Vasokonstriksi Paru Hipoksia

Vasokonstriksi paru hipoksia (HPV) adalah respons khas paru-paru di mana penurunan tekanan oksigen alveolar mengkonstriksi arteri pulmonalis kecil yang memasok daerah tersebut. Dengan mengalihkan darah dari area yang berventilasi buruk ke area yang berventilasi lebih baik, HPV berfungsi untuk mencocokkan perfusi dengan ventilasi sehingga menjaga oksigenasi darah yang meninggalkan paru-paru.

Definition

Vasokonstriksi paru hipoksia adalah kontraksi aktif otot polos arteri pulmonalis sebagai respons terhadap tekanan oksigen alveolar yang rendah (dan pada tingkat yang lebih rendah, tekanan oksigen vena campuran), sebuah respons yang unik pada sirkulasi paru karena hipoksia mengkonstriksi daripada melebarkan pembuluh ini.

Scope

Entri ini mencakup fenomena HPV, perannya dalam mencocokkan perfusi dengan ventilasi, mekanisme pendeteksian oksigen seluler dan pensinyalan yang diduga mendasarinya, serta konsekuensi sistemik dari hipoksia umum seperti yang terjadi di ketinggian. Ini adalah topik fisiologi referensi dan menjelaskan mekanisme; ini tidak memberikan panduan klinis atau pengobatan.

Core questions

• Stimulus apa yang memicu vasokonstriksi paru hipoksia?
• Bagaimana hal itu meningkatkan pencocokan perfusi dengan ventilasi?
• Bagaimana sel otot polos arteri pulmonalis merasakan oksigen dan mentransduksi sinyal menjadi kontraksi?
• Apa yang terjadi ketika hipoksia bersifat global daripada lokal, seperti di dataran tinggi?

Key concepts

• Hipoksia alveolar sebagai stimulus
• Pencocokan ventilasi-perfusi
• Pendeteksian oksigen otot polos arteri pulmonalis
• Spesies oksigen reaktif dan pensinyalan redoks
• Inhibisi saluran kalium dan depolarisasi membran
• Masuknya kalsium dan sensitisasi
• Hipoksia global dan hipertensi pulmonal

Mechanisms

Ketika oksigen alveolar menurun, arteri pulmonalis kecil yang memasok alveolus tersebut akan mengkonstriksi, sehingga darah dialihkan ke daerah yang lebih teroksigenasi dan pertukaran gas secara keseluruhan terlindungi (Sylvester et al., 2012). Respons ini bersifat intrinsik pada sel otot polos arteri pulmonalis: model yang berlaku menyatakan bahwa sel merasakan oksigen melalui pensinyalan mitokondria dan redoks, bahwa perubahan spesies oksigen reaktif yang dihasilkan menghambat saluran kalium berpintu tegangan, dan bahwa depolarisasi konsekuen membuka saluran kalsium berpintu tegangan; peningkatan kalsium intraseluler, bersama dengan sensitisasi kalsium pada aparatus kontraktil, menghasilkan kontraksi (Sommer et al., 2008; Sommer et al., 2016). Ketika hipoksia memengaruhi seluruh paru-paru—di ketinggian atau pada penyakit paru kronis—respons menjadi umum, meningkatkan tekanan arteri pulmonalis dan, jika berkelanjutan, berkontribusi pada remodelling vaskular (Sylvester et al., 2012; Suresh & Shimoda, 2016).

Clinical relevance

Vasokonstriksi paru hipoksia adalah mekanisme pengaturan normal yang bentuk umumnya mendasari peningkatan tekanan paru yang terlihat pada hipoksia seluruh paru yang berkelanjutan. Entri ini menjelaskan fisiologi dan mekanismenya; ini bersifat edukatif dan bukan merupakan dasar untuk mendiagnosis, memantau, atau mengobati individu mana pun.

Evidence & guidelines

Pemahaman tentang HPV didasarkan pada pekerjaan eksperimental ekstensif yang disintesis dalam tinjauan utama. Monograf Physiological Reviews tetap menjadi penjelasan paling komprehensif tentang fenomena dan mekanisme yang diusulkan (Sylvester et al., 2012), dan tinjauan khusus merinci langkah-langkah pendeteksian oksigen dan transduksi sinyal dalam otot polos arteri pulmonalis (Sommer et al., 2008; Sommer et al., 2016).

History

Bahwa hipoksia alveolar mengkonstriksi pembuluh paru telah ditetapkan pada pertengahan abad kedua puluh—secara klasik dikaitkan dengan pengamatan von Euler dan Liljestrand—dan diakui sebagai kebalikan dari respons vaskulatur sistemik terhadap hipoksia. Puluhan tahun pekerjaan selanjutnya, yang diringkas dalam tinjauan komprehensif, telah berusaha untuk mengidentifikasi sensor oksigen dan rantai pensinyalan yang menghubungkannya dengan kontraksi otot polos (Sylvester et al., 2012; Sommer et al., 2008).

Debates

Apa sensor oksigen yang mendasari HPV?

Apakah sensor proksimal adalah mitokondria yang bekerja melalui spesies oksigen reaktif, NADPH-oksidase, atau sistem redoks lainnya—dan bagaimana keluarannya digabungkan dengan penghambatan saluran kalium—masih belum terselesaikan dan ditinjau sebagai pertanyaan terbuka.

Key figures

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

Seminal works

• sylvester-2012
• sommer-2008

Frequently asked questions

Mengapa paru-paru mengkonstriksi pembuluhnya sebagai respons terhadap oksigen rendah ketika organ lain melebarkannya?

Di paru-paru, pembuluh yang mengkonstriksi di daerah yang kurang teroksigenasi mengalihkan darah ke daerah yang berventilasi lebih baik, yang meningkatkan pertukaran gas; di organ sistemik, dilatasi sebagai respons terhadap oksigen rendah justru meningkatkan suplai darah lokal. Respons paru berfungsi untuk pencocokan perfusi-ventilasi daripada pengiriman lokal.

Apa yang terjadi pada vasokonstriksi paru hipoksia di dataran tinggi?

Karena seluruh paru-paru mengalami hipoksia, respons menjadi umum daripada regional, meningkatkan tekanan arteri pulmonalis secara keseluruhan; hipoksia global yang berkelanjutan oleh karena itu dapat berkontribusi pada hipertensi pulmonal.