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FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR – LINDA S. COSTANZO – Luis Martínez Aguilera CIRCUITO DEL SISTEMA CARDIOVASCULAR Cavidades cardiacas izquierdas y derechas Imagen 1 Las cavidades izquierda y las arterias, capilares y venas sistemicas reciben, en cojunto, el nombre de circulación sistemica o general. El ventriculo izquierdo bombea sangre a todos los tejidos del cuerpo salvo los pulmones. La cavidad cardiaca derecha y las arterias, capilares y venas pulmonares reciben la denominación conjunta de circulación pulmonar. El ritmo al que se bombea la sangre desde cada ventriculo por unidad de tiempo se denomina gasto cardiaco. El ritmo al cual regresa la sangre a las auriculas desde las venas se denomina retorno venoso. Finalmente, en equilibrio, el gasto cardiaco desde el corazón es igual al retorno venoso que regresa al corazón.
Vasos sanguineos Los vasos sanguineos participan tambien de manera activa en la regulación del flujo sanguineo hacia los organos. Cuando se modifica la resistencia de los vasos sanguineos, y en particular de las arteriolas, se altera el flujo hacia dicho organos. Circuito
- La sangre oxigenada llena el ventriculo izquierdo. La sangre que se ha oxigenado en los pulmones regresa a la auticula izquierda a traves de la vena pulmonar. Esta va a pasar de la auricula izquierda hacia el ventriculo izquierdo por medio de la valvula Mitral (av).
- La sangre es impulsada desde el ventriculo izquierdo haci la aorta. La sangre abandona el ventriculo izquierdo cuando este se contrae, de esta forma provoca la apertura de la valvula aortica (semilunar) y pasando por medio de esta.
- El gasto cardiaco se distribuye entre los diferentes organos. Mirar la ( Imagen 1). Gracias a esta configuración en paralelo de los sitemas organicos, se desprende que el flujo sanguineo sistemico total sea igual al gasto cardiaco. Existen tres mecanismo principales para lograr un cambio en el flujo sanguineo hacia un sistema organico. 1.1 El primer mecanismo, el gasto cardiaco permanece constante, pero el flujo sanguineo se redistribuye entre los sitemas organicos mediante una modificiacio1n selectiva de la resistencia arteriolar. En esta situación , el flujo sanguineo hacia un organo concreto puede incremetarse a expensas del flujo sanguineo destinado hacia otros organos, 1.2 Segundo mecanismo, el gasto cardiaco aumenta o disminuye, pero manteniendose constante el porcentaje de distribución del flujo sanguineo entre los sistemas organicos. 1.3 Tercer mecanismo , tiene lugar un combinación de los dos mecanismos anteriores, de modo que se produce una modificación tanto del gasto cardiaco como del porcentaje de distribución del mismo. (se utiliza en respuesta a un ejecicio extenuante)
- El flujo sanguineo procedente de los organos se acumula en las venas. La sangre que abandona los organos es sangre venosa que contiene productos de desechos procedentes del metabolismo, como dioxido de carbono (CO2). Sangre como esta se transporta hacia la auricula derecha por medio de la vena cava (superior o inferior).
- Retorno venoso hacia la auricula derecha. La presión de la vena cava es mayor que el de la uricula derecha, esto hace que esta ultima se llene. En quelibrio, el retorno venoso a la auricula derecha es igual al gasto cardiaco procedente del centriculo izquierdo.
HEMODINÁMICA
La hemodinamica estudia los principios que gobiernan el flujo sanguineo en el sistema cardiovascular. En general, estos principios basicos son los mismo que aplican al movimiento de los fluidos. Los conceptos de flujo, presión, resistencia y capacitancia se aplica al flujo sanguineo que accede y que sale del corazón. Tipos y caracterisiticas de los vasos sanguineos Los vasos sanguineos son los conductos a traves de los cuales se transporta la sangre hacia los tejidos, y desde estos de regreso al corazón. Algunos vasos sanguineos (capilares) tienen unas paredes tan finas que permiten el paso de determinadas sustancias para su intercambio. Imagen 2 Arterias: Transporta sangre oxigenada a los organos. La arteria aorta es la de mayor calibre y de esta se ramifican arterias de mediano y pequeño calibre. Las arterias son estructuras de pared gruesa en las que hay un desarrollo importante de tejido elastico , musculo liso y tejido conectivo (Imgen 2). El grosor de la pared arterial es una caracteristica importante : las arterias reciben la sangre
directamente del corazón y estan sometidas a las mayores presiones de toda la vasculatura. El volumen de sangre contenido en las arterias se denomina volumen a tensión (significa que el volumen de sangre esta sometido a una presión elevada). Arteriolas: Son las ramas más pequeñas de las arterias. Sus paredes tienen un desarrollo importante de musculo liso y son el foco de resistencia más alto al flujo sanguineo. El musculo liso en las paredes de las arteriolas es tonicamente activo (es decir, siempre esta contraido). Estan ampliamente inervadas por fibras nerviososas simpaticas adrenérgicas. Los receptores Alfa 1- adrenergicos estan en las arteriolas de varios lechos vasculares (p. Ej., la piel y la vasculatura esplacnica). Al activarse, estos receptores dan lugar a contracción o constricción del musculo liso vascular. Esta constricción hace que disminuya el diametro de la arteriola, con lo cual aumenta su resistencia al flujo sanguineo. Los receptores Beta2- adrenergicos son menos freceuntes en las arteriolas del musculo esqueletico. Cuando se activan, estos receptores relajan el musculo liso vascular, lo que hace aumentar el diametro de la arteriola y disminuye la resistencia al flujo de la sangre. Las arteriolas son el punto de mayor resistencia de la vasculatura, ademas esto puede modificar debido a la actividad del sistema nervioso. Capilares: Son estructuras de paredes finas revestidas de una Monocapa de celulas endoteliales que estan rodeada por la lamina basal. Aca tienen tiene lugar el intercambio de nutrientes, gases, agua y solutos entre la sangre y los tejidos, y en los pulmones, entre la sangre y el gas alveolar. Las sustancias liposolubles (p.ej., el O2 y el CO2 ) atraviesan la pared capilar mediante disolución y difusión a traves de las membranas de celulas endoteliales. Las sustancias hidrosolubles (p.ej., Iones) atraviesan la pared capilar a traves de hendiduras (espacios o huecos) tambien conocidos como poros de los capilares (capolares fenestrados). No todos lo capilares reciben perfusión sanguinea en todo momento, sino que hay una perfusión selectiva de los lechos capilares según las necesidades metabolicas de los tejidos. Esta perfusión selectiva esta determinada por el grado de dilatación o de constricción de las arteriolas y de los esfinteres precapilares (bandas de musculo liso situadas antes de los capilares). Esto esta controlado por la inervación simpatica del musculo liso vascular y por los metabolitos vasoactivos producidos en los tejidos. Velocidad del flujo sanguíneo
El flujo sanguineo a traves de un vaso o de una serie de vasos sanguineos esta determinado por dos factores: la diferencia de presión entre los dos extremos del vasos (la entrada y salida) y la resistencia del vaso al flujo sanguineo del vaso al flujo sanguineo. La diferencia de presión es la fuerza que impulsa al flujo de la sangre y la resistencia es el impedimento al flujo. La ley de ohm: la relación entre el flujo, la presión y la resistencia es analoga a la relación entre corriente (I), voltaje (AV) y resistencia (R) en los circuitos electricos. El flujo sanguineo se comporta de forma analoga al flujo de corriente, la diferencia de presion o fuerza de impulso es analoga a la diferencia de voltaje y la resistencia hidrodinamica es analoga a la resistencai electrica. Ecuación para el flujo sanguineo se expresa del modo siguiente: Q= flujo (ml/min) La magnitud del flujo sanguineo (Q) es directamente proporcional al valor de la diferencia de presión (P) o del gradiente de presión. P= diferencia de presión (mmhg) La dirección del flujo sanguineo esta determinada por la dirección del gradiente de presión y va siempre desde zonas de presión alta a zonas de presión baja. R= resistencia (mmHg/ ml/min) El flujo sanguineo es inversamente proporcional a la resistencia (R). Al aumentar la resistencia (p.ej., por vasoconstricción arteriolar) disminuye el flujo. Mientras al disminuir la resistencia (vasodilatación arteriolar) hace aumentar el flujo. El mecanismo principal para la modificación del flujo sanguineo es el sistema cardiovascular es la variación de la resistencia de los vasos sanguineos, y en particular de las arteriolas. LA RELACIÓN ENTRE EL FLUJO, LA PRESIÓN Y LA RESISTENCIA PUEDE REORDENARSE TAMBIEN PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA. SI SE CONOCE EL FLUJO SANGUINEO Y EL GRANDIENTE DE PRESIÓN, LA RESISTENCIA SE CALCULA MEDIANTE LA FORMULA: Resistencia periferica total: la resistencia de la totalidad de la vasculatura sistemica se denomina resistencia periferica total (RPT) o resistencia vascular sistemica (RVS). Resistencia en un organo concreto: la relacion entre el flujo, la presión y la resistencia puede aplicarse tambien a menor escala para establecer la resistencia de un organo en concreto. Resistencia al flujo sanguineo
Los vasos sanguineos y la sangre propiamente dicha constituyen una resistencia al flujo de la sangre. La relación entre resistencia, diametro (o radio) del vaso sanguineo y la viscosidad sanguinea se describe con la ecuación de Poiseuille Ecuación de flujo: ecuacion de Poiseuille (ver pagina 119 – 121 Linda costanzo). Flujo laminar y numero de Reynolds En condiciones ideales, el flujo sanguineo en el sistema cardiovascular es laminar o hidrodinamico. En el flujo laminar hay un perfil parabolico de la velocidad en el interior de un vaso sanguineo, siendo la velocidad del flujo sanguineo maxima en el centro del vaso y minima hacia las paredes del vaso. Imagen 4 El perfil parabolico se desarrolla porque la capa de sangre proxima a la pared del vaso se adhiere a esta ultima y, en esencia, no se mueve. La capa sigueite de sangre (hacia el centro) se desliza sobre la capa inmovil y se desplaza un poco mas rapido. Cada capa sucesiva de sangre hacia el centro se desplaza con mayor celeridad y con menor adherencia a las capas adyacentes (Imagen 4). De este modo, la velocidad del flujo en la pared del vaso es nula y la velocidad en el centro de la corriente es maxima. El flujo sanguineo laminar se amolda a este perfil organizado parabolicamente.
Cizallamiento El cizallamiento es consecuencia del hecho de que la sangre discurra a velocidades diferentes en el interior de un vaso sanguineo. Aparece si capas adyacentes de sangre viajan a velocidades distintas; cuando las capas adyacentes discurren a la misma velocidad, no hay cizallamiento. De este modo, de acuedo con el siguiente razonamiento, el Cizallamiento es maximo en la pared del vaso sanguineo. Justo en la pared hay una capa de sangre estatica (es decir, con velocidad nula), y la capa de sangre adyacente esta en movimiento, y por tanto, con un cierto grado de velocidad. La diferencia relativa mas amplia en la velocidad de la sangre se establece entre la capa de sangre estatica situada justo en la pared y la capa siguiente. El Cizallamiento es minimo en el centro del vaso sanguineo, donde la velocidad de la sangre es maxima, pero donde las capas adyacentes de sangre se estan moviendo esencialemte a la misma velocidad. Una consecuencia del Cizallamiento es que rompe los agregados de hematies y disminuye la viscosidad de la sangre. Por ello, la tasa de cizallamiento en la pared normalmente es maxima, y la agregación de los hematies y la viscosidad son minimas. Distensibilidad de los vasos sanguineos La elasticidad o capacitancia de un vaso sanguineo describe el volumen de sangre que el vaso puede almacenar a un presión concreta. La elasticidad se relaciona con la Distensibilidad y se calcula mediante la formula siguiente: En esta ecuación para la distensibilidad se establece que cuanto mayor es la distensibilidad de un vaso, mayor cantidad de volumen podra almacenar a una presión arterial concreta.
Imagen 5 En la imagen 5, se describe el principio de distensibilidad y se muestra la distensibilidad relativa de las venas y las arterias. La pendiente de cada curva es la distensibilidad. En el caso de las venas, la distensibilidad es elevanda; en otras palabras, las venas son capaces de contener volumenes de sangre grandes a una presión baja. La distensibilidad de las arterias es mucho menor a pesar de tener mas fibras elasticas que la de las venas; las arterias contienen mucha menos sangre y ademas, tienen una mayor presión. EL VOLUMEN DE SANGRE TOTAL EN EL SISTEMA CARDIOVASCULAR ES LA SUMA DEL VOLUMEN A TENSIÓN MÁS EL VOLUMEN SIN TENSIÓN (MAS CUALQUIER VOLUMEN CONTENIDO EN EL CORAZÓN). Arterias:Volumen bajo a una presión alta. ------ Venas: Volumen grande a una presión baja. En la i magen 5 podemos ver el efecto del envejecimiento sobre la distensibilidad de las arterias. Las caracteristicas de las paredes arteriales varian al ir envejeciendo: estas se vuelven más rigidas, menos distensibles y pierden elasticidad. A una presion arterial concreta, las arterias pueden contener menos sangre. Otra manera de ver la disminución de la distensibilidad asociada al envejecimiento es que, para que un arteria Envejecida pueda contener el mismo volumen que una arteria Joven, la presión en la arteria Envejecida deberia ser mayor que la otra. De esta forma es como se explica que las presiones arteriales son mayores en la población anciana debido a la disminución de la distensibilidad. DATAZO.
Perfil de presión en la vascilatura En la imagen 7 muestra la curva uniforme proporciona la presión media, que es maxima en la aorta y en las arterias grandes, para disminuir progresivamente a medida que la sangre fluye desde las arterias a las arteriolas, a los capilares, a las venas y de vuelta al corazón. Esto se da ya que a medida que la sangre fluye a traves de la vasculatura pierde presión, ya que se va consumiendo energia para vencer las resistencias generadas por la fricción. La presión media en la Aorta es elevada, unos 100 mmHg de media. Esta presión arterial media elevada es el resultado de los dos factores: el gran volumen de sangre bombeado desde el ventriculo izquierdo hasta la aorte (gasto cardiaco) y la baja distensibilidad de la pared arterial. La presión se mantiene elevada en las Arterias Grandes que se ramifican desde la aorta gracias al retroceso elastico elevado de las paredes arteriales. Asi, se pierde poca en energia a medida que la sangre fluye desde la aorta a lo largo del arbol arterial. La presión comienza a descender en las Arterias pequeñas, produciendose el decremento mas notable en las arterioles. Al final de las Arteriolas, la presión media es de unos 30 mmHg. Este acusando descenso en la presión se produce porque las arteriolas muestran una resistencia elevanda al flujo. En los Capilares, la presión disminuye aun más por dos motivos: la resistencia de fricción al flujo y la filtación de liquido hacia el exterior de los capilares. Cuando la sangre alcanza las Venulas y las Venas, la presión ha disminuido aun más. (Debido a que como ya escribi más arriba, las venas tienen la capacidad de contener volumenes de sangre mayor que las arterias, y lo tienen con una presión baja.) la presión en las vena cava es de solo 4 mmHg y en la auricula derecha es aun menor, con valores de 0 a 2 mmHg. Presión arterial en la circulación sistemica
- Presión diastolica: es la presión mas baja y es la presión en las arterias durante la relajación ventricular
- Presión sistolica; es la presión mas elevada, se da por la eyección de sangre desde el ventriculo izquierdo durante la sistole.
- Presión del pulso: es la diferencia entre la presión sistolica y la presión diastolica. Esta puede usarse como indicador del volumen sistolico, debido a las relaciones entre presión, volumen y distensibilidad. Asi, si se asume que la distensibilidad arterial es constante, la presión arterial depende del volumen de sangre que contiene la arteria en un momento concreto.
- Presión arterial media: es el promedio de presión en un ciclo cardiaco completo y se calcula mediante la formula: PRESIÓN ARTERIAL MEDIA= Presión diastolica + 1/3 * Presión del pulso.
5. Las pulsaciones en las arterias grandes son mayores que las pulsaciones en la aorta. La explicación reside en el hecho de que, despues de la eyección de la sangre desde el ventriculo izquierdo, la onda de presión discurre a una velocidad mayor en el desplazamiento de la sangre, aumentando la presión corriente abajo. Ademas en los puntos de ramificación de las arterias, las ondas de presión se reflejan hacia atrás, lo cual tiende a aumentar la presión de dicho focos. A pesar que la presión sistolica y la presión del pulso son mayor en las arterias grandes que en la aorta, la presión diastolica es menor; asi, la presión arterial media es menor corriente abajo. La presion del pulso sigue siendo evidente en las arterias mas pequeñas, aunque es menor; esta practicamente ausente en las arteriolas, y completamente ausente en los capilares, las venulas y las venas. Insuficiencia (regurgitación) aortica. Cuando la valvula aortica es incompetente se desorganiza el flujo es sangre unidireccional normal desde el ventriculo izquierdo hacia la aorta. En su lugar, la sangre que fue expulsada hacia la aorta fluye de vuelta hacia el interior del ventriculo. Este flujo retrogrado (tiene un presión baja) y porque la valvula aortica incompetente no puede impedirlo, como haria en condiciones normales. Presiones venosas en la circulación sistemica Para cuando la sangre llega a las venulas y las venas. La presión es menor de 10 mmHg; dicha presión disminuira aun mas en la vena cava y en la auricula derecha. La resistencia proporcionada por los vasos sanguineos en cada nivel de la vasculatura sistemica provoca un descenso de la presión. Presiones en la Circulación pulmonar Ver la imagen 6. Como se observa en la imagen, la totalidad de la vasculatura pulmonar se encuentra a una presión mucho menor que la vasculatura sistemica. Por lo tanto la circulación pulmonar es analoga a la circulación sistemica. Una complicación importante de estas presiones más bajas en el lado pulmonar es que la resistencia vascular pulmonar es mucho menor que la resistencia vascular sistemica. Capitulo 5Pu
3. Nodulo AV. La velocidad de conducción a traves del nodulo AV es considerablemente mas lenta que en el resto de los tejidos cardiacos. Una Conducción lenta a traves del nodulo AV asegura que los dispongan del tiempo suficiente para llenarse de sangre antes que se activen y contraigan. Los incrementos en la velocidad de conducción del nodulo AV pueden dar lugar a una disminución del llenado ventricular y a una disminución del volumen sistolico y del gasto cardiaco. 4. Haz de His, sistema de Purkinje y ventriculos. Desde el nodulo AV, el pontecial de acción entra en el sistema de conducción especializado de los ventriculos. En primer lugar, el potencial de acción se propaga al haz de His a traves del Haz común. A continuación invade las ramas derecha e izquierda y despues, los haces mas pequeños del sistema de Purkinje. La conducción a traves del sistema de His- Purkinje es extremadamente rapida, propagado con celeridad el potencial de acción has los ventriculos. El potencial de acción se propaga tambien de una celula muscular ventricular a la siguiente a traves de vias de baja resistencia entre las celulas. La conducción rapida del potencial de acción a traves de los ventriculos es esencial y permite una contracción y una eyección de la sangre eficientes. El termino Ritmo sinusal normal tienen un significado concreto. Significa que el patron y la cronologia de la activación electrica del corazón son normales. Para calificar un ritmo sinusal de normal deben cumplirse los criterios siguientes:
- El potencial de acción debe originarse en el Nodulo SA.
- Los impulsos nodulares SA deben producirse con regularidad, a una frecuencia de 60 a 100 impulsos por minutos.
- La activación del miocardio debe producirse en la secuencia correcta y con la cronologia y los retrasos adecuados. Imagen 8
