Determinanti dei livelli di pressione arteriosa
L’ipertensione è un disturbo della regolazione della pressione arteriosa sistemica, che a sua volta è impostata e regolata da sistemi di organi multipli.
La pressione arteriosa deriva dall’azione di pompaggio del ventricolo sinistro del cuore; pertanto, il livello di pressione arteriosa in qualsiasi punto del compartimento vascolare arterioso riflette sul funzionamento del ventricolo sinistro. Durante ogni contrazione del ventricolo sinistro, la più alta pressione sistemica generata all’interno delle arterie è definita la pressione sistolica. Quando la valvola cardiaca che controlla il deflusso dal ventricolo sinistro si chiude e il ventricolo sinistro si rilassa (tra i battiti), la pressione arteriosa diminuisce mentre il sangue arterioso esce rapidamente dal compartimento arterioso nei capillari. La velocità di caduta di pressione è controllata dalle arteriole terminali e dall’energia che viene restituita al sangue con rilassamento delle pareti delle grandi arterie del condotto, un processo chiamato effetto windkessel e correlato direttamente all’elasticità (chiamata compliance) delle arterie del condotto. Il processo windkessel è molto simile all’elastico allungato di una fionda che rimbalza ed esercita forza sull’oggetto che viene spinto. Il livello di pressione arteriosa sistemica più basso è raggiunto appena prima della contrazione successiva ed è chiamato la pressione diastolica. Pertanto, la pressione sistolica riflette l’azione del cuore, la resistenza al deflusso dal compartimento arterioso e l’effetto windkessel, mentre la pressione diastolica è impostata dalla velocità di deflusso (resistenza impostata dalle arteriole) e dal tempo tra le contrazioni (l’intervallo “interbeat” o la frequenza cardiaca). A resistenza alle arteriole costante, l’aumento della frequenza cardiaca può aumentare la pressione diastolica apparente. La pressione diastolica tiene traccia anche della pressione sistolica dato che un aumento della pressione sistolica imposta un punto di partenza più alto da cui la pressione arteriosa può scendere tra le contrazioni. La differenza di pressione tra pressione sistolica e diastolica è definita la pressione del polso. La pressione del polso sta assumendo un maggiore interesse di ricerca come potenziale contributo allo sviluppo di ipertensione sistemica e danni alla parete arteriosa che portano all’aterosclerosi.
I livelli di pressione sistolica e diastolica non sono costanti nel tempo, ma variano continuamente, ritmo per battito, anche durante il riposo e il sonno. La pressione arteriosa dipende da molti fattori, tra cui età, sesso, peso corporeo, livello di condizionamento fisico, attività fisica attuale e comportamenti di tutti i tipi (ad esempio, mangiare, bere). Naturalmente, la pressione arteriosa è anche influenzata da molti farmaci, tra cui farmaci da prescrizione, farmaci da banco e droghe d’abuso. La pressione arteriosa sistemica umana viene solitamente misurata con un dispositivo occlusivo (bracciale) posizionato su una o entrambe le braccia. Quando la pressione arteriosa viene misurata in questo modo, vengono citati sia i valori superiori che inferiori (ad esempio, 120 su 80, sistolica su diastolica). Piuttosto che sistolica e diastolica, possiamo anche parlare di pressione arteriosa media (MAP), che è la pressione media tra pressione sistolica e diastolica. La MAP, se mediata nel tempo, è definita dalla seguente relazione che coinvolge la gittata cardiaca (CO) e la resistenza vascolare sistemica totale (TSVR): MAP = CO × TSVR. TSVR è la somma resistenza totale al flusso di sangue fuori dal compartimento arterioso e riflette l’azione di tutte le arteriole terminali. CO è la quantità di sangue (in litri) pompata dal ventricolo sinistro del cuore per un minuto intero. Questo volume di sangue è determinato dalla forza di contrazione del ventricolo sinistro, dalla frequenza cardiaca e dalla quantità di sangue contenuta nella camera del ventricolo sinistro durante ogni contrazione. Quest’ultimo è controllato in parte dalla quantità di sangue che ritorna al cuore dal compartimento venoso (chiamato ritorno venoso) e dalla resistenza incontrata quando il cuore pompa il sangue nel circuito arterioso. Poiché le vene di capacità influenzano il ritorno venoso, i cambiamenti sia nel volume del sangue che nel grado di costrizione della muscolatura liscia venosa influenzano la bassa pressione sanguigna nelle vene e la quantità di sangue restituita al cuore. Poiché il CO è definito dal volume di sangue espulso dal ventricolo sinistro ad ogni battito (definito volume della corsa) e dalla frequenza cardiaca, la pressione arteriosa è determinata dal volume della corsa, dalla frequenza cardiaca e dal TSVR.
All’interno di tutti gli organismi, la pressione arteriosa è impostata e regolata da molti fattori, molti dei quali sono integrati attraverso meccanismi di scambio di informazioni, sia del sistema nervoso che chimico. Il principale sistema che regola e imposta la pressione arteriosa è l’ANS, che funziona in modo integrato con il sistema nervoso centrale (SNC). Entrambi i rami dell’ANS, simpatico e parasimpatico, lavorano insieme in modo integrato per controllare la pressione arteriosa. Alcuni studi indicano che i due sistemi lavorano in opposizione, con uno stimolante (simpatico) e l’altro inibente (parasimpatico) per ottenere la regolazione della pressione arteriosa e dell’azione cardiaca. Tuttavia, una visione più accurata è che i due sistemi lavorano insieme per raggiungere l’obiettivo finale, vale a dire permettere all’organismo di sopravvivere e realizzare tutto ciò che cerca di fare. È importante apprezzare questo concetto per comprendere l’importanza delle dinamiche della pressione sanguigna. Il sistema simpatico è generalmente considerato il ramo sensibile allo stress dell’ANS perché altera le funzioni del sistema di organi per ottimizzare la risposta di un organismo allo stress, sia che lo stress si presenti esternamente o internamente. Il sistema parasimpatico è considerato il ramo “vegetativo” dell’ANS, che regola le azioni biologiche più primitive ed essenziali necessarie per la sopravvivenza dell’organismo e della specie. Il sistema simpatico (1) può aumentare la frequenza cardiaca e la forza di contrazione; (2) può aumentare la tensione (tono della muscolatura liscia nel terminale arteriole, diminuendo in tal modo il tasso di flusso di sangue dal arteriosa vano e l’aumento della resistenza vascolare sistemica; (3) stimolare il rilascio di sostanze chimiche, dai reni e le ghiandole surrenali, che sono importanti per il controllo del volume del sangue, elettroliti nel sangue, e la contrazione o il rilassamento della muscolatura liscia nelle arterie e arteriole; e (4) controlla una miriade di funzioni aggiuntive dal metabolismo, per il funzionamento degli occhi, per le funzioni sessuali. Una delle funzioni più importanti del sistema simpatico sta spostando il flusso di sangue tra i sistemi di organi per soddisfare le esigenze dei tessuti. Ogni sistema di organi ottiene una frazione di CO totale; tuttavia, durante alcune funzioni dell’individuo, un sistema di organi potrebbe aver bisogno di più. Ciò è compiuta dal CNS con un aumento selettivo nell’attività del nervo simpatico ai sistemi particolari dell’organo che non hanno bisogno del flusso (a quel tempo) e di una diminuzione nell’attività del nervo ai sistemi dell’organo che hanno bisogno di più sangue. Il sistema parasimpatico controlla molti sistemi di organi in modo da mantenere l’omeostasi normale in assenza di stress. Ad esempio, il sistema parasimpatico rallenta il cuore, aumenta l’attività gastrointestinale e la secrezione per aiutare la digestione, facilita l’eliminazione dei prodotti di scarto dal corpo, protegge i polmoni dall’inalazione di sostanze chimiche e sostanze tossiche, protegge la retina dalla luce eccessiva e facilita la visione a brevi distanze. Entrambi i rami simpatici e parasimpatici del progetto ANS dal SNC al cuore; tuttavia, solo il sistema simpatico invia proiezioni nervose ai vasi sanguigni.
L’ANS ha origine nel SNC ed è intimamente legata, attraverso nervi corti e lunghi, alle parti del cervello che sono importanti nel coordinamento delle funzioni cardiovascolari e respiratorie (tronco cerebrale), nonché alle parti che sono importanti per i comportamenti primitivi e complessi e persino la cognizione. Ogni comportamento o azione di un individuo richiede una risposta autonoma appropriata e selettiva; altrimenti, l’organismo non potrebbe eseguire l’azione desiderata. Ad esempio, la” paura ” generalmente aumenta l’attività simpatica e diminuisce l’attività parasimpatica. Tuttavia, sebbene sia la paura da una minaccia esterna che la paura derivante da una minaccia cognitiva “interna” (percepita) possano comportare l’attivazione di una risposta simpatica (ad esempio, aumento della frequenza cardiaca), i cambiamenti specifici nel funzionamento autonomo non sono gli stessi. Quindi, non si può generalizzare e dire che tutte le risposte di paura avranno lo stesso effetto sul sistema cardiovascolare; alcuni possono essere più esigenti o anche più dannosi di altri. Le relazioni tra comportamento e funzionamento cardiovascolare normale o anormale sono state recentemente chiarite e tali studi comprendono un’area di indagine chiamata accoppiamento comportamentale–autonomo. Che tale accoppiamento sia dettato da geni, e quindi sia controllato in parte per ereditarietà, è stato stabilito di recente attraverso studi all’interno del nostro laboratorio. Un individuo potrebbe ereditare geni che portano ad un accoppiamento comportamentale–autonomo aberrante?
La pressione arteriosa sistemica presenta anche un ritmo diurno che è generalmente più alto durante il periodo di veglia / giorno e più basso durante il periodo di riposo/sonno. Quando la pressione arteriosa di un individuo diminuisce da un alto durante il periodo attivo a un basso durante il periodo di riposo, l’individuo può essere classificato come un “mestolo.”È interessante notare che molti ipertesi umani mostrano un fallimento nel” tuffo “e sono chiamati” nondippers.”
Il sistema endocrino ha effetti diretti e indiretti nel determinare i livelli di pressione arteriosa sistemica. Gli steroidi, sia corticali gonadici che surrenali, esercitano influenze dirette su tutti i componenti cellulari del compartimento arterioso (comprese le cellule muscolari lisce e endoteliali), sul funzionamento dei reni che si riferisce alla ritenzione di sodio e acqua, sulle azioni del cuore e specialmente sul funzionamento del SNC. I sistemi endocrini sono collegati al controllo del ritmo diurno (circadiano) e influenzeranno direttamente il SNC (comprese le aree cognitive). Inoltre, dato che ogni comportamento deve avere una risposta autonoma e cardiovascolare appropriata, è chiaro che sottili cambiamenti nel comportamento mediati dal sistema endocrino, se esercitati per un periodo prolungato, possono avere effetti profondi sul livello della pressione arteriosa sistemica.