Co mạch phổi do thiếu oxy

Co mạch phổi do thiếu oxy (HPV) là một phản ứng đặc trưng của phổi, trong đó sự giảm áp suất oxy phế nang làm co các động mạch phổi nhỏ cung cấp máu cho vùng đó. Bằng cách chuyển hướng máu từ các vùng thông khí kém sang các vùng thông khí tốt hơn, HPV giúp điều hòa sự phù hợp giữa tưới máu và thông khí, từ đó duy trì quá trình oxy hóa máu rời khỏi phổi.

Definition

Co mạch phổi do thiếu oxy là sự co thắt chủ động của cơ trơn động mạch phổi để đáp ứng với áp suất oxy phế nang thấp (và ở mức độ thấp hơn là oxy tĩnh mạch hỗn hợp), một phản ứng độc đáo đối với tuần hoàn phổi ở chỗ thiếu oxy làm co chứ không làm giãn các mạch máu này.

Scope

Mục này bao gồm hiện tượng HPV, vai trò của nó trong việc điều hòa sự phù hợp giữa tưới máu và thông khí, các cơ chế cảm nhận và truyền tín hiệu oxy ở cấp độ tế bào được cho là cơ sở của hiện tượng này, và các hậu quả toàn thân của tình trạng thiếu oxy tổng quát như khi ở độ cao lớn. Đây là một chủ đề sinh lý học tham chiếu và giải thích các cơ chế; nó không đưa ra hướng dẫn lâm sàng hoặc điều trị.

Core questions

• Yếu tố kích thích nào gây ra co mạch phổi do thiếu oxy?
• Nó cải thiện sự phù hợp giữa tưới máu và thông khí như thế nào?
• Các tế bào cơ trơn động mạch phổi cảm nhận oxy và truyền tín hiệu để co thắt như thế nào?
• Điều gì xảy ra khi thiếu oxy mang tính toàn cầu thay vì cục bộ, chẳng hạn như ở độ cao lớn?

Key concepts

• Thiếu oxy phế nang là yếu tố kích thích
• Sự phù hợp giữa thông khí và tưới máu
• Cảm nhận oxy của cơ trơn động mạch phổi
• Các loại oxy phản ứng và tín hiệu oxy hóa khử
• Ức chế kênh kali và khử cực màng
• Sự xâm nhập và nhạy cảm canxi
• Thiếu oxy toàn cầu và tăng huyết áp phổi

Mechanisms

Khi oxy phế nang giảm, các động mạch phổi nhỏ cung cấp cho phế nang đó sẽ co lại, do đó máu được chuyển hướng đến các vùng được oxy hóa tốt hơn và quá trình trao đổi khí tổng thể được bảo vệ (Sylvester et al., 2012). Phản ứng này vốn có trong tế bào cơ trơn động mạch phổi: mô hình hiện hành cho rằng tế bào cảm nhận oxy thông qua tín hiệu ty thể và oxy hóa khử, rằng sự thay đổi các loại oxy phản ứng sau đó ức chế các kênh kali phụ thuộc điện áp, và sự khử cực tiếp theo mở các kênh canxi phụ thuộc điện áp; sự tăng canxi nội bào, cùng với sự nhạy cảm canxi của bộ máy co bóp, tạo ra sự co thắt (Sommer et al., 2008; Sommer et al., 2016). Khi thiếu oxy ảnh hưởng đến toàn bộ phổi—ở độ cao hoặc trong bệnh phổi mãn tính—phản ứng trở nên tổng quát, làm tăng áp lực động mạch phổi và, nếu kéo dài, góp phần vào quá trình tái cấu trúc mạch máu (Sylvester et al., 2012; Suresh & Shimoda, 2016).

Clinical relevance

Co mạch phổi do thiếu oxy là một cơ chế điều hòa bình thường mà dạng tổng quát của nó là cơ sở cho sự tăng áp lực phổi được thấy khi thiếu oxy toàn bộ phổi kéo dài. Mục này mô tả sinh lý học và các cơ chế của nó; nó mang tính giáo dục và không phải là cơ sở để chẩn đoán, theo dõi hoặc điều trị bất kỳ cá nhân nào.

Evidence & guidelines

Sự hiểu biết về HPV dựa trên công trình thực nghiệm sâu rộng được tổng hợp trong các bài đánh giá lớn. Chuyên khảo của Physiological Reviews vẫn là tài liệu toàn diện nhất về hiện tượng này và các cơ chế được đề xuất của nó (Sylvester et al., 2012), và các bài đánh giá chuyên sâu mô tả chi tiết các bước cảm nhận oxy và truyền tín hiệu trong cơ trơn động mạch phổi (Sommer et al., 2008; Sommer et al., 2016).

History

Việc thiếu oxy phế nang làm co mạch phổi đã được xác định vào giữa thế kỷ XX—thường được gán cho các quan sát của von Euler và Liljestrand—và được công nhận là đối lập với phản ứng của hệ thống mạch máu toàn thân đối với thiếu oxy. Hàng thập kỷ nghiên cứu sau đó, được tóm tắt trong các bài đánh giá toàn diện, đã tìm cách xác định cảm biến oxy và chuỗi tín hiệu liên kết nó với sự co cơ trơn (Sylvester et al., 2012; Sommer et al., 2008).

Debates

Cảm biến oxy cơ bản của HPV là gì?

Việc cảm biến trực tiếp là ty thể hoạt động thông qua các loại oxy phản ứng, một NADPH-oxidase, hay một hệ thống oxy hóa khử khác—và cách đầu ra của nó được kết nối với sự ức chế kênh kali—vẫn chưa được giải quyết và được xem xét như một câu hỏi mở.

Key figures

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

Seminal works

• sylvester-2012
• sommer-2008

Frequently asked questions

Tại sao phổi lại làm co mạch máu của nó để đáp ứng với oxy thấp trong khi các cơ quan khác lại làm giãn mạch máu của chúng?

Trong phổi, việc làm co mạch máu ở một vùng thiếu oxy sẽ chuyển hướng máu đến các vùng được thông khí tốt hơn, giúp cải thiện trao đổi khí; trong các cơ quan toàn thân, sự giãn mạch để đáp ứng với oxy thấp thay vào đó làm tăng nguồn cung cấp máu cục bộ. Phản ứng của phổi phục vụ cho sự phù hợp giữa tưới máu và thông khí chứ không phải cung cấp cục bộ.

Điều gì xảy ra với co mạch phổi do thiếu oxy ở độ cao lớn?

Vì toàn bộ phổi bị thiếu oxy, phản ứng trở nên tổng quát thay vì cục bộ, làm tăng áp lực động mạch phổi nói chung; do đó, thiếu oxy toàn cầu kéo dài có thể góp phần gây tăng huyết áp phổi.