6.4 Distribuzione della pressione attraverso i letti microvascolari
Il gradiente di pressione attraverso i letti microvascolari ha dimostrato di essere uno dei parametri fluidi più critici nella regolazione del flusso attraverso questi vasi (la velocità del fluido è così lenta in questi vasi che piccoli cambiamenti nella pressione possono causare grandi cambiamenti nelle condizioni di flusso, compresa la velocità, lo sforzo di taglio e la velocità di taglio). Il gradiente di pressione attraverso i letti microvascolari è stato misurato sperimentalmente utilizzando due sonde di flusso inserite in vari rami lungo la rete. Conoscendo la distanza tra queste sonde e le letture di pressione ottenute dalle sonde, è possibile calcolare un gradiente di pressione. Come il diametro del vaso sanguigno diminuisce attraverso la rete vascolare (ad esempio, dalle arteriole ai capillari) il gradiente di pressione aumenta significativamente. Quando il diametro del vaso sanguigno aumenta (dai capillari alle venule) il gradiente di pressione si riduce nuovamente. Questo può essere spiegato dai rapidi cambiamenti della pressione idrostatica all’interno delle arteriole precapillari, causati dalla costrizione o dalla dilatazione dello sfintere precapillare.
Al contrario, la pressione idrostatica all’interno del lato arteriolare è relativamente costante finché i vasi sanguigni non si avvicinano a un diametro di circa 40 μm. Pertanto, il gradiente di pressione in tutti questi vasi è relativamente basso (fare riferimento alla Figura 5.26 che mostra che la pressione arteriosa media è relativamente stabile nei vasi più grandi dei capillari sia sul lato arterioso che venoso della circolazione). I vasi con un diametro dell’ordine di 40 μm si trovano tipicamente da una a due biforcazioni a monte degli sfinteri metarteriole/precapillari. Per le arteriole nel range di 15-40 μm di diametro, c’è una rapida diminuzione della pressione a circa 30 mmHg, che è associato ad un rapido aumento del gradiente di pressione in tutta la nave. Questa rapida diminuzione si verifica in modo che la velocità del sangue è abbastanza lento per lo scambio di nutrienti e rifiuti per verificarsi all’interno dei capillari allo stesso tempo che il sangue è diretto rapidamente nei capillari. Si osservi che la variazione della pressione arteriosa media nei capillari e nelle venule è molto più bassa di quella vista nelle arteriole precapillari (vedi Figura 5.26). All’interno dei capillari (diametro variabile da 5 a 10 μm) la pressione diminuisce da circa 25 mmHg a un massimo di 20 mmHg, in condizioni normali. Tuttavia, il gradiente di pressione che spinge il sangue nei capillari è relativamente grande, così che il movimento del sangue attraverso questi vasi è efficiente. All’interno della circolazione venosa, la pressione scende continuamente (a circa 0 mmHg nell’atrio destro), ma di nuovo, è molto più graduale, prendendo l’intera lunghezza del sistema venoso. Pertanto, il gradiente di pressione è molto più basso all’interno delle venule/sistema venoso. Nelle venule postcapillari (diametro grande come 50 μm), la pressione non è più di 15 mmHg in condizioni normali.
Per continuare la discussione del gradiente di pressione nei letti microvascolari, c’è circa un aumento di otto volte nel gradiente di pressione all’interno di piccoli segmenti capillari (100-300 μm di lunghezza) rispetto alle arteriole e venule (circa 2000 μm di lunghezza, circa 40 μm di diametro). Per le metarteriole e le venule postcapillari (circa 15 μm di diametro), il gradiente di pressione è il 50% del gradiente di pressione in tutti i capillari. Questo suggerisce che il flusso è diretto nei capillari e poi rallenta per consentire un tempo sufficiente per lo scambio di nutrienti. Ricordiamo che il gradiente può essere grande, ma il flusso sarà deviato in molti piccoli capillari per perfondere l’intero letto vascolare.
La variazione di pressione nei letti microvascolari in condizioni ipertensive e ipotensive è stata anche studiata. È interessante notare che in entrambe le condizioni, la pressione idrostatica media all’interno dei capillari e il gradiente di pressione attraverso i capillari era equivalente a quello visto in condizioni normali. Inoltre, la pressione (idrostatica e gradiente di pressione) all’interno delle venule postcapillari era la stessa in queste condizioni come in condizioni normali. Il cambiamento maggiore è stato osservato all’interno dei vasi arteriolari dove il gradiente di pressione era significativamente maggiore in condizioni ipertensive o significativamente inferiore in condizioni ipotensive. Questo suggerisce che le metarteriole (e gli sfinteri precapillari) regolano il flusso sanguigno capillare per mantenerlo ai suoi livelli normali, in modo che lo scambio di nutrienti sia mantenuto al livello ottimale. Questo suggerisce anche che il sistema circolatorio è progettato per mantenere un flusso costante attraverso la microcircolazione, indipendentemente dalla pressione arteriosa media. Questo è abbastanza significativo e può essere considerato come un meccanismo per smorzare qualsiasi variazione di pressione prima del sito di scambio all’interno della vasculatura.
L’ultima grande variazione di pressione attraverso i letti microvascolari si basa sui cambiamenti temporali dall’impulso di pressione cardiaca e la propagazione dell’onda attraverso la vasculatura. I valori di pressione discussi finora sono stati mediati attraverso il ciclo cardiaco, prendendo più letture durante l’intero ciclo cardiaco. Tuttavia, durante il ciclo cardiaco, la pressione idrostatica cambia all’interno dei letti microvascolari oscillando sull’ordine di 2 mmHg. Abbiamo precedentemente affermato che la pressione idrostatica all’interno dei capillari è di circa 25 mmHg. Ciò significa che la pressione varierebbe tra circa 24 e 26 mmHg durante il ciclo cardiaco. Questi cambiamenti temporali non sono così significativi se confrontati con il gradiente di pressione relativamente stabile attraverso i vasi sanguigni. La maggior parte dei dati che sono stati discussi in questa sezione sono stati raccolti da B. Zweifach e dal suo gruppo di ricerca durante gli anni ’70.
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