A perctérfogatot és a perifériás ellenállást a vérben keringő, vazoaktív kémiai anyagok, ill. egy-egy szervben a fokozott működés következtében megváltozó kémiai környezet is befolyásolja. A lokális vérátáramlás szabályozásában kiemelkedően fontos szerepe van a kémiai (humorális) szabályozásnak. Az alábbi felsorolás a vazokonstriktor ill. vazodilatátor anyagokat mutatja be, melyek fontos szerepet töltenek be mind fiziológiás, mind patológiás körülmények között.

A szerotoninnak fontos szerepe van a vérzéscsillapításban, mivel az érfal sérülésekor az első védelmi reakció a lokális érösszehúzódás, ami csökkenti a vérzést. Ez a reakció akkor jelentkezik, ha az ér endotéliuma is megsérül. Ép endotél bélés esetén a szerotonin vazodilatációt vált ki.

Az angiotenzin II inkább kóros esetekben (pl. hipertónia) szaporodik fel olyan mértékben, hogy általános konstriktor hatásával számolni kelljen.

Az adrenalin vészreakció során kerül a keringésbe a mellékvesevelőből, fontos szerepet játszik a koszorúserek, ill. a vázizomzat ereinek dilatációjában, következményesen az adott érterületek fokozott perfúziójában.

A hisztamin kórfolyamatokban szabadul fel nagy mennyiségben, ép endotélium mellett vazodilatátor.

A mechanikai hatásokra az endothelsejtek nitrogén monoxid (NO), prosztaciklin vagy endothelin elválasztásával reagálnak. A NO és a prosztaciklinek vazodilatációt, az endothelinek vazokonstrikciót váltanak ki. A NO a nitrogénmonoxid-szintáz enzim által katalizált rekciókból szabadul fel. Az enzimrendszer tagjai közül említve az eNOS-t (endotheliális NOS) által kifejtett kardiovaszkuláris védőhatás igen jellemző. Egyrészt az általa előállított NO az ér simaizomsejtjeinek elernyedését okozza, másrészt gátolja a trombocytaaktivációt, valamint a trombocyta- és leukocyta kitapadást (adhéziót), valamint -összekapcsolódást (aggregációt) a vaszkuláris endotélhez (13. ábra).

13. ábra Az endotéliumfüggő relxáció folyamatábrája. Az endothelinmembránon levő receptor hatására növekszik a Ca²⁺-beáramlás.

További vazodilatátor mechanizmusként a hem- oxigenáz enzimrendszer által katalizált mechnaizmust is meg kell említeni. A hem-oxigenáz (HO) egy mikroszómaenzim, ami több fiziológiai és patofiziológiai folyamat, mint az endoteliális sejtek integritása és az oxidatív stressz szabályozásában is részt vesz. HO-aktivitást számos szövetben, például a szívben és a vaszkuláris endotéliumban is megfigyeltek. A HO enzimrendszer tagjai a konstitutív HO-2 és HO-3, valamint az indukálható izoforma, a HO-1, amit valószínűleg nagymértékben indukál az oxidatív stressz. A HO-1 indukciója gyulladásgátló hatással bír, de az enzim citoprotektívnek bizonyult érelmeszesedés (ateroszklerózis), szepszis, diabétesz és iszkémia esetén. A HO-1 enzim különböző stimulusok hatására képes expresszálódni. Ilyenek például a hem, vagy annak oxidációs terméke, a vas, illetve a hemin, a NO, a reaktív oxigéngyökök valamint a nehézfémek.

A HO-2 enzim expresszióját intrakardiális neuronokban is kimutatták. Megfigyelték, hogy a HO-2 révén felszabaduló bilirubin védi a neuronokat az oxidatív stressztől, és valószínű, hogy az endotéliumban, illetve a neuronokban található HO-2 aktivitása szerepet játszik az erek érendotélium-függő fiziológiás relaxációjában.

A HO-3 szintén konstitutív izoforma, amely 90 %-os homológiát mutat a HO-2 enzimmel, a katalitikus aktivitása alacsonyabb.A HO enzimek lebontják a porfiringyűrűt, ami ekvimoláris mennyiségű biliverdint, szabad vasat (Fe³⁺) és szén-monoxidot (CO) eredményez (14. ábra).

14. ábra: A HO enzimek feltételezett hatásmecmanizmusa

Az endotélium diszfunkciójának következményei:

Az endotél sejtek károsodása számtalan kórfolyamatot beindíthat, ill. más okból keletkezőket súlyosbíthat. Legnagyobb probléma a relaxáló hatás kiesése, emiatt nő a vazokonstrikció mértéke, nő a perifériás ellenállás, emelkedik a vérnyomás stb. Az endotélium diszfunkciója súlyos következményekkel jár a keringési elégtelenség (shock) pathomechanizmusában is.