Estructura y función del sistema cardiovascular

La principal función del sistema circulatorio, que consiste en el corazón y los vasos sanguíneos, es el transporte. El sistema circulatorio lleva el oxígeno y los nutrimentos necesarios para los procesos metabólicos a los tejidos. Transporta productos de desecho del metabolismo celular a los riñones y otros órganos excretores para su eliminación. También hace circular los electrolitos y hormonas necesarias para regular la función corporal. Además, el sistema regulatorio tiene un papel importante en la regulación de la temperatura corporal porque traslada el calor central a la periferia, de donde se disipa al ambiente externo.

Conceptos clave

Los conceptos clave proporcionan un breve resumen de los aspectos más importantes de cada uno de los apartados correspondientes dentro del capítulo. Si alguno de estos puntos no está claro, acuda al apartado correspondiente para su revisión.

El sistema circulatorio consiste en el corazón, que bombea la sangre; el sistema arterial, que distribuye la sangre oxigenada en los tejidos; el sistema venoso, que reúne la sangre desoxigenada de los tejidos y la regresa al corazón; y los capilares, donde se lleva a cabo el intercambio de gases, nutrimentos y desechos.

El circulatorio es un sistema cerrado dividido en 2 partes: la circulación pulmonar de baja presión, que vincula la circulación con el intercambio gaseoso en los pulmones, y la circulación sistémica de alta presión que suministra oxígeno y nutrimentos a los tejidos.

El corazón es una bomba de 4 cámaras consistente en 2 aurículas (la aurícula derecha, que recibe la sangre que regresa al corazón desde la circulación sistémica, y la aurícula izquierda, que recibe sangre oxigenada de los pulmones) y 2 ventrículos (un ventrículo derecho que bombea sangre a los pulmones y un ventrículo izquierdo que bombea sangre a la circulación sistémica). Las válvulas cardíacas controlan la dirección del flujo sanguíneo de las aurículas a los ventrículos (las válvulas AV), del lado derecho del corazón a los pulmones (válvula pulmonar) y del lado izquierdo del corazón a la circulación sistémica (válvula aórtica).

El sistema vascular, que consiste en un sistema arterial (un sistema de alta presión que lleva sangre a los tejidos), el sistema venoso (un sistema de baja presión que reúne la sangre de los capilares) y los capilares, transporta oxígeno y nutrimentos, también retira desechos de los tejidos.

El control local del flujo sanguíneo se mantiene mediante mecanismos que equiparan el flujo sanguíneo con las necesidades metabólicas del tejido. En el corto plazo, los tejidos regulan su propio flujo sanguíneo mediante la síntesis de vasodilatadores y vasoconstrictores derivados del tejido, músculo liso o células endoteliales; en el largo plazo, el flujo sanguíneo se regula mediante el desarrollo de circulación colateral.

Resumen

Este apartado es un resumen del capítulo que le ayudará a repasar el núcleo fundamental de la materia de cara a un hipotético examen.

Organización del sistema circulatorio

El sistema circulatorio funciona como el sistema de transporte de los nutrimentos y otros materiales hacia los tejidos, también elimina los productos de desecho. El sistema circulatorio puede dividirse en 2 partes: la circulación pulmonar y la circulación sistémica. El corazón bombea sangre por todo el sistema y los vasos sanguíneos sirven como tubos por los que fluye la sangre.

El sistema arterial lleva sangre del corazón a los tejidos y las venas la conducen de regreso al corazón. El sistema cardiovascular es un sistema cerrado con un corazón derecho y uno izquierdo, conectados en serie. La circulación sistémica (que incluye al corazón izquierdo) suministra sangre a todos los tejidos. El corazón derecho produce el flujo sanguíneo para la circulación pulmonar. La sangre se mueve por la circulación en favor de un gradiente de presión y se desplaza del sistema arterial de presión alta al sistema venoso de presión baja. En el sistema circulatorio, la presión mantiene una relación inversa al volumen.

La presión del lado arterial de la circulación, que contiene sólo alrededor de un sexto del volumen sanguíneo, es mucho mayor que la presión en el lado venoso de la circulación, que contiene casi 2 tercios de la sangre.

Principios del flujo sanguíneo

El flujo sanguíneo depende de la diferencia de presión entre los 2 extremos de un vaso, su longitud, su radio y su área transversal; de la viscosidad sanguínea y la tensión de la pared vascular. La velocidad del flujo está en relación directa con la diferencia de presión entre los 2 extremos del vaso y el radio vascular, y mantiene una relación inversa con la longitud del vaso y la viscosidad sanguínea. El área transversal del vaso influye en la velocidad de flujo. Conforme disminuye el área transversal, aumenta la velocidad y viceversa.

El flujo sanguíneo laminar es en el que los componentes sanguíneos se disponen en capas en el centro de la corriente sanguínea, lo que reduce la fricción. En contraste con el flujo laminar, el flujo turbulento es desordenado, y en él la sangre se mueve en sentido longitudinal y transversal dentro de los vasos. La ley de Laplace describe la relación entre la tensión de la pared, la presión transmural y el radio. Esta ley señala que la presión necesaria para vencer la tensión de la pared aumenta conforme disminuye el radio. La tensión de la pared también se modifica por su grosor; aumenta conforme la pared se adelgaza y disminuye cuando la pared se engruesa.

La adaptabilidad, que refleja la distensibilidad de los vasos sanguíneos, se refiere a la cantidad total de sangre que puede almacenarse en una parte determinada del sistema circulatorio por cada milímetro de mercurio de cambio en la presión.

Función del corazón como bomba

El corazón es una bomba muscular de 4 cámaras que se encuentra en el saco pericárdico, dentro del espacio mediastínico de la cavidad torácica. La pared del corazón está compuesta por el epicardio externo, que recubre la cavidad pericárdica; un esqueleto fibroso; el miocardio o capa muscular; y el endocardio suave, que recubre las cámaras del corazón. Las 4 válvulas cardíacas controlan la dirección del flujo sanguíneo.

El ciclo cardíaco describe la acción de bombeo del corazón. Se divide en 2 partes: sístole, durante la cual los ventrículos se contraen y la sangre es eyectada del corazón, y la diástole, en la que los ventrículos se relajan y el corazón se llena de sangre. El volumen por latido (cercano a 70 ml) representa la diferencia entre el volumen al final de la diástole (cercano a 120 ml) y el volumen al final de la sístole (cercano de 40 ml a 50 ml).

La actividad eléctrica del corazón, reflejada en la ECG, precede a los fenómenos mecánicos del ciclo cardíaco. Los ruidos cardíacos señalan el cierre de las válvulas durante el ciclo cardíaco. La contracción auricular ocurre durante el último tercio de la diástole. Aunque la función principal de las aurículas es almacenar sangre a su entrada al corazón, la contracción auricular aumenta el gasto cardíaco durante períodos de actividad intensa cuando el tiempo de llenado se acorta o en enfermedades en las que se altera el llenado ventricular.

La capacidad del corazón para aumentar su gasto según las necesidades del cuerpo depende de la precarga, o llenado de los ventrículos (el volumen diastólico final); la poscarga, o resistencia a la eyección de sangre del corazón; la contractilidad cardíaca, que determina la fuerza de contracción; y la frecuencia cardíaca, que determina la periodicidad con la que la sangre se eyecta del corazón. La fuerza máxima de la contracción cardíaca se alcanza cuando un aumento en la precarga estira las fibras musculares del corazón hasta casi 2,5 veces su longitud en reposo (mecanismo de Frank-Starling).

Circulación sistémica y control del flujo sanguíneo

Salvo por los capilares, las paredes de todos los vasos sanguíneos están formadas por 3 capas: túnica externa, túnica media y túnica interna. Las capas del vaso varían según su función. Las arterias son vasos de paredes gruesas con grandes cantidades de fibras elásticas. Las paredes de las arteriolas, que controlan la presiónarterial, tienen grandes cantidades de músculo liso. Las venas son vasos de paredes delgadas, distensibles y colapsables. El flujo venoso está diseñado para regresar la sangre al corazón. Es un sistema de baja presión y depende de las válvulas venosas y la acción de las bombas musculares para contrarrestar los efectos de la gravedad.

El suministro de sangre a los tejidos del cuerpo depende de los pulsos de presión que se generan por la eyección intermitente de sangre del ventrículo izquierdo hacia la aorta distensible y las grandes arterias del sistema arterial. La combinación de la distensibilidad de las arterias y su resistencia al flujo reduce las pulsaciones de presión, por lo que el flujo sanguíneo se vuelve constante para cuando llega a los capilares.

Los mecanismos que controlan el flujo sanguíneo local están diseñados para asegurar el suministro adecuado de sangre a los capilares en la microcirculación mientras se produce el intercambio celular de nutrimentos y desechos. El control local se regula sobre todo según las necesidades de los tejidos y está controlado por factores como la falta de oxígeno y la acumulación de metabolitos. La hiperemia reactiva es el aumento local en el flujo sanguíneo que se produce después de una oclusión temporal del mismo. Es un mecanismo compensatorio que disminuye la deuda de oxígeno de los tejidos que experimentan la privación. La regulación del flujo sanguíneo en el largo plazo incluye la angiogénesis, factor de crecimiento endotelial vascular, factor de crecimiento de fibroblastos y angiotensina, que aumentan las vascularidad del tejido; la angiostatina y la endostatina disuelven los vasos sanguíneos.

La circulación colateral mejora el flujo sanguíneo local mediante el desarrollo de vasos colaterales. El factor relajante endotelial (óxido nítrico) y los factores humorales como la noradrenalina, adrenalina, angiotensina II , histamina, serotonina, bradicinina y las prostaglandinas contribuyen a la regulación del flujo sanguíneo.

Microcirculación y sistema linfático

El intercambio de líquido entre el compartimiento vascular y los espacios intersticiales se produce en los capilares. La presión hidrostática capilar empuja el líquido fuera de los capilares y la presión coloidosmótica ejercida por las proteínas plasmáticas atrae de regreso el líquido a los capilares. La albúmina, que es la más pequeña y abundante de las proteínas plasmáticas, proporciona la mayor fuerza osmótica para el regreso del líquido al compartimiento vascular.

En condiciones normales, sale un poco más líquido del lecho capilar del que se reabsorbe. Este exceso de líquido regresa a la circulación a través de los conductos linfáticos.

Control neural de la función circulatoria

Los centros de control neural para la regulación del funcionamiento cardíaco y la presión arterial se localizan en la formación reticular, en la parte inferior de la protuberancia anular y el bulbo raquídeo del tallo encefálico, donde se produce la integración y modulación de las respuestas del SNA. Estos centros del tallo encefálico reciben información de muchas áreas del sistema nervioso, incluido el hipotálamo. El corazón está inervado por los sistemas nerviosos parasimpático y simpático. El sistema nervioso parasimpático participa en la regulación de la frecuencia cardíaca a través del nervio vago, el aumento en la actividad vagal reduce la frecuencia cardíaca. El sistema nervioso simpático tiene un efecto estimulante en la frecuencia y contractilidad cardíacas, y actúa como la vía final común para controlar el tono del músculo liso de los vasos sanguíneos.