Exploración de la regulación del flujo sanguíneo al hueso en humanos

Todos los tejidos del cuerpo humano requieren una perfusión adecuada para proporcionar oxígeno y nutrientes para satisfacer las demandas metabólicas. Desde hace tiempo se sabe que el sistema arterial en el hueso tiene una importancia abrumadora y que sin flujo sanguíneo, el hueso no puede mantener su integridad. De hecho, existe una extensa red de arterias, arteriolas y capilares que irrigan el hueso humano. Además, el flujo de sangre al hueso responde a varios factores locales y sistémicos que pueden determinar la salud general del hueso. Sin embargo, la perfusión ósea en humanos permanece relativamente sin estudiar, por lo que los mecanismos subyacentes que regulan el flujo sanguíneo óseo no se comprenden bien. Los investigadores proponen estudiar los mecanismos clave que regulan la perfusión ósea en personas sin discapacidad y contrastarlos con las personas con lesión de la médula espinal (LME). SCI representa un 'modelo' humano de carga reducida crónica con pérdida de regulación simpática por debajo del nivel de lesión que probablemente altera el control de la perfusión ósea. En consecuencia, nuestros objetivos son: 1) Determinar el impacto de la carga compresiva con y sin contracciones musculares asociadas sobre la perfusión tibial; 2) Determinar el impacto de la actividad simpática vascular y la presión de perfusión sistémica en la perfusión tibial; 3) Comparar los cambios en la perfusión tibial en respuesta a factores locales y sistémicos entre personas sanas y aquellas con LME.

La mayor parte del trabajo sobre el flujo sanguíneo óseo se ha realizado en animales y/o se ha centrado en la asociación entre una perfusión adecuada o inadecuada y la salud ósea. Por ejemplo, el flujo inadecuado se ha asociado con la pérdida ósea, el deterioro del crecimiento y el retraso en la curación de fracturas. Sin embargo, las necesidades metabólicas agudas del hueso debido a la carga con o sin contracciones musculares asociadas aumentan el flujo sustancialmente. De hecho, dentro de los dos minutos de contracciones musculares aisladas, se ha demostrado que la perfusión tibial aumenta significativamente. Además, cuando hay carga compresiva con contracciones musculares asociadas, el flujo al hueso puede duplicarse. De manera similar, la descarga esquelética por tan solo diez minutos reduce la perfusión femoral a la mitad. Aunque no está claro qué factores locales específicos (p. ej., subproductos metabólicos) con carga podrían ser responsables de la regulación del flujo sanguíneo, estos datos sugieren claramente que la perfusión al hueso responde en gran medida a la carga esquelética. De hecho, parece que mecanismos reguladores similares pueden estar en juego en el control del flujo al hueso y al músculo esquelético durante el ejercicio. Además, la vasculatura ósea está ricamente inervada por nervios simpáticos. La aplicación de norepinefrina disminuye el flujo sanguíneo tanto al hueso intacto como al hueso aislado. Asimismo, la estimulación simpática disminuye el flujo al hueso a través de la activación del receptor alfa-adrenérgico. Además, el músculo liso de las arteriolas del hueso responde como se esperaba a los vasodilatadores y vasoconstrictores. Por lo tanto, la inervación simpática de la vasculatura ósea tiene un propósito funcional en el control del flujo. Si no fuera así, independientemente del vínculo entre el metabolismo óseo y el flujo óseo, la red arterial en el hueso actuaría como un simple sistema pasivo de presión.

Una limitación crítica para el estudio del flujo óseo en humanos ha sido la falta de evaluaciones no invasivas. Por lo tanto, ha sido difícil dilucidar los mecanismos que controlan la perfusión al hueso. La naturaleza densa del hueso dificulta la investigación de la perfusión y las técnicas utilizadas para cuantificar la circulación en otros tejidos son difíciles o imposibles de aplicar al hueso in vivo. los investigadores demostraron recientemente la eficacia de un sistema de espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) para detectar de forma no invasiva cambios en el contenido de hemoglobina en la tibia. Aunque nuestro trabajo preliminar mostró la utilidad de NIRS, no fue diseñado para proporcionar información sobre la regulación del flujo sanguíneo y desentrañar los diversos posibles contribuyentes a la perfusión ósea. Aquí, los investigadores proponen estudiar diferentes mecanismos que controlan el flujo de sangre al hueso tanto en personas sin discapacidad como en lesiones de la médula espinal (SCI). La población de SCI ofrecerá información valiosa sobre los mecanismos de perfusión como varios contribuyentes (es decir, la carga y el control simpático vascular) se reducen o se interrumpen.