fisiologia cardiaca

Curso: Biología Mención
Material Nº 33
Unidad II: Procesos y funciones vitales.
Fisiología Cardíaca.
INTRODUCCIÓN.
El corazón es el órgano que en el curso de la evolución de los vertebrados ha experimentado
variación en el número de cámaras. Conteniendo una o dos aurículas, cámaras que reciben
sangre proveniente de los tejidos, y uno o dos ventrículos que bombean sangre hacia las
arterias.
En aves y mamíferos, la pared de los ventrículos es completa, impidiendo la mezcla de sangre
oxigenada y desoxigenada. La separación completa de las mitades derecha e izquierda, exige que
la sangre pase 2 veces al circular por el cuerpo. Resulta así posible mantener presiones
sanguíneas elevadas y suministrar a los tejidos los materiales de forma rápida y eficiente.
En estos organismos la sangre contiene más oxígeno por unidad de volumen y su velocidad de
circulación es mayor, ya que los tejidos reciben gran oxigenación y esto posibilita que estos
organismos puedan mantener una alta tasa metabólica y una temperatura corporal regular,
independiente de la temperatura ambiental.
En condiciones normales, las diferentes partes del corazón laten en secuencia ordenada.
El corazón humano es un órgano notable, que bombea activamente más de 14.000 L diarios y
unos 10 millones de L en un año, variando su gasto cardíaco de 5 a 20 L de sangre por minuto de
acuerdo a las cambiantes necesidades del organismo. Pese a su enorme capacidad de bombeo, el
corazón es una estructura cónica relativamente pequeña, de tamaño casi igual al puño de la
persona: unos 12 cm de longitud, 9 cm de anchura y 6 cm de grosor máximo. Su masa promedio
es de 250 y 300 g en mujeres y varones adultos, respectivamente.
1. ANATOMÍA CARDÍACA.
El corazón es un órgano muscular situado en medio del tórax (mediastino), está recubierto por el
pericardio, que podemos dividirlo en:
•
pericardio fibroso, saco inextensible, fuerte, de ajuste laxo; y
•
pericardio seroso, constituido por una capa parietal y otra visceral. La última es llamada
epicardio y está adherida al corazón en contacto con el miocardio. Entre ambas capas
del pericardio seroso se encuentra una cavidad denominada espacio pericárdico, llena de
líquido pericárdico.
La función de las cubiertas que rodean el corazón, es fundamentalmente proteger al corazón de la
fricción que este órgano tendría con otras estructuras presentes en el tórax y las paredes del
mismo tórax.
1.1. Capas de la pared cardíaca.
En términos generales puede decirse que el corazón está formado por tres capas, que desde el
exterior son:
•
Epicardio, capa más externa del corazón, que forma parte del pericardio seroso.
•
Miocardio, capa media gruesa, contráctil; constituye la musculatura cardíaca (miocitos).
Su contracción (sístole) comprime con fuerza las cavidades internas del corazón, permitiendo
a la sangre ser eyectada del mismo hacia sus arterias correspondientes.
•
Endocardio, delicado epitelio monoestratificado que se continúa con el endotelio de los vasos
sanguíneos.
1.2. Cavidades del corazón.
Interiormente, el corazón está dividido en dos partes: los lados derecho e izquierdo. La división
anatómica y funcional está físicamente constituida por el tabique central. Tanto en el lado
derecho como en el izquierdo hay una cavidad superior (aurícula) que recibe la sangre
proveniente de las venas, y una cavidad inferior (ventrículo), por donde la sangre es eyectada
hacia las arterias (Figura 1). Para “asegurarse” que la sangre fluya en una sola dirección, los
ventrículos (derecho e izquierdo) tienen una válvula
en sus entradas (válvulas aurículoventriculares) y otra en sus salidas (válvulas semilunares o sigmoideas).
Figura 1. Anatomía del corazón: A) nodo sinoatrial, B) nodo atrioventricular, C) aurícula izquierda, D)
ventrículo izquierdo, E) haz de His y vías de Purkinje, F) ventrículo derecho, G) aurícula derecha.
2
1.3. Coloque nombre a las estructuras numeradas en el esquema:
3
2. FISIOLOGÍA CARDÍACA.
2.1. Ciclo cardíaco.
La sangre que retorna desde los tejidos corporales periféricos, penetra en la aurícula derecha a
través de dos grandes venas: cava superior e inferior, transportando principalmente CO2.
La sangre oxigenada retorna de los pulmones, a través de las venas pulmonares (cuatro) hasta
la aurícula izquierda.
No se acumula sangre en las aurículas, ya que su peso vence la resistencia de las válvulas
aurículo - ventriculares, abriéndolas, por lo que gran parte de la sangre que llega a los ventrículos
ha pasado libremente por las aurículas correspondientes. Luego, ambas aurículas se contraen
simultáneamente (sístole auricular), haciendo que la sangre que aún no ha pasado a sus
ventrículos penetre en ellos de forma activa. Posteriormente, se produce la sístole ventricular,
durante la cual ambos ventrículos se contraen, también, simultáneamente. Al inicio de esta etapa,
las válvulas aurículo ventriculares se cierran, como consecuencia de la presión que se ejerce
sobre la sangre que se encuentra en los ventrículos, escuchándose el primer ruido cardíaco
(figura 2).
Figura 2.
sanguínea.
Ruidos
cardíacos
y
circulación
En la sístole ventricular, durante una pequeña fracción de segundos (~ 0,05 seg.), la sangre
permanece en los ventrículos sin que exista variación de su volumen (contracción isovolumétrica),
a pesar de que, producto de la sístole ventricular, continúa aumentando significativamente la
presión al interior de los ventrículos, encontrándose todas las válvulas cardíacas cerradas.
La sangre es eyectada desde el corazón hacia las arterias sólo cuando la presión intraventricular
logra vencer a las válvulas semilunares (Figura 3).
El ventrículo derecho impulsa la sangre desoxigenada hacia los pulmones mediante las
arterias pulmonares; el ventrículo izquierdo impulsa la sangre oxigenada hacia la aorta.
Desde esta última, la sangre se distribuye a los distintos tejidos corporales, ingresando además al
circuito coronario que irriga al tejido cardíaco (arterias coronarias).
Figura 3. Sístole y diástole cardíaca.
4
La relajación de los ventrículos (diástole ventricular) provoca una caída importante de la presión
intraventricular, con lo que se produce el cierre de las válvulas semilunares y con ello el
segundo ruido cardíaco (Tabla 1).
Tabla 1. Presión auricular y ventricular durante sístole y diástole.
Presión
Presión
(mm Hg.)
Diferencial
en
(mm Hg.)
entre la aorta y
Aorta
Ventrículo
Ventrículo
Ventrículo
Ventrículo
izquierdo
derecho
izquierdo
derecho
Sístole
120
121
25
-1
95
Diástole
80
0
0
80
80
2.2. Actividad Eléctrica y electrocardiograma.
El corazón presenta contracciones rítmicas; el latido cardíaco. En este latido, todos los miocitos
responden a los estímulos nerviosos. El estímulo que origina la contracción cardíaca se origina en
células especializadas del propio músculo cardíaco; el nódulo
sino auricular (SA), el
marcapasos (Figura 4). Los impulsos que genera este sitio del corazón, ubicado en la aurícula
derecha, se extienden desde el marcapasos a ambas aurículas en forma simultánea, por lo que las
dos cámaras superiores se contraen al mismo tiempo. Cuando el impulso eléctrico alcanza al
nódulo aurículo – ventricular (AV), ubicado entre las aurículas y los ventrículos, sus fibras de
conducción lo transmiten al haz de His, y de ahí hasta la red de Purkinje, lo que asegura que
ambos ventrículos se contraigan simultáneamente. Dado que las fibras del nódulo aurículoventricular conducen el estímulo con relativa lentitud, los ventrículos no se contraen, sino hasta
que se ha completado un “latido” auricular. Diversos neurotransmisores y hormonas pueden
acelerar o desacelerar la frecuencia del latido cardíaco que fijan las fibras del nodo SA. Por
ejemplo, en reposo el sistema parasimpático libera acetilcolina, que desacelera el nodo SA hasta
unos 75 potenciales de acción por minuto.
Figura 4. Actividad eléctrica del corazón.
5
Cuando los impulsos del sistema de conducción viajan a través del corazón y producen su
contracción, se genera una corriente eléctrica en su superficie. Esta corriente se transmite a los
fluidos corporales y, desde allí, parte de ella alcanza la superficie del cuerpo. Esta corriente puede
ser registrada con un electrocardiograma, que permite establecer la capacidad del corazón de
iniciar y transmitir los impulsos (Figura 5).
Figura 5. El electrocardiograma (ECG) está
dividido en ondas (P, QRS, y T), segmentos
entre las ondas, e intervalos que incluyen
las ondas.
El ECG registra la actividad eléctrica del corazón, "mirada" desde distintos puntos del cuerpo.
Su realización requiere de la colocación de electrodos en diferentes puntos de la piel del paciente
y toma alrededor de 15 minutos. No presenta riesgos ni produce molestias en el paciente. Es un
examen que el cardiólogo solicita por lo general en todo paciente en quien se plantea la
posibilidad de enfermedad cardíaca.
Principales indicaciones de un ECG:
9
9
9
Determinación inicial del ritmo cardíaco del paciente y pesquisa de arritmias (importante en
pacientes que presentan pulsos extremadamente lentos o extremadamente rápidos)
Diagnóstico de Infarto del Miocardio y otros cuadros causados por insuficiencia de la
circulación coronaria (importante en pacientes que presentan dolor al pecho).
Evaluación de la hipertrofia de cavidades cardíacas (puede ser importante en pacientes
hipertensos y otros).
Resumen:
Figura 6. Relación entre el ECG y las
distintas fases del ciclo cardíaco.
6
2.3. El gasto cardíaco.
En cada latido, el corazón eyecta un determinado volumen de sangre. El volumen total de sangre
bombeada por minuto se llama gasto cardíaco. Éste se relaciona con el volumen de sangre que
el corazón es capaz de movilizar y, por lo tanto, con la cantidad de energía química necesaria para
realizar ese trabajo y con el consumo de oxígeno necesario para disponer de esa energía química.
Un cambio del gasto cardíaco puede deberse a cambios de la frecuencia del latido, del
volumen de eyección o a ambos. Frente a variaciones en las necesidades orgánicas de aporte
sanguíneo a los tejidos (por ejemplo, durante el ejercicio), por acción nerviosa, por acción de
hormonas o por un control intrínseco del corazón ligado al retorno venoso.
En el sistema cardiovascular, como consecuencia del aumento de la diuresis y la natriuresis, el
volumen total de sangre disminuye y, por lo tanto, el retorno venoso y la presión arterial caen con
lo que el gasto cardíaco se reduce. Estos mecanismos tienden a contrarrestar las causas que
llevaron a la liberación de factor natriurético atrial y son un buen ejemplo de un proceso de
retroalimentación negativa (Figura 7).
Elongación de las fibras
cardíacas ventriculares
Aumenta el
retorno venoso
Aumenta la
fuerza de
contracción
Aumenta el
volumen de
eyección
Corazón
Aumenta el factor
natriurético atrial
Distensión de las
paredes auriculares
Retroalimentación
negativa
Aumenta la
diuresis
Disminuye
el volumen
sanguíneo
(hipovolemia)
Aumenta la
natriuresis
Riñón
Figura 7. Efecto de la diuresis y natriuresis sobre la actividad del corazón.
La infusión de una cierta cantidad de suero puede provocar el aumento del retorno venoso al
corazón. Como consecuencia, las paredes cardíacas se distienden por un aumento del volumen de
sangre contenido en los ventrículos y las aurículas. La fuerza de contracción ventricular se
incrementa (Ley de Starling) y también el volumen de eyección. El estiramiento de las paredes
auriculares induce la secreción de factor natriurético atrial que viaja por el torrente sanguíneo
hasta los riñones, donde provoca un aumento de la diuresis y la natriuresis. Estos dos últimos
efectos tienden a disminuir el volumen de sangre y, en consecuencia, el retorno venoso que
desencadenó el proceso descrito.
7
2.4. Presión sanguínea.
La presión sanguínea se genera por la acción de bombeo del corazón y cambia con la frecuencia y
la fuerza de contracción. La elasticidad de las paredes arteriales y la resistencia que el sistema
opone al paso de la sangre son algunos de los factores que desempeñan también papeles
importantes para determinar la presión sanguínea. En el esquema siguiente se resumen los
elementos involucrados en un alza de la presión.
↑ Volumen
sistólico.
↑ Frecuencia
cardíaca.
↑ Viscosidad
de la sangre.
↑ Gasto cardíaco por
minuto.
↓ Diámetro de
las arteriolas.
↑ Resistencia
periférica.
↑ Volumen de sangre que
entra en las arterias
por minuto.
↓ Volumen de sangre que
sale de las arterias por
minuto, la salida arterial.
↑ Volumen de sangre arterial.
↑ Presión arterial
En la aorta y en las grandes arterias, las paredes arteriales deben soportar grandes presiones y
velocidades. En los capilares, en cambio, las presiones y velocidades son bajas, lo que permite
que se equilibren las concentraciones de solutos entre el plasma y el espacio intersticial. Nótese
en la figura 8 y tabla 2 la gran cantidad de sangre contenida en las venas: en ciertas
condiciones como el ejercicio, esta cantidad puede disminuir e incrementarse el retorno venoso.
Figura 8. Distribución de la sangre en las distintas
porciones del sistema cardiovascular. Porcentaje
respecto del volumen total de sangre corporal.
8
Cuando la sangre fluye a través del circuito vascular, su presión cae gradualmente como
consecuencia de la amortiguación causada por el retroceso de las paredes arteriales elásticas, y
por la resistencia de las arteriolas y capilares (tabla 2). La presión es más elevada en la aorta y en
otras arterias sistémicas grandes, mucho menor en las venas, y casi nula en la aurícula derecha.
Tabla 2. Volumen, presión y velocidad en los diferentes territorios vasculares.
Volumen
Aorta
Arterias
Arteriolas
Capilares
Vénulas
Venas
Vena cava
100
300
50
250
300
2.200
300
Presión
(mm Hg.)
100
100-40
40-30
30-12
12-10
10-5
2
Velocidad cm/s
40
40-10
10-0,1
0,1
0,3
0,3-5
5-20
Las venas, con sus paredes delgadas y sus diámetros relativamente grandes, ofrecen poca
resistencia al flujo sanguíneo, haciendo posible el movimiento de retorno de la sangre al corazón,
a pesar de su baja presión. Las válvulas de las venas evitan el reflujo. El regreso de la sangre al
corazón (retorno venoso) es intensificado por las contracciones de músculos esqueléticos.
3. GLOSARIO.
Agujero oval: Abertura en el tabique cardiaco fetal entre las aurículas derecha e izquierda.
Bradicardia: Frecuencia o pulsos cardíacos lentos. (Menos de 60/min.).
Centro vasomotor espinal: Grupo de neuronas esparcidas dentro de la médula oblonga que
regulan la frecuencia cardíaca, la fuerza de contracción y el diámetro de los vasos sanguíneos.
Ciclo cardíaco: Latido cardíaco completo que consiste en la sístole (contracción) y la diástole
(relajación) de ambas aurículas, más la sístole y la diástole de los ventrículos.
Complejo QRS: Complejo que forman las ondas de deflexión en un electrocardiograma y
representan el inicio de la despolarización ventricular.
Contracción isométrica: Contracción muscular en que aumenta la tensión del músculo, pero su
acortamiento es mínimo, de modo que no se produce movimiento alguno.
Contracción isotónica: Contracción en que se mantiene la misma presión; se produce al mover
una carga constante por medio de la gama de movimientos posibles en una articulación.
Contracción isovolumétrica: Periodo de aproximadamente 0.05 segundos, entre el inicio de la
sístole ventricular y la abertura de las válvulas semilunares; hay contracción de los ventrículos,
pero no se vacían y se produce un rápido aumento en la presión ventricular.
Diástole: Fase de relajación o dilatación del músculo del corazón
especialmente el de los ventrículos.
9
en el ciclo cardíaco,
Electrocardiograma (ECG): Registro gráfico de los cambios eléctricos que se producen durante
el ciclo cardíaco y pueden detectarse en la superficie corporal; se puede tomar en reposo, bajo
tensión o con paciente ambulatorio.
Endocardio: Capa de la pared cardíaca que se compone de endotelio y músculo liso. Cubre la
pared interior del corazón y las válvulas y tendones que las mantienen abiertas.
Epicardio: Delgada capa externa de la pared cardíaca; se compone de tejido seroso y mesotelio.
También se le llama pericardio visceral.
Gasto cardíaco: Volumen de sangre que se bombea desde un ventrículo del corazón (por lo
regular se mide en el izquierdo) en un minuto; en condiciones normales de reposo es de unos 5.2
litros/min.
Ley cardíaca de Starling: La longitud que tienen las fibras miocardiacas justo antes de
contraerse determina la fuerza de la contracción muscular; dentro de ciertos límites, mientras
mayor sea la longitud de las fibras que se contraen, mayor será la fuerza de la contracción.
PREGUNTAS.
1. El aparato cardiovascular humano
A)
B)
C)
D)
E)
está formado por la sangre y la linfa.
está formado sólo por vasos sanguíneos.
está formado por el corazón y el miocardio.
es un circuito abierto formado por el corazón, venas y arterias.
es un circuito cerrado formado por el corazón y los vasos sanguíneos.
2. Señale la alternativa correcta:
A) las aurículas poseen paredes más gruesas que los ventrículos.
B) la parte derecha e izquierda del corazón están comunicadas por la válvula mitral.
C) las paredes del corazón están formadas por un músculo denominado miocardio que se
contrae de forma involuntaria.
D) el corazón expulsa sangre venosa hacia los pulmones por la aurícula izquierda y la recibe
de los mismos por la aurícula derecha.
E) el corazón recibe la sangre venosa por la aurícula izquierda y recibe sangre arterial por la
aurícula derecha.
3. Los ruidos cardíacos primero y segundo, respectivamente, implican
A)
B)
C)
D)
E)
el
el
el
el
el
término de la diástole ventricular.
inicio y término de la contracción auricular.
inicio y término de la activación de la red de Purkinje.
inicio de la sístole ventricular y el comienzo de la diástole ventricular.
cierre de las válvulas sigmoideas y la apertura de las aurículoventriculares.
10
4. El corazón se mantiene fisiológicamente activo gracias a la circulación coronaria, de ésta se
puede afirmar que
I) deriva desde la aorta.
II) pertenece al circuito menor.
III) mantiene un constante intercambio de sustancias con el miocardio.
A)
B)
C)
D)
E)
Sólo I
Sólo II
Sólo I y III
Sólo II y III
I, II y III
5. Si se bloquea el nodo sinoauricular
A)
B)
C)
D)
E)
la paralización auricular es temporal.
el corazón se detiene indefinidamente.
no existe cambio en la frecuencia cardíaca.
los ventrículos se mantienen activos a un ritmo diferente.
el corazón realiza contracciones más seguidas y con mayor intensidad.
6. La circulación de sangre oxigenada desde el pulmón
A)
B)
C)
D)
E)
pertenece al circuito mayor.
se desarrolla a través de las venas cavas.
implica activación de las venas coronarias.
compromete a la red de venas pulmonares.
se realiza por intermedio de las arterias bronquiales.
7. Durante el ejercicio se genera un incremento del gasto cardíaco, esto probablemente ocurre
por
I) estimulación de origen simpática.
II) disminución de la acidez sanguínea.
III) estimulación de origen parasimpático.
A)
B)
C)
D)
E)
Sólo
Sólo
Sólo
Sólo
Sólo
I
II
III
I y II
I y III
8. En el organismo una subida brusca de la presión arterial puede provocar
I) mareos.
II) un accidente vascular.
III) incremento de la temperatura corporal.
A)
B)
C)
D)
E)
Sólo I
Sólo II
Sólo III
Sólo I y II
I, II y III
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9. El siguiente gráfico representa una parte de un electrocardiograma normal
Al respecto, es correcto afirmar que
A)
B)
C)
D)
E)
el eje Y representa la presión arterial.
durante el ejercicio, el intervalo P-T se alarga.
la onda QRS precede a la contracción ventricular.
la onda T resulta de la repolarización auricular.
la onda P coincide con la despolarización ventricular.
10. ¿En qué estado se encuentran las válvulas cuando los ventrículos están relajados?
A)
B)
C)
D)
E)
Válvulas aurículoventriculares
Abiertas
Abiertas
Cerradas
Cerradas
Semicerradas
Válvulas semilunares en las arterias
Abiertas
Cerradas
Abiertas
Cerradas
Semiabiertas
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