↑ = otvara ↓ = zatvara)[7] | Receptor | Transdukcija (↑ = raste ↓ = opada) [7] |
|---|---|---|
| Hiperpolarizirajući faktor izveden iz endotela (EDHF) | ? | Hiperpolarizacija → ↓Naponski-zavisni kalcijev kanal (VDCC) → ↓ Međućelijski Ca2+ |
Aktivnost PKG →
| ||
| Receptor NO na endotelu | ↓Sinteza endotelina[8] | |
| Epinefrin (adrenalin) | β-2 adrenergični receptor | ↑Aktivnost Gs → ↑Aktivnost AC → ↑cAMP → ↑AKTIVNOST PKA → Fosforilacija MLCK → ↓Aktivnost MLCK → Defosforilacija MLC |
| Histamin | Histaminski H2 receptor | |
| Prostaciklin | IP receptor | |
| Prostaglandin D2 | DP receptor | |
| Prostaglandin E2 | EP receptor | |
| VIP | Receptor vazoaktivnih crijevnih peptida | ↑Aktivnost Gs → ↑AC → ↑cAMP → ↑Aktivnost PKA →
|
| (Vanćelijski) adenozin | A1, A2a i A2b adenozinski receptori | ↑ATP-osjetljivi K+kanal → Hperpolarizacija → Zatvaranje VDCC → ↓Unutarćelijski Ca2+ |
| ↑P2Y receptor | Aktivira Gq → ↑ Aktivnost PLC → ↑Unutarćelijski Ca2+ → ↑AktivnostNOS → ↑NO → (vidi dušikov oksid) | |
| L-arginin | Imidazolin i α-2 receptor? | Gi → ↓cAMP → Aktivacija Na+/K+-ATPase[9] → ↓Unutarćelijski Na+ → ↑ Aktivnost Na+/Ca2+ izmjenjivača → ↓Unutarćelijski Ca2+ |
| Badikinin | Bradikinin receptor | |
| Supstanca P | ||
| Nijacin (samo kao nikotinska kiselina) | ||
| Aktivirajući faktor trombocita (PAF) | ||
| CO2 | - | ↓intersticijalni pH → ?[10] |
| Intersticijalna mliječna kiselina (vjerovatno) | - | |
| Rad mišića | - | |
| Razni receptori na endotelu | ↓Endotelska sinteza [8] |
Vazodilatacijsko djelovanje beta-2 receptora (kao noradrenalinom) je nazavisno od endotela.[11]
Vazodilatacija putem simpatičkog nervnog sistema
Iako je uočeno da simpatički nervni sistem ima potrošnu ulogu u vazodilataciji, to je samo jedan od mehanizama kojima se ona može postići. Kičmena moždina ima vazodilatacijske i vazokonstrikcijske živce. Neuroni koji kontroliraju vaskularnu vazodilataciju potiču iz hipotalamusa. Neke simpatičke stimulacije arteriola u skeletnim mišićima, posredovane su aktivnošću epinefrina na β-adrenergične receptore arteriola glatkih mišića. Oni bi mogli posredovati u cAMP putevima, kao što je gore objašnjeno. Međutim, pokazalo se da ova simpatička stimulacije igra malu ili nikakvu ulogu u tome da li su skeletni mišići u stanju da prime dovoljno kisika, čak i na visokom nivou napora, pa se smatra da je ovaj način vazodilatacije malo značajan za fiziologiju čovjeka.[12]Ovaj sistem može se aktivirati u slučajevima emocionalnog stresa, što dovodi do nesvjestica, a zbog smanjenja krvnog pritiska usljed vazodilatacije, koje se naziva vazovagalna sinkopa
Vazodilatacija na hladnoći
Vazodijatacija koja je izazvana hladnoćom (VDH) javlja se nakon izlaganja takvim okolnostima, vjerovatno da bi se smanjio rizik od povreda. To se može odvijati na nekoliko mjesta u ljudskom tijelu, ali je najčešće uočeno u ekstremitetima. Prsti su po tome posebno općepoznati jer su najčešće izloženi.
Kada su prsti izloženi hladnoći, prvo se javlja vazokonstrikcija, koja će smanjiti gubitak topline, što dovodi do snažnog hlađenja prstiju. Oko pet do deset minuta nakon početka izloženosti hladnoći, krvni sudovi u vrhovima prstiju ruke će iznenada vazodilatirati. Ovo je vjerovatno uzrokovano naglim padom u oslobađanju neurotransmitera iz simpatičkih živaca na mišićni sloj arteriovenske anastomoze, zbog lokalnog hlađenja. VDH povećava protok krvi, a potom temperaturu prstiju. To može biti ponekad bolno, a poznato je kao "vruća bol", što može biti dovoljno bolno da izazove povraćanje.
Nova faza vazokonstrikcija prati vazodilataciju, nakon čega se proces ponavlja. To se zove lovna reakcija. Eksperimenti su pokazali da su moguća tri vaskularna odgovora na uranjanje prstiju u hladnu vodu: kontinuirano stanje vazokonstrikcije, sporo, stabilno i kontinuirano zagrijavanje i proporcionalno upravljanje oblikom u kojem prečnik krvnog suda ostaje stalan nakon početne faze vazokonstrikcija. Međutim, velika većina odgovora može se svrstati u lovnu reakciju.[13]
Ostali mehanizmi vazodilatacije
Od ostalih predloženih mehanizama vazodilatacije, najčešće su uključeni oni koje izazivaju sljedeći faktori:
- odsuatvo visoke razine okolinske buke;
- odsustvo visoke razine osvjetljenja;
- adenozin – adenozinski agonist, uglavnom se uzima kao antiaritmik;
- alfa blkatori blokiraju vazokonstrikcijske efekte adrenalina;
- amil-nitrit i ostali nitriti se često uzimaju kao rekreacijski vazodilatatori, izazivajući ošamućenost i euforične osjećaje;
- atrijski natriuretski peptid (ANP) je slab vazodilator;
- kapsaicin (čili);[14]
- etanol (alkohol);
- histaminski induktori;
- Komplementni proteini C3a, C4a i C5a djeluju kao okidač ispuštanja histamina iz mastocita i granulocitibazofilnih granulocita;
- induktori dušik-oksida;
- gliceril-trinitrat (općepoznat kao nitroglicerin);
- izosorbid-mononitrat i izosorbid-dinitrat;
- pentaeritritol-tetranitrat (PETN);
- natrij-nitroprusid:
- inhibitori PDE5: ovi agensi indirektno povećavaju efekte dušik-oksida;
- sildenafil (Viagra)
- tadalafil (Cialis)
- vardenafil (Levitra)
- tetrahydrocannabinol (THC)
- theobromine
- minoxidil
- papaverine je alkaloid koji je nađen u opijumskom maku (Papaver somniferum).
- estrogen
- apigenin: kod pacova, u malim mesenternim arterijama, apigenin djeluje na TRPV4 u endotelnim ćelijama i izaziva dilataciju krvnih sudova koja je posredovana preko EDHF.
Terapijska upotreba
Vazodilatori se upotrebljavaju u liječenju stanja hipertenzije, kod koje pacijent ima nenormalno visok krvni pritisak, kao i angine, kongestivne srčane slabosti, poremećaja erekcije i održavanja nižeg krvnog pritiska kod pacijenata sa rizikom razvoja srčanih problema.[5]Fiziološki odgovor na vazodilatatore može biti zablještenje. Neki inhibitori fosfodiesteraze, kao što su sildenafil, vardenafil i tadalafil, tokom vazodilatacije, djeluju na povećanje protoka krvi u penis. Oni se također mogu upotrijebiti za liječenje plućne arterijske hipertenzije (PAH).
Također pogledajte
- Nitroforin
- Nitroglicerin