Microcirculação

A microcirculação é a parte da circulação responsável pela distribuição final do sangue e pelas interações mais próximas entre o sangue e os tecidos. É nesse segmento que o sangue percorre pequenos vasos e estabelece as condições necessárias para a oferta de oxigênio e nutrientes, a remoção de produtos do metabolismo e a movimentação de água e outras substâncias entre o sangue e o espaço intersticial. A microcirculação compreende principalmente arteríolas, capilares e vênulas, além de pequenos vasos e estruturas especializadas que participam da regulação do fluxo local.

A organização da microcirculação varia entre os diferentes órgãos. A densidade capilar, o calibre dos vasos, a estrutura do endotélio, a permeabilidade e os mecanismos de controle do fluxo são adaptados às necessidades funcionais de cada tecido. Um tecido metabolicamente muito ativo, por exemplo, tende a apresentar uma rede capilar capaz de sustentar intensa troca de gases e nutrientes, enquanto outros tecidos apresentam características diferentes, relacionadas às suas funções específicas.

Organização da microcirculação. O sangue chega à microcirculação por meio das arteríolas, que se ramificam progressivamente até formar redes de vasos capilares. Depois de atravessar o leito capilar, o sangue é recolhido pelas vênulas e conduzido para vasos venosos progressivamente maiores. A passagem do sangue pelos capilares não ocorre necessariamente de maneira uniforme. Alterações no calibre das arteríolas e de pequenos vasos situados antes dos capilares podem modificar a quantidade de sangue que chega a determinado leito capilar.

Em alguns tecidos existem esfíncteres pré-capilares, formados por células musculares lisas, capazes de modificar a entrada de sangue em determinados grupos de capilares. Em outros, o controle da perfusão ocorre predominantemente por alterações do calibre das arteríolas e de outros pequenos vasos. Dessa maneira, a microcirculação consegue ajustar a quantidade de sangue que alcança diferentes regiões de um tecido de acordo com suas necessidades.

O endotélio como órgão regulador. A parede dos vasos da microcirculação é constituída, em grande parte, por células endoteliais. O endotélio forma a superfície interna dos vasos e estabelece uma interface entre o sangue e os tecidos, mas sua função vai muito além de simplesmente revestir a parede vascular. As células endoteliais participam da regulação do tônus vascular, da permeabilidade, da coagulação, da inflamação e do crescimento e remodelamento dos vasos.

O endotélio é capaz de responder a estímulos químicos e mecânicos. A concentração de oxigênio, dióxido de carbono e outros metabólitos, a ação de hormônios e mediadores inflamatórios e o próprio estresse de cisalhamento, produzido pelo movimento do sangue sobre a parede, podem modificar a atividade das células endoteliais. O fluxo sanguíneo resulta, portanto, da interação contínua entre o sangue, o endotélio, a musculatura vascular e os tecidos.

Capilares e trocas. Os capilares constituem o principal local de troca entre o sangue e o espaço intersticial. Sua parede é formada essencialmente por uma única camada de células endoteliais apoiadas sobre uma lâmina basal. Em alguns tecidos, células associadas ao endotélio, como os pericitos, também participam da manutenção e da regulação da microvasculatura. A pequena espessura da parede capilar reduz a distância que as substâncias precisam percorrer para passar entre o sangue e os tecidos.

A estrutura do endotélio, entretanto, não é igual em todos os órgãos. Essa diversidade permite reconhecer três categorias gerais de capilares: contínuos, fenestrados e sinusoidais. A classificação está relacionada principalmente às características da parede e à permeabilidade do vaso.

Nos capilares contínuos, as células endoteliais formam uma camada relativamente contínua, sem grandes interrupções. As substâncias podem atravessar o endotélio por diferentes mecanismos, incluindo difusão através das células endoteliais, transporte vesicular e passagem pelas regiões de contato entre células. Esse tipo de capilar é encontrado em diversos tecidos, incluindo músculos, tecido conjuntivo, pulmões e sistema nervoso central. A permeabilidade, entretanto, varia de acordo com o órgão. No sistema nervoso central, por exemplo, as células endoteliais apresentam características especializadas que contribuem para a formação da barreira hematoencefálica.

Nos capilares fenestrados, as células endoteliais apresentam pequenas aberturas denominadas fenestrações, que aumentam a permeabilidade da parede para água e determinadas moléculas. São encontrados em tecidos nos quais ocorre intensa troca entre o sangue e o tecido, como rins, algumas glândulas endócrinas e mucosa intestinal. Nos capilares glomerulares do rim, por exemplo, a estrutura especializada da parede participa do processo de filtração.

Os capilares sinusoidais, ou sinusoides, apresentam luz relativamente ampla e uma parede mais permeável. Dependendo do órgão, podem apresentar descontinuidades no endotélio e na lâmina basal. São encontrados, por exemplo, no fígado, na medula óssea e no baço. Sua organização permite a passagem de moléculas relativamente grandes e, em determinados órgãos, de células.

A comparação entre esses três tipos de capilares mostra que a permeabilidade vascular é adaptada à função do tecido. A parede capilar não constitui simplesmente uma barreira passiva. Suas características estruturais determinam, em grande parte, quais substâncias podem atravessá-la e com que facilidade.

Troca de substâncias. As substâncias podem atravessar a parede capilar por diferentes mecanismos. Moléculas pequenas e lipossolúveis, como oxigênio e dióxido de carbono, atravessam predominantemente as membranas das células endoteliais por difusão. Água e pequenos solutos podem utilizar diferentes vias, cuja importância relativa depende do tipo de endotélio e do órgão. Moléculas maiores podem ser transportadas por transcitose, na qual são incorporadas em vesículas em uma face da célula endotelial e liberadas na outra.

Em capilares altamente permeáveis, como os sinusoides hepáticos, a própria organização da parede permite a passagem de moléculas maiores que não atravessariam facilmente um endotélio contínuo. Assim, a passagem de uma substância através da parede vascular depende de suas propriedades físico-químicas, dos gradientes existentes e das características estruturais da barreira endotelial.

Velocidade do sangue. A microcirculação apresenta uma relação particularmente importante entre a velocidade do sangue e a área de secção transversal total dos vasos. A aorta apresenta uma área de secção transversal relativamente pequena quando comparada à soma das áreas transversais de todos os capilares sistêmicos. À medida que a circulação se divide em numerosos vasos dispostos em paralelo, a área transversal total aumenta muito e a velocidade média do sangue diminui.

A redução da velocidade na microcirculação favorece as trocas entre o sangue e os tecidos. É importante, entretanto, distinguir velocidade de fluxo. O fluxo corresponde à quantidade de sangue que atravessa determinado ponto por unidade de tempo, enquanto a velocidade corresponde à distância percorrida pelo sangue por unidade de tempo. O sangue pode apresentar velocidade muito menor nos capilares sem que isso signifique necessariamente que o fluxo total pelo sistema tenha diminuído. A redução da velocidade está relacionada principalmente ao enorme aumento da área de secção transversal total produzido pela organização de numerosos vasos em paralelo.

Movimento de líquido através da parede capilar. Além da troca de gases e solutos, a microcirculação participa continuamente da movimentação de água entre o plasma e o espaço intersticial. Esse movimento depende do balanço entre forças que favorecem a saída de líquido do vaso e forças que favorecem sua permanência no compartimento vascular. Essas forças são tradicionalmente denominadas forças de Starling.

A pressão hidrostática é a pressão exercida pelo líquido sobre a parede que o contém. Dentro dos capilares, a pressão hidrostática capilar resulta da pressão exercida pelo sangue sobre a parede vascular. Como o sangue está sob pressão, essa força tende a empurrar água para fora do capilar, em direção ao espaço intersticial. Portanto, a pressão hidrostática capilar favorece a filtração, isto é, a saída de líquido do sangue para o interstício.

Também existe uma pressão hidrostática intersticial, produzida pelo líquido presente no espaço entre as células. Dependendo de seu valor, ela pode se opor à saída de líquido do capilar ou favorecer sua movimentação em direção ao interior do vaso. Assim, não é suficiente considerar apenas a pressão dentro do capilar: o movimento de água depende da diferença entre as condições hidrostáticas dos dois lados da parede vascular.

A pressão coloidosmótica, por sua vez, é uma forma de pressão osmótica produzida principalmente por moléculas grandes presentes em uma solução. No plasma, as principais responsáveis por essa força são as proteínas plasmáticas, especialmente a albumina. Como essas proteínas permanecem em grande parte dentro do compartimento vascular, elas contribuem para reter água no plasma. A pressão coloidosmótica plasmática, portanto, tende a favorecer a permanência de líquido dentro do capilar.

Existe também uma pressão coloidosmótica intersticial, determinada pelas proteínas presentes no líquido intersticial. Essa força tende a atrair água para o espaço intersticial. Assim, tanto as forças hidrostáticas quanto as coloidosmóticas existem nos dois lados da parede capilar e podem atuar em sentidos opostos.

O movimento de líquido através da parede capilar pode ser representado, de forma simplificada, pela equação:

J_v = K_f [(P_c – P_i) – σ (π_c – π_i)]

Nessa relação, J_v representa o fluxo de líquido; K_f, o coeficiente de filtração, relacionado à área e à permeabilidade da parede; P_c e P_i representam, respectivamente, as pressões hidrostáticas capilar e intersticial; π_c e π_i representam as pressões coloidosmóticas plasmática e intersticial; e σ representa o coeficiente de reflexão das proteínas, relacionado à capacidade da parede de impedir sua passagem.

Para compreender fisiologicamente essa equação, o mais importante é reconhecer o sentido de cada força. A pressão hidrostática capilar tende a empurrar água para fora do vaso, enquanto a pressão coloidosmótica plasmática tende a atrair e manter água dentro do vaso. Do outro lado da parede, a pressão hidrostática e a pressão coloidosmótica do interstício exercem efeitos correspondentes. O movimento efetivo de água resulta do balanço dessas forças, associado à permeabilidade da parede vascular.

Esse equilíbrio não é estático. A pressão hidrostática dentro dos capilares pode variar conforme a localização do vaso, o fluxo sanguíneo e as condições cardiovasculares. A concentração de proteínas no plasma e no interstício também pode mudar, assim como a permeabilidade do endotélio. Alterações nesses fatores modificam a quantidade de líquido que passa para o espaço intersticial.

Filtração e reabsorção. Quando as forças que favorecem a saída de líquido predominam, ocorre filtração, com passagem de água e pequenas substâncias do plasma para o interstício. Quando predominam as forças que favorecem a entrada de líquido no vaso, ocorre reabsorção. Essa terminologia é útil para compreender o princípio geral do movimento de líquido através da parede capilar, embora o comportamento real dos capilares seja mais dinâmico e dependa das características específicas de cada tecido.

A quantidade de líquido que permanece no espaço intersticial é também influenciada pelo sistema linfático, que recolhe o excesso de líquido e proteínas e os devolve posteriormente à circulação. Dessa forma, o equilíbrio entre circulação sanguínea, espaço intersticial e circulação linfática é fundamental para evitar o acúmulo excessivo de líquido nos tecidos.

Controle local da microcirculação. A quantidade de sangue que atravessa um leito capilar não é determinada exclusivamente pela pressão arterial sistêmica. Os próprios tecidos possuem mecanismos capazes de ajustar localmente a perfusão de acordo com suas necessidades. Quando a atividade metabólica aumenta, ocorre maior consumo de oxigênio e produção ou acúmulo de diferentes metabólitos. Alterações nas concentrações de oxigênio, dióxido de carbono, íons hidrogênio, adenosina, potássio e outros mediadores podem favorecer o relaxamento do músculo liso vascular e produzir vasodilatação.

O aumento do fluxo decorrente do aumento da atividade metabólica é denominado hiperemia ativa. Esse mecanismo é particularmente evidente no músculo esquelético durante o exercício e no coração durante o aumento da atividade cardíaca. O tecido metabolicamente mais ativo produz sinais locais que favorecem o aumento de sua própria perfusão, aproximando a oferta de sangue de sua necessidade metabólica.

Quando o fluxo sanguíneo para um tecido é temporariamente reduzido ou interrompido, ocorre acúmulo de alterações metabólicas locais. Quando o fluxo é restabelecido, pode ocorrer um aumento transitório da perfusão denominado hiperemia reativa. Esse aumento contribui para restaurar as condições metabólicas e remover os produtos acumulados durante o período de redução do fluxo.

A microcirculação também apresenta mecanismos miogênicos, nos quais o músculo liso dos pequenos vasos responde diretamente ao estiramento produzido por alterações da pressão. O aumento da pressão intravascular pode provocar contração da musculatura vascular, enquanto sua redução tende a produzir relaxamento. Essa resposta contribui para manter o fluxo relativamente estável em determinados órgãos diante de variações da pressão arterial.