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Modulation and roles of the endothelins in the pathophysiology of pulmonary embolism

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Recent research on the endothelins (ETs) and their pathways in acute pulmonary embolism (APE) has led to significant advances in the understanding of this disease. ETs are potent vasoconstrictors and bronchoconstrictors found abundantly in the lung and can be released by stimuli such as endothelial injury, hypoxia, or thrombin, a key product in the coagulation cascade. Many studies using different approaches and methods of inducing pulmonary embolization, both in vitro and in vivo in various species, have mostly shown that ETs play an important role in the pathophysiology of APE. These results were obtained by comparing the hemodynamic data in the presence or absence of various ETs inhibitors, but also by assessing the modulation of the ET-related elements of this system by molecular, cell biology, and pharmacological methods. Based on the current understanding, a mechanism involving the ET pathway in the pathophysiology of APE is proposed for the reader's considerations. We postulate that ETs are primary mediators in APE based on the following: (i) their source from pulmonary endothelial cells where the primary injury takes place; (ii) their direct vasconstrictive, bronchoconstrictive, and promitogenic effects via distinct ET receptors; and (iii) their indirect effects associated with the secondary release of thromboxane and other mediators, which are released from inflammatory cells and platelets, which together can potentiate the overall hemodynamic response, most specifically the pulmonary vascular bed. Such combined effects of ETs on bronchomotor and vasomotor tone in the lung can adversely affect ventilation perfusion matching and lead to severe hypoxemia without causing significant changes in the chest X-ray of these patients. Thus, we may consider ET inhibitors as future current therapeutic agents in patients with PE.Key words: pulmonary embolism, thrombus, air, pulmonary hypertension, blood gas, hypoxia, endothelin, endothelin receptor, antagonists.

Des études récentes sur les endothélines (ETs) et leur voie de biosynthèse et de dégradation ont contribué à l'avancement des connaissances sur l'embolie pulmonaire aigue (EPA). Les ETs sont de puissants vasoconstricteurs et bronchoconstricteurs retrouvés abondemment dans le poumon et peuvent être libérées suite à des stimuli tels un dommage à l'endothélium, l'hypoxie ou la thrombine, cette dernière étant un produit clé dans la cascade de coagulation. Plusieurs études utilisant différentes approches et méthodes d'induction d'une embolie pulmonaire, tant in vivo que in vitro, ont pour le plupart montré que les ETs jouent un rôle important dans la pathophysiologie de l'EPA. Ces résultats ont été obtenus en comparant les données hémodynamiques en absence ou en présence de divers antagonistes des ETs, mais aussi via la modulation des éléments reliés aux ETs par analyse cellulaire et moléculaire. En se basant sur nos connaissances actuelles, nous proposons un mécanisme d'action impliquant les ETs dans la pathophysiologie de l'EPA. Nous postulons que les ETs sont des médiateurs de premier ordre dans l'EPA puisque: (i) les ETs sont sécrétées par les cellules endothéliales pulmonaires, lesquelles sont les premières cellules endommagées; (ii) les ETs agissent directement comme vasoconstricteur, bronchoconstricteur, et pro-mitogènes via des récepteurs spécifiques; et (iii) que les ETs agissent indirectement via la libération secondaire de thromboxane et de d'autres médiateurs, qui sont sécrétés par les cellules inflammatoires et les plaquettes et qui, ensemble, augmentent la réponse lors de l'EPA. Ces effets combinés des ETs sur le tonus pulmonaire et vasculaire au poumon viendraient affecter négativement la perfusion ventilatoire et améneraient une hypoxémie sévère, sans toutefois être associés à des changements radiographiques chez ces patients. Ainsi, nous devrons considérer les inhibiteurs des ETs dans l'arsenal thérapeutique chez les patients avec EPA.Mots clés : embolie pulmonaire, thrombus, air, hypertension pulmonaire, gas sanguin, hypoxie, endothéline, récepteur, antagonistes.
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Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 2003

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