Seminario de fisiología

1) Corazón como bombaEl corazón es un órgano muscular que consta de cuatro cavidades, y que se contrae y se relaja en un ciclo constante para bombear sangre. El tiempo que el corazón utiliza para la contracción se denomina sístole, y el tiempo que permanece relajado se denomina diástole.

El corazón es una estructura con dos bombas conectadas en serie. La parte izquiera del corazón está formada por la aurícula izquierda y el ventrículo izquierdo, separados por la válvula mitral. La contracción del ventrículo izquierdo es la responsable de bombear sangre a todos los órganos salvo a los pulmones. La sangre sale delventrículo izquierdo a través de la válvula aórtica hacia un conducto tubular único denominado aorta. La aorta se considera una arteria que, por definición, es un vaso sanguíneo que lleva la sangre desde el corazón hacia los tejidos delcuerpo, y que se ramifica en arterias sucesivamente más pequeñas, muchas de las cuales reciben denominaciones anatómicas. A su vez, estas arterias se ramifican en millones de vasos más pequeños, que tienen un diámetro exterior de unos 10 μm a 1 000 μm, y se llaman arteriolas. Las arteriolas terminan en miles de millones de capilares, que constituyen la principal vía de transporte de agua, gases, electrólitos, sustratos y productos de desecho entre el torrente circulatorio y el líquido extracelular. La sangre de los capilares de todos los órganos confluye en vénulas de paredes muy finas, que se unen a las venas. Por definición, una vena es un vaso sanguíneo que devuelve al corazón la sangre de los tejidos. Las venas pequeñas terminan uniéndose para formar dos grandes venas únicas denominadas vena cava superior (VCS) y vena cava inferior (VCI). La primera recoge sangre de la cabeza y las extremidades superiores por encima de la altura del corazón, mientras que la VCI la recoge de todas las regiones situadas por debajo de la altura del corazón. Estas dos grandes venas desembocan en la aurícula derecha, que es la cavidad superior del lado derecho del corazón. Está separada del ventrículo derecho por la válvula tricúspide. El ventrículo derecho bombea sangre a través de la válvula pulmonar hacia la arteria pulmonar y de ahí a los pulmones. La sangre que sale de los pulmones se devuelve a la aurícula izquierda, desde donde pasa, a través de la válvula mitral, al ventrículo izquierdo, completando así el ciclo circulatorio.

2) El sistema de conducción eléctrica del corazón permite que el impulso generado en el nodo sinusal (SA) sea propagado y estimule al miocardio (el músculo cardíaco), causando su contracción. Consiste en una estimulación coordinada del miocardio que permite la eficaz contracción del corazón, permitiendo de ese modo que la sangre sea bombeada por todo el cuerpo. El impulso nervioso se genera en el nódulo sinusal pasa al nódulo auriculoventricular y se distibuye a los ventrículos a través del Haz de his y las fibras de Purkinje.

3) La fase 4 del PA muestra un desplazamiento lento hacia el potencial umbral, que persiste hasta que se desencadena la fase 0. Esta fase 4 característica también se denomina potencial de marcapasos o despolarización diastólica.

Cambios iónicos de la permeabilidad a los tres iones, es decir, Na+, K+ y Ca2+, explican la despolarización diastólica lenta. 1) la “extraña” corriente de Na+ ocurre a través de una población de canales “extraños” de Na+, que se abren cuando la membrana se hiperpolariza hasta rebasar -50mV. El flujo de entrada de Na+ que resulta despolariza la membrana hacia el nivel de umbral. 2) La corriente rectificadora de salida de K+ (tardía) depende de canales que se abren con la despolarización, y se cierran al tiempo que la membrana se repolariza (justo como los canales ordinarios). Sin embargo, la apertura y cierre de los canales es un tanto lenta o tardía; por tanto, existe un retraso de fase discreto entre los cambios del potencial de membrana y los de permeabilidad del K+. El resultado es que cuando la membrana se despolariza por completo, la permeabilidad al K+ va en aumento. Por el contrario, cuando la membrana se encuentra del todo repolarizada, la permeabilidad al K+ sigue en decremento. Esta disminución tardía de la corriente de salida de K+ tras una repolarización completa contribuye a la despolarización diastólica subsecuente.3) Una corriente de entrada de ca2+ contribuye a la despolarización de la fase 4.Las células marcapasos se localizan preferentemente en el nódulo senoauricular o nodo sinusal (nódulo SA), en la región auriculoventricular (nódulo AV) y en la red His-Purkinje. Algunas células marcapasos se localizan también diseminadas por el tejido contráctil cardíaco.Las células cardíacas marcapasos presentan la característica de tener potencial de membrana inestable que comienza en -60mV y que se va despolarizando gradualmente. Si con esta despolarización se alcanza el valor umbral, la célula puede disparar un potencial de acción. En las células cardíacas marcapasos, esta situación se repite de manera cíclica generando potenciales de acción rítmicos.La inestabilidad del potencial de membrana de las células marcapasos del corazón puede explicarse por la presencia de unos canales, conocidos como if. Estos canales están abiertos a -60mV y son permeables simultáneamente a los iones Na+ y K+. Como ocurre en los receptores nicotínicos de acetilcolina en la unión neuromuscular, hay una mayor entrada en la célula de iones Na+ que salida de iones K+, resultando en una entrada neta de cargas positivas a la célula. Esta entrada de cargas positivas en la célula provoca su despolarización que resulta en el cierre gradual de los canales if y la apertura de algunos canales de Ca2+ que se abren a valores de potencial más positivos que -60mV. De esta manera, el calcio entra en la célula, haciendo que el potencial umbral.La duración del potencial de acción cardíaco, esta es variable, pero generalmente alcanza los 150 ms, siendo considerablemente mayor que los de las neuronas y los de las fibra músculo-esqueléticas y lisas.

4) El ciclo cardíaco (o diagrama de Wiggers) consiste en un ciclo de sístole y diástole ventricular. En reposo, el ciclo dura 0,86 s si la frecuencia cardíaca es de 70 lpm. Los cambios de presión y volumen en el ventrículo, presión y flujo aórtico, presión en las aurículas, pulso venoso, electrocardiograma y fonocardiograma son interdependientes. Conocer las interrelaciones entre esas variables es un paso clave para entender la complejidad de la hemodinámica.El volumen en el ventrículo izquierdo y las presiones en el corazón izquierdo y en la aorta se muestran en la figura.Los trazados del ventrículo derecho y la arteria pulmonar tienen una forma similar pero son sustancialmente menores a los determinados en el ventrículo izquierdo y la aorta. En este diagrama del ciclo cardíaco se ven dos breves intervalos conocidos como períodos de contracción isovolumétrica y relajación isovolumétrica. Durante esos períodos, todas las válvulas del corazón están cerradas. El período de contracción isovolumétrica del corazón izquierdo comienza con el cierre de la válvula mitral (la válvula aórtica ya está cerrada) y termina con la abertura de la válvula aórtica; el período de relajación isovolumétrica comienza con el cierre de la válvula aórtica y termina cuando se abre la válvula mitral.Hay una ligera asincronía entre el corazón izquierdo y el corazón derecho, en términos de abertura y cierre de las válvulas, aunque las secuencias son las mismas. La secuencia de abertura y cierre de las válvulas durante el ciclo cardíaco es la siguiente: Corazón izquierdo: cierre mitral, abertura aórtica, cierre aórtico, abertura

mitral.

Corazón derecho: cierre tricúspide, abertura pulmonar, cierre pulmonar, abertura tricúspide. Secuencia conjunta: cierre mitral, cierre tricúspide, abertura pulmonar,

abertura aórtica, cierre aórtico, cierre pulmonar, abertura tricúspide, apertura mitral.La asincronía entre las válvulas derechas e izquierdas se debe a las diferencias en el gradiente de presión entre ambos lados de la circulación y el grado de asincronía varía durante el ciclo respiratorio por los efectos de la presión torácica en el llenado y de las presiones en el corazón y en la circulación central.

5.- ¿Qué es el gasto cardiaco?El gasto cardiaco (GC) es la cantidad de sangre que el ventrículo izquierdo bombea hacia la aorta o que el ventrículo derecho bombea hacia la arteria pulmonar cada minuto. El GC normal varía entre 5 y 6 L/min. El índice cardiacocorresponde al GC que se expresa en relación con el área de superficie corporal. El índice cardiaco normal es de ~3.2 L/min/m2.El GC es el producto del volumen latido y la frecuencia cardiaca. El volumen latido es la cantidad de sangre que se bombea hacia fuera del ventrículo izquierdo con cada latido.Durante una sola contracción, cada ventrículo bombea 80 mL de sangre. El volumen latido se obtiene a partir de la diferencia entre el volumen ventricular al final de la diástole (130 mL) y el volumen ventricular al final de la sístole (50 mL).

La fracción de expulsión es el porcentaje del volumen ventricular al final de la diástole que se expulsa con cada latido. La fracción de expulsión es un índice valioso de la función de bomba del ventrículo. De ordinario es de ~60% y disminuye en el corazón insuficiente.

Si bien el GC es el producto del volumen latido y la frecuencia cardiaca, no necesariamente aumenta cuando esos parámetros se incrementan. De hecho, no es raro que las respuestas fisiológicas generen un GC más alto al aumentar la frecuencia cardiaca, con un decrementoligero secundario del volumen latido. A pesar de esto, el producto de la frecuencia cardiaca y el volumen latido aumenta.

Principio de fick: la entrada o salida de cualquier sustancia a un órgano es el producto de la diferencia arterio-venosa de esa sustancia mutiplicada por el flujo sanguíneo de ese órgano. Para el gasto cardíaco se toma, por ejemplo, el contenido de oxigeno (volúmenes de o2 por litro de sangre) en la arteria pulmonar y en una arteria periférica (no es necesario cateterizar las venas pulmonares) y el consumo de oxígeno del paciente. Entonces

El GC depende de factores cardiacos y vasculares. La interacción entre estos factores determina la presión auricular derecha o, de manera equivalente, la presión venosa central (PVC, la presión que existe en las venas cava superior e inferior, que también se conoce como grandes venas, justo por fuera del corazón, y que tiene un valor un poco mayor que la presión dentro de la aurícula derecha). La PVC de ordinario es de entre 1 y 5 mmHg. Un bombeo vigoroso del corazón reduce la PVC al translocar un volumen mayor de sangre del compartimento venoso al arterial. Sin embargo, el corazón requiere una PVC óptima para su acción de bombeo. Si la PVC cae, el GC se reduce con ella. Si la PVC baja hasta nivelessubatmosféricos (inferiores a 0 mm Hg), las grandes venas se colapsan y no ingresa sangre al corazón. Así, un papel del sistema vascular es asegurar que la PVC no caiga demasiado, para lograr un bombeo cardiaco efectivo.Los factores vasculares incluyen el bombeo venoso, que impulsa la sangre hacia el corazón.El papel de los factores cardiacos y vasculares puede resumirse como sigue. Los factores cardiacos tratan de impedir que la PVC se eleve, en tanto los factores vasculares intentan impedir que la PVC caiga. Si la PVC supera los 5 mm Hg, indica que el corazón no está bombeando de manera adecuada y quizá falle. Si la PVC se reduce menos de 1 mm Hg, esto indica que los factores vasculares no están cumpliendo su papel. La PVC puede cuantificarse de manera directa mediante la inserción de un catéter en la aurícula derecha. La PVC se determina por medios clínicos a partir de la exploración del pulso venoso yugular.

El retorno venoso se define como el flujo que vuelve hacia un lado del corazón. Por tanto, como el gasto cardíaco se define como el flujo desde un ventrículo, el valor normal del retorno venoso será idéntico al gasto cardíaco cuando se obtiene la media a lo largo del tiempo. Si el gasto cardíaco es de 5 l/min, el retorno venoso también será de 5 l/min. La concordancia entre el gasto cardíaco y el retorno venoso es un aspecto importante de la función cardiovascular.