تنگ شدن عروق ریوی ناشی از هیپوکسی

تنگ شدن عروق ریوی ناشی از هیپوکسی (HPV) پاسخ متمایز ریه است که در آن کاهش فشار اکسیژن آلوئولی باعث تنگ شدن شریان‌های کوچک ریوی تغذیه‌کننده آن ناحیه می‌شود. با منحرف کردن خون از نواحی با تهویه ضعیف به سمت نواحی با تهویه بهتر، این مکانیسم به تطابق پرفیوژن با تهویه کمک کرده و در نتیجه اکسیژن‌رسانی خون خروجی از ریه را حفظ می‌کند.

Definition

تنگ شدن عروق ریوی ناشی از هیپوکسی، انقباض فعال عضله صاف شریان ریوی در پاسخ به فشار پایین اکسیژن آلوئولی (و تا حد کمتری وریدی مختلط) است، پاسخی منحصر به فرد برای گردش خون ریوی که در آن هیپوکسی به جای گشاد کردن این عروق، باعث تنگ شدن آن‌ها می‌شود.

Scope

این مدخل پدیده HPV، نقش آن در تطابق پرفیوژن با تهویه، مکانیسم‌های حسگر اکسیژن و سیگنال‌دهی سلولی که تصور می‌شود زیربنای آن هستند، و پیامدهای سیستمیک هیپوکسی عمومی مانند آنچه در ارتفاعات رخ می‌دهد را پوشش می‌دهد. این یک موضوع فیزیولوژی مرجع است و مکانیسم‌ها را توضیح می‌دهد؛ هیچ گونه راهنمایی بالینی یا درمانی ارائه نمی‌دهد.

Core questions

• چه محرکی باعث تنگ شدن عروق ریوی ناشی از هیپوکسی می‌شود؟
• چگونه این مکانیسم تطابق پرفیوژن با تهویه را بهبود می‌بخشد؟
• سلول‌های عضله صاف شریان ریوی چگونه اکسیژن را حس کرده و سیگنال را به انقباض تبدیل می‌کنند؟
• هنگامی که هیپوکسی به جای موضعی، جهانی باشد، مانند ارتفاعات بالا، چه اتفاقی می‌افتد؟

Key concepts

• هیپوکسی آلوئولی به عنوان محرک
• تطابق تهویه-پرفیوژن
• حسگر اکسیژن عضله صاف شریان ریوی
• گونه‌های فعال اکسیژن و سیگنال‌دهی ردوکس
• مهار کانال پتاسیم و دپولاریزاسیون غشاء
• ورود و حساس‌سازی کلسیم
• هیپوکسی جهانی و پرفشاری خون ریوی

Mechanisms

هنگامی که اکسیژن آلوئولی کاهش می‌یابد، شریان‌های کوچک ریوی تغذیه‌کننده آن آلوئول تنگ می‌شوند، بنابراین خون به سمت مناطق با اکسیژن‌رسانی بهتر هدایت شده و تبادل گاز کلی محافظت می‌شود (Sylvester et al., 2012). این پاسخ ذاتی سلول عضله صاف شریان ریوی است: مدل غالب بر این باور است که سلول اکسیژن را از طریق سیگنال‌دهی میتوکندریایی و ردوکس حس می‌کند، تغییر حاصل در گونه‌های فعال اکسیژن کانال‌های پتاسیم وابسته به ولتاژ را مهار می‌کند، و دپولاریزاسیون متعاقب آن کانال‌های کلسیم وابسته به ولتاژ را باز می‌کند؛ افزایش کلسیم درون سلولی، همراه با حساس‌سازی کلسیمی دستگاه انقباضی، باعث انقباض می‌شود (Sommer et al., 2008; Sommer et al., 2016). هنگامی که هیپوکسی کل ریه را تحت تأثیر قرار می‌دهد—در ارتفاعات یا در بیماری مزمن ریوی—این پاسخ عمومی شده، فشار شریان ریوی را افزایش می‌دهد و در صورت پایدار بودن، به بازسازی عروقی کمک می‌کند (Sylvester et al., 2012; Suresh & Shimoda, 2016).

Clinical relevance

تنگ شدن عروق ریوی ناشی از هیپوکسی یک مکانیسم تنظیمی طبیعی است که شکل عمومی آن زیربنای افزایش فشار ریوی است که با هیپوکسی پایدار کل ریه مشاهده می‌شود. این مدخل فیزیولوژی و مکانیسم‌های آن را توصیف می‌کند؛ جنبه آموزشی دارد و مبنایی برای تشخیص، پایش یا درمان هیچ فردی نیست.

Evidence & guidelines

درک HPV بر اساس کارهای تجربی گسترده‌ای است که در بررسی‌های اصلی سنتز شده‌اند. تک‌نگاری Physiological Reviews جامع‌ترین گزارش از این پدیده و مکانیسم‌های پیشنهادی آن باقی مانده است (Sylvester et al., 2012)، و بررسی‌های اختصاصی مراحل حسگر اکسیژن و انتقال سیگنال در عضله صاف شریان ریوی را با جزئیات شرح می‌دهند (Sommer et al., 2008; Sommer et al., 2016).

History

اینکه هیپوکسی آلوئولی عروق ریوی را تنگ می‌کند در اواسط قرن بیستم ثابت شد—که به طور کلاسیک به مشاهدات فون اولر و لیلیستراند نسبت داده می‌شود—و به عنوان نقطه مقابل پاسخ عروق سیستمیک به هیپوکسی شناخته شد. دهه‌ها کار بعدی، که در بررسی‌های جامع خلاصه شده است، به دنبال شناسایی حسگر اکسیژن و زنجیره سیگنال‌دهی مرتبط با انقباض عضله صاف بوده است (Sylvester et al., 2012; Sommer et al., 2008).

Debates

حسگر اکسیژن زیربنای HPV چیست؟

اینکه حسگر نزدیک میتوکندری است که از طریق گونه‌های فعال اکسیژن عمل می‌کند، یک NADPH-اکسیداز، یا یک سیستم ردوکس دیگر—و اینکه چگونه خروجی آن به مهار کانال پتاسیم متصل می‌شود—همچنان نامشخص است و به عنوان یک سوال باز مورد بررسی قرار می‌گیرد.

Key figures

• J. T. Sylvester
• Norbert Weissmann
• Larissa A. Shimoda

Seminal works

• sylvester-2012
• sommer-2008

Frequently asked questions

چرا ریه در پاسخ به اکسیژن کم، عروق خود را تنگ می‌کند در حالی که سایر اندام‌ها آن‌ها را گشاد می‌کنند؟

در ریه، تنگ کردن عروق در ناحیه‌ای با اکسیژن‌رسانی ضعیف، خون را به سمت مناطق با تهویه بهتر منحرف می‌کند که تبادل گاز را بهبود می‌بخشد؛ در اندام‌های سیستمیک، گشاد شدن در پاسخ به اکسیژن کم، به جای آن، خون‌رسانی موضعی را افزایش می‌دهد. پاسخ ریوی به تطابق پرفیوژن-تهویه خدمت می‌کند نه به خون‌رسانی موضعی.

چه اتفاقی برای تنگ شدن عروق ریوی ناشی از هیپوکسی در ارتفاعات بالا می‌افتد؟

از آنجایی که کل ریه هیپوکسیک است، پاسخ به جای منطقه‌ای، عمومی می‌شود و فشار شریان ریوی را به طور کلی افزایش می‌دهد؛ بنابراین هیپوکسی جهانی پایدار می‌تواند به پرفشاری خون ریوی کمک کند.