Điều hòa chuyển hóa tại chỗ

Điều hòa chuyển hóa tại chỗ là sự điều chỉnh lưu lượng máu phù hợp với hoạt động chuyển hóa của mô thông qua các tín hiệu cục bộ, độc lập với thần kinh và hormone lưu hành. Khi các tế bào hoạt động mạnh hơn và tiêu thụ nhiều oxy hơn, các sản phẩm phụ chuyển hóa mà chúng giải phóng sẽ làm giãn các tiểu động mạch nuôi dưỡng chúng, làm tăng lưu lượng máu; khi hoạt động giảm, các tiểu động mạch trở lại trạng thái trương lực nghỉ. Phản hồi nội tại này giúp duy trì sự cân bằng giữa cung cấp oxy và chất dinh dưỡng với nhu cầu.

Definition

Điều hòa chuyển hóa tại chỗ là sự điều chỉnh nội tại trương lực tiểu động mạch, và do đó là lưu lượng máu cục bộ, để đáp ứng với hoạt động chuyển hóa của mô được tưới máu, chủ yếu được trung gian bởi các tín hiệu giãn mạch được sản xuất tại chỗ.

Scope

Chủ đề này bao gồm sự giãn mạch do chuyển hóa và tăng máu cục bộ (chức năng) chủ động, các tín hiệu chuyển hóa tiềm năng làm giãn tiểu động mạch, sự đóng góp của nội mô và các phản ứng dẫn truyền (lan truyền), và cách các cơ chế này kết hợp để điều hòa lưu lượng vi mạch. Phản ứng cơ học liên quan chặt chẽ và khái niệm rộng hơn về tự điều hòa được đề cập nhưng không được xử lý chi tiết ở đây.

Core questions

• Làm thế nào mà sự tăng chuyển hóa mô dẫn đến tăng lưu lượng máu cục bộ?
• Những sản phẩm phụ chuyển hóa và tín hiệu nội mô nào làm giãn tiểu động mạch?
• Các tín hiệu giãn mạch được điều phối dọc theo tiểu động mạch như thế nào để tuyển mộ các đoạn phía trên?
• Điều hòa chuyển hóa liên quan đến phản ứng cơ học và các kiểm soát cục bộ khác như thế nào?

Key concepts

• Tăng máu cục bộ (chức năng) chủ động
• Các chất chuyển hóa giãn mạch (ví dụ: adenosine, carbon dioxide, kali, ion hydro)
• Áp suất oxy mô như một tín hiệu điều hòa
• Các chất giãn mạch có nguồn gốc từ nội mô (nitric oxide và các chất khác)
• Giãn mạch dẫn truyền dọc theo tiểu động mạch
• Tích hợp với phản ứng cơ học

Key theories

Giả thuyết chuyển hóa về điều hòa lưu lượng máu

Mô hoạt động giải phóng các chất chuyển hóa giãn mạch (và tiêu thụ oxy) tỷ lệ với tốc độ chuyển hóa của nó; các tín hiệu này làm giãn cơ trơn tiểu động mạch gần đó, làm tăng lưu lượng máu cho đến khi cung cấp phù hợp với nhu cầu, cung cấp kiểm soát phản hồi nội tại của tưới máu.

Giãn mạch dẫn truyền (lan truyền)

Một tín hiệu giãn mạch được khởi tạo ở mao mạch hoặc tiểu động mạch xa lan truyền điện học dọc theo nội mô và cơ trơn đến các động mạch cấp máu phía trên, điều phối sự giãn nở trên toàn bộ chiều dài của mạng lưới kháng trở để lưu lượng máu tăng lên hiệu quả đến vùng hoạt động.

Mechanisms

Khi tốc độ chuyển hóa của mô tăng lên, mức tiêu thụ oxy tăng và các sản phẩm phụ có hoạt tính mạch tích tụ trong khoảng kẽ. Các tín hiệu tiềm năng bao gồm adenosine, carbon dioxide, ion hydro và kali ngoại bào, cùng với sự giảm áp suất oxy cục bộ; những tín hiệu này hoạt động, thường là dư thừa, để làm giãn cơ trơn tiểu động mạch và tăng lưu lượng máu. Nội mô đóng góp các chất giãn mạch như nitric oxide tích hợp với các tín hiệu chuyển hóa, và Hellsten cùng các cộng sự nhấn mạnh rằng các chất giãn mạch này tương tác với nhau chứ không hoạt động độc lập. Bởi vì sự giãn nở của các tiểu động mạch nhỏ nhất một mình sẽ bị hạn chế bởi sức cản ở phía trên, một tín hiệu giãn mạch được dẫn truyền dọc theo nội mô và cơ trơn để tuyển mộ các động mạch cấp máu ở phía trên, như được mô tả bởi Bagher và Segal, điều phối phản ứng trên toàn mạng lưới kháng trở để tưới máu phù hợp với nhu cầu.

Clinical relevance

Điều hòa chuyển hóa tại chỗ giải thích cách các mô hoạt động như cơ đang tập luyện tăng lưu lượng máu của chính chúng và cách các cơ chế giãn mạch bị suy yếu có thể hạn chế tưới máu. Nó được trình bày ở đây như một kiến thức sinh lý cơ bản và không phải là cơ sở cho các quyết định chẩn đoán hoặc điều trị.

Evidence & guidelines

Tài liệu này dựa trên các đánh giá sinh lý học hơn là các hướng dẫn lâm sàng; tổng quan của Segal về điều hòa lưu lượng vi mạch, Bagher và Segal về giãn mạch dẫn truyền, Hellsten và các cộng sự về tương tác chất giãn mạch, và Pittman về điều hòa vận chuyển oxy vi mạch cùng nhau đại diện cho sự hiểu biết hiện tại.

History

Ý tưởng rằng các mô tự điều hòa nguồn cung cấp máu của chúng theo nhu cầu chuyển hóa có từ những quan sát cổ điển về tăng máu cục bộ do tập thể dục, và công trình nghiên cứu thế kỷ XX đã xác định các chất chuyển hóa giãn mạch tiềm năng. Sinh lý học gần đây hơn đã nhấn mạnh tính dư thừa và tương tác của các tín hiệu này, vai trò của nội mô và sự dẫn truyền các phản ứng giãn mạch dọc theo các tiểu động mạch để điều phối lưu lượng máu trên toàn mạng lưới vi mạch.

Debates

Tín hiệu nào là chất giãn mạch chuyển hóa chính?

Không có chất chuyển hóa đơn lẻ nào được chứng minh là chất trung gian duy nhất của tăng máu cục bộ chủ động; adenosine, carbon dioxide, kali, ion hydro và áp suất oxy đều đóng góp, và suy nghĩ hiện tại nhấn mạnh vai trò dư thừa, tương tác của chúng hơn là một bộ điều khiển duy nhất.

Key figures

• Steven Segal
• Ylva Hellsten
• Roland Pittman
• Pooneh Bagher

Seminal works

• segal-2005
• bagher-segal-2011
• hellsten-2012

Frequently asked questions

Tăng máu cục bộ (chức năng) chủ động là gì?

Sự tăng lưu lượng máu cục bộ đi kèm với sự tăng hoạt động của mô; khi chuyển hóa tăng, các tín hiệu được sản xuất tại chỗ làm giãn các tiểu động mạch cấp máu để cung cấp oxy và chất dinh dưỡng tăng lên phù hợp với nhu cầu.

Tại sao không có chất chuyển hóa đơn lẻ nào được coi là chất giãn mạch chủ đạo?

Một số tín hiệu — bao gồm adenosine, carbon dioxide, kali, ion hydro và giảm áp suất oxy — đóng góp một cách dư thừa và tương tác với các chất giãn mạch nội mô, do đó điều hòa lưu lượng máu phản ánh hành động kết hợp của chúng hơn là một chất trung gian chiếm ưu thế.