1 «B «Conformado por:

• De La Rosa Montejo Ana María
• Espinoza Pinto Lizette Anahí
• Martínez Fuentes Brenda Alejandra
• Quijano Arevalo Alfonso
• Torres Orneles Karla Estefanía

UNIDAD IV.

CAPÍTULO 15 Distensibilidad vascular y funciones de los sistemas arterial y venoso

CAPÍTULO 16 La microcirculación y el sistema linfático: intercambio de líquido capilar, líquido intersticial y flujo linfático

CAPÍTULO 17 Control local y humoral del flujo sanguíneo por los tejidos

CAPÍTULO 26 Formación de la orina por los riñones: I. Filtración glomerular, flujo sanguíneo renal y su control

CAPÍTULO 27 Formación de la orina por los riñones: II. Reabsorción y secreción tubular

Capítulo 25. Compartimientos del liquido corporal: líquidos extracelular e intracelular; edema.

El mantenimiento de un volumen relativamente constante y de una composición estable de los líquidos corporales es esencial para la homeostasis. Algunos de los problemas más comunes e importantes que aparecen en la medicina clínica se deben a anomalías en los sistemas de control que mantienen la constancia relativa de los líquidos corporales.

La ingestión y la pérdida de líquido están equilibradas durante las situaciones estables.

Resulta llamativa la relativa constancia de los líquidos corporales ya que hay un intercambio continuo de líquido y solutos con el ambiente externo, así como dentro de los diferentes compartimientos del cuerpo.

Ingestión diaria de agua.

El agua ingresa en el cuerpo a través de dos fuentes principales:

Se ingiere en forma de líquidos o de agua de los alimentos, que juntos suponen alrededor de 2.100 ml/día de líquidos corporales.

Se sintetiza en el cuerpo por la oxidación de los hidratos de carbono, en una cantidad de unos 200 ml/día.

Pérdida diaria de agua corporal.

Compartimientos del líquido corporal.

El líquido corporal total se distribuye sobre todo entre dos compartimientos:

• Líquido extracelular (Se divide en : Líquido intersticial y plasma)
• Líquido intracelular

Existe otro pequeño compartimiento de líquido que se denomina líquido transcelular:  

Este compartimiento comprende el líquido de los espacios sinovial, peritoneal, pericárdico e intracelular, así como el líquido cefalorraquídeo; suele considerarse un tipo especializado de líquido extracelular, aunque en algunos casos su composición puede diferir de forma acentuada de la del plasma o de la del líquido intersticial. Todos los líquidos transcelulares constituyen alrededor de 1 a 2 l..

Compartimiento del líquido intracelular.

Unos 28 de los 42 l de líquido corporal están contenidos de los 100 billones de células y se les denomina en conjunto líquido intracelular. Por tanto, el líquido intracelular constituye alrededor del 40% del peso corporal total en una persona «media».

Compartimiento del líquido extracelular.

Todos los líquidos del exterior de las células se denominan en conjunto líquido extracelular y constituyen alrededor del 20% del peso corporal, o unos 14 l en un hombre adulto de 70 kg.

Volumen sanguíneo.

La sangre contiene líquido extracelular (el líquido del plasma) y líquido intracelular (el líquido de los eritrocitos).

El volumen sanguíneo medio de los adultos es de alrededor del 7% del peso corporal (unos 5 l). Alrededor del 60% de la sangre es plasma y el 40% son eritrocitos, pero estos porcentajes pueden variar considerablemente en diferentes personas dependiendo del sexo, el peso y otros factores.

• Hematocrito (volumen del conjunto de los eritrocitos)

El hematocrito es la fracción de la sangre compuesta de eritrocitos, lo que se determina centrifugando la sangre en un «tubo de hematocrito» hasta que todas las células se acumulan en el fondo.

Dato curioso:

La composición iónica del plasma y del líquido intersticial es similar.

• Debido a que el plasma y el líquido intersticial están separados solo por membranas capilares muy permeables, su composición iónica es similar.
• La diferencia más importante entre estos dos compartimientos es la mayor concentración de proteínas en el plasma; debido a que los capilares tienen una permeabilidad baja a las proteínas plasmáticas, solo pequeñas cantidades de proteínas pasan a los espacios intersticiales en la mayoría de los tejidos

Medida de los volúmenes de líquido en los diferentes compartimientos hídricos del cuerpo: el principio de la dilución del indicador.

Dilución del indicador: Este método se basa en el principio de la conservación de la masa, lo que significa que la masa total de una sustancia tras la dispersión en el compartimiento líquido será la misma que la masa total inyectada en el compartimiento.

Regulación del intercambio de líquido y del equilibrio osmótico entre los líquidos intracelular y extracelular.

La distribución del líquido entre los compartimientos intracelular y extracelular, en cambio, está determinada sobre todo por el efecto osmótico de los solutos más pequeños (en especial el sodio, el cloro y otros electrólitos) que actúan a través de la membrana celular.

Principios básicos de la ósmosis y la presión osmótica

Debido a que las membranas celulares son relativamente impermeables a la mayoría de los solutos pero muy permeables al agua (es decir, son permeables selectivamente), donde quiera que haya una mayor concentración de soluto a un lado de la membrana celular, el agua se difundirá a través de la membrana hacia la región de mayor concentración de soluto. La velocidad de la difusión del agua se denomina velocidad de la ósmosis.

• Osmolalidad y osmolaridad:

La concentración osmolal de una solución se denomina osmolalidad cuando la concentración se expresa en osmoles por kilogramo de agua; se llama osmolaridad cuando se expresa en osmoles por litro de solución.

• Cálculo de la osmolaridad y de la presión osmótica de una solución:

Utilizando la ley de van’t Hoff, podemos calcular la posible presión osmótica de una solución suponiendo que la membrana celular es impermeable al soluto.

El equilibrio osmótico se mantiene entre los líquidos intracelular y extracelular.

Por cada miliosmol de gradiente de concentración de un soluto no difusible (uno que no atravesará la membrana celular) se ejercen unos 19,3 mmHg de presión osmótica a través de la membrana celular.

• Líquidos isotónicos, hipotónicos e hipertónicos:

• Líquidos isosmóticos, hiperosmóticos e hipoosmóticos:

Volumen y osmolalidad de los líquidos intracelular y extracelular en estados anormales.

Edema: exceso de líquido en los tejidos

El edema se refiere a la presencia de un exceso de líquido en los tejidos corporales. En la mayoría de los casos el edema aparece sobre todo en el compartimiento de líquido extracelular, pero puede afectar también al líquido intracelular.

Edema intracelular:

Tres procesos causan especialmente tumefacción o edema intracelular:

1. La hiponatremia, según se ha comentado anteriormente.
2. La depresión de los sistemas metabólicos de los tejidos.
3. la falta de una nutrición celular adecuada.

Edema extracelular:

El edema extracelular se produce cuando se acumula un exceso de líquido en los espacios extracelulares. Hay dos causas generales de edema extracelular:

1. La fuga anormal de líquido del plasma hacia los espacios intersticiales a través de los capilares.
2. La imposibilidad de los linfáticos de devolver el líquido a la sangre desde el intersticio, lo que a menudo se conoce por linfedema (incapacidad de los vasos sanguíneos de devolver líquidos y proteínas a la sangre).

Capítulo 26. El sistema Urinario: Anatomía funcional y formación de orina en los riñones.

Anatomía fisiológica de los riñones.

Organización general de los riñones y de la vía urinaria:

• Los riñones se disponen en la pared posterior del abdomen, fuera de la cavidad peritoneal.
• Cada riñón de un ser humano adulto normal pesa unos 150 g y tiene el tamaño aproximado de un puño cerrado.
• La cara medial de cada riñón contiene una región con una muesca, llamada hilio, por la que pasan la arteria y vena renales, los linfáticos, la inervación y el uréter, que transporta la orina final desde el riñón hasta la vejiga, donde se almacena hasta que esta se vacía.
• El riñón está rodeado de una cápsula fibrosa y tensa que protege sus delicadas estructuras internas.

Si se cortan los riñones de arriba abajo, las dos regiones principales que pueden verse son:

1.  Corteza (externa)

2.  Médula (interna)

• La médula se divide en 8-10 masas de tejido en forma de cono llamadas pirámides renales.
• La base de cada pirámide se origina en el borde entre la corteza y la médula y termina en la papila, que se proyecta en el espacio de la pelvis renal, una continuación en forma de abanico de la porción superior del uréter.
• El borde externo de la pelvis se divide en bolsas abiertas, llamadas cálices mayores, que se extienden hacia abajo y se dividen en los cálices menores, que recogen la orina de los túbulos de cada papila.

Las paredes de los cálices, la pelvis y el uréter contienen elementos contráctiles que empujan la orina hacia la vejiga, donde se almacena hasta que se vacía en la micción.

Irrigación renal.

La nefrona es la unidad funcional del riñón.

• Contiene alrededor de 800.000 a 1.000.000 de nefronas, cada una de las cuales es
  capaz de formar orina.
• El riñón no puede regenerar nefronas nuevas.

Cada nefrona contiene:

1. un penacho de capilares glomerulares llamado glomérulo, por el que se filtran grandes cantidades de líquido desde la sangre.
2. un túbulo largo en el que el líquido filtrado se convierte en orina en su camino a la pelvis del riñón.

Micción.

La micción es el proceso mediante el cual la vejiga urinaria se vacía cuando está llena. Este proceso se realiza en dos pasos:

• Primero, la vejiga se llena progresivamente hasta que la tensión en sus paredes aumenta por encima de un umbral. Esta tensión desencadena el segundo paso.

• Segundo: que es un reflejo nervioso, llamado reflejo miccional, que vacía la vejiga o, si esto falla, provoca al menos un deseo de orinar. Aunque el reflejo miccional es un reflejo medular autónomo, centros presentes en la corteza cerebral o en el tronco del encéfalo pueden inhibirlo o facilitarlo.

Anatomía fisiológica de la vejiga.

Es una cámara de músculo liso compuesta de dos partes principales:

1. El cuerpo, que es la principal parte de la vejiga en la que se acumula la orina.
2. El cuello, que es una extensión en forma de abanico del cuerpo, que pasa en sentido inferior y anterior hasta el triángulo urogenital y se conecta con la uretra. La parte inferior del cuello de la vejiga también se llama uretra posterior por su relación con la uretra.

• El músculo liso de la vejiga se llama músculo detrusor.
• En la pared posterior de la vejiga, inmediatamente por encima del cuello de la vejiga, hay una pequeña zona triangular llamada trígono.
• En la parte más inferior del vértice del trígono, el cuello de la vejiga se abre en la uretra posterior, y los dos uréteres entran en la vejiga en los ángulos más superiores del trígono.
• El cuello de la vejiga (uretra posterior) tiene 2 a 3 cm de longitud, y su pared está compuesta del músculo detrusor entrelazado con una gran cantidad de tejido elástico. El músculo en esta zona se llama esfínter interno.
• Más allá de la uretra posterior, la uretra atraviesa el diafragma urogenital, que contiene una capa de músculo llamada esfínter externo de la vejiga.

Capítulo 27. Filtración glomerular, flujo sanguíneo renal y  su control.

Filtración glomerular: el primer paso para la formación de orina.

El primer paso en la formación de orina es la filtración de grandes cantidades de líquidos a través de los capilar es glomerular es en la cápsula de Bowman, casi 180 l al día. La mayor parte de este filtrado se reabsorbe, lo que deja únicamente 1 l aproximadamente de líquido par a su excreción al día, si bien la tasa de excreción renal de líquidos puede ser muy variable dependiendo de la ingestión de líquidos.

Composición del filtrado glomerular.

Los capilares glomerulares son relativamente impermeables a las proteínas, de manera que el líquido filtrado (llamado filtrado glomerular) carece prácticamente de proteínas y elementos celulares, incluidos los eritrocitos.

La FG es alrededor del 20% del flujo plasmático renal.

Membrana capilar glomerular.

La membrana capilar glomerular es similar a la de otros capilares, excepto en que tiene tres capas principales (en lugar de las dos habituales):

1. el endotelio del capilar.
2. una membrana basal.
3. una capa de células epiteliales (podocitos) rodeando a la superficie externa de la membrana basal capilar.

Determinantes de la FG.

La FG está determinada por:

1. La suma de las fuerzas hidrostática y coloidosmótica a través de la membrana glomerular, que da lugar a la presión de filtración neta.
2. El coeficiente glomerular (Kf).

Determinantes del flujo sanguíneo renal.

El flujo sanguíneo renal está determinado por el gradiente de presión a través de los vasos renales (la diferencia entre las presiones hidrostáticas en la arteria renal y en la vena renal), dividido entre la resistencia vascular total renal:

Control fisiológico de la filtración glomerular y del flujo sanguíneo renal.

Los determinantes de la FG que son más variables y están sujetos al control fisiológico son la presión hidrostática glomerular y la presión coloidosmótica capilar glomerular. Estas variables, a su vez, están influenciadas por el sistema nervioso simpático, las hormonas y los autacoides (sustancias vasoactivas que liberan los riñones y actúan a nivel local) y otros controles de retroalimentación que son intrínsecos a los riñones.

Control hormonal y por autacoides de la circulación renal.

El control nervioso afecta principalmente a la redistribución del flujo sanguíneo hacia las distintas zonas del organismo, el aumento de la actividad de la bomba cardiaca y el control muy rápido de la presión arterial sistémica; este control depende casi totalmente del sistema nervioso autónomo.

El SNA esta constituido por dos divisiones el sistema nervioso simpático; el más importante para el control de la circulación, el cual causa vasoconstricción y aumenta la frecuencia y la actividad del bombeo por el corazón; y el sistema nervioso parasimpático el cual ayuda en la regulación de la función cardiaca. En el sistema nervioso simpático la fibras nerviosas vasomotoras salen a través de los nervios de la columna torácica y de los dos primeros nervios lumbares, salen de la medula espinal se dirigen a las cadenas simpáticas y después por medio de dos rutas hacia la circulación:

1. Los nervios simpáticos que inervan la vasculatura de las viseras internas y del corazón.

2.   Entrando en las porciones periféricas de los nervios raquídeos que se distribuyen hacia la vasculatura de las zonas periféricas.

La gran mayoría de los vasos sanguíneos son inervados por estas fibras nerviosas a excepción de los capilares. La estimulación simpática de todas las pequeñas arterias y arteriolas aumentan la resistencia vascular y disminuye la velocidad del flujo sanguíneo a través de los tejidos, estas fibras a su vez estimulan la actividad del corazón aumentando la frecuencia y la fuerza de la bomba.

A diferencia del SN simpático,  el SN parasimpático disminuye la frecuencia y la actividad del bombeo del corazón, su principal función en el control de la circulación consiste en provocar un importante descenso de la frecuencia cardiaca y también un descenso de la contractilidad del músculo cardiaco.

Los nervios simpáticos son los encargados de transportar una gran cantidad de fibras nerviosas vasoconstrictoras las cuales se distribuyen hacia los segmentos de la circulación principalmente a la piel, el intestino y el bazo.

El centro vasomotor es el encargado de transmitir los impulsos parasimpáticos por medio de los nervios vagos hacia el corazón, los impulsos simpáticos por medio de la medula espinal y los nervios simpáticos periféricos hacia los vasos sanguíneos del organismo.

El centro vasomotor es una zona situada bilateralmente en la sustancia reticular del bulbo y en el tercio inferior de la protuberancia.

Las áreas mas importantes del centro son:

Zona vasoconstrictora: situada bilateralmente en las porciones anterolaterales de la porción superior del bulbo, en donde las neuronas que se originan en esta zonas secretan la noradrenalina.

 Zona vasodilatadora: situada bilateralmente en las porciones anterolaterales de la mitad inferior del bulbos, donde las fibras de estas neuronas hacen que se inhiba la actividad vasoconstrictora de la zona C-1 provocando una vasodilatación.

Zona sensitiva: situada bilateralmente en el núcleo del tracto solitario. Donde las neuronas de esta zona reciben señales sensitivas por medio de los nervios glosofaríngeos y nervios vagos pero también emiten señales eferentes  las cuales facilitan las actividades de control de las zonas vasoconstrictoras y vasodilatadoras consiguiéndo así el control reflejo de muchas funciones circulatorias.

Mecanismos reflejos para mantener la presión arterial normal.

El SNA actúa para mantener la presión arterial en valores prácticamente normales a través de mecanismos reflejos de retroalimentación negativa.

Los barorreceptores es donde se inicia el reflejo barorreceptor arterial los cuales se encuentran en las paredes de las arterias sistémicas grandes principalmente en las paredes del seno carotideo donde las señales se transmiten por medio de los nervios Herring hacia los nervios glosofaríngeos y luego hacia el núcleo del tracto solitario y el cayado aórtico que transmite señales a través de los nervios vagos hacia la misma zona del bulbo. Los barorreceptores ya antes mencionados son encargados de controlar la presión arterial este proceso se lleva a cabo primero con el aumento de la presión de los vasos sanguíneos que contienen barorreceptores lo que aumenta la descarga de los impulsos, luego las señales de estos barorreceptores entran al núcleo del tracto solitario e inhiben el centro vasoconstrictor  del bulbo y excitan el centro parasimpático vagal. Los efectos netos son la inhibición de la actividad simpática  y la estimulación de la actividad parasimpática  y estos provocan vasodilatación  tanto de las venas como de las arterias y el descenso de la frecuencia cardiaca y de la fuerza cardiaca del corazón estos factores a su vez provocan el descenso de la presión arterial como consecuencia del descenso de la resistencia periférica y del gasto cardiaco.

Los barorreceptores ayudan    constantemente a la presión arterial  durante cambios postulares y las actividades diarias, en la ausencia de los barorreceptores esenciales, las reducciones de presión arterial disminuyen en el flujo sanguíneo cerebral provocando así la perdida de la conciencia.

Los receptores cardiopulmonares también llamados receptores de baja presión se encuentran alojados en las paredes de la aurícula y de las arterias pulmonares los cuales son encargado de minimizar los cambios de la presión arterial en respuesta a los cambios en el volumen de la sangre, estos detectan el aumento de presión en el corazón y la circulación pulmonar, provocados por el aumento de volumen ya antes mencionado e inducen reflejos paralelos a los barorreceptores  para conseguir que el sistema reflejo controle con mayor frecuencia la presión arterial. Un factor que disminuye la actividad simpática de los riñones es el estiramiento de las aurículas provocando así una dilatación refleja significativa de las arteriolas aferentes y aumentando la filtración glomerular que a su vez disminuye  la reabsorción tubular del sodio, por ello el riñón excreta más sodio y agua.

Los quimiorreceptores funcionan de una manera parecida a los barorreceptores, estos se encuentran en dos cuerpos carotideos y en muchos cuerpos aórticos adyacentes a la aorta, estos quimiorreceptores están formados por células quimiosensibles que excitan las fibras nerviosas las cuales llegan a las fibras de Henring y a los nervios vagos hacia el centro vasomotor del tronco del encéfalo. Ya que se encuentran en contacto con la sangre arterial, siempre que la presión arterial cae por debajo de un nivel crítico, los quimiorreceptores se estimulan porque el descenso del flujo sanguíneo en los cuerpos provoca la disminución del oxígeno y también la acumulación excesiva de dióxido de carbono e iones hidrógeno, que no se eliminan debido al bajo flujo sanguíneo. Las señales transmitidas desde los quimiorreceptores excitan el centro vasomotor, y esta  eleva la presión arterial hasta la normalidad.

Capítulo 19: Función dominante de los riñones en el control a largo plazo de la presión arterial y en la hipertensión: el sistema integrado de regulación de la presión arterial

El control de la presión arterial a corto plazo por el sistema nervioso simpático, se produce principalmente a través de los efectos del sistema nervioso sobre la resistencia vascular periférica total y la capacitancia, y sobre la capacidad de la bomba cardíaca, sin embargo, el organismo también dispone de potentes mecanismos para regular a largo plazo la presión arterial.

Mecanismo que se conoce como “sistema de líquidos renal-corporal”. Cuando la presión arterial aumenta en exceso, los riñones aumentan la excreción de sodio y agua debido a la nutriuresis por presión y la diuresis por presión. En consecuencia se disminuye tanto el volumen del líquido extracelular como el volumen de sangre hasta que la presión arterial vuelva a la normalidad, y los riñones excretan entonces cantidades normales de sodio y agua. Por el contrario cuando la presión arterial desciende demasiado, se reduce la excreción renal de sodio y agua. Este mecanismo puede tardar días o semanas.

La diuresis y natriuresis se equilibran con la ingestión de sal y agua en condiciones de equilibrio, es decir, mientras que la presión arterial este por encima del punto de equilibrio normal, la eliminación renal es mayor que la ingestión de sal y agua, provocando el descenso del volumen del líquido extracelular.

 Por el contrario, si la presión desciende por debajo del equilibrio normal, la eliminación renal de agua y sal es menor que la ingestión, provocando el aumento del líquido extracelular.

El mecanismo de retroalimentación de líquidos corporales-renal muestra una ganancia por retroalimentación casi infinitaen el control de la presión arterial a largo plazo.

Si la presión arterial desciende por debajo del punto de equilibrio, los riñones disminuyen la excreción de sal y agua hasta un nivel debajo de la ingestión, acumulándose el líquido en la sangre hasta que la presión vuelve al punto de equilibrio. Dado que el error de control de  la presión es mínimo o nulo, a este sistema se le llama ganancia casi infinita.

Dos determinantes clave de la presión arterial a largo plazo son: 1) el grado de desplazamiento de la curva de eliminación renal de sal y agua y 2) el nivel de la línea de ingestión de agua y sal. No obstante si uno de ellos dos se cambia, presión arterial se regula posteriormente hasta el nuevo nivel.

El aumento de la resistencia vascular periférica total no se puede elevar la presión arterial a largo plazo si no se modifican la ingestión de líquidos o la función renal. Cuando la resistencia vascular periférica total aumenta bruscamente, presión también lo hace casi inmediatamente, pero esta no se mantiene si la resistencia vascular de los riñones no aumenta y continua funcionan con normalidad. Cuando la resistencia periférica y la presión arterial aumentan, se produce diuresis por presión y la natriuresis, provocando perdida de sal y agua. Esta pérdida continúa hasta que la presión arterial regrese a la normalidad.

El aumento de volumen de líquidos puede elevar la presión arterial si la capacidad vascular no se incrementa. Esto se da en ciertos pasos, los cuales son:

El aumento del gasto cardiaco tiende por sí solo a elevar la presión arterial, si bien causa exceso de flujo sanguíneo hacia tejidos del cuerpo causando vasoconstricción, en su intento de volver a la normalidad, a lo que se llama autorregulación.

La hipertensión (presión alta) se define cuando la presión diastólica es mayor de 90mmHg o la presión sistólica es mayor de 135 o 140mmHg. La hipertensión daña la esperanza de vida, al menos de tres formas:

1) un exceso de la carga de trabajo sobre el corazón produce insuficiencia cardiaca, provocando un ataque cardiaco.

 2) daña algún vaso sanguíneo mayor del cerebro o hipertrofia y obstrucción final de un vaso sanguíneo cerebral.

3) siempre provoca lesiones  en los riñones, produciendo insuficiencia renal.

Algunos cambios secuenciales de la función circulatoria durante el desarrollo de la hipertensión por sobrecarga de volumen son: debido al aumento de la ingestión de sal y agua se produce la expansión del volumen del líquido extracelular y volumen de sangre, el aumento de la sangre aumenta la presión media del llenado circulatorio, retorno venoso y el gasto cardiaco, lo que provoca la elevación de la presión arterial.

Durante el aumento de la ingestión de sal y agua, se produce el descenso de la resistencia periférica. Tras varios días se produce un retorno gradual del gasto gástrico hacia la normalidad gracias a la autorregulación, lo que causa un incremento de la resistencia periférica total. A medida que incrementa la presión arterial, los riñones excretan el exceso mediante diuresis y natriuesis, y se establece el equilibrio entre la ingesta y eliminación renal de sal y agua.

Los riñones controlan la presión a través del sistema de renina-angiotensina.

Cuando la presión arterial desciende demasiado, los riñones liberan una enzima proteica, la renina, que activa este sistema y ayuda a aumentar la presión arterial de varias formas, corrigiendo el descenso de la presión. Este sistema funciona: el descenso de la presión arterial estimula la secreción de renina y esta libera angiotensina I, la cual se convierte en II por la enzima conversora, segunda angiotensina es un vasoconstrictor y ayuda a elevar la presión, esta persiste en la sangre hasta que es inactivada por angiotensinasas. Esta segunda tiene dos funciones: contrae las arteriolas y venas de todo el cuerpo y disminuye la excreción de sal y agua.

Una de las funciones más importantes del sistema renina-angiotensina es permitir que la persona ingiera una pequeña cantidad sal o grande sin causar grandes cambios en el volumen del líquido extracelular. Cuando la ingesta aumenta tanto la presión arterial y el líquido aumentan.

Esta mayor presión arterial también disminuye la secreción de renina y de angiotensina II, lo que disminuye la reabsorción de agua y sal. Cuando la ingesta de sal disminuye ocurre el efecto opuesto.

Existen diferentes tipos de hipertensión donde interviene la angiotensina II como: la constricción de las arterias renales causa hipertensión.

Cuando se elimina un riñón y se coloca un elemento constrictor provoca un aumento de presión arterial. La hipertensión producida de esta forma se conoce como hipertensión de Goldblatt con riñón único, el cual se debe al mecanismo de vasoconstrictor de renina-angiotensina debido al escaso de flujo sanguíneo.

La hipertensión también puede aparecer cuando se produce la constricción de solo un riñón, mientras que la arteria del otro es normal; es a lo que se denomina hipertensión de Goldblatt con dos riñones, en este caso los dos riñones retienen sal y agua y desarrolla la hipertensión. Las causas de la hipertensión primaria (esencial) en el hombre son desconocidas. Entre el 25 y 30% de los adultos tienen presión alta. El cual la incidencia del 90% de esas personas es desconocida y este tipo es llamada hipertensión esencial. En la mayoría de los pacientes el aumento excesivo de peso y la vida sedentaria parecen desempeñar un papel importante en la causa de la hipertensión. La mayoría de los pacientes hipertensos tienen sobrepeso y en los estudios de distintas poblaciones parece demostrar que estos pueden desarrollar hasta el 65-75% del riesgo a desarrollar este problema.

Está claro que la presión arterial está regulada por varios sistemas, cada uno de los cuales realiza una función específica. Los reflejos nerviosos son mecanismos rápidos de control arterial. Los tres reflejos nerviosos que actúan con rapidez son: el mecanismo de retroalimentación de los barorreceptores, el mecanismo de isquemia en el sistema nervioso central y el mecanismo de quimiorreceptores.

Estos no solo comienzan a reaccionar en segundos, sino que también son potentes en la prevención del descenso agudo de la presión arterial. También actúan en la prevención del incremento excesivo de la  presión arterial

Los mecanismos de control de la presión arterial que actúan después de muchos minutos son: el mecanismo de vasoconstrictor de renina-angiotensina, la relajación de la vasculatura ante el estrés y el desplazamiento de líquidos a través de las paredes del tejido capilar.

Los mecanismos a largo plazo para regulación de la presión arterial implican al sistema de retroalimentación de líquido renal-corporal, este mecanismo tarda varias horas en comenzar a mostrar una respuesta significativa, pero después actúa potentemente para controlar la presión arterial a lo largo de días, semanas o meses.

Uno de los más importantes es el mecanismo de renina- angiotensina que como ya sabemos permite que la persona tenga una ingestión de sal muy baja o muy alta con cambios mínimos de su presión arterial. 

Capítulo 20: Gasto cardíaco, retorno venoso y su regulación

       Gasto cardíaco:

  Cantidad de sangre que bombea el corazón hacia la aorta cada minuto.

  Cantidad de sangre que fluye por la circulación.

Suma de los flujos sanguíneos de todos los tejidos del organismo.

      Retorno venoso:

  Cantidad del flujo sanguíneo que vuelve desde las venas hacia la aurícula derecha por minuto.

“Deben ser iguales entre sí, excepto durante algunos latidos cardíacos que se producen cuando la sangre se almacena o elimina temporalmente del corazón y los pulmones.”

Valores normales del gasto cardíaco en reposo y durante la actividad:

Factores que afectan directamente al gasto cardíaco:

1. Nivel básico del metabolismo del organismo;
2. Ejercicio físico;
3. Edad
4. Tamaño del organismo.

Gasto cardíaco en población joven y sana en reposo:

  Hombres: 5.6 l/m

   Mujeres: 4.9 l/m

Al aumentar la edad, disminuye la actividad corporal, por lo cual se pierde músculo esquelético, principalmente y por consecuencia, el gasto cardiaco.

Índice cardíaco

Es el gasto cardíaco por metro cuadrado de superficie corporal.

   El gasto cardíaco aumenta en proporción a la superficie corporal.

Índice cardíaco medio normal de los adultos: 3 l/min/m²  de superficie corporal.

Efecto de la edad en el gasto cardíaco. A los 10 años aumenta rápidamente por encima de los 4 l/min/m2 y disminuye hasta los 2,4 l/min/m2 a los 80 años.

El descenso del índice cardíaco indica el descenso de la actividad o de la masa muscular con la edad.

Control del gasto cardíaco por el retorno venoso: función del mecanismo de Frank-Starling del corazón

El gasto cardíaco está controlado por el retorno venoso, no es el corazón propiamente quien controla el gasto cardíaco.

×        Ley de Frank-Starling del corazón: Mecanismo propio que le permite bombear automáticamente, sin tener en cuenta la cantidad de sangre que entre en la aurícula derecha desde las venas.
“Cuando aumenta la cantidad de flujo sanguíneo hacia el corazón se produce un estiramiento de las paredes de las cámaras cardíacas. Como consecuencia del estiramiento el músculo cardíaco se contrae con una fuerza mayor, por lo que vacía mejor el exceso de sangre que ha entrado desde la circulación sistémica.
El estiramiento de la aurícula derecha inicia un reflejo nervioso:

®    Reflejo Bainbridge: Llega primero al centro vasomotor del cerebro y después vuelve al corazón a través de los nervios simpáticos y los vagos, aumentando también la frecuencia cardíaca.

El corazón se convierte en el factor limitante que determina el gasto cardíaco cuando el retorno sanguíneo es mayor que el que puede bombear el corazón.

La regulación del gasto cardíaco es la suma de la regulación del flujo sanguíneo en todos los tejidos locales del organismo: el metabolismo tisular regula la mayor parte del flujo sanguíneo local

El gasto cardíaco se encuentra determinado por la suma de todos los factores que controlan el flujo sanguíneo local en todo el cuerpo.

Efecto de la resistencia periférica total sobre el gasto cardíaco a largo plazo.

El gasto cardíaco a largo plazo varía recíprocamente con los cambios de resistencia periférica total siempre y cuando la presión arterial se mantenga sin cambios.

×        Cuando la resistencia periférica total es estrictamente normal, el gasto cardíaco es normal.

×        El gasto cardíaco disminuye cuando la resistencia periférica total aumenta por encima de lo normal;

×        El gasto cardíaco aumenta cuando la resistencia periférica total disminuye.

El corazón tiene límites en el gasto cardíaco que puede alcanzar

Curvas de gasto cardíaco: Miden el gasto cardíaco por minuto según cada nivel de presión en la aurícula derecha.

®    Meseta de la curva de gasto cardíaco normal: 13 l/min, 2,5 veces el gasto cardíaco normal de 5 l/min: El corazón de un ser humano normal que actúe sin una estimulación especial puede bombear una cantidad de retorno venoso hasta 2,5 veces el retorno venoso normal antes de que el corazón se convierta en el factor limitante en el control del gasto cardíaco.

®    Corazones hipereficaces: Bombean mejor de lo normal.

      Factores:

1.    Estimulación nerviosa: Combinación de la estimulación simpática y de la inhibición parasimpática. Aumenta el nivel de la meseta de la curva de gasto cardíaco casi hasta el doble que la meseta de la curva normal.

                                              i.        Aumento de la frecuencia cardíaca.

                                            ii.        Aumento de la contractibilidad del corazón.

2.    Hipertrofia del músculo cardíaco: Por el aumento a largo plazo del trabajo cardíaco provoca el aumento de masa y de la fuerza contráctil, llegando a aumentar el bombeo hasta 30-40 l/min, 2.5 veces el nivel de una persona media.

®    Corazones hipoeficaces: Bombean a niveles por debajo de lo normal.

×        Factores: Cualquiera que disminuya la capacidad del corazón de bombear la sangre.

1.    Aumento de la presión arterial contra la cual debe bombear el corazón (hipertensión).

2.    Inhibición de la excitación nerviosa del corazón

3.    Factores patológicos que provocan alteraciones del ritmo cardíaco o de la frecuencia cardíaca

4.    Bloqueo de una arteria coronaria, para provocar un «ataque cardíaco»

5.    Cardiopatía valvular

6.    Cardiopatía congénita

7.    Miocarditis, una inflamación del músculo cardíaco

8.    Hipoxia cardíaca

Función del sistema nervioso en el control del gasto cardíaco

• En el mantenimiento de la presión arterial cuando los vasos sanguíneos periféricos están dilatados y aumentan el retorno venoso y el gasto cardíaco:

®    El control nervioso previene el descenso de la presión arterial dilatando todos los vasos sanguíneos periféricos sin causar cambios de la presión arterial pero aumentando el gasto cardíaco casi por cuatro.

§  La vasodilatación de los vasos con dinitrofenol (líneas de puntos) provocó un descenso importante de la presión arterial hasta la mitad de lo normal, y el gasto cardíaco aumentó sólo 1,6 veces y no 4 veces.

Efecto del sistema nervioso para aumentar la presión arterial durante el ejercicio:

La misma actividad cerebral que envía las señales motorasa los músculos envía señales simultáneamente a los centrosnerviosos autónomos del cerebro para provocar la actividadcirculatoria, provocando la constricción de las venasgrandes y el aumento de la frecuencia y de la contractilidad del corazón.

Elevación y disminución patológica del gasto cardíaco

Elevación del gasto cardíaco provocada por una reducción de la resistencia periférica total

Son el resultado de la reducción crónica de la resistencia periférica total.

“Cualquier factor que disminuya la resistencia periférica total crónicamente, aumentará el gasto cardíaco si la presión arterial no disminuye demasiado”.

Situaciones que disminuyen la resistencia periférica y, al mismo tiempo, aumentan el gasto cardíaco por encima de lo normal:

Beriberi:

×        Producida por deficiencia de tiamina (vitamina B₁) en la dieta: Disminuye la capacidad de los tejidos de usar algunos nutrientes celulares y mecanismos del flujo sanguíneo tisular local que, a su vez, provoquen una vasodilatación periférica compensadora.

×        La resistencia periférica total disminuye hasta la mitad de lo normal: Los niveles de retorno venoso y gasto cardiaco a largo plazo aumentan al doble.

Fístula arteriovenosa (cortocircuito):

×        Pasa una cantidad enorme de flujo sanguíneo directamente desde la arteria hasta la vena: Aumenta el retorno venoso y el gasto cardíaco.

Hipertiroidismo:

×        Metabolismo de la mayoría de los tejidos está muy aumentado: Mayor demanda de oxígeno

Liberación de vasodilatadores desde los tejidos

Reducción de la resistencia periférica total porque el flujo sanguíneo tisular reacciona por todo el cuerpo.

×        Aumento del retorno venoso y gasto cardíaco del 40-80%.

Anemia:

×        Disminuye la viscosidad de la sangre por el descenso de la concentración de eritrocitos.

×        Menor aporte de oxígeno a los tejidos, lo que provoca vasodilatación local.

Disminución del gasto cardíaco:

Shock circulatorio: Disminución del gasto cardíaco por debajo del nivel requerido de nutrición adecuada de los tejidos.

1. Por anomalías que disminuyen demasiado la eficacia de la función de bomba del corazón: Nivel de bombeo por debajo de lo necesario según el flujo sanguíneo tisular que se considere adecuado.

×        Bloqueo importante de los vasos sanguíneos coronarios

×        Infarto de miocardio consecuente

×        Cardiopatía valvular grave

×        Miocarditis

×        Taponamiento cardíaco

×        Alteraciones metabólicas cardíacas

×        Shock cardíaco: Disminución excesiva del gasto cardíaco que causa deficiencia nutricional en todo el organismo. Muy grave, alta mortalidad.

1. Por factores periféricos no cardíacos: Descenso del retorno venoso:

×        Hipovolemia: La causa principal es hemorragia.

Disminución del llenado del corazón a niveles muy bajos ® Sangre insuficiente en los vasos sanguíneos periféricos para generar presiones vasculares suficientes para empujar la sangre de vuelta al corazón.

×        Dilatación venosa aguda:  Especialmente cuando el sistema nervioso simpático se vuelve súbitamente inactivo, lo cual vasodilata las venas periféricas, asentando la sangre en los vasos, evitando que regrese hacia el corazón. Ejemplo frecuente, el desmayo.

×        Obstrucción de las grandes venas: Evita que la sangre vuelva al corazón.

×        Reducción de la masa tisular, en especial de músculo esquelético:
Disminuye el consumo total de oxígeno y las necesidades de flujo sanguíneo de los músculos.

Inactividad física

Envejecimiento normal

       Reducción del ritmo metabólico de los tejidos:
Dismunición del consumo de oxígeno y necesidades de nutrición de los tejidos.

Reposo en cama prolongado

Hipotiroidismo

Efecto de la presión externa al corazón sobre las curvas de gasto cardíaco:

La presión externa normal es igual a la presión intrapleural normal (la presión en la cavidad torácica), que es de –4 mmHg.

Factores que alteran la presión externa en el corazón y desplazan la curva de gasto cardíaco:

1. Cambios cíclicos de la presión intrapleural durante la respiración

×        ± 2 mmHg durante la respiración normal.

×        Hasta ±50 mmHg durante una respiración extenuante.

1. Respiración contra una presión negativa: Desplaza la presión en la aurícula derecha hacia la izquierda
2. Respiración con presión positiva: Desplaza la curva hacia la derecha.
3. Apertura de la caja torácica: Aumenta la presión intrapleural a 0 mmHg y desplaza la curva hacia la derecha 4 mmHg.
4. Taponamiento cardíaco: Acumulación de una gran cantidad de líquido en la cavidad pericárdica alrededor del corazón, con el aumento resultante de la presión cardíaca externa y desplazamiento de la curva hacia la derecha.

Combinaciones de los distintos patrones de curvas de gasto cardíaco

Lacurva final del gasto cardíaco cambia como consecuencia de:

1. Cambios simultáneos de la presión cardíaca externa.
2. Eficacia del corazón como bomba.

   Corazón hipereficaz + Aumento de la presión intrapleural = Incremento del nivel máximo de gasto cardíaco debido a la mayor capacidad de bombeo del corazón. La curva de gasto cardíaco aparecería desplazada hacia la derecha (hacia presiones auriculares más elevadas) a causa del aumento en la presión intrapleural.

Ruidos cardíacos y soplos

S1: – Causado por la sístole ventricular, cierre de la válvula AV. El “tum” se relaciona con el cierre de las válvulas auriculoventriculares (AV) al comienzo de la sístole (que aquí es cuando el corazón se exprime y saca la sangre que tenía contenida).

S2: – Es más breve y agudo que el primero – Lo ocasionan el cierre valvular aórtico y el sigmoideo pulmonar. El “ta” se asocia con el cierre de las válvulas semilunares (aortica y pulmonar) al final de la sístole (aquí es cuando toda la sangre que tenía el corazón terminó de salir y se vuelve a llenar para iniciar un nuevo ciclo)

S3: – Se aprecia en diástole por disfunción ventricular. Éste es débil y retumba. Se aprecia al comienzo del tercio medio de la diástole y se ausculta sólo en el foco apexiano. Es habitual en la niñez, frecuente en adolescentes y muy raro después de los 40 años.

S4: – Es un ruido auricular debido a la tensión de las válvulas AV como del miocardio ventricular, debido a un llenado acelerado. También se conoce como ruido auricular. Es ocasionado por un llenado rápido. No se ausculta en personas menores de 50 años. Puede tener origen derecho o izquierdo y sus causas son:

Derecho:

-Hipertensión pulmonar

-Cardiomiopatía

-Estenosis valvular pulmonar

Izquierdo:

-Hipertensión sistémica

-Estenosis aórtica valvular

-Cardiomiopatía

-Cardiopatía isquémica

Quinto ruido (cuando ya no se escucha nada), éste último se correlaciona con la presión arterial diastólica (aproximadamente 80 mmHg).

Soplos:

Los líquidos (en este caso la sangre) tienen una circulación laminar unidireccional; esto se puede entender mejor al recordar la manera en que desliza un jugador de póker las cartas sobre la mesa, al inicio se tiene una torre de naipes, luego el jugador desliza esta torre expandiéndola en la mesa, de tal forma que las cartas que tocan la mesa se deslizarán de una forma más lenta, que las cartas que se deslizan sobre ellas, la cuáles lo hacen a mayor velocidad.

La sangre, al circular dentro de los vasos sanguíneos, presenta un comportamiento similar, la que se encuentra en contacto con la pared del vaso casi no se desliza, sin embargo, la sangre que corre en medio del vaso se desliza rápidamente sobre la antes mencionada y forma un flujo laminar unidireccional. Cuando la sangre encuentra un vaso con un diámetro que disminuye bruscamente, se interrumpe el flujo laminar, y el flujo fluye en todas direcciones, lo que crea turbulencia y da lugar a una especie de remolino dentro del segmento estrecho (flujo turbulento). Este flujo turbulento produce un sonido que puede ser audible (soplo) y que presentará diferentes tonalidades que dependerán de lo estrecho de la luz del vaso por donde circula la sangre, éste es el fenómeno que describió Korotkoff.

Ejemplos especiales del control «metabólico»
a corto plazo del flujo sanguíneo local

Los mecanismos para controlar
el flujo sanguíneo local se denominan «mecanismos
metabólicos» porque todos ellos funcionan en respuesta a las
necesidades metabólicas de los tejidos.

Hay otros dos ejemplos
especiales de control metabólico del flujo sanguíneo
local, la hiperemia reactiva y la hiperemia activa.

Hiperemia reactiva. Cuando la sangre que irriga un tejido se bloquea durante unos segundos durante 1 h o más, y después se desbloquea, el flujo sanguíneo que atraviesa el
tejido aumenta inmediatamente hasta 4-7 veces con respecto a lo normal; este aumento del flujo continuará durante varios segundos, si el bloqueo ha durado sólo unos segundos, pero a veces continuará muchas horas, si el flujo sanguíneo ha estado
interrumpido durante 1 h o más. Este fenómeno se conoce como hiperemia reactiva.

La hiperemia reactiva es otra manifestación del mecanismo de regulación «metabólico» del flujo sanguíneo, es decir, la falta de flujo pone en marcha todos estos factores
que provocan la vasodilatación. Después de períodos cortos de oclusión vascular la cantidad extra de flujo sanguíneo que aparece durante la fase de hiperemia reactiva dura lo suficiente como para reponer casi exactamente el déficit de oxígeno tisular que se ha acumulado durante el período de oclusión. Este mecanismo resalta la estrecha conexión existente entre la regulación del flujo sanguíneo local y el aporte de oxígeno y de otros nutrientes a los tejidos.

Hiperemia activa. Cuando cualquier tejido se vuelve muy
activo, como un músculo que hace ejercicio, una glándula gastrointestinal durante el período hipersecretor o incluso en el cerebro durante la actividad mental rápida, la velocidad del flujo sanguíneo aumenta a través del tejido. En este caso, de
nuevo, se puede entender fácilmente esta hiperemia activa si se aplican los principios básicos de control del flujo sanguíne local. El incremento del metabolismo local hace que las células devoren rápidamente los nutrientes del líquido tisular y
también que liberen grandes cantidades de sustancias vasodilatadoras.
El resultado es que se dilatan los vasos sanguíneos locales y, por tanto, aumenta el flujo sanguíneo local. De esta forma, el tejido activo recibe los nutrientes adicionales necesarios para mantener este nuevo nivel de funcionamiento.
Como ya hemos mencionado, la hiperemia activa del músculo esquelético aumenta el flujo sanguíneo muscular local hasta en 20 veces durante el ejercicio intenso.

«Autorregulación» del flujo sanguíneo cuando
la presión arterial cambia de la normalidad:
mecanismos «metabólicos» y «miógenos»

En cualquier tejido del organismo el rápido incremento de la presión arterial provoca un aumento inmediato del flujo sanguíneo, pero en menos de 1 min ese flujo volverá a la
normalidad en la mayoría de los tejidos, incluso aunque la presión arterial se mantenga elevada. Esta normalización del flujo se denomina «autorregulación del flujo sanguíneo».

Una vez se haya producido esta autorregulación, el flujo sanguíneo local de la mayoría de los tejidos del organismo estará relacionado con la presión arterial, aproximadamente según la curva «aguda» de trazo continuo
Obsérvese que entre una presión arterial de 70 mmHg y otra de 175 mmHg se produce un aumento del flujo sanguíneo sólo del 20 al 30%, incluso cuando la presión arterial aumente en un 150%.
Durante casi un siglo se han mantenido dos opiniones que explicarían el mecanismo de autorregulación a corto plazo, la teoría metabólica y la teoría miógena.

La teoría metabólica se puede entender fácilmente si se aplican los principios básicos de regulación del flujo sanguíneo local que hemos comentado en las secciones previas.
Es decir, cuando la presión arterial es demasiado elevada, el exceso de líquido proporciona demasiado oxígeno y demasiados nutrientes de otro tipo hacia los tejidos y «lava» los vasodilatadores liberados por los tejidos. Estos nutrientes
(en especial, el oxígeno), junto con el descenso en los niveles tisulares de vasodilatadores, provocan entonces la constricción de los vasos sanguíneos y el retorno del flujo casi a la normalidad, a pesar de que aumente la presión.
No obstante, según esta teoría miógena habría otro mecanismo no relacionado con el metabolismo tisular que explicaría el fenómeno de la autorregulación.

Esta teoría se basa en la observación de que el estiramiento brusco de los vasos sanguíneos pequeños provoca la contracción del músculo liso

Por tanto, se ha propuesto que cuando una presión arterial elevada estira el
vaso se provoca, a su vez, una constricción vascular reactiva que reduce el flujo sanguíneo casi a la normalidad. Por el contrario, con presiones bajas el grado de estiramiento del vaso es menor, por lo que el músculo liso se relaja, reduce la resistencia
vascular y ayuda a recuperar la normalidad del flujo.

La respuesta miógena es inherente al músculo liso vascular y puede producirse en ausencia de influencias nerviosas u hormonales. Es más pronunciada en las arteriolas, pero se puede ver también en arterias, vénulas, venas e incluso
en vasos linfáticos.

La contracción miógena se inicia por la despolarización vascular inducida por el estiramiento, que tiende a aumentar rápidamente la entrada de ion calcio desde
el líquido extracelular hacia las células, provocando su contracción. Los cambios de la presión vascular también pueden abrir o cerrar otros canales iónicos que influyen en la contracción vascular. Se desconocen los mecanismos por los cuales
los cambios de la presión provocan la apertura o el cierre de los canales iónicos vasculares, pero es probable que consistan en efectos mecánicos de la presión sobre las proteínas extracelulares que están ancladas en los elementos del citoesqueleto
de la pared vascular o en los propios canales iónicos. El mecanismo miógeno parece ser importante para prevenir el estiramiento excesivo del vaso sanguíneo cuando
aumenta la presión sanguínea. No obstante, también se desconoce la importancia de este mecanismo en la regulación del flujo sanguíneo porque este mecanismo de detección de la presión no puede detectar directamente los cambios
del flujo sanguíneo en el tejido. En realidad, los factores metabólicos anulan el mecanismo miógeno cuando las demandas metabólicas de los tejidos están significativamente aumentados, como durante el ejercicio muscular enérgico, lo que
provoca un incremento espectacular del flujo sanguíneo en el músculo esquelético.

Mecanismos especiales del control a corto plazo
del flujo sanguíneo en tejidos específicos

Aunque los mecanismos generales de control del flujo sanguíneo
local que hemos comentado hasta ahora actúan en la mayoría de los tejidos del organismo, en algunos territorios especiales actúan otros mecanismos totalmente diferentes. Todos los mecanismos se comentarán en este texto en relación
con cada órgano específico, pero hay dos que merecen una atención especial:

En los riñones, el control del flujo sanguíneo se basa en
gran medida en un mecanismo denominado retroalimentación tubuloglomerular, en el que una estructura epitelial
del túbulo distal, la mácula densa, detecta la composición
del líquido al inicio de dicho túbulo. La mácula se sitúa en la
zona en que el túbulo distal se encuentra cerca de las arteriolas
aferente y eferente del aparato yuxtaglomerular de la nefrona. Cuando se filtra demasiado líquido de la sangre a
través del glomérulo hacia el sistema tubular, las señales de retroalimentación de la mácula densa provocan constricción de las arteriolas aferentes, reduciendo de esta forma tanto el flujo sanguíneo renal como la tasa de filtración glomerular a valores normales o casi normales.

En el cerebro, además del control del flujo sanguíneo dependiente de la concentración de oxígeno tisular, las concentraciones de dióxido de carbono y de iones
hidrógeno tienen una gran importancia. El aumento de cualquiera de ellos dilata los vasos cerebrales y permite el lavado rápido del exceso de dióxido de carbono o de iones hidrógeno de los tejidos cerebrales, lo que es importante porque el nivel de excitabilidad del propio cerebro depende en gran medida del control exacto de las concentraciones de dióxido de carbono y del ion hidrógeno.

En la piel, el control del flujo sanguíneo está relacionado estrechamente con la regulación de la temperatura corporal. El flujo cutáneo y subcutáneo regula la pérdida de calor del cuerpo mediante la determinación del flujo de calor desde el centro a la superficie del organismo, donde se pierde calor hacia el medio exterior. El flujo sanguíneo en la piel está controlado en gran medida por el sistema
nervioso central a través de los nervios simpáticos

Aunque el flujo sanguíneo en la piel supone sólo en torno a 3 ml/min/100 g de tejido en
tiempo frío, cuando se necesita pueden producirse cambios importantes con respecto a estos valores. Cuando los seres humanos se exponen a un calentamiento, el flujo sanguíneo cutáneo puede incrementarse muchas veces, hasta 7 u 8 l/min para todo el organismo. Si se reduce la temperatura corporal, el flujo sanguíneo en la piel disminuye, para descender a poco más de cero a temperaturas muy bajas. Incluso con una vasoconstricción acusada, el flujo sanguíneo cutáneo suele ser suficientemente elevado para satisfacer las demandas metabólicas básicas de la piel.

Control del flujo sanguíneo tisular por medio
de factores de relajación y contracción
de origen endotelial

Las células endoteliales que recubren los vasos sanguíneos sintetizan varias sustancias que, cuando se liberan, afectan al grado de relajación o contracción de la pared arterial. Para muchos de estos factores de relajación o contracción de
origen endotelial, las funciones fisiológicas apenas se están empezando a comprender y, en la mayoría de los casos, todavía no se han desarrollado aplicaciones clínicas.

Óxido nítrico: un vasodilatador liberado por células endoteliales sanas. El más importante de los factores de relajación de origen endotelial es el óxido nítrico (NO), un
gas lipófilo que es liberado por las células endoteliales como respuesta a diversos estímulos químicos y físicos. La enzima óxido nítrico sintasa (NOS) de las células endoteliales sintetiza el NO a partir de arginina y oxígeno y por reducción
de nitrato inorgánico. Después de la difusión fuera de la célula endotelial, el NO tiene una semivida en sangre de sólo 6 s, aproximadamente, y actúa principalmente en los
tejidos locales en los que es liberado. El NO activa las guanilato
ciclasas solubles en las células de músculos lisos vascular lo que produce la conversión de trifosfato de guanosina cíclico (cGTP) a monofosfato de guanosina
cíclico (cGMP) y la activación de proteína cinasa dependiente de cGMP (PKG), que tiene varias acciones que provoca la relajación de los vasos sanguíneos. Cuando la sangre circula a través de las arterias y arteriolas provoca fuerzas de cizallamiento sobre las células endoteliales por el arrastre viscoso de la sangre contra las paredes vasculares. Esta tensión contorsiona las células endoteliales en la dirección del flujo y provoca un incremento significativo de la liberación de NO. El NO relaja entonces los vasos sanguíneos, lo que es una ventaja porque los mecanismos metabólicos
locales para el control del flujo sanguíneo tisular dilatan principalmente las arterias y arteriolas muy pequeñas en cada tejido. Aun así, cuando aumenta el flujo sanguíneo a través de una porción microvascular de la circulación, estimula de forma
secundaria la liberación de NO de los grandes vasos debido al aumento del flujo y a la tensión de cizallamiento en estos vasos.

El NO liberado aumenta los diámetros de los grandes vasos sanguíneos proximales siempre que el flujo sanguíneo microvascular aumenta distalmente. Sin esta respuesta disminuiría significativamente la eficacia del control del flujo sanguíneo
local, porque una parte significativa de la resistencia al flujo sanguíneo se produce en las pequeñas arterias proximales.

La síntesis y la liberación de NO desde las células endoteliales están estimuladas asimismo por algunos vasoconstrictores, como la angiotensina II, que se unen a receptores específicos en las células endoteliales. El aumento en la liberación
de NO protege contra un exceso de vasoconstricción. Cuando las células endoteliales resultan dañadas por hipertensión crónica o ateroesclerosis, la degradación en la síntesis de NO puede contribuir a una vasoconstricción excesiva y un
empeoramiento de la hipertensión y a un daño endotelial, que, si no se trata, puede producir finalmente lesión vascular y daños en tejidos vulnerables como el corazón, los riñones y el encéfalo. Antes de que se descubriera el NO, los médicos utilizaban
nitroglicerina, nitratos de amilo y otros derivados de nitratos para tratar a pacientes que sufrían angina de pecho, un dolor torácico intenso causado por isquemia del músculo cardíaco. Al descomponerse químicamente, estos fármacos liberan
NO y provocan la dilatación de vasos sanguíneos de todo el organismo, incluidos los vasos sanguíneos coronarios. Otras aplicaciones importantes de la fisiología y la farmacología del NO son el desarrollo y el uso clínico de
fármacos (p. ej., sildenafilo) que inhiben la fosfodiesterasa-5 (PDE-5) específica de cGMP, una enzima que degrada cGMP. Al impedir la degradación de cGMP, los inhibidores de PDE-5 prolongan eficazmente las acciones de NO
para provocar vasodilatación. El uso clínico principal de los inhibidores de PDE-5 es el tratamiento de la disfunción eréctil.

La erección se produce por medio de impulsos de los nervios parasimpáticos a través de los nervios pélvicos en el pene, donde se liberan los neurotransmisores
acetilcolina y NO. Al impedir la degradación de NO, los inhibidores de PDE-5 potencian la dilatación de los vasos sanguíneos en el pene y ayudan a la erección

Endotelina: un potente vasoconstrictor liberado por
endotelio dañado.

Las células endoteliales también liberan sustancias vasoconstrictoras. La más importante de las mismas es la endotelina, un péptido de 21 aminoácidos que
necesita sólo cantidades del orden de nanogramos para provocar una poderosa vasoconstricción. Esta sustancia está presente en las células endoteliales de todos o la mayoría de los vasos sanguíneos, aunque se eleva enormemente cuando
los vasos resultan dañados. El estímulo habitual para la liberación
es una lesión en el endotelio, como la provocada cuando se golpean los tejidos o se inyecta un producto químico traumatizante en el vaso sanguíneo. Después de un
daño importante en los vasos sanguíneos, la liberación de endotelina local y la posterior vasoconstricción ayudan a evitar una hemorragia extensa de arterias de hasta 5 mm de
diámetro que podrían haberse desgarrado por la lesión por aplastamiento.
Se cree también que el aumento en la liberación de endotelina contribuye a la vasoconstricción cuando el endotelio sufre daños debidos a la hipertensión. Se han utilizado fármacos que bloquean los receptores de endotelina para tratar
la hipertensión pulmonar, aunque en general no se han usado para reducir la presión arterial en pacientes con hipertensión arterial sistémica.

Regulación a largo plazo del flujo sanguíneo

Hasta este momento, la mayoría de los mecanismos de regulación del flujo sanguíneo local que hemos comentado actúan en pocos segundos o minutos después del cambio de
la situación tisular local. A pesar de ello, el flujo sanguíneo se ajusta sólo en las tres cuartas partes de las necesidades adicionales de los tejidos, incluso después de la activación completa de estos mecanismos agudos. Por ejemplo, el
flujo sanguíneo aumenta casi instantáneamente en un 100% cuando la presión arterial aumenta bruscamente desde 100 a 150 mmHg. En los 30 s a 2 min siguientes el flujo vuelve a disminuir hasta un 15% por encima del valor de control original,
lo que demuestra la rapidez de los mecanismos agudos de regulación del flujo sanguíneo local pero, al mismo tiempo, se demuestra que la regulación aún es incompleta porque se mantiene un incremento del 15% del flujo sanguíneo.
No obstante, en un período de horas, días o semanas, se
desarrolla una regulación a largo plazo del flujo sanguíneo local que se suma al control agudo.

Esta regulación a largo plazo consigue
un control mucho más completo del flujo sanguíneo. Por ejemplo, si la presión arterial se mantiene indefinidamente en 150 mmHg en el ejemplo anterior, en pocas semanas el flujo sanguíneo que atraviesa los tejidos se va aproximando gradualmente
casi exactamente al nivel de flujo normal. . Obsérvese que una vez que la regulación a largo plazo ha tenido tiempo de desarrollarse, los cambios a largo plazo de la presión arterial entre 50 y 250 mmHg tienen poco efecto sobre la velocidad de flujo sanguíneo local.
La regulación a largo plazo del flujo sanguíneo es especialmente importante cuando cambian las demandas metabólicas
del tejido a largo plazo. Es decir, si un tejido está crónicamente hiperactivo y, por tanto, requiere un aumento crónico de las cantidades de oxígeno y otros nutrientes, por
lo que en algunas semanas aumentan tanto el número como el tamaño de las arteriolas y los vasos capilares para cubrir las necesidades del tejido, a menos que el aparato circulatorio se vuelva patológico o sea demasiado viejo para responder.

Mecanismo de regulación a largo plazo: cambio de la «vascularización tisular»

El mecanismo de regulación del flujo sanguíneo local a largo plazo consiste principalmente en cambiar la cantidad de vascularización de los tejidos. Por ejemplo, la vascularización aumenta si el metabolismo de un tejido dado aumenta durante un período prolongado, en un proceso denominado generalmente angiogenia; si el metabolismo disminuye, la vascularización también lo hace.

Es decir, se produce una reconstrucción física real de la vasculatura tisular para cubrirlas necesidades de los tejidos.
Esta reconstrucción es rápida (en días) en los animales muy jóvenes y también en un tejido de nuevo crecimiento, como en el tejido cicatricial o el tejido canceroso, pero es más lenta en los tejidos antiguos y bien establecidos. Por tanto, el tiempo necesario para que tenga lugar la regulación a largo plazo puede ser de sólo unos días en el recién nacido o hasta meses en la tercera edad. Además, el grado último de respuesta es mucho mejor en tejidos más jóvenes que en los más mayores, por lo que la vascularización se ajustará en el recién nacido, para cubrir casi exactamente las necesidades de flujo sanguíneo del tejido, mientras que en los más antiguos la vascularización va por detrás de las necesidades de los tejidos.

Función del oxígeno en la regulación a largo plazo.

El oxígeno es importante no sólo para el control a corto plazo del flujo sanguíneo local, sino también para el control a largo plazo. Un ejemplo es el aumento de la vascularización de los tejidos en los animales que viven en altitudes elevadas, donde el oxígeno atmosférico es bajo. Un segundo ejemplo es que los fetos de pollo incubados con oxígeno bajo tienen hasta el doble de conductividad en el tejido de los vasos sanguíneos de lo normal. Este mismo efecto también se demuestra espectacularmente en los niños recién nacidos prematuros que se introducen en tiendas de oxígeno con fines terapéuticos.
El exceso de oxígeno provoca la interrupción casi inmediata del crecimiento vascular nuevo en la retina de los ojos del niño prematuro e incluso provoca la degeneración de algunos de los vasos pequeños que ya se han formado. Después, cuando el niño es sacado de la tienda de oxígeno se produce un sobrecrecimiento explosivo de los vasos nuevos para compensar el descenso brusco del oxígeno disponible; en realidad, el sobrecrecimiento es tal que los vasos retinianos sobrepasan la retina hacia el humor vítreo del ojo, lo que terminará por provocar ceguera (afección que se conoce con el nombre de fibroplasia retrolental).

Importancia del factor de crecimiento endotelial vascular en la formación de vasos sanguíneos nuevos

Hay una docena o más de factores que aumentan el crecimiento de los vasos sanguíneos nuevos, siendo casi todos ellos péptidos pequeños. Tres de los mejor identificados son:

• El factor de crecimiento de los fibroblastos
• El factor de crecimiento del endotelio vascular (VEGF)
• La angiogenina

Aislados cada uno de ellos en tejidos que tienen un aporte sanguíneo inadecuado. Presumiblemente, es la deficiencia de oxígeno tisular o de otros nutrientes la que provoca la formación de los factores de crecimiento vascular (también denominados «factores angiogénicos»).
Prácticamente todos los factores angiogénicos favorecen el crecimiento de vasos nuevos del mismo modo, provocando la gemación desde otros vasos. El primer paso es la disolución de la membrana basal de las células endoteliales en el punto de gemación, seguida por la reproducción rápida de las células endoteliales nuevas que buscan la salida a través de la pared del vaso en cordones que se van extendiendo directamente hacia la fuente del factor angiogénico.

Las células de cada cordón continúan dividiéndose y se pliegan rápidamente formando
un tubo. A continuación, este tubo se conecta con otro tubo que ha nacido de otro vaso donante (otra arteriola o vénula) y forma un asa capilar a través de la cual la sangre comienza a fluir. Si el flujo es suficientemente grande, los miocitos pequeños
invaden finalmente la pared, por lo que algunos de los vasos nuevos finalmente se convertirán en arteriolas o vénulas nuevas o incluso en vasos más grandes. Es decir, la angiogenia explica la forma en que los factores metabólicos de los tejidos
locales provocan el crecimiento de vasos nuevos. Algunas sustancias, como algunas hormonas esteroideas, tienen exactamente el efecto contrario sobre los vasos sanguíneos pequeños, en ocasiones causando incluso la disolución
de las células vasculares y la desaparición de los vasos. Por tanto, los vasos sanguíneos también pueden desaparecer cuando no se necesitan. Los péptidos producidos en los tejidos pueden bloquear también el crecimiento de nuevos vasos
sanguíneos. Por ejemplo, la angiostatina, un fragmento del plasminógeno proteico, es un inhibidor de la angiogenia de ocurrencia natural. La endostatina es otro péptido antiangiogénico que se deriva de la descomposición del colágeno tipo XVII. Aunque siguen sin conocerse las funciones fisiológicas precisas de estas sustancias antiangiogénicas, existe un gran interés en su uso potencial para detener el crecimiento de los vasos sanguíneos en tumores cancerosos y, por tanto, para prevenir los grandes aumentos en el flujo sanguíneo necesarios para sostener el suministro de nutrientes de tumores en rápido crecimiento.

La vascularización se encuentra determinada por la
necesidad de flujo sanguíneo máximo, no por la necesidad
media.

Una característica especial de gran valor del control vascular a largo plazo es que la vascularización se determina principalmente por el nivel máximo de flujo sanguíneo necesario y no por la necesidad media. Por ejemplo, durante el ejercicio intenso el flujo sanguíneo de todo el cuerpo aumenta el flujo sanguíneo en reposo hasta seis u ocho veces. Este mayor exceso de flujo puede no ser necesario más que durante algunos minutos cada día, aunque esta necesidad breve provoca la formación de VEGF suficiente en los músculos para aumentar su vascularización según necesidades.
Si no fuera por esta capacidad, cada vez que una persona intentara hacer un ejercicio intenso los músculos no podrían recibir los nutrientes adecuados, en especial el oxígeno necesario, por lo que los músculos no se contraerían. No obstante, después del desarrollo de esta vascularización extra los vasos sanguíneos extra se mantienen contraídos, abriéndose para permitir el flujo extra sólo cuando existan estímulos locales apropiados, como la falta de oxígeno, los estímulos nerviosos vasodilatadores u otros estímulos que provoquen el flujo extra necesario.

Desarrollo de la circulación colateral:
un fenómeno de regulación a largo plazo
del flujo sanguíneo local

Cuando se bloquea una arteria o una vena en cualquier tejido del organismo se desarrolla un canal vascular nuevo rodeando el bloqueo y permitiendo que se vuelva a suministrar sangre al tejido afectado, al menos parcialmente. La primera etapa de
este proceso es la dilatación de los bucles vasculares pequeños que ya conectan ese vaso proximal al bloqueo con el vaso distal. Esta dilatación se produce en el primer o segundo minutos, lo que indica que la dilatación está mediada probablemente
por factores metabólicos que relajan las fibras musculares de los vasos pequeños implicados. Después de esta apertura inicial de los vasos colaterales, el flujo es menor de la cuarta parte de lo necesario para cubrir todas las necesidades tisulares. No
obstante, la apertura se produce en las horas siguientes, por lo que antes de un día pueden estar ya cubiertas la mitad de las necesidades tisulares y en pocos días el flujo sanguíneo suele ser suficiente para cubrir todas estas necesidades.
Los vasos colaterales continúan creciendo durante muchos meses después, casi siempre formando muchos canales colaterales pequeños en lugar de un único vaso de gran tamaño. En reposo, el flujo sanguíneo vuelve muy cerca de los valores
normales, pero los nuevos canales son suficientemente grandes como para aportar el flujo sanguíneo necesario durante la actividad tisular agotadora. Es decir, el desarrollo de los vasos colaterales sigue los principios habituales del control a corto y largo plazo del flujo sanguíneo local, consistiendo el control a corto plazo en la dilatación metabólica rápida seguido crónicamente por el crecimiento e ingurgitación de los vasos
nuevos en un período de semanas y meses.

El ejemplo más importante de desarrollo de los vasos sanguíneos colaterales lo encontramos después de la trombosis de una de las arterias coronarias. Casi todas las personas tienen cerrada a los 60 años al menos una rama menor de los
vasos coronarios cerrados, o al menos parcialmente ocluidos. A pesar de ello, la mayoría de las personas no sabe que esto ha sucedido porque las colaterales se han desarrollado con la rapidez suficiente para prevenir el daño miocárdico. Es en los demás casos, en los que se desarrolla la insuficiencia coronaria con demasiada rapidez o con una intensidad excesiva para que se desarrollen las colaterales, cuando se desarrolla
el ataque cardíaco.

Control humoral de la circulación

El control humoral de la circulación se refiere al control por
las sustancias segregadas o absorbidas en los líquidos del
organismo, como hormonas y factores producidos localmente. Algunas de esas sustancias se forman en glándulas especiales y se transportan en la sangre por todo el organismo, mientras que otras se forman en algunas zonas del tejido afectado y provocan sólo efectos circulatorios locales.
Entre los factores humorales más importantes que afectan a la función circulatoria destacan los siguientes.

Sustancias vasoconstrictoras

Noradrenalina y adrenalina. La noradrenalina es una hormona vasoconstrictora especialmente potente; la adrenalina es menos potente y en algunos tejidos provoca incluso una vasodilatación leve. (Un ejemplo especial de vasodilatación
provocada por la adrenalina es la dilatación coronaria durante el aumento de la actividad cardíaca.) Cuando se estimula el sistema nervioso simpático en el
cuerpo durante el estrés o el ejercicio, las terminaciones nerviosas simpáticas de cada tejido liberan noradrenalina, que excita al corazón y contrae las venas y las arteriolas.
Además, los nervios simpáticos de la médula suprarrenal provocan la secreción de noradrenalina y adrenalina en la sangre. Estas hormonas circulan entonces por todo el cuerpo y provocan casi los mismos efectos en la circulación que la
estimulación simpática directa, con lo que se consigue un sistema de control doble:

• 1) estimulación nerviosa directa
• 2) efectos indirectos de la noradrenalina y/o de la adrenalina en la sangre circulante.

Angiotensina II. La angiotensina II es otra sustancia vasoconstrictora potente. Tan sólo una millonésima de gramo puede aumentar la presión arterial de un ser humano en
50 mmHg o más. El efecto de angiotensina II contrae potentemente las
pequeñas arteriolas. Si esto sucede en un tejido aislado, el flujo sanguíneo de esa zona disminuirá mucho, aunque la importancia real de la angiotensina II es que normalmente actúa sobre muchas de las arteriolas del organismo al mismo
tiempo, para aumentar la resistencia periférica total y aumentar la presión arterial. Es decir, esta hormona tiene un papel fundamental en la regulación de la presión arterial,

Vasopresina. La vasopresina, que también se conoce como hormona antidiurética, es aún más potente que la angiotensina II como vasoconstrictora, por lo que se convierte en una de las sustancias constrictoras más potentes del organismo. Se forma en las células nerviosas del hipotálamo, pero después se transporta distalmente a
través de los axones nerviosos hacia la neurohipófisis, donde
es finalmente segregada a la sangre.
Es evidente que la vasopresina podría tener efectos muy importantes sobre la función circulatoria. Sin embargo, sólo se segrega en cantidades mínimas en condiciones normales, por lo que la mayoría de los fisiólogos opina que su papel en el control
vascular es pequeño. No obstante, en estudios experimentales se ha demostrado que la concentración de vasopresina en sangre circulante puede aumentar después de una hemorragia intensa, lo suficiente como para elevar la presión arterial hasta
en 60 mmHg. En muchos casos, este mecanismo puede elevar por sí solo la presión arterial hasta la normalidad. La vasopresina tiene una función importante aumentando
la reabsorción de agua de los túbulos renales hacia la sangre, por tanto, ayudando
a controlar el volumen de líquido corporal. De ahí viene el nombre de hormona antidiurética.

Sustancias vasodilatadoras

Bradicinina. Hay un grupo de sustancias denominadas cininas que provocan una vasodilatación potente cuando se forman en la sangre y en los líquidos tisulares de algunos órganos.
Las cininas son pequeños polipéptidos que se escinden por enzimas proteolíticas a partir de 􀁁2-globulinas del plasma o los líquidos tisulares. Una enzima proteolítica de particular importancia para tal fin es la calicreína, que se encuentra
en la sangre y los líquidos tisulares en una forma inactiva. Esta calicreína inactiva se activa por la maceración de la sangre, por la inflamación tisular o por otros efectos químicos o físicos similares. A medida que se va activando la calicreína
actúa inmediatamente sobre la 􀁁2-globulina para liberar una cinina llamada calidina, que después se convierte en bradicinina gracias a las enzimas tisulares. Una vez formada, la bradicinina persiste durante sólo unos minutos, porque se
inactiva por la enzima carboxipeptidasa o por la enzima convertidora, la misma que participa en la activación de la angiotensina. La enzima calicreína activada se destruye por un inhibidor de la calicreína que también está presente en los líquidos corporales.
La bradicinina provoca una dilatación arteriolar potente y aumenta la permeabilidad capilar. Por ejemplo, la inyección de 1 mm de bradicinina en la arteria braquial de una persona aumenta el flujo sanguíneo a través del brazo hasta en seis veces, e incluso cantidades menores inyectadas localmente en los tejidos pueden provocar un edema local importante como consecuencia del aumento de tamaño de los poros capilares.
Hay razones para creer que las cininas tienen un papel especial en la regulación del flujo sanguíneo y en la pérdida capilar de los líquidos en los tejidos inflamados. También parece que la bradicinina participa normalmente en la regulación
del flujo sanguíneo en la piel y también en las glándulas salivares y gastrointestinales.

Histamina. La histamina se libera esencialmente en todos los tejidos del organismo cuando sufren daños o se inflaman, o cuando se sufre una reacción alérgica. La mayoría de la histamina deriva de los mastocitos en los tejidos dañados y de
los basófilos en sangre.
La histamina tiene un efecto vasodilatador potente sobre las arteriolas y, como la bradicinina, puede aumentar en gran medida la porosidad capilar permitiendo la pérdida tanto de líquidos como de proteínas plasmáticas hacia los tejidos. En
muchas situaciones patológicas la dilatación arteriolar intensa y el aumento de la porosidad capilar producida por la histamina provoca la pérdida de cantidades enormes de líquido desde la circulación hacia los tejidos, induciendo el edema.
Los efectos locales vasodilatadores y productores de edema de la histamina son especialmente prominentes durante las reacciones alérgicas

Control vascular por iones y otros
factores químicos

Hay muchos iones y otros factores químicos que pueden dilatar o contraer los vasos sanguíneos locales. La mayoría de ellos tiene una función escasa en la regulación global de la circulación, pero hay algunos efectos específicos, como son:

El aumento de la concentración del ion calcio provoca vasoconstricción, que es consecuencia del efecto general del calcio para estimular la contracción del músculo liso,

El aumento de la concentración del ion potasio, dentro del intervalo fisiológico, provoca vasodilatación, que es consecuencia de la capacidad de los iones potasio para inhibir la contracción del músculo liso.

El aumento de la concentración del ion magnesio provoca una vasodilatación potente, porque los iones magnesio inhiben la contracción del músculo liso.

El aumento de la concentración del ion hidrógeno (descenso del pH) provoca la dilatación de las arteriolas. Por el contrario, un descenso pequeño de la concentración del ion hidrógeno provoca la constricción arteriolar.

Los aniones que tienen efectos significativos sobre los vasos sanguíneos son los iones acetato y citrato, que provocan una vasodilatación pequeña.

El aumento de la concentración de dióxido de carbono provoca una vasodilatación moderada en la mayoría de los tejidos, pero una vasodilatación importante en el cerebro. Además, el dióxido de carbono en la sangre tiene un efecto indirecto muy potente al actuar en el centro vasomotor del cerebro, transmitido a través del sistema
nervioso simpático vasoconstrictor, provocando una vasoconstricción generalizada en todo el organismo.
La mayoría de los vasodilatadores o vasoconstrictores tienen un efecto escaso en el flujo sanguíneo a largo plazo salvo que alteren la tasa metabólica de los tejidos. En la
mayoría de los casos, el flujo sanguíneo en los tejidos y el gasto cardíaco (la suma del flujo en todos los tejidos del organismo) no se ven alterados sustancialmente, salvo durante uno o dos días, en estudios experimentales cuando se infunden
crónicamente grandes cantidades de potentes vasoconstrictores como la angiotensina II o vasodilatadores como la bradicinina. ¿Por qué el flujo sanguíneo no se altera significativamente en la mayoría de los tejidos aun en presencia de
cantidades muy elevadas de estos agentes vasoactivos? Para responder a esta pregunta debemos recordar uno de los principios fundamentales de la función circulatoria
que hemos comentado anteriormente: la capacidad de cada tejido de autorregular su propio flujo sanguíneo de acuerdo con las necesidades metabólicas y otras funciones del mismo.

La administración de un potente vasoconstrictor, como la angiotensina II, puede provocar descensos transitorios en el flujo sanguíneo tisular y en el gasto cardíaco, aunque por lo común tiene un efecto escaso a largo plazo si no modifica
la tasa metabólica de los tejidos. Análogamente, la mayo ría de los vasodilatadores provocan únicamente cambios a corto plazo en el flujo sanguíneo tisular y el gasto cardíaco si no alteran el metabolismo de los tejidos. Por tanto, el flujo sanguíneo
está regulado generalmente de acuerdo con las necesidades específicas de los tejidos siempre y cuando la presión arterial sea adecuada para perfundir los tejidos.

Cuestionario

•1.-¿Cual mecanismo resalta la estrecha conexión
existente entre la regulación del flujo sanguíneo local y el
aporte de oxígeno y de otros nutrientes a los tejidos?. -La hiperemia reactiva

2.-¿Cual proceso metabolico ocurre cuando cualquier tejido se vuelve muy activo.? – La hiperemia activa

3.-¿Que funcion tiene el NO (Óxido nítrico) el los vasos sanguineos? -Es un vasodilatador que permite la relajacion de los vasos sanguineos

4.-¿Cual es la sustancia vasoconstrictora más importante de las
células endoteliales? -Es la endotelina

5.- ¿Que sustancias son vasodilatadoras? -Bradicina y histamina

La función de la circulación consiste en atender las necesidades del organismo: transportar nutrientes hacia los tejidos del organismo, transportar los productos de desecho, transportar las hormonas de una parte del organismo . En general, mantener un entorno apropiado en todos los líquidos tisulares del organismo para lograr la supervivencia y funcionalidad de las células .

El corazón y los vasos sanguíneos están controlados, a su vez, de forma que proporcionan el gasto cardíaco y la presión arterial necesarios para garantizar el flujo sanguíneo necesario.

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LA CIRCULACIÓN

La circulación está divida en circulación sistémica y circulación pulmonar. Como la circulación sistémica aporta el flujo sanguíneo a todos los tejidos del organismo excepto los pulmones, también se conoce como circulación mayor o circulación periférica.

COMPONENTES FUNCIONALES DE LA CIRCULACIÓN

La función de las arterias consiste en transportar la sangre con una presión alta hacia los tejidos, motivo por el cual las arterias tienen unas paredes vasculares fuertes y unos flujos sanguíneos importantes con una velocidad alta.

Las arteriolas son las últimas ramas pequeñas del sistema arterial y actúan controlando los conductos a través de los cuales se libera la sangre en los capilares. Las arteriolas tienen paredes musculares fuertes que pueden cerrarlas por completo o que pueden, al relajarse, dilatar los vasos varias veces, con lo que pueden alterar mucho el flujo sanguíneo en cada lecho tisular en respuesta a sus necesidades.

La función de los capilares consiste en el intercambio de líquidos, nutrientes, electrólitos, hormonas y otras sustancias en la sangre y en el líquido intersticial. Para cumplir esta función, las paredes del capilar son muy finas y tienen muchos poros capilares diminutos, que son permeables al agua y a otras moléculas pequeñas.

Las vénulas recogen la sangre de los capilares y después se reúnen gradualmente formando venas de tamaño progresivamente mayor.

Las venas funcionan como conductos para el transporte de sangre que vuelve desde las vénulas al corazón; igualmente importante es que sirven como una reserva importante de sangre extra. Como la presión del sistema venoso es muy baja, las paredes de las venas son finas.

VOLÚMENES DE SANGRE EN LOS DISTINTOS COMPONENTES DE LA CIRCULACIÓN

Aproximadamente el 84% de todo el volumen de sangre del organismo se encuentra en la circulación sistémica y el 16% en el corazón y los pulmones. Del 84% que está en la circulación sistémica, el 64% está en las venas, el 13% en las arterias y el 7% en las arteriolas y capilares sistémicos. El corazón contiene el 7% de la sangre y los vasos pulmonares, el 9%. Resulta sorprendente el bajo volumen de sangre que hay en los capilares, aunque es allí donde se produce la función más importante de la circulación, la difusión de las sustancias que entran y salen entre la sangre y los tejidos.

SUPERFICIES TRANSVERSALES Y VELOCIDADES DEL FLUJO SANGUÍNEO

Si todos los vasos sistémicos de cada tipo se pusieran uno al lado del otro, la superficie transversal total aproximada para un ser humano medio sería la siguiente .La superficie transversal es mucho mayor de las venas que de las arterias, con una media cuatro veces mayor en las primeras, lo que explica la gran capacidad de reserva de sangre en el sistema venoso comparado con el sistema arterial. Como debe pasar el mismo volumen de flujo sanguíneo (F) a través de cada segmento de la circulación en cada minuto, la velocidad del flujo sanguíneo (v) es inversamente proporcional a la superficie transversal vascular (A). v = F/A Es decir, en condiciones de reposo la velocidad es como media de 33 cm/s en la aorta pero con una velocidad sólo de 1/1.000 en los capilares, es decir, aproximadamente 0,3 mm/s. No obstante, como los capilares tienen una longitud de sólo 0,3 a 1 mm, la sangre sólo se queda allí durante 1­3 s.

PRESIONES EN LAS DISTINTAS PORCIONES DE LA CIRCULACIÓN

El corazón bombea la sangre hacia la aorta, la presión media en este vaso es alta, con una media en torno a los 100 mmHg.El bombeo cardíaco es pulsátil, la presión arterial alterna entre una presión sistólica de 120 mmHg y una diastólica de 80 mmHg. A medida que el flujo sanguíneo atraviesa la circulación sistémica la presión media va cayendo progresivamente hasta llegar casi a 0 mmHg en el momento en el que alcanza la terminación de las venas cava, donde se vacía en la aurícula derecha del corazón. La presión de los capilares sistémicos oscila desde 35 mmHg cerca de los extremos arteriolares hasta tan sólo 10 mmHg cerca de los extremos venosos, pero la presión media «funcional» en la mayoría de los lechos vasculares es de 17 mmHg, una presión suficientemente baja que permite pequeñas fugas de plasma a través de los poros diminutos de las paredes capilares, aunque los nutrientes pueden difundir fácilmente a través de los mismos poros hacia las células de los tejidos externos.

En la parte derecha se ven las presiones en los distintos componentes de la circulación pulmonar. En las arterias pulmonares la presión es pulsátil, igual que en la aorta, pero la presión es bastante menor: la presión sistólica arterial pulmonar alcanza un promedio de 25 mmHg y la diastólica, de 8 mmHg, con una presión arterial pulmonar media de sólo 16 mmHg. La media de la presión capilar pulmonar alcanza un promedio de sólo 7 mmHg.El flujo sanguíneo por minuto a través de los pulmones es el mismo que en la circulación sistémica. Las bajas presiones del sistema pulmonar coinciden con las necesidades de los pulmones, lo único que se necesita es la exposición de la sangre en los capilares pulmonares al oxígeno y otros gases en los alvéolos pulmonares.

PRINCIPIOS BASICOS DE LA FUNCIÓN CIRCULATORIA

• La velocidad del flujo sanguíneo en cada tejido del organismo casi siempre se controla con precisión en relación con la necesidad del tejido.
• El gasto cardíaco se controla principalmente por la suma de todos los flujos tisulares locales.
• La regulación de la presión arterial es generalmente independiente del control del flujo sanguíneo local o del control del gasto cardíaco.
• papel importante en el control de la presión, tanto al se gregar hormonas que controlan la presión como al regular el volumen de sangre.

INTERRELACIONES ENTRE LA PRESIÓN,FLUJO Y RESISTENCIA

El flujo sanguíneo que atraviesa un vaso sanguíneo está determinado por dos factores: 1) diferencia de presión de la sangre entre los dos extremos de un vaso, también denominado «gradiente de presión» en el vaso, que es la fuerza que empuja la sangre a través del vaso, y 2) los impedimentos que el flujo sanguíneo encuentra en el vaso, que se conoce como resistencia vascular.

P1 representa la presión en el origen del vaso; en el otro extremo, la presión es P2. La resistencia es consecuencia de la fricción entre el flujo de sangre y el endotelio intravascular en todo el interior del vaso.

El flujo a través del vaso se puede calcular con la fórmula siguiente, que se conoce como ley de Ohm: F = ∆P/R en donde F es el flujo sanguíneo, ∆P es la diferencia de presión (P1 – P2) entre los dos extremos del vaso y R es la resistencia. En esta fórmula se afirma que el flujo sanguíneo es directamente proporcional a la diferencia de presión, pero inversamente proporcional a la resistencia.

FLUJO SANGUINEO

El flujo sanguíneo es la cantidad de sangre que atraviesa un punto dado de la circulación en un período de tiempo determinado.Se expresa en mililitros por minuto o litros por minuto, pero puede expresarse en mililitros por segundo o en cualquier otra unidad del flujo y de tiempo. El flujo sanguíneo global de toda la circulación de un adulto en reposo es de unos 5.000 ml/min, cantidad que se considera igual al gasto cardíaco porque es la cantidad de sangre que bombea el corazón en la aorta en cada minuto

MÉTODOS DE MEDICIÓN DEL FLUJO SANGUÍNEO

Se pueden introducir en serie muchos dispositivos mecánicos y electromecánicos dentro de un vaso sanguíneo o bien aplicarse en el exterior de la pared del vaso para medir el flujo. Este tipo de equipo se denomina flujómetro.

FLUJOMETRO ELECTROMAGNÉTICO

Uno de los dispositivos más importantes que permiten medir el flujo sanguíneo sin abrir el vaso es el flujómetro electromagnético, se muestra la generación de la fuerza electromotriz (voltaje eléctrico) de un cable que se mueve rápidamente atravesando un campo magnético. Este es el principio de producción de electricidad en un generador eléctrico,el mismo principio se aplica a la generación de una fuerza electromotriz en sangre que se está desplazando a través de un campo magnético. En este caso, se coloca un vaso sanguíneo entre los polos de un potente imán y se colocan los electrodos a ambos lados del vaso, perpendiculares a las líneas de fuerza magnéticas. Cuando el flujo sanguíneo atraviesa el vaso se genera entre los electrodos un voltaje eléctrico proporcional a la velocidad del flujo sanguíneo y el voltaje se registra usando un voltímetro o un aparato de registro electrónico apropiado. Una ventaja especial del flujómetro electromagnético es que puede registrar cambios del flujo en menos de 1/100 de segundo, con lo que se obtiene un registro exacto de los cambios pulsátiles del flujo y también de los valores en equilibrio.

FLUJÓMETRO ULTRASÓNICO DOPPLER

Se monta un cristal piezoeléctrico diminuto en el extremo de la pared del dispositivo. Cuando este cristal recibe la energía de un aparato eléctrico apropiado transmite una frecuencia de varios cientos de miles de ciclos por segundo distalmente sobre la sangre circulante. Una parte del sonido es reflejada por los eritrocitos de la sangre circulante y estas ondas de ultrasonidos reflejadas vuelven desde las células sanguíneas hacia el cristal con una frecuencia menor que la onda transmitida, porque los eritrocitos se están alejando del cristal transmisor. Es lo que se conoce como efecto Doppler , la onda de ultrasonido de alta frecuencia se interrumpe de forma intermitente y la onda reflejada vuelve hacia el cristal y se amplifica en el aparato electrónico, mientras que otra porción del mismo determina la diferencia de frecuencia entre la onda transmitida y la onda reflejada y, con ello, la velocidad del flujo sanguíneo. Siempre que no cambie el diámetro de un vaso sanguíneo, los cambios en el flujo sanguíneo en el vaso están relacionados directamente con las variaciones en la velocidad de flujo.El flujómetro ultrasónico Doppler puede registrar cambios pulsátiles .

FLUJO DE SANGRE LAMINAR EN LOS VASOS

Cuando el flujo sanguíneo se mantiene en equilibrio a través de un vaso sanguíneo largo y liso, el flujo se produce de forma aerodinámica, manteniéndose cada capa de sangre a la misma distancia de la pared del vaso. Además, la porción de sangre más central se mantiene en el centro del vaso. Este tipo de flujo se conoce como flujo laminar o flujo aerodinámico y es el contrario del flujo turbulento, que es el flujo sanguíneo que transcurre en todas las direcciones del vaso y se mezcla continuamente en su interior.

PERFIL DE VELOCIDAD PARABÓLICA DURANTE EL FLUJO LAMINAR

Cuando se produce el flujo laminar la velocidad del flujo en el centro del vaso es bastante mayor que la velocidad cerca de los bordes exteriores se muestra un vaso que contiene dos líquidos, el de la izquierda teñido con un colorante y el de la derecha, transparente, pero no hay flujo en el vaso. Cuando se hacen fluir, se desarrolla una interfase parabólica entre ellos, la porción de líquido adyacente a la pared del vaso apenas se ha movido, la que está algo alejada se ha desplazado una distancia pequeña y la que está en la porción central se ha desplazado mucho. Este efecto se conoce como el «perfil parabólico de la velocidad del flujo sanguíneo».

La causa de este perfil parabólico es la siguiente: las moléculas de líquido que tocan la pared se mueven lentamen te por su adherencia a la pared del vaso. La siguiente capa de moléculas se desliza sobre ellas, la tercera capa sobre la segunda, la cuarta sobre la tercera, etc. Por tanto, el líquido de la parte central del vaso se puede mover rápidamente porque hay muchas capas de moléculas deslizantes entre la zona central del vaso y su pared.

FLUJO DE SANGRE TURBULENTO EN ALGUNAS SITUACIONES

Cuando la velocidad del flujo sanguíneo es demasiado grande, cuando atraviesa una obstrucción en un vaso, hace un giro brusco o pasa sobre una superficie rugosa, el flujo puede volverse turbulento o desordenado en lugar de aerodinámico. El flujo turbulento significa que el flujo sanguíneo atraviesa el vaso en dirección transversal y también longitudinal, formando espirales que se denominan corrientes en torbellino, Cuando hay corrientes en torbellino el flujo sanguíneo encuentra una resistencia mucho mayor que cuando el flujo es aerodinámico, porque los torbellinos aumentan mucho la fricción global del flujo en el vaso. El flujo turbulento tiende a aumentar en proporción directa a la velocidad del flujo sanguíneo, al diámetro del vaso sanguíneo y a la densidad de la sangre y es inversamente proporcional a la viscosidad de la sangre.

Re = ​​ ν.d.ρ/n

Re es el número de Reynolds, una medida que da idea de la tendencia a producirse turbulencias, ( es la velocidad media del flujo sanguíneo (en centímetros/segundo), d es el diámetro del vaso (en centímetros), ρ es la densidad y n es la viscosidad (en poise). La viscosidad de la sangre suele ser de 1/30 poise y la densidad es sólo ligeramente mayor de 1, por lo que un aumento del número de Reynolds por encima de 200­400 indica que se producirá flujo turbulento en algunas ramas de los vasos.

Condiciones apropiadas para que haya turbulencias:

1) una velocidad elevada del flujo sanguíneo

2) la naturaleza pulsátil del mismo

3) el cambio brusco del diámetro del vaso

4) un diámetro del vaso de gran calibre

PRESIÓN SANGUÍNEA

UNIDADES ESTÁNDAR DE PRESIÓN

La presión sanguínea se mide casi siempre en milímetros de mercurio (mmHg) porque el manómetro de mercurio se ha usado como patrón de referencia para medir la presión desde su invención en 1846 por Poiseuille. En realidad, la presión arterial mide la fuerza ejercida por la sangre contra una unidad de superficie de la pared del vaso.

Una presión de 1 mm de mercurio es igual a una presión de 1,36 cm de agua, porque la densidad del mercurio es 13,6 veces mayor que la del agua y 1 cm es 10 veces mayor que 1 mm.

RESISTENCIA AL FLUJO SANGUÍNEO

Unidades de resistencia.

La resistencia es el impedimento al flujo sanguíneo en un vaso, pero no se puede medir por medios directos. Por el contrario, la resistencia debe calcularse a partir de las determinaciones del flujo sanguíneo y de la diferencia de presión entre dos puntos del vaso. Si la diferencia de presión entre los dos puntos es de 1 mmHg y el flujo es de 1 ml/s, se dice que la resistencia es de una unidad de resistencia periférica, abreviada habitualmente como PRU.

EXPRESIÓN DE LA RESISTENCIA EN UNIDADES CGS

En ocasiones se usa una unidad física básica en CGS (centímetros, gramos, segundos) para expresar la resistencia. Esta unidad es la dina · s/cm5. La resistencia en esas unidades puede calcularse mediante la fórmula siguiente: R(en dina . s /cm5 ) = 1.333 × mmHg /ml/s 

RESISTENCIA VASCULAR PERIFÉRICA TOTAL Y RESISTENCIA VASCULAR PULMONAR TOTAL

La velocidad del flujo sanguíneo a través de todo el sistema circulatorio es igual a la velocidad de la sangre que bombea el corazón. En un ser humano adulto es aproximadamente igual a 100 ml/s. La diferencia de presión entre las arterias sistémicas y las venas sistémicas es de unos 100 mmHg. Por tanto, la resistencia de toda la circulación sistémica, que se denomina resistencia periférica total, es de 100/100no 1 unidad de resistencia periférica PRU.

En el sistema pulmonar la presión arterial media es de 16 mmHg y la presión media en la aurícula izquierda es de 2 mmHg, con lo que la diferencia neta de presión es de 14 mm. Cuando el gasto cardíaco es normal, en torno a 100 ml/s, se calcula que la resistencia vascular pulmonar total es de 0,14 PRU (la séptima parte que en la circulación sistémica)

CONDUCTANCIA DE LA SANGRE EN UN VASO Y SU RELACIÓN CON LA RESISTENCIA

La conductancia es la medición del flujo sanguíneo a través de un vaso para dar una diferencia de presión dada. Se expresa en milímetros por segundo por milímetro de mercurio de presión, pero también se puede expresar en litros por segundo por milímetro de mercurio o en cualquier otra unidad del flujo sanguíneo y presión. Es evidente que la conductancia es el recíproco exacto de la resistencia según la ecuación: Conductancia = 1 /Resistencia

CAMBIOS MUY PEQUEÑOS EN EL DIÁMETRO DE UN VASO CAMBIAN MUCHO LA CONDUCTANCIA

Pequeños cambios en el diámetro de un vaso provocan cambios enormes en su capacidad de conducir la sangre cuando el flujo sanguíneo es aerodinámico.

LEY DE POISEUILLE

la sangre que está cerca de la pared de los vasos fluye lentamente, mientras que la que está en el centro del vaso fluye mucho más rápidamente. En el vaso pequeño, esencialmente toda la sangre está cerca de la pared, por lo que, sencillamente, no existe un chorro central de sangre que fluya con gran rapidez. Al integrar las velocidades de todos los anillos concéntricos de la sangre en movimiento y multiplicarlos por las superficies de los anillos se puede obtener la fórmula siguiente, que representa la ley de Poiseuille: F = π∆ Pr4 _ 81 en la que F es la velocidad del flujo sanguíneo, ∆P es la diferencia de presión entre los extremos del vaso, r es el radio del vaso, l es la longitud del vaso y es la viscosidad de la sangre.En esta ecuación la velocidad del flujo sanguíneo es directamente proporcional a la cuarta potencia del radio del vaso, por lo tanto diámetro de un vaso sanguíneo es el que tiene la mayor importancia entre todos estos factores para determinar la velocidad del flujo sanguíneo a través del vaso.

IMPORTANCIA DE LA LEY DE LA CUARTA POTENCIA DEL DIÁMETRO DEL VASO PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA ARTERIOLAR

En la circulación sistémica, aproximadamente dos tercios de toda la resistencia sistémica al flujo sanguíneo se debe a la resistencia arteriolar en las pequeñas arteriolas. Los diámetros internos de las arteriolas varían desde tan sólo 4 mm hasta 25 mm,la ley de la cuarta potencia relaciona el vaso sanguíneo con el diámetro del vaso, se puede ver que este incremento en cuatro veces del diámetro del vaso aumenta el flujo hasta en 256 veces, es decir, esta ley de cuarta potencia hace que sea posible que las arteriolas, que responden con sólo pequeños cambios del diámetro a las señales nerviosas o a las señales químicas de los tejidos locales, hagan desaparecer casi completamente el flujo sanguíneo hacia el tejido o vayan al otro extremo, provocando un inmenso incremento del flujo.

RESISTENCIA AL FLUJO SANGUÍNEO EN CIRCUITO VASCULARES EN SERIE Y PARALELO

La sangre que bombea el corazón fluye desde la parte de presión alta de la circulación sistémica (es decir, la aorta) hacia el lado de baja presión a través de muchos miles de vasos sanguíneos dispuestos en serie y en paralelo. Las arterias, arteriolas, capilares, vénulas y venas se disponen colectivamente en serie. Cuando esto sucede, el flujo de cada vaso sanguíneo es el mismo y la resistencia total al flujo sanguíneo (Rtotal) es igual a la suma de la resistencia de cada vaso:

R total = R1 + R2 + R3 + R4

La resistencia vascular periférica total es igual a la suma de resistencias de las arterias, arteriolas, capilares, vénulas y venas.

Los vasos sanguíneos emiten numerosas ramas que forman circuitos paralelos que aportan la sangre a los distintos órganos y tejidos del organismo. Esta distribución paralela permite que cada tejido regule su propio flujo sanguíneo en mayor grado, independientemente del flujo de los demás tejidos. En cuanto a los vasos sanguíneos en paralelo, la resistencia total al flujo sanguíneo se expresa como: 1 _ Rtotal = 1 _ R1 + 1 _ R2 + 1 _ R3 + 1 _ R4 …

Es evidente que, para un gradiente de resistencia dado, fluirán cantidades de sangre mucho mayores a través de este sistema paralelo que a través de cada uno de los vasos sanguíneos por separado, por lo que la resistencia total es bastante menor que la resistencia de cualquier vaso sanguíneo aislado. El flujo a través de cada uno de los vasos unidos en paralelo de la figura 14­9B está determinado por el gradiente de presión y su propia resistencia, y no la resistencia de los demás vasos sanguíneos en paralelo. No obstante, el aumento de la resistencia de cualquiera de los vasos sanguíneos aumenta la resistencia vascular total. Si hay muchos vasos sanguíneos en paralelo será más sencillo para la sangre fluir a través del circuito porque cada vaso paralelo constituye otra vía o conductancia para el flujo sanguíneo.

La conductancia total (Ctotal) del flujo sanguíneo es la suma de la conductancia de cada vía paralela: C total = C1 + C2 + C3 + C4

EFECTO DEL HEMATOCRITO Y DE LA VISCOSIDAD DE LA SANGRE SOBRE LA RESISTENCIA VASCULAR Y EL FLUJO SANGUÍNEO

Otro de los factores importantes de la ley de Poiseuille es la viscosidad de la sangre. Cuanto mayor sea la viscosidad, menor será el flujo en un vaso si todos los demás factores se mantienen constantes. Además, la viscosidad de la sangre normal es tres veces mayor que la viscosidad del agua. Pero ¿qué hace que la sangre sea tan viscosa? Principalmente, el gran número de hematíes suspendidos en la sangre.

HEMATOCRITO

La proporción de la sangre que corresponde a glóbulos rojos se conoce como hematocrito, es decir, si una persona tiene un hematocrito de 40 significa que el 40% del volumen sanguíneo está formado por las células y el resto es plasma. El hematocrito de un varón adulto alcanza un promedio de 42, mientras que en las mujeres es de 38.

El hematocrito se determina centrifugando la sangre en el tubo calibrado.

EFECTO DEL HEMATOCRITO SOBRE LA VISCOSIDAD DE LA SANGRE

La viscosidad de la sangre aumenta drásticamente a medida que lo hace el hematocrito. La viscosidad de la sangre total con un hematocrito normal es de 3, lo que significa que se necesita tres veces más presión para obligar a la sangre total a atravesar un vaso que si fuera agua. Cuando el hematocrito aumenta hasta 60 o 70, como sucede en caso de policitemia, la viscosidad de la sangre puede ser hasta 10 veces mayor que la del agua y su flujo a través de los vasos sanguíneos se retrasa mucho. Otros factores que afectan a la viscosidad de la sangre son la concentración y el tipo de las proteínas plasmáticas. La viscosidad del plasma sanguíneo es 1,5 veces la del agua.

EFECTOS DE LA PRESIÓN SOBRE LA RESISTENCIA VASCULAR Y EL FLUJO SANGUÍNEO TISULAR

La «autorregulación» atenúa el efecto de la presión arterial en el flujo sanguíneo tisular. El incremento de la presión arterial debería provocar un incremento proporcional del flujo sanguíneo en los distintos tejidos del organismo. La razón de este incremento es que el aumento de la presión arterial no sólo aumenta la fuerza que impulsa la sangre a través de los vasos, sino que también inicia incrementos compensatorios en la resistencia vascular a través de la activación de los mecanismos locales de control. De modo inverso, con las reducciones en la presión arterial, la mayor parte de la resistencia vascular se reduce en un tiempo breve en los tejidos y el flujo sanguíneo se mantiene relativamente constante. La capacidad de cada tejido de ajustar su resistencia vascular y mantener un flujo sanguíneo normal durante los cambios en la presión arterial entre aproximadamente 70 y 175 mmHg se denomina AUTORREGULACIÓN DEL FLUJO SANGUÍNEO.

Los cambios del flujo sanguíneo se pueden provocar mediante la estimulación simpática, que constriñe los vasos sanguíneos periféricos. Análogamente, los vasoconstrictores hormonales, como noradrenalina, angiotensina II, vasopresina o endotelina, también pueden reducir el flujo sanguíneo.

RELACIÓN PRESIÓN-FLUJO EN LOS LECHOS VASCULARES PASIVOS

En vasos sanguíneos aislados o en tejidos que no muestran autorregulación, los cambios en la presión arterial pueden tener efectos importantes en el flujo sanguíneo. El motivo es que el aumento de la presión arterial no sólo incrementa la fuerza que impulsa la sangre a través de los vasos sino que además distiende los vasos elásticos, para reducir en la práctica la resistencia vascular.

Inversamente, el descenso en la presión arterial en vasos sanguíneos pasivos eleva la resistencia, ya que los vasos elásticos se colapsan gradualmente debido a la reducción en la presión de distensión. Cuando la presión desciende por debajo de un nivel crítico, denominado presión de cierre crítica, el flujo cesa en el momento en que los vasos sanguíneos se colapsan por completo. La estimulación simpática y otros vasoconstrictores pueden alterar la relación de flujo­presión.

la inhibición de la actividad simpática dilata mucho los vasos y aumenta el flujo sanguíneo al doble o más. Por el contrario, una estimulación simpática potente contrae los vasos tanto que, en ocasiones, el flujo sanguíneo disminuye casi a cero durante unos segundos

El corazón está dotado de un sistema especial para:

• 1) generar impulsos eléctricos rítmicos para producir la contracción rítmica del músculo cardíaco.
• 2) conducir estos estímulos rápidamente por todo el corazón. 

Cuando este sistema funciona normalmente, las aurículas se contraen aproximadamente 1/6 de segundo antes de la contracción ventricular, lo que permite el llenado de los ventrículos antes de que bombeen la sangre a través de los pulmones y de la circulación periférica.

Este sistema rítmico y de conducción del corazón se puede lesionar en las cardiopatías, especialmente en la isquemia de los tejidos cardíacos que se debe a una disminución del flujo sanguíneo coronario. La consecuencia es con frecuencia una alteración del ritmo cardíaco o una secuencia anormal de contracción de las cavidades cardíacas.

SISTEMA DE EXCITACIÓN ESPECIALIZADO Y DE CONDUCCIÓN DEL CORAZÓN

En el sistema de excitación tendremos e nódulo sinusal (también denominado nódulo sinoauricular o SA), en el que se genera el impulso rítmico normal; las vías internodulares que conducen impulsos desde el nódulo sinusal hasta el nódulo auriculoventricular (AV); el nódulo AV, en el cual los impulsos originados en las aurículas se retrasan antes de penetrar en los ventrículos; el haz AV, que conduce impulsos desde las aurículas hacia los ventrículos, y las ramas izquierda y derecha del haz de fibras de Purkinje, que conducen los impulsos cardíacos por todo el tejido de los ventrículos.

NÓDULO SINUSAL (SINOAURICULAR)

El nódulo sinusal (también denominado nódulo sinoauricular) es una banda elipsoide, aplanada y pequeña de músculo cardíaco especializado de aproximadamente 3 mm de anchura, 15 mm de longitud y 1 mm de grosor. Está localizado en la pared posterolateral superior de la aurícula derecha, inmediatamente inferior y ligeramente lateral a la desembocadura de la vena cava superior.

las fibras del nódulo sinusal se conectan directamente con las fibras musculares auriculares, de modo que todos los potenciales de acción que comienzan en el nódulo sinusal se propagan inmediatamente hacia la pared del músculo auricular.

RITMICIDAD ELÉCTRICA AUTOMÁTICA DE LAS FIBRAS SINUSALES

Algunas fibras cardíacas tiene la capacidad de autoexcitación, que es un proceso que puede producir descargas y contracciones rítmicas automáticas. Esto es especialmente cierto en el caso de las fibras del sistema especializado de conducción del corazón, entre ellas las fibras del nódulo sinusal. Por este motivo el nódulo sinusal habitualmente controla la frecuencia del latido de todo el corazón.

MECANISMOS DE LA RITMICIDAD DEL NÓDULO SINUSAL

muestra potenciales de acción registrados desde el interior de una fibra del nódulo sinusal durante tres latidos cardíacos y, a modo de comparación, un único potencial de acción de una fibra muscular ventricular.Entre descargas el «potencial de membrana en reposo» de la fibra del nódulo sinusal tiene una negatividad de aproximadamente –55 a –60 mV, en comparación con –85 a –90 mV para la fibra muscular ventricular. La causa de esta menor negatividad es que las membranas celulares de las fibras sinusales son permeables naturalmente a los iones sodio y calcio, y las cargas positivas de los iones sodio y calcio que entran neutralizan parte de la negatividad intracelular.

El músculo cardíaco tiene tres tipos de canales iónicos de membrana que tienen funciones importantes en la generación de los cambios de voltaje en el potencial de acción.

Los tipos son:

• 1) los canales rápidos de sodio
• 2) los canales lentos de sodio-calcio
• 3) los canales de potasio.

La apertura de los canales rápidos de sodio es responsable de la rápida espiga ascendente del potencial de acción que se observa en el músculo ventricular, debido a la entrada rápida de iones sodio positivos hacia el interior de la fibra. Después, la «meseta» del potencial de acción ventricular está producida por la apertura lenta de los canales lentos de sodio­calcio, que dura aproximadamente 0,3 s. Finalmente, la apertura de los canales de potasio permite la difusión de grandes cantidades de iones potasio positivos hacia el exterior a través de la membrana de la fibra y devuelve el potencial de membrana a su nivel de reposo.

Hay una diferencia en la función de estos canales en la fibra del nódulo sinusal porque el potencial «de reposo» es mucho menos negativo (de sólo –55 mV en la fibra nodular, en lugar de los –90 mV de la fibra muscular ventricular). A este nivel de –55 mV, los canales rápidos de sodio principalmente ya se han «inactivado», lo que significa que han sido bloqueados. La causa de esto es que siempre que el potencial de membrana es menos negativo –55 mV durante más de algunos milisegundos, las compuertas inactivación del interior de la membrana celular que cierran los canales rápidos de sodio se cierran y permanecen de esta manera. Por tanto, sólo se pueden abrir los canales lentos de sodio­calcio (es decir, se pueden «activar») y, por tanto, pueden producir el potencial de acción. En consecuencia, el potencial de acción del nódulo auricular se produce más lentamente que el potencial de acción del músculo ventricular

AUTOEXCITACIÓN DE LAS FIBRAS DEL NÓDULO SINUSAL

Debido a la elevada concentración de iones sodio en el líquido extracelular en el exterior de la fibra nodular, así como al número moderado de canales de sodio abiertos previamente, los iones sodio positivos del exterior de las fibras normalmente tienden a desplazarse hacia el interior. Por tanto, entre los latidos cardíacos, la entrada de iones sodio de carga positiva produce una elevación lenta del potencial de membrana en 
reposo en dirección positiva. El potencial «en reposo» aumenta gradualmente y se hace menos negativo entre cada dos latidos sucesivos. Cuando el potencial alcanza un voltaje umbral de aproximadamente –40 mV, los canales de sodio­calcio se «activan», produciendo de esta manera el potencial de acción.

La permeabilidad inherente de las fibras del nódulo sinusal a los iones sodio y calcio produce su autoexcitación.

El estado de hiperpolarización inicialmente desplaza el potencial de membrana «en reposo» hacia abajo hasta aproximadamente –55 o –60 mV al final del potencial de acción. ¿Por qué este nuevo estado de hiperpolarización no se mantiene indefinidamente? El motivo es que en las décimas de segundo siguientes al final del potencial de acción se cierran cada vez más canales de potasio. Los iones sodio y calcio que fluyen hacia el interior una vez más compensan el flujo de salida de iones potasio, y esto hace que el potencial «de reposo» se desplace hacia arriba una vez más, alcanzando finalmente el nivel liminal de aproximadamente –40 mV. Después comienza de nuevo todo el proceso: autoexcitación .

VÍAS INTERNODULARES Y TRANSMISIÓN DEL IMPULSO CARDÍACO A TRAVÉS DE LAS AURÍCULAS

Los extremos de las fibras del nódulo sinusal se conectan directamente con las fibras musculares auriculares circundantes. Por tanto, los potenciales de acción que se originan en el nódulo sinusal viajan hacia estas fibras musculares auriculares. De esta manera, el potencial de acción se propaga por toda la masa muscular auricular y, finalmente, llega hasta el nódulo AV.

La velocidad de conducción en la mayor parte del músculo auricular es de aproximadamente 0,3 m/s, pero la conducción es más rápida, de aproximadamente 1 m/s, en varias pequeñas bandas de fibras auriculares. Una de ellas, denominada banda interauricular anterior, atraviesa las paredes anteriores de las aurículas para dirigirse hacia la aurícula izquierda. Además, otras tres bandas pequeñas se incurvan a través de las paredes auriculares anterior, lateral y posterior, y terminan en el nódulo AV; se denominan, vías internodulares anterior, media y posterior. La causa de la velocidad de conducción más rápida de estas bandas es la presencia de fibras de conducción especializadas.

NÓDULO AURICULOVENTRICULAR Y RETRASO DE LA CONDUCCIÓN DEL IMPULSO DESDE LAS AURICULAS A LOS VENTRICULOS

El sistema de conducción auricular está organizado de modo que el impulso cardíaco no viaja desde las aurículas hacia los ventrículos demasiado rápidamente; este retraso da tiempo para que las aurículas vacíen su sangre hacia los ventrículos antes de que comience la contracción ventricular.

El retraso de la transmisión hacia los ventrículos se produce principalmente en el nódulo AV y en sus fibras de conducción adyacentes. El nódulo AV está localizado en la pared posterolateral de la aurícula derecha, inmediatamente detrás de la válvula tricúspide.

Obsérvese que el impulso, después de viajar por las vías internodulares, llega al nódulo AV aproximadamente 0,03 s después de su origen en el nódulo sinusal. Después hay un retraso de otros 0,09 s en el propio nódulo AV antes de que el impulso entre en la porción penetrante del haz AV, a través del cual pasa hacia los ventrículos. Se produce un retraso final de otros 0,04 s principalmente en este haz AV penetrante, que está formado por múltiples fascículos pequeños que atraviesan el tejido fibroso que separa las aurículas de los ventrículos.

Así, el retraso total en el nódulo AV y en el sistema de AV es de aproximadamente 0,13 s. Esto, añadido al retraso inicial de la conducción de 0,03 s desde el nódulo sinusal hasta el nódulo AV, hace que haya un retraso total de 0,16 s antes de que la señal excitadora llegue finalmente al músculo ventricular que se está contrayendo.

CAUSA DE LA CONDUCCIÓN LENTA

La conducción lenta en las fibras transicionales, nodulares y penetrantes del haz AV está producida principalmente por la disminución del número de uniones en hendidura entre células sucesivas de las vías de conducción, de modo que hay una gran resistencia a la conducción de los iones excitadores desde una fibra de conducción hasta la siguiente. Por tanto, es fácil ver por qué se tarda en excitar células sucesivas.

TRANSMISIÓN RÁPIDA EN EL SISTEMA DE PURKINJE VENTRICULAR

Las fibras de Purkinje especiales se dirigen desde el nódulo AV a través del haz AV hacia los ventrículos. Excepto en la porción inicial de estas fibras, donde penetran en la barrera fibrosa AV, tienen características funcionales bastante distintas a las de las fibras del nódulo AV. Son fibras muy grandes, incluso mayores que las fibras musculares ventriculares normales, y transmiten potenciales de acción a una velocidad de 1,5 a 4,0 m/s, una velocidad aproximadamente 6 veces mayor que la del músculo ventricular normal y 150 veces mayor que la de algunas de las fibras del nódulo AV. Esto permite una transmisión casi instantánea del impulso cardíaco por todo el resto del músculo ventricular.

CONDUCCIÓN UNIDIRECCIONAL A TRAVÉS DEL HAZ AV

Una característica especial del haz AV es la imposibilidad, excepto en estados anormales, de que los potenciales de acción viajen retrógradamente desde los ventrículos hacia las aurículas. Esto impide la reentrada de los impulsos cardíacos por esta ruta desde los ventrículos hacia las aurículas, permitiendo sólo la contracción anterógrada desde las aurículas hacia los ventrículos. Además, se debe recordar que en todas las localizaciones excepto en el haz AV el músculo auricular está separado del músculo ventricular por una barrera fibrosa continua. Esta barrera normalmente actúa como aislante para impedir el paso de los impulsos cardíacos entre el músculo auricular y ventricular a través de cualquier ruta distinta a la conducción anterógrada a través del propio haz AV.

DISTRIBUCIÓN DE LAS FIBRAS DE PURKINJE EN LOS VENTRICULOS:LAS RAMAS IZQUIERDA Y DERECHA DEL HAZ

Después de penetrar en el tejido fibroso que está entre el músculo auricular y ventricular, la porción distal del haz AV se dirigía hacia abajo en el interior del tabique interventricular a lo largo de 5 a 15 mm hacia la punta del corazón. Después el haz se divide en las ramas izquierda y derecha del haz, que están debajo del endocardio en los dos lados respectivos del tabique interventricular. Cada una de las ramas se dirige hacia abajo, hacia la punta del ventrículo, dividiéndose progresivamente en ramas más pequeñas. Estas ramas, a su vez, siguen un trayecto en dirección lateral alrededor de cada una de las cavidades ventriculares y hacia atrás, hacia la base del corazón. Los extremos de las fibras de Purkinje penetran en aproximadamente un tercio del grosor de la masa muscular y finalmente se continúan con las fibras musculares cardíacas.

Desde el momento en el que el impulso cardíaco entre las ramas del haz en el tabique interventricular hasta que sale de las terminaciones de las fibras de Purkinje el tiempo total transcurrido es en promedio de sólo 0,03 s. Por tanto, una vez que el impulso cardíaco ha entrado en el sistema de conducción ventricular de Purkinje, se propaga casi inmediatamente a toda la masa del músculo ventricular.

TRANSMISIÓN DEL IMPULSO CARDÍACO EN EL MÚSCULO VENTRICULAR

Una vez que el impulso llega a los extremos de las fibras de Purkinje se transmite a través de la masa del músculo ventricular por las propias fibras musculares ventriculares. La velocidad de transmisión es ahora sólo de 0,3 a 0,5 m/s, una sexta parte de la velocidad de las fibras de Purkinje. El músculo cardíaco envuelve el corazón en una doble espiral, con tabiques fibrosos entre las capas en espiral; por tanto, el impulso cardíaco no viaja necesariamente directamente hacia el exterior, hacia la superficie del corazón, sino que se angula hacia la Superficie a lo largo de las direcciones de las espirales. Debido a esto, la transmisión desde la superficie endocárdica a la superficie epicárdica del ventrículo precisa hasta otros 0,03 s.El tiempo total para la transmisión del impulso cardíaco desde las ramas iniciales del haz hasta las últimas fibras del músculo ventricular en el corazón normal es de aproximadamente 0,06 s.

RESUMEN DE LA PROPAGACIÓN DEL IMPULSO CARDÍACO A TRAVÉS DEL CORAZÓN

El impulso se propaga a una velocidad moderada a través de las aurículas, aunque se retrasa más de 0,1 s en la región del nódulo AV antes de aparecer en el haz AV del tabique interventricular. Una vez que ha entrado en este haz, se propaga muy rápidamente a través de las fibras de Purkinje por todas las superficies endocárdicas de los ventrículos. Después el impulso se propaga de nuevo algo más lentamente a través del músculo ventricular hacia las superficies epicárdicas.

CONTROL DE LA EXCITACIÓN Y LA CONDUCCIÓN EN EL CORAZÓN 

NÓDULO SINUSAL COMO MARCAPASOS DEL CORAZÓN

El impulso normalmente se origina en el nódulo sinusal. En algunas situaciones anormales no ocurre así. Otras partes del corazón pueden presentar también una excitación rítmica intrínseca de la misma forma que lo hacen las fibras del nódulo sinusal; esto es particularmente cierto en el caso de las fibras del nódulo AV y de las fibras de Purkinje. Las fibras del nódulo AV, cuando no son estimuladas por alguna fuente externa, descargan a una frecuencia rítmica intrínseca de 40 a 60 veces por minuto, y las fibras de Purkinje lo hacen a una frecuencia de entre 15 y 40 veces por minuto. Estas frecuencias son distintas a la frecuencia normal del nódulo sinusal, de 70 a 80 veces por minuto.

¿Por qué entonces es el nódulo sinusal, y no el nódulo AV ni las fibras de Purkinje, el que controla la ritmicidad del corazón? La frecuencia de descarga del nódulo sinusal es mayor que la frecuencia de descarga autoexcitadora natural de las fibras del nódulo AV y de las fibras de Purkinje. Cada vez que se produce una descarga en el nódulo sinusal su impulso se conduce hacia el nódulo AV y hacia las fibras de Purkinje, produciendo también la descarga de sus membranas. Pero el nódulo sinusal produce una nueva descarga antes de que las fibras del nódulo AV o las fibras de Purkinje puedan alcanzar sus propios umbrales de autoexcitación. Por tanto, el nuevo impulso procedente del nódulo sinusal descarga tanto las fibras del nódulo AV como las fibras de Purkinje antes de que se pueda producir autoexcitación en cualquiera de esas estructuras. El el nódulo sinusal controla el latido del corazón porque su frecuencia de descarga rítmica es más rápida que la de cualquier otra parte del corazón.

IMPORTANCIA DEL SISTEMA DE PURKINJE EN LA GENERACIÓN DE LA CONTRACCIÓN SINCRÓNICA DEL MÚSCULO VENTRICULAR

Normalmente el impulso cardíaco llega a casi todas las porciones de los ventrículos en un breve intervalo de tiempo, excitando la primera fibra muscular ventricular sólo 0,03 a 0,06 s antes de la excitación de la última. Esto hace que todas las porciones del músculo de los dos ventrículos comiencen a contraerse casi al mismo tiempo y que después sigan contrayéndose durante aproximadamente otros 0,3 s. La función de bomba eficaz de las dos cavidades ventriculares precisa este tipo sincrónico de contracción. Si el impulso cardíaco viajara lentamente a través de los ventrículos, buena parte de la masa ventricular se contraería antes de la contracción del resto, en cuyo caso se produciría una gran disminución de la función global de bomba. De hecho, en algunos tipos de trastornos cardíacos,se produce una transmisión lenta, y la eficacia del bombeo de los ventrículos disminuye hasta el 20-­30%.

CONTROL DEL RITMO CARDÍACO Y LA CONDUCCIÓN DE IMPULSOS POR LOS NERVIOS CARDÍACOS: LOS NERVIOS SIMPÁTICOS Y PARASIMPÁTICOS

El corazón está inervado por nervios simpáticos y parasimpáticos, Los nervios parasimpáticos (vagos) se distribuyen principalmente a los nódulos SA y AV, en mucho menor grado al músculo de las dos aurículas y apenas directamente al músculo ventricular. Por el contrario, los nervios simpáticos se distribuyen en todas las regiones del corazón, con una intensa representación en el músculo ventricular, así como en todas las demás zonas.

LA ESTIMULACIÓN PARASIMPÁTICA (VAGAL) PUEDE RETRASAR O BLOQUEAR EL RITMO Y LA CONDUCCIÓN CARDIACA( ESCAPE VENTRICULAR)

La estimulación de los nervios parasimpáticos que llegan al corazón (los vagos) hace que se libere la hormona acetilcolina en las terminaciones nerviosas. Esta hormona tiene dos efectos principales sobre el corazón. Primero, reduce la frecuencia del ritmo del nódulo sinusal, y segundo, reduce la excitabilidad de las fibras de la unión AV entre la musculatura auricular y el nódulo AV, retrasando de esta manera la transmisión del impulso cardíaco hacia los ventrículos.

Una estimulación vagal débil a moderada reduce la frecuencia del bombeo del corazón, con frecuencia hasta un valor tan bajo como la mitad de lo normal. La estimulación intensa de los nervios vagos puede interrumpir completamente la excitación rítmica del nódulo sinusal o puede bloquear completamente la transmisión del impulso cardíaco desde las aurículas hacia los ventrículos a través del nódulo AV. Los ventrículos dejan de latir durante 5 a 20 s, pero después algún área pequeña de las fibras de Purkinje, habitualmente en la porción del tabique interventricular del haz AV, presenta un ritmo propio y genera la contracción ventricular a una frecuencia de 15 a 40 latidos por minuto. Este fenómeno se denomina escape ventricular.

MECANISMOS DE LOS EFECTOS VAGALES

La acetilcolina que se libera en las terminaciones nerviosas vagales aumenta mucho la permeabilidad de las membranas de las fibras a los iones potasio, lo que permite la salida rápida de potasio desde las fibras del sistema de conducción. Esto da lugar a un aumento de la negatividad en el interior de las fibras, un efecto que se denomina hiperpolarización, que hace que este tejido excitable sea mucho menos excitable. En el nódulo sinusal, el estado de hiperpolarización reduce el potencial de membrana «en reposo» de las fibras del nódulo sinusal a un nivel mucho más negativo de lo habitual, hasta –65 a –75 mV en lugar del nivel normal de –55 a –60 mV.

Por tanto, el aumento inicial del potencial de membrana del nódulo sinusal que produce la corriente de entrada de sodio y de calcio tarda mucho más en alcanzar el potencial liminal para la excitación. Esto retrasa mucho la frecuencia de ritmicidad de estas fibras nodulares. Si la estimulación vagal es lo suficientemente intensa es posible detener totalmente la autoexcitación rítmica de este nódulo. En el nódulo AV, el estado de hiperpolarización producido por la estimulación vagal hace que sea difícil que las pequeñas fibras auriculares que entran en el nódulo generen una corriente de una intensidad suficiente como para excitar las fibras nodulares. Por tanto, el factor de seguridad para la transmisión del impulso cardíaco a través de las fibras de transición hacia las fibras del nódulo AV disminuye.

EFECTO DE LA ESTIMULACIÓN SIMPÁTICA SOBRE EL RITMO Y LA CONDUCCIÓN DEL CORAZÓN

La estimulación simpática produce esencialmente los efectos contrarios sobre el corazón a los que produce la estimulación vagal.Primero, aumenta la frecuencia de descarga del nódulo sinusal. Segundo, aumenta la velocidad de conducción, así como el nivel de excitabilidad de todas las porciones del corazón. Tercero, aumenta mucho la fuerza de contracción de toda la musculatura cardíaca, tanto auricular como ventricular.La estimulación simpática aumenta la actividad global del corazón. La estimulación máxima casi puede triplicar la frecuencia del latido cardíaco y puede aumentar la fuerza de la contracción del corazón hasta dos veces.

MECANISMO DEL EFECTO SIMPÁTICO

La estimulación de los nervios simpáticos libera la hormona noradrenalina en las terminaciones nerviosas simpáticas. La noradrenalina estimula, a su vez, los receptores b1-adrenérgicos, que median en los efectos sobre la frecuencia cardíaca, aumenta la permeabilidad de la membrana de las fibras a los iones sodio y calcio. En el nódulo sinusal, un aumento de la permeabilidad a sodio­-calcio genera un potencial en reposo más positivo y también produce un aumento de la velocidad del ascenso del potencial de membrana diastólico hacia el nivel liminal para la autoexcitación, acelerando de esta forma la autoexcitación y, por tanto, aumentando la frecuencia cardíaca.

En el nódulo AV y en los haces AV, el aumento de la permeabilidad a sodio­calcio hace que sea más fácil que el potencial de acción excite todas las porciones sucesivas de los haces de las fibras de conducción, disminuyendo de esta manera el tiempo de conducción desde las aurículas hasta los ventrículos. El aumento de la permeabilidad a los iones calcio es responsable al menos en parte del aumento de la fuerza contráctil del músculo cardíaco bajo la influencia de la estimulación simpática, porque los iones calcio tienen una función importante en la excitación del proceso contráctil de las miofibrillas.

El corazón está formado realmente por dos bombas separadas: un corazón derecho que bombea sangre hacia los pulmones y un corazón izquierdo que bombea sangre a través de la circulación sistémica que aporta flujo sanguíneo a los demás órganos y tejidos del cuerpo. A su vez, cada uno de estos corazones es una bomba bicameral pulsátil formada por una aurícula y un ventrículo. Cada una de las aurículas es una bomba débil de cebado del ventrículo, que contribuye a transportar sangre hacia el ventrículo correspondiente.

Los ventrículos después aportan la principal fuerza del bombeo que impulsa la sangre:

1) hacia la circulación pulmonar por el ventrículo derecho, o 2) hacia la circulación sistémica por el ventrículo izquierdo.

Mecanismos especiales del corazón producen una sucesión continuada de contracciones cardíacas denominada ritmicidad cardíaca, que transmite potenciales de acción por todo el músculo cardíaco y determina su latido rítmico.

El corazón está formado por tres tipos principales de músculo cardíaco: músculo auricular, músculo ventricular y fibras musculares especializadas de excitación y de conducción. El músculo auricular y ventricular se contrae de manera muy similar al músculo esquelético, excepto porque la duración de la contracción es mucho mayor. No obstante, las fibras especializadas de excitación y de conducción del corazón se contraen solo débilmente porque contienen pocas fibrillas contráctiles; en cambio, presentan descargas eléctricas rítmicas automáticas en forma de potenciales de acción o conducción de los potenciales de acción por todo el corazón, formando así un sistema excitador que controla el latido rítmico cardíaco.

ANATOMÍA FISIOLÓGICA DEL MÚSCULO CARDÍACO

La histología del músculo cardíaco, que presenta las fibras musculares cardíacas dispuestas en un retículo, de modo que las fibras se dividen, se vuelven a combinar y se separan de nuevo. Cabe observar que el músculo cardíaco es estriado, igual que el músculo esquelético. Además, el músculo cardíaco tiene las miofibrillas típicas que contienen filamentos de actina y de miosina casi idénticos a los que se encuentran en el músculo esquelético; estos filamentos están unos al lado de otros y se deslizan durante la contracción de la misma manera que ocurre en el músculo esquelético.

EL MÚSCULO CARDÍACO ES UN SINCITIO

Las zonas oscuras que atraviesan las fibras musculares cardíacas se denominan discos intercalados; realmente son membranas celulares que separan las células musculares cardíacas individuales entre sí. Es decir, las fibras musculares cardíacas están formadas por muchas células individuales conectadas entre sí en serie y en paralelo.

En cada uno de los discos intercalados las membranas celulares se fusionan entre sí para formar uniones «comunicantes» (en hendidura) permeables que permiten una rápida difusión. Por tanto, desde un punto de vista funcional los iones se mueven con facilidad en el líquido intracelular a lo largo del eje longitudinal de las fibras musculares cardíacas, de modo que los potenciales de acción viajan fácilmente desde una célula muscular cardíaca a la siguiente, a través de los discos intercalados. Por tanto, el músculo cardíaco es un sincitio de muchas células musculares cardíacas en el que las células están tan interconectadas entre sí que cuando una célula se excita el potencial de acción se propaga rápidamente a todas.

El corazón realmente está formado por dos sincitios: el sincitio auricular, que forma las paredes de las dos aurículas, y el sincitio ventricular, que forma las paredes de los dos ventrículos. Las aurículas están separadas de los ventrículos por tejido fibroso que rodea las aberturas de las válvulas auriculoventriculares (AV) entre las aurículas y los ventrículos. Normalmente los potenciales no se conducen desde el sincitio auricular hacia el sincitio ventricular directamente a través de este tejido fibroso. Por el contrario, solo son conducidos por medio de un sistema de conducción especializado denominado haz AV, que es un fascículo de fibras de conducción de varios milímetros de diámetro.

Esta división del músculo del corazón en dos sincitios funcionales permite que las aurículas se contraigan un pequeño intervalo antes de la contracción ventricular, lo que es importante para la eficacia del bombeo del corazón.

• POTENCIALES DE ACCIÓN EN EL MÚSCULO CARDÍACO

El potencial de acción que se registra en una fibra muscular ventricular es en promedio de aproximadamente 105 mV, lo que significa que el potencial intracelular aumenta desde un valor muy negativo, de aproximadamente –85 mV, entre los latidos hasta un valor ligeramente positivo, de aproximadamente +20 mV, durante cada latido. Después de la espiga inicial la membrana permanece despolarizada durante aproximadamente 0,2 s, mostrando una meseta, seguida al final de la meseta de una repolarización súbita. La presencia de esta meseta del potencial de acción hace que la contracción ventricular dure hasta 15 veces más en el músculo cardíaco que en el músculo esquelético.

• ¿QUÉ PRODUCE EL POTENCIAL DE ACCIÓN PROLONGADO Y LA MESETA?

Dos diferencias importantes entre las propiedades de la membrana del músculo cardíaco y esquelético son responsables del potencial de acción prolongado y de la meseta del músculo cardíaco.

Primero, el potencial de acción del músculo esquelético está producido casi por completo por la apertura súbita de grandes números de canales rápidos de sodio que permiten que grandes cantidades de iones sodio entren en la fibra muscular esquelética desde el líquido extracelular. A estos canales se les denomina canales «rápidos» porque permanecen abiertos solo algunas milésimas de segundo y después se cierran súbitamente. Al final de este cierre se produce la repolarización y el potencial de acción ha terminado en otra milésima de segundo aproximadamente.

En el músculo cardíaco, el potencial de acción está producido por la apertura de dos tipos de canales: 1) los mismos canales rápidos de sodio activados por el voltaje que en el músculo esquelético y 2) otra población totalmente distinta de canales de calcio de tipo L (canales lentos de calcio), que también se denominan canales de calcio-sodio. Esta segunda población de canales difiere de los canales rápidos de sodio en que se abren con mayor lentitud y, lo que es incluso más importante, permanecen abiertos durante varias décimas de segundo. Durante este tiempo fluye una gran cantidad de iones tanto calcio como sodio a través de estos canales hacia el interior de la fibra muscular cardíaca, y esta actividad mantiene un período prolongado de despolarización, dando lugar a la meseta del potencial de acción. Además, los iones calcio que entran durante esta fase de meseta activan el proceso contráctil del músculo, mientras que los iones calcio que producen la contracción del músculo esquelético proceden del retículo sarcoplásmico intracelular.

La segunda diferencia funcional importante entre el músculo cardíaco y el músculo esquelético que ayuda a explicar tanto el potencial de acción prolongado como su meseta es la siguiente: inmediatamente después del inicio del potencial de acción, la permeabilidad de la membrana del músculo cardíaco a los iones potasio disminuye aproximadamente cinco veces, un efecto que no aparece en el músculo esquelético. Esta disminución de la permeabilidad al potasio se puede deber al exceso de flujo de entrada de calcio a través de los canales de calcio que se acaba de señalar.

Independientemente de la causa, la disminución de la permeabilidad al potasio reduce mucho el flujo de salida de iones potasio de carga positiva durante la meseta del potencial de acción y, por tanto, impide el regreso rápido del voltaje del potencial de acción a su nivel de reposo. Cuando los canales lentos de calcio-sodio se cierran después de 0,2 a 0,3 s y se interrumpe el flujo de entrada de iones calcio y sodio, también aumenta rápidamente la permeabilidad de la membrana a los iones potasio; esta rápida pérdida de potasio desde la fibra inmediatamente devuelve el potencial de membrana a su nivel de reposo, finalizando de esta manera el potencial de acción.

• FASES DEL POTENCIAL DE ACCIÓN DEL MÚSCULO CARDÍACO

Fase 0 (despolarización), los canales de sodio rápidos se abren. Cuando la célula cardíaca es estimulada y se despolariza, el potencial de membrana se hace más positivo. Los canales de sodio activados por el voltaje (canales de sodio rápidos) se abren y permiten que el sodio circule rápidamente hacia el interior de la célula y la despolarice. El potencial de membrana alcanza +20 mV aproximadamente antes de que los canales de sodio se cierren.

Fase 1 (repolarización inicial), los canales de sodio rápidos se cierran. Los canales de sodio se cierran, la célula empieza a repolarizarse y los iones potasio salen de la célula a través de los canales de potasio.

Fase 2 (meseta), los canales de calcio se abren y los canales de potasio rápidos se cierran. Tiene lugar una breve repolarización inicial y el potencial de acción alcanza una meseta como consecuencia de: 1) una mayor permeabilidad a los iones calcio, y 2) la disminución de la permeabilidad a los iones potasio. Los canales de calcio activados por el voltaje se abren lentamente durante las fases 1 y 0, y el calcio entra en la célula. Después, los canales de potasio se cierran, y la combinación de una reducción en la salida de iones potasio y un aumento de la entrada de iones calcio lleva a que el potencial de acción alcance una meseta.

Fase 3 (repolarización rápida), los canales de calcio se cierran y los canales de potasio lentos se abren. El cierre de los canales iónicos de calcio y el aumento de la permeabilidad a los iones potasio, que permiten que los iones potasio salgan rápidamente de la célula, pone fin a la meseta y devuelve el potencial de membrana de la célula a su nivel de reposo.

Fase 4 (potencial de membrana de reposo) con valor medio aproximado de −90 mV.

• VELOCIDAD DE LA CONDUCCIÓN DE LAS SEÑALES EN EL MÚSCULO CARDÍACO

La velocidad de la conducción de la señal del potencial de acción excitador a lo largo de las fibras musculares auriculares y ventriculares es de unos 0,3 a 0,5 m/s, o aproximadamente 1/250 de la velocidad en las fibras nerviosas grandes y en torno a 1/10 de la velocidad en las fibras musculares esqueléticas. La velocidad de conducción en el sistema especializado de conducción del corazón, en las fibras de Purkinje, es de hasta 4 m/s en la mayoría de las partes del sistema, lo que permite una conducción razonablemente rápida de la señal excitadora hacia las diferentes partes del corazón.

• PERÍODO REFRACTARIO DEL MÚSCULO CARDÍACO

El músculo cardíaco, al igual que todos los tejidos excitables, es refractario a la reestimulación durante el potencial de acción. Por tanto, el período refractario del corazón es el intervalo de tiempo durante el cual un impulso cardíaco normal no puede reexcitar una zona ya excitada de músculo cardíaco. El período refractario normal del ventrículo es de 0,25 a 0,30 s, que es aproximadamente la duración del potencial de acción en meseta prolongado. Hay un período refractario relativo adicional de aproximadamente 0,05 s, durante el cual es más difícil de lo normal excitar el músculo, sin embargo, se puede excitar con una señal excitadora muy intensa.

El término «acoplamiento excitación-contracción» se refiere al mecanismo mediante el cual el potencial de acción hace que las miofibrillas del músculo se contraigan.

Al igual que en el músculo esquelético, cuando un potencial de acción pasa sobre la membrana del músculo cardíaco el potencial de acción se propaga hacia el interior de la fibra muscular cardíaca a lo largo de las membranas de los túbulos transversos (T). Los potenciales de acción de los túbulos T, a su vez, actúan sobre las membranas de los túbulos sarcoplásmicos longitudinales para producir la liberación de iones calcio hacia el sarcoplasma muscular desde el retículo sarcoplásmico. En algunas milésimas de segundo más estos iones calcio difunden hacia las miofibrillas y catalizan las reacciones químicas que favorecen el deslizamiento de los filamentos de actina y de miosina entre sí, lo que da lugar a la contracción muscular.

Hasta ahora este mecanismo de acoplamiento excitación-contracción es el mismo que el del músculo esquelético, aunque hay un segundo efecto que es bastante diferente. Además de los iones calcio que se liberan hacia el sarcoplasma desde las cisternas del retículo sarcoplásmico, también difunde una gran cantidad de iones calcio adicionales hacia el sarcoplasma desde los propios túbulos T en el momento del potencial de acción, que abre los canales de calcio dependientes del voltaje a la membrana del túbulo T.

El calcio que entra en la célula activa después los canales de liberación de calcio, también denominados canales de receptor de rianodina, en la membrana del retículo sarcoplásmico, para activar la liberación de calcio en el sarcoplasma. Los iones calcio en el sarcoplasma interaccionan después con la troponina para iniciar la formación y contracción de puente transversal mediante el mismo mecanismo básico que se ha descrito para el músculo esquelético.

Sin el calcio procedente de los túbulos T la fuerza de la contracción del músculo cardíaco se reduciría de manera considerable porque el retículo sarcoplásmico del músculo cardíaco está peor desarrollado que el del músculo esquelético y no almacena suficiente calcio para generar una contracción completa. No obstante, los túbulos T del músculo cardíaco tienen un diámetro cinco veces mayor que los túbulos del músculo esquelético, lo que significa un volumen 25 veces mayor. Además, en el interior de los túbulos T hay una gran cantidad de mucopolisacáridos que tienen carga negativa y que se unen a una abundante reserva de iones calcio, manteniéndolos disponibles para su difusión hacia el interior de la fibra muscular cardíaca cuando aparece un potencial de acción en un túbulo T.

La fuerza de la contracción del músculo cardíaco depende en gran medida de la concentración de iones calcio en los líquidos extracelulares.

Al final de la meseta del potencial de acción cardíaco se interrumpe súbitamente el flujo de entrada de iones calcio hacia el interior de la fibra muscular y los iones calcio del sarcoplasma se bombean rápidamente hacia el exterior de las fibras musculares, hacia el retículo sarcoplásmico y hacia el espacio de los túbulos T-líquido extracelular. El transporte de calcio de nuevo al retículo sarcoplásmico se consigue con la ayuda de una bomba de calcio adenosina trifosfatasa (ATPasa).

DURACIÓN DE LA CONTRACCIÓN

El músculo cardíaco comienza a contraerse algunos milisegundos después de la llegada del potencial de acción y sigue contrayéndose hasta algunos milisegundos después de que finalice. Por tanto, la duración de la contracción del músculo cardíaco depende principalmente de la duración del potencial de acción, incluyendo la meseta, aproximadamente 0,2 s en el músculo auricular y 0,3 s en el músculo ventricular.

Los fenómenos cardíacos que se producen desde el comienzo de un latido cardíaco hasta el comienzo del siguiente se denominan ciclo cardíaco. Cada ciclo es iniciado por la generación espontánea de un potencial de acción en el nódulo sinusal.

Este nódulo está localizado en la pared superolateral de la aurícula derecha, cerca del orificio de la vena cava superior, y el potencial de acción viaja desde aquí rápidamente por ambas aurículas y después a través del haz AV hacia los ventrículos. Debido a esta disposición especial del sistema de conducción desde las aurículas hacia los ventrículos, hay un retraso de más de 0,1 s durante el paso del impulso cardíaco desde las aurículas a los ventrículos. Esto permite que las aurículas se contraigan antes de la contracción ventricular, bombeando de esta manera sangre hacia los ventrículos antes de que comience la intensa contracción ventricular. Por tanto, las aurículas actúan como bombas de cebado para los ventrículos, y los ventrículos a su vez proporcionan la principal fuente de potencia para mover la sangre a través del sistema vascular del cuerpo.

• DIÁSTOLE Y SÍSTOLE

El ciclo cardíaco está formado por un período de relajación que se denomina diástole, seguido de un período de contracción denominado sístole.

La duración del ciclo cardíaco total, incluidas la sístole y la diástole, es el valor inverso de la frecuencia cardíaca. Por ejemplo, si la frecuencia cardíaca es de 72 latidos/min, la duración del ciclo cardíaco es de 1/72 min/latido, aproximadamente 0,0139 min por latido, o 0,833 s por latido.

EL AUMENTO DE LA FRECUENCIA CARDÍACA REDUCE LA DURACIÓN DEL CICLO CARDÍACO

Cuando aumenta la frecuencia cardíaca, la duración de cada ciclo cardíaco disminuye, incluidas las fases de contracción y relajación. La duración del potencial de acción y el período de contracción (sístole) también decrece, aunque no en un porcentaje tan elevado como en la fase de relajación (diástole). Para una frecuencia cardíaca normal de 72 latidos/min, la sístole comprende aproximadamente 0,4 del ciclo cardíaco completo. Para una frecuencia cardíaca triple de lo normal, la sístole supone aproximadamente 0,65 del ciclo cardíaco completo. Esto significa que el corazón que late a una frecuencia muy rápida no permanece relajado el tiempo suficiente para permitir un llenado completo de las cámaras cardíacas antes de la siguiente contracción.

RELACIÓN DEL ELECTROCARDIOGRAMA CON EL CICLO CARDÍACO

El electrocardiograma muestra las ondas P, Q, R, S y T. Son los voltajes eléctricos que genera el corazón, y son registrados mediante el electrocardiógrafo desde la superficie del cuerpo.

La onda P está producida por la propagación de la despolarización en las aurículas, y es seguida por la contracción auricular, que produce una ligera elevación de la curva de presión auricular inmediatamente después de la onda P electrocardiográfica.

Aproximadamente 0,16 s después del inicio de la onda P, las ondas QRS aparecen como consecuencia de la despolarización eléctrica de los ventrículos, que inicia la contracción de los ventrículos y hace que comience a elevarse la presión ventricular. Por tanto, el complejo QRS comienza un poco antes del inicio de la sístole ventricular.

Finalmente, la onda T ventricular representa la fase de repolarización de los ventrículos, cuando las fibras del músculo ventricular comienzan a relajarse. Por tanto, la onda T se produce un poco antes del final de la contracción ventricular.

• FUNCIÓN DE LAS AURÍCULAS COMO BOMBAS DE CEBADO PARA LOS VENTRÍCULOS

La sangre normalmente fluye de forma continua desde las grandes venas hacia las aurículas; aproximadamente el 80% de la sangre fluye directamente a través de las aurículas hacia los ventrículos incluso antes de que se contraigan las aurículas. Después, la contracción auricular habitualmente produce un llenado de un 20% adicional de los ventrículos. Por tanto, las aurículas actúan como bombas de cebado que aumentan la eficacia del bombeo ventricular hasta un 20%. Sin embargo, el corazón puede seguir funcionando en la mayor parte de las condiciones incluso sin esta eficacia de un 20% adicional porque normalmente tiene la capacidad de bombear entre el 300 y el 400% más de sangre de la que necesita el cuerpo en reposo.

• CAMBIOS DE PRESIÓN EN LAS AURÍCULAS: LAS ONDAS A, C Y V

En la curva de presión auricular se muestran tres pequeñas elevaciones de presión, denominadas curvas de presión auricular a, c y v.

La onda a está producida por la contracción auricular. Habitualmente la presión auricular derecha aumenta de 4 a 6 mmHg durante la contracción auricular y la presión auricular izquierda aumenta aproximadamente de 7 a 8 mmHg.

La onda c se produce cuando los ventrículos comienzan a contraerse; está producida en parte por un ligero flujo retrógrado de sangre hacia las aurículas al comienzo de la contracción ventricular, pero principalmente por la protrusión de las válvulas AV retrógradamente hacia las aurículas debido al aumento de presión de los ventrículos.

La onda v se produce hacia el final de la contracción ventricular; se debe al flujo lento de sangre hacia las aurículas desde las venas mientras las válvulas AV están cerradas durante la contracción ventricular. Después, cuando ya ha finalizado la contracción ventricular, las válvulas AV se abren, y permiten que esta sangre auricular almacenada fluya rápidamente hacia los ventrículos, lo que hace que la onda v desaparezca.

• LOS VENTRÍCULOS SE LLENAN DE SANGRE DURANTE LA DIÁSTOLE

Durante la sístole ventricular se acumulan grandes cantidades de sangre en las aurículas derecha e izquierda porque las válvulas AV están cerradas. Por tanto, tan pronto como ha finalizado la sístole y las presiones ventriculares disminuyen de nuevo a sus valores diastólicos bajos, el aumento moderado de presión que se ha generado en las aurículas durante la sístole ventricular inmediatamente abre las válvulas AV y permite que la sangre fluya rápidamente hacia los ventrículos, como se muestra en la elevación de la curva de volumen ventricular izquierdo. Es el denominado período de llenado rápido de los ventrículos.

El período de llenado rápido dura aproximadamente el primer tercio de la diástole. Durante el tercio medio de la diástole normalmente solo fluye una pequeña cantidad de sangre hacia los ventrículos; esta es la sangre que continúa drenando hacia las aurículas desde las venas y que pasa a través de las aurículas directamente hacia los ventrículos.

Durante el último tercio de la diástole las aurículas se contraen y aportan un impulso adicional al flujo de entrada de sangre hacia los ventrículos. Este mecanismo es responsable de aproximadamente el 20% del llenado de los ventrículos durante cada ciclo cardíaco.

• PERÍODO DE CONTRACCIÓN ISOVOLUMÉTRICA (ISOMÉTRICA)

Inmediatamente después del comienzo de la contracción ventricular se produce un aumento súbito de presión ventricular, lo que hace que se cierren las válvulas AV.

Después son necesarios otros 0,02 a 0,03 s para que el ventrículo acumule una presión suficiente para abrir las válvulas AV semilunares (aórtica y pulmonar) contra las presiones de la aorta y de la arteria pulmonar. Por tanto, durante este período se produce contracción en los ventrículos, pero no se produce vaciado. Es el llamado período de contracción isovolumétrica o isométrica, lo que quiere decir que se produce aumento de la tensión en el músculo cardíaco, pero con un acortamiento escaso o nulo de las fibras musculares.

• PERÍODO DE EYECCIÓN

Cuando la presión ventricular izquierda aumenta ligeramente por encima de 80 mmHg (y la presión ventricular derecha ligeramente por encima de 8 mmHg), las presiones ventriculares abren las válvulas semilunares. Inmediatamente comienza a salir la sangre de los ventrículos.

Aproximadamente el 60% de la sangre del ventrículo al final de la diástole es expulsada durante la sístole; en torno al 70% de esta porción es expulsado durante el primer tercio del período de eyección y el 30% restante del vaciado se produce durante los dos tercios siguientes. Por tanto, el primer tercio se denomina período de eyección rápida y los dos tercios finales período de eyección lenta.

• PERÍODO DE RELAJACIÓN ISOVOLUMÉTRICA (ISOMÉTRICA)

Al final de la sístole comienza súbitamente la relajación ventricular, lo que permite que las presiones intraventriculares derecha e izquierda disminuyan rápidamente. Las presiones elevadas de las grandes arterias distendidas que se acaban de llenar con la sangre que procede de los ventrículos que se han contraído empujan inmediatamente la sangre de nuevo hacia los ventrículos, lo que cierra súbitamente las válvulas aórtica y pulmonar. Durante otros 0,03 a 0,06 s el músculo cardíaco sigue relajándose, aun cuando no se modifica el volumen ventricular, dando lugar al período de relajación isovolumétrica o isométrica. Durante este período las presiones intraventriculares disminuyen rápidamente y regresan a sus bajos valores diastólicos. Después se abren las válvulas AV para comenzar un nuevo ciclo de bombeo ventricular.

• VOLUMEN TELEDIASTÓLICO, VOLUMEN TELESISTÓLICO Y VOLUMEN SISTÓLICO

Durante la diástole, el llenado normal de los ventrículos aumenta el volumen de cada uno de los ventrículos hasta aproximadamente 110 a 120 ml. Este volumen se denomina volumen telediastólico.

Después, a medida que los ventrículos se vacían durante la sístole, el volumen disminuye aproximadamente 70 ml, lo que se denomina volumen sistólico. El volumen restante que queda en cada uno de los ventrículos, aproximadamente 40 a 50 ml, se denomina volumen telesistólico. La fracción del volumen telediastólico que es propulsada se denomina fracción de eyección, que habitualmente es igual a 0,6 (o el 60%) aproximadamente.

Cuando el corazón se contrae con fuerza el volumen telesistólico puede disminuir hasta un valor tan bajo como 10 a 20 ml. Por el contrario, cuando fluyen grandes cantidades de sangre hacia los ventrículos durante la diástole, los volúmenes telediastólicos ventriculares pueden llegar a ser tan grandes como 150 a 180 ml en el corazón sano. Mediante el aumento del volumen telediastólico y la reducción del volumen telesistólico se puede aumentar el volumen sistólico hasta más del doble de lo normal.

• VÁLVULAS AURICULOVENTRICULARES

Las válvulas AV (las válvulas tricúspide y mitral) impiden el flujo retrógrado de sangre desde los ventrículos hacia las aurículas durante la sístole, y las válvulas semilunares (es decir, las válvulas aórtica y de la arteria pulmonar) impiden el flujo retrógrado desde las arterias aorta y pulmonar hacia los ventrículos durante la diástole. Estas válvulas, para el ventrículo izquierdo, se cierran y abren pasivamente. Es decir, se cierran cuando un gradiente de presión retrógrada empuja la sangre hacia atrás, y se abren cuando un gradiente de presión anterógrada fuerza la sangre en dirección anterógrada. Por motivos anatómicos, las válvulas AV, que están formadas por una película delgada, casi no precisan ningún flujo retrógrado para cerrarse, mientras que las válvulas semilunares, que son mucho más fuertes, precisan un flujo retrógrado bastante rápido durante algunos milisegundos.

• FUNCIÓN DE LOS MÚSCULOS PAPILARES

Los músculos papilares que se unen a los velos de las válvulas AV mediante las cuerdas tendinosas. Los músculos papilares se contraen cuando se contraen las paredes ventriculares, pero, al contrario de lo que se podría esperar, no contribuyen al cierre de las válvulas.

Por el contrario, tiran de los velos de las válvulas hacia dentro, hacia los ventrículos, para impedir que protruyan demasiado hacia las aurículas durante la contracción ventricular.

• VÁLVULAS AÓRTICA Y DE LA ARTERIA PULMONAR

Las válvulas semilunares aórtica y pulmonar funcionan de una manera bastante distinta de las válvulas AV. Primero, las elevadas presiones de las arterias al final de la sístole hacen que las válvulas semilunares se cierren súbitamente, a diferencia del cierre mucho más suave de las válvulas AV.

Segundo, debido a sus orificios más pequeños, la velocidad de la eyección de la sangre a través de las válvulas aórtica y pulmonar es mucho mayor que a través de las válvulas AV, que son mucho mayores. Además, debido al cierre rápido y a la eyección rápida, los bordes de las válvulas aórtica y pulmonar están sometidos a una abrasión mecánica mucho mayor que las válvulas AV. Las válvulas AV tienen el soporte de las cuerdas tendinosas, lo que no ocurre en el caso de las válvulas semilunares. A partir de la anatomía de las válvulas aórtica y pulmonar es evidente que deben estar situadas sobre una base de un tejido fibroso especialmente fuerte, pero muy flexible para soportar las tensiones físicas adicionales.

Cuando el ventrículo izquierdo se contrae, la presión ventricular aumenta rápidamente hasta que se abre la válvula aórtica. Posteriormente, después de que se haya abierto la válvula, la presión del ventrículo aumenta mucho menos rápidamente, porque la sangre sale inmediatamente del ventrículo hacia la aorta y después hacia las arterias de distribución sistémica.

La entrada de sangre en las arterias durante la sístole hace que sus paredes se distiendan y que la presión aumente hasta aproximadamente 120 mmHg.

Al final de la sístole, después de que el ventrículo izquierdo haya dejado de impulsar sangre y se haya cerrado la válvula aórtica, las paredes elásticas de las arterias mantienen una presión elevada en las arterias, incluso durante la diástole.

Se produce una incisura en la curva de presión aórtica cuando se cierra la válvula aórtica; está producida por un corto período de flujo retrógrado de sangre inmediatamente antes del cierre de la válvula, seguido por la interrupción súbita del flujo retrógrado.

Después de que se haya cerrado la válvula aórtica, la presión en el interior de la aorta disminuye lentamente durante toda la sístole porque la sangre que está almacenada en las arterias elásticas distendidas fluye continuamente a través de los vasos periféricos de nuevo hacia las venas. Antes de que se contraiga de nuevo el ventrículo, la presión aórtica habitualmente ha disminuido hasta aproximadamente 80 mmHg (presión diastólica), que es dos tercios de la presión máxima de 120 mmHg (presión sistólica) que se produce en la aorta durante la contracción ventricular.

• RELACIÓN DE LOS TONOS CARDÍACOS CON EL BOMBEO CARDÍACO

Cuando se ausculta el corazón con un estetoscopio no se oye la apertura de las válvulas porque este es un proceso relativamente lento que no suele hacer ruido. Sin embargo, cuando las válvulas se cierran, los velos de las válvulas y los líquidos circundantes vibran bajo la influencia de los cambios súbitos de presión, generando un sonido que viaja en todas las direcciones a través del tórax.

Cuando se contraen los ventrículos primero se oye un ruido que está producido por el cierre de las válvulas AV. El tono de la vibración es bajo y relativamente prolongado, y se conoce como el primer tono cardíaco. Cuando se cierran las válvulas aórtica y pulmonar al final de la sístole se oye un golpe seco y rápido porque estas válvulas se cierran rápidamente, y los líquidos circundantes vibran durante un período corto. Este sonido se denomina segundo tono cardíaco.

• GENERACIÓN DE TRABAJO DEL CORAZÓN

El trabajo sistólico del corazón es la cantidad de energía que el corazón convierte en trabajo durante cada latido cardíaco mientras bombea sangre hacia las arterias. El trabajo minuto es la cantidad total de energía que se convierte en trabajo en 1 min; este parámetro es igual al trabajo sistólico multiplicado por la frecuencia cardíaca por minuto.

El trabajo del corazón se utiliza de dos maneras. Primero, la mayor proporción se utiliza, con mucho, para mover la sangre desde las venas de baja presión hacia las arterias de alta presión. Esto se denomina trabajo volumen-presión o trabajo externo. Segundo, una pequeña proporción de la energía se utiliza para acelerar la sangre hasta su velocidad de eyección a través de las válvulas aórtica y pulmonar, que es el componente de energía cinética del flujo sanguíneo del trabajo cardíaco.

El trabajo externo del ventrículo derecho es normalmente de alrededor de la sexta parte del trabajo del ventrículo izquierdo debido a la diferencia de seis veces de las presiones sistólicas que bombean los dos ventrículos. El trabajo adicional de cada uno de los ventrículos necesario para generar la energía cinética del flujo sanguíneo es proporcional a la masa de sangre que se expulsa multiplicada por el cuadrado de la velocidad de eyección.

La curva de presión diastólica se determina llenando el corazón con volúmenes de sangre progresivamente mayores y midiendo la presión diastólica inmediatamente antes de que se produzca la contracción ventricular, que es la presión telediastólica del ventrículo.

La curva de presión sistólica se determina registrando la presión sistólica que se alcanza durante la contracción ventricular a cada volumen de llenado.

Hasta que el volumen del ventrículo que no se está contrayendo no aumenta por encima de aproximadamente 150 ml, la presión «diastólica» no aumenta mucho. Por tanto, hasta este volumen la sangre puede fluir con facilidad hacia el ventrículo desde la aurícula. Por encima de 150 ml la presión diastólica ventricular aumenta rápidamente, en parte porque el tejido fibroso del corazón ya no se puede distender más y en parte porque el pericardio que rodea el corazón se ha llenado casi hasta su límite.

Durante la contracción ventricular, la presión «sistólica» aumenta incluso a volúmenes ventriculares bajos y alcanza un máximo a un volumen ventricular de 150 a 170 ml. Después, a medida que sigue aumentando el volumen, la presión sistólica llega a disminuir en algunas situaciones, como se muestra por la disminución de la curva de presión sistólica, porque a estos volúmenes elevados los filamentos de actina y de miosina de las fibras musculares cardíacas están tan separados que la fuerza de la contracción de cada una de las fibras cardíacas se hace menos óptima.

La presión sistólica máxima del ventrículo izquierdo normal está entre 250 y 300 mmHg, aunque esto varía mucho con la fuerza del corazón de cada persona y con el grado de la estimulación del corazón por los nervios cardíacos. Para el ventrículo derecho normal la presión sistólica máxima está entre 60 y 80 mmHg.

• «DIAGRAMA VOLUMEN-PRESIÓN» DURANTE EL CICLO CARDÍACO: TRABAJO CARDÍACO

El diagrama volumen-presión forman un bucle del ciclo cardíaco para la función normal del ventrículo izquierdo. Está dividido en cuatro fases.

Fase I: período de llenado. La fase I del diagrama volumen-presión comienza a un volumen ventricular de aproximadamente 50 ml y una presión diastólica próxima a 2 a 3 mmHg. La cantidad de sangre que queda en el ventrículo después del latido previo, 50 ml, se denomina volumen telesistólico.

A medida que la sangre venosa fluye hacia el ventrículo desde la aurícula izquierda, el volumen ventricular normalmente aumenta hasta aproximadamente 120 ml, el denominado volumen telediastólico, un aumento de 70 ml.

Fase II: período de contracción isovolumétrica. Durante la contracción isovolumétrica el volumen del ventrículo no se modifica porque todas las válvulas están cerradas. Sin embargo, la presión en el interior del ventrículo aumenta hasta igualarse a la presión que hay en la aorta, hasta un valor de presión de aproximadamente 80 mmHg.

Fase III: período de eyección. Durante la eyección la presión sistólica aumenta incluso más debido a una contracción aún más intensa del ventrículo. Al mismo tiempo, el volumen del ventrículo disminuye porque la válvula aórtica ya se ha abierto y la sangre sale del ventrículo hacia la aorta.

Fase IV: período de relajación isovolumétrica. Al final del período de eyección se cierra la válvula aórtica, y la presión ventricular disminuye de nuevo hasta el nivel de la presión diastólica.

El área que encierra este diagrama volumen-presión funcional (la zona sombreada denominada TE) representa el trabajo cardíaco externo neto del ventrículo durante su ciclo de contracción. En estudios experimentales de contracción cardíaca este diagrama se utiliza para calcular el trabajo cardíaco.

Cuando el corazón bombea grandes cantidades de sangre, el área del diagrama de trabajo se hace mucho mayor. Es decir, se extiende más hacia la derecha porque el ventrículo se llena con más sangre durante la diástole, se eleva mucho más porque el ventrículo se contrae con mayor presión, y habitualmente se extiende más a la izquierda porque el ventrículo se contrae hasta un menor volumen, especialmente si el sistema nervioso simpático estimula un aumento de actividad del ventrículo.

• CONCEPTOS DE PRECARGA Y POSCARGA

Cuando se evalúan las propiedades contráctiles del músculo es importante especificar el grado de tensión del músculo cuando comienza a contraerse, que se denomina precarga, y especificar la carga contra la que el músculo ejerce su fuerza contráctil, que se denomina poscarga.

Para la contracción cardíaca habitualmente se considera que la precarga es la presión telediastólica cuando el ventrículo ya se ha llenado.

La poscarga del ventrículo es la presión de la aorta que sale del ventrículo.

La importancia de los conceptos de precarga y poscarga es que en muchos estados funcionales anormales del corazón o de la circulación, la presión durante el llenado del ventrículo (la precarga), la presión arterial contra la que se debe contraer el ventrículo (la poscarga) o ambas están alteradas con respecto a su situación normal en un grado importante.

• ENERGÍA QUÍMICA NECESARIA PARA LA CONTRACCIÓN CARDÍACA: LA UTILIZACIÓN DE OXÍGENO POR EL CORAZÓN

El músculo cardíaco, al igual que el músculo esquelético, utiliza energía química para realizar el trabajo de la contracción. Aproximadamente el 70-90% de esta energía procede normalmente del metabolismo oxidativo de los ácidos grasos, donde el 10-30%, aproximadamente, procede de otros nutrientes, especialmente lactato y glucosa. Por tanto, la velocidad del consumo de oxígeno por el miocardio es una medida excelente de la energía química que se libera mientras el corazón realiza su trabajo.

El consumo de oxígeno ha demostrado ser también casi proporcional a la tensión que se produce en el músculo cardíaco durante la contracción multiplicada por la duración de tiempo durante la cual persiste la contracción, denominada índice de tensión-tiempo. Como la tensión es alta cuando lo es la presión sistólica, en correspondencia se usa más oxígeno. Además, se gasta mucha más energía química a presiones sistólicas normales cuando el ventrículo está dilatado anómalamente debido a que la tensión del músculo cardíaco durante la contracción es proporcional a la presión multiplicada por el diámetro del ventrículo. Esto se hace especialmente importante en caso de insuficiencia cardíaca en la que el ventrículo cardíaco está dilatado y, paradójicamente, la cantidad de energía química necesaria para una cantidad dada de trabajo cardíaco es mayor de lo normal incluso cuando el corazón ya está desfalleciendo.

• EFICIENCIA DE LA CONTRACCIÓN CARDÍACA

Durante la contracción del músculo cardíaco la mayor parte de la energía química que se gasta se convierte en calor y una porción mucho menor en trabajo. El cociente del trabajo respecto al gasto de energía química total se denomina eficiencia de la contracción cardíaca, o simplemente eficiencia del corazón. La eficiencia máxima del corazón normal está entre el 20 y el 25%. En personas con insuficiencia cardíaca este valor puede disminuir hasta el 5-10%.

Cuando una persona está en reposo el corazón solo bombea de 4 a 6 l de sangre cada minuto. Durante el ejercicio intenso puede ser necesario que el corazón bombee de cuatro a siete veces esta cantidad.

Los mecanismos básicos mediante los que se regula el volumen que bombea el corazón son: 1) regulación cardíaca intrínseca del bombeo en respuesta a los cambios del volumen de la sangre que fluye hacia el corazón, y 2) control de la frecuencia cardíaca y del bombeo cardíaco por el sistema nervioso autónomo.

• REGULACIÓN INTRÍNSECA DEL BOMBEO CARDÍACO: EL MECANISMO DE FRANK-STARLING

La cantidad de sangre que bombea el corazón cada minuto está determinada en gran medida, por lo común, por la velocidad del flujo sanguíneo hacia el corazón desde las venas, que se denomina retorno venoso. Es decir, todos los tejidos periféricos del cuerpo controlan su propio flujo sanguíneo local, y todos los flujos tisulares locales se combinan y regresan a través de las venas hacia la aurícula derecha. El corazón, a su vez, bombea automáticamente hacia las arterias esta sangre que le llega, de modo que pueda fluir de nuevo por el circuito.

Esta capacidad intrínseca del corazón de adaptarse a volúmenes crecientes de flujo sanguíneo de entrada se denomina mecanismo de Frank-Starling del corazón en honor de Otto Frank y Ernest Starling, dos grandes fisiólogos de hace un siglo. Básicamente, el mecanismo de Frank-Starling significa que cuanto más se distiende el músculo cardíaco durante el llenado, mayor es la fuerza de contracción y mayor es la cantidad de sangre que bombea hacia la aorta. O, enunciado de otra manera, dentro de límites fisiológicos el corazón bombea toda la sangre que le llega procedente de las venas.

• ¿CUÁL ES LA EXPLICACIÓN DEL MECANISMO DE FRANK-STARLING?

Cuando una cantidad adicional de sangre fluye hacia los ventrículos, el propio músculo cardíaco es distendido hasta una mayor longitud. Esta distensión, a su vez, hace que el músculo se contraiga con más fuerza porque los filamentos de actina y de miosina son desplazados hacia un grado más óptimo de superposición para la generación de fuerza. Por tanto, el ventrículo, debido al aumento de la función de bomba, bombea automáticamente la sangre adicional hacia las arterias.

Esta capacidad del músculo distendido, hasta una longitud óptima, de contraerse con un aumento del trabajo cardíaco, es característica de todo el músculo estriado. Además del importante efecto del aumento de longitud del músculo cardíaco, hay otro factor que aumenta la función de bomba del corazón cuando aumenta su volumen. La distensión de la pared de la aurícula derecha aumenta directamente la frecuencia cardíaca en un 10-20%, lo que también contribuye a aumentar la cantidad de sangre que se bombea cada minuto, aunque su contribución es mucho menor que la del mecanismo de Frank-Starling.

• CURVAS DE FUNCIÓN VENTRICULAR

Una de las mejores formas de expresar la capacidad funcional de los ventrículos de bombear sangre es mediante las curvas de función ventricular.

Un tipo de curva de función ventricular denominada curva de trabajo sistólico. Obsérvese que a medida que aumenta la presión auricular de cada uno de los lados del corazón, el trabajo sistólico de ese lado aumenta hasta que alcanza el límite de la capacidad de bombeo del ventrículo.

Otro tipo de curva de función ventricular denominada curva de volumen ventricular. Las dos curvas representan la función de los ventrículos del corazón humano basadas en datos extrapolados de estudios con animales experimentales. A medida que aumentan las presiones las aurículas derecha e izquierda, también lo hacen los volúmenes ventriculares por minuto respectivos.

Así, las curvas de función ventricular son otra forma de expresar el mecanismo de Frank-Starling del corazón. Es decir, a medida que los ventrículos se llenan en respuesta a unas presiones auriculares más altas, se produce aumento del volumen de los dos ventrículos y de la fuerza de la contracción del músculo cardíaco, lo que hace que el corazón bombee mayores cantidades de sangre hacia las arterias.

• CONTROL DEL CORAZÓN POR LOS NERVIOS SIMPÁTICOS Y PARASIMPÁTICOS

La eficacia de la función de bomba del corazón también está controlada por los nervios simpáticos y parasimpáticos (vagos), que inervan de forma abundante el corazón.

Para niveles dados de presión auricular de entrada, la cantidad de sangre que se bombea cada minuto (gasto cardíaco) con frecuencia se puede aumentar más de un 100% por la estimulación simpática. Por el contrario, el gasto se puede disminuir hasta un valor tan bajo como cero o casi cero por la estimulación vagal (parasimpática).

• MECANISMOS DE EXCITACIÓN DEL CORAZÓN POR LOS NERVIOS SIMPÁTICOS

La estimulación simpática intensa puede aumentar la frecuencia cardíaca en seres humanos adultos jóvenes desde la frecuencia normal de 70 latidos/min hasta 180 a 200 y, raras veces, incluso 250 latidos/min. Además, la estimulación simpática aumenta la fuerza de la contracción cardíaca hasta el doble de lo normal, aumentando de esta manera el volumen de sangre que se bombea y aumentando la presión de eyección. Así, con frecuencia la estimulación simpática puede aumentar el gasto cardíaco máximo hasta dos o tres veces, además del aumento del gasto que produce el mecanismo de Frank-Starling que ya se ha comentado.

Por el contrario, la inhibición de los nervios simpáticos del corazón puede disminuir la función de bomba del corazón en un grado moderado: en condiciones normales, las fibras nerviosas simpáticas que llegan al corazón descargan continuamente a una frecuencia baja que mantiene el bombeo aproximadamente un 30% por encima del que habría sin estimulación simpática.

• LA ESTIMULACIÓN PARASIMPÁTICA (VAGAL) REDUCE LA FRECUENCIA CARDÍACA Y LA FUERZA DE LA CONTRACCIÓN

La estimulación intensa de las fibras nerviosas parasimpáticas de los nervios vagos que llegan al corazón puede interrumpir el latido cardíaco durante algunos segundos, pero después el corazón habitualmente «escapa» y late a una frecuencia de 20 a 40 latidos/min mientras continúe la estimulación parasimpática. Además, la estimulación vagal intensa puede reducir la fuerza de la contracción del músculo cardíaco en un 20-30%.

Las fibras vagales se distribuyen principalmente por las aurículas y no mucho en los ventrículos, en los que se produce la contracción de potencia del corazón. Esta distribución explica por qué el efecto de la estimulación vagal tiene lugar principalmente sobre la reducción de la frecuencia cardíaca, en lugar de reducir mucho la fuerza de la contracción del corazón. Sin embargo, la gran disminución de la frecuencia cardíaca, combinada con una ligera reducción de la fuerza de la contracción cardíaca, puede reducir el bombeo ventricular en un 50% o más.

• EFECTO DE LA ESTIMULACIÓN SIMPÁTICA Y PARASIMPÁTICA SOBRE LA CURVA DE FUNCIÓN CARDÍACA

A cualquier presión auricular derecha dada, el gasto cardíaco aumenta durante el aumento de la estimulación simpática y disminuye durante el aumento de la estimulación parasimpática. Estas modificaciones del gasto que se producen por la estimulación del sistema nervioso autónomo se deben tanto a modificaciones de la frecuencia cardíaca como a modificaciones de la fuerza contráctil del corazón.

• EFECTO DE LOS IONES POTASIO

El exceso de potasio hace que el corazón esté dilatado y flácido, y también reduce la frecuencia cardíaca. Grandes cantidades de potasio también pueden bloquear la conducción del impulso cardíaco desde las aurículas hacia los ventrículos a través del haz AV. La elevación de la concentración de potasio hasta solo 8 a 12 mEq/l (dos a tres veces el valor normal) puede producir una profunda debilidad del corazón, una alteración del ritmo e incluso la muerte.

Estos efectos se deben parcialmente al hecho de que una concentración elevada de potasio en los líquidos extracelulares reduce el potencial de membrana en reposo de las fibras del músculo cardíaco.

• EFECTO DE LOS IONES CALCIO

Un exceso de iones calcio produce efectos casi exactamente contrarios a los de los iones potasio, haciendo que el corazón progrese hacia una contracción espástica. Este efecto está producido por el efecto directo de los iones calcio en el inicio del proceso contráctil cardíaco.

El aumento de la temperatura corporal, como ocurre durante la fiebre, produce un gran aumento de la frecuencia cardíaca, a veces hasta del doble del valor normal. El descenso de la temperatura produce una gran disminución de la frecuencia cardíaca, que puede disminuir hasta solo algunos latidos por minuto cuando una persona está cerca de la muerte por hipotermia en el intervalo de temperatura corporal de 16 °C a 21 °C. Estos efectos probablemente se deben al hecho de que el calor aumenta la permeabilidad de la membrana del músculo cardíaco a los iones que controlan la frecuencia cardíaca, acelerando el proceso de autoexcitación.

La fuerza contráctil del corazón con frecuencia se incrementa transitoriamente cuando hay un aumento moderado de la temperatura, como ocurre durante el ejercicio corporal, aunque una elevación prolongada de la temperatura agota los sistemas metabólicos del corazón y finalmente produce debilidad.

El aumento de la presión arterial en la aorta no reduce el gasto cardíaco hasta que la presión arterial media aumenta por encima de aproximadamente 160 mmHg. En otras palabras, durante la función normal del corazón a presiones arteriales sistólicas normales (80 a 140 mmHg) el gasto cardíaco está determinado casi totalmente por la facilidad del flujo sanguíneo a través de los tejidos corporales, que a su vez controla el retorno venoso de la sangre hacia el corazón.

La unión neuromuscular es la unión entre una de las fibras nerviosas de neuronas motoras grandes provenientes de las astas anteriores de la médula espinal que pasan por el vientre muscular y una de las fibras del músculo esquelético (solo el 2% de las fibras musculares omiten esta regla).

Esta fibra nerviosa se une al punto medio de la fibra muscular y forma un complejo de terminaciones nerviosas que se acoplan con la fibra muscular, esta estructura se llama placa motora terminal, que está envuelta por células de Schwann que aísla la placa de los líquidos extracelulares.

Cuando se genera una potencia de acción, este inicia en el centro y se extiende a los extremos de la fibra muscular. La membrana que ha sido invaginada se denomina gotiera sináptica o valle sináptico, en este hay pliegues pequeños de la membrada de la fibra muscular llamadas hendiduras subneurales, su función es aumentar el área en la que el potencial de acción puede actuar. El espacio que existe entre la vesícula sináptica y la gotiera se llama espacio sináptico o hendidura sináptica y mide de 20 a 30 nm de ancho.
El ATP es la fuente de energía que se usa para producir acetilcolina, que es el transmisor que excita al músculo, por lo que en las vesículas sinápticas hay muchas mitocondrias. Cuando un impulso nervioso llega a la unión neuromuscular, se liberan aproximadamente 125 vesículas de acetilcolina hacia el espacio sináptico, esto es posible ya que, al llegar el impulso, se abren los canales de calcio dependientes por voltaje, lo que hace que el calcio que está en la hendidura entre al terminal sináptico y que la acetilcolina salga del terminal a la hendidura mediante exocitosis.

Cuando es liberada, dos moléculas acetilcolina se unen a cada canal iónico dependiente de ligando ubicados en la fibra muscular, lo que provoca su apertura y la consiguiente entrada de sodio a la fibra muscular debido a la diferencia de gradientes de concentración.
El diámetro del canal es de 0,65nm, tan grande como para que entren moléculas de calcio, sodio y potasio, cada canal puede transmitir de 15 a 30 mil iones sodio en 1ms, el tiempo que el canal permanece abierto es suficiente para excitar la fibra muscular, lo que eleva el potencial eléctrico de la misma hasta entre los 50 y los 75mV y a su vez generando lo que se denomina como potencial de la placa terminal

La acetilcolina es destruida por medio de dos medios, la mayor parte es destruida por la enzima acetilcolinesterasa, que se encuentra en la capa esponjosa de tejido conjuntivo del espacio sináptico, está la responsable de convertir la acetilcolina en iones acetato y colina, esta última puede ser reutilizada, lo que resta de la acetilcolina se difunde hacia el exterior y queda inutilizable para la membrana de la fibra muscular, la rápida eliminación de la acetilcolina impide la reexcitación muscular después de un potencial de acción. Una unión neuromuscular tiene un elevado factor de seguridad, que es aproximadamente tres veces mayor que el voltaje necesario para producir una contracción muscular, pero cuando una unión se estimula más de 100 veces por segundo por varios minutos, la cantidad de vesículas de acetilcolina que pueden liberarse disminuye, por lo que se dice que la unión llega a un estado de fatiga, efecto que también se aplica en la sinapsis en el sistema nervioso central.

Biología molecular de la formación y liberación de acetilcolina

1. Se forman aproximadamente 300,000 vesículas en el aparato de Golgi del cuerpo de la motoneurona de la médula espinal y se transporta a lo largo de todo el axoplasma hasta la unión neuromuscular, cada vesícula tiene un tamaño aproximado de 40nm.
2. La acetilcolina es sintetizada en el citosol de la terminación nerviosa y atraviesa inmediatamente la membrana de las vesículas, cada vesícula contendrá aproximadamente 10,000 moléculas de acetilcolina.
3. Cuando el potencial llega a la terminación nerviosa, se abren los canales de calcio, esta apertura aumenta la velocidad de fusión de las vesículas que transportan la acetilcolina con la membrana de la terminación, liberando la acetilcolina en la hendidura sináptica. Posteriormente se elimina la acetilcolina mediante los medios mencionados con anterioridad. El tiempo de esta secuencia de acontecimientos es de 5 a 10ms.
4. Las vesículas disponibles alcanzan para transmitir algunos miles de impulsos desde la fibra nerviosa hacia la muscular. Unos segundos después aparecen hendiduras revestidas en la membrana de la terminación nerviosa producidas especialmente por clatrina que, posteriormente, se rompen por la contracción de las mismas proteínas para formar nuevas vesículas. Unos segundos más tarde, la acetilcolina es transportada alas vesículas para una nueva liberación de acetilcolina.

Existen fármacos actúan de manera similar a la acetilcolina, tales como la metacolina, el carbacol y la nicotina. La diferencia entre estos y la acetilcolina es que no son destruidos por la colinesteraza o las destruyen tan lento que el efecto se queda de varios minutos a horas.
Los tres fármacos crean zonas de despolarización en la membrana de la fibra muscular, lo que genera espasmos musculares debidos a la fuga de iones que inician un nuevo impulso nervioso.
Otros fármacos, como la neostigmina y la fisostigmina, inactivan el proceso de la acetilcolinesterasa combinándose con ella, lo que hace que la acetilcolina se acumule con cada potencial de acción y producen espasmos musculares. En caso de que el espasmo sea laríngeo, se puede producir la muerte por asfixia. Después de varias horas los fármacos se separan de la acetilcolinesterasa y esta se activa de nuevo.
Así como hay fármacos que potencian la transmisión por unión neuromotora, hay otros que la bloquean, tales como la d-tubocurarina, que bloquean la acción de la acetilcolina sobre sus receptores.

Miastenia grave

causa de debilidad muscular esta aparece en 1 de cada 20,000 personas y hace que las uniones neuromusculares no puedan transferir suficientes señales, por lo que la fibra muscular no se despolariza, lo que provoca debilidad muscular. La enfermedad se detecta la observación de anticuerpos frente a los receptores de acetilcolina, por lo que se infiere que la enfermedad crea dichos anticuerpos los cuales destruyen los receptores de acetilcolina en las membranas postsinápticas. Cuando la enfermedad es muy fuerte, el paciente puede morir por debilidad en los músculos respiratorios. Uno de los tratamientos contra la Miastenia grave es la administración de neostigmina.

Potencial de acción muscular
El inicio y la conducción de los potenciales de acción muscular son similares a los del sistema nervioso en algunas cosas:

1. Su potencial de membrana en reposo es el mismo.
2. La duración del potencial de acción en las fibras del músculo esquelético es 5 veces mayor que en los nervios mielinizados grandes.
3. La velocidad de conducción es 1/13 de la velocidad de las fibras nerviosas mielinizadas grandes que excitan el músculo esquelético.
   

Los potenciales que se propagan en fibras musculares lo hacen generalmente por su superficie, en caso de necesitar una contracción muscular máxima, los impulsos se deben generar en lo más profundo del músculo penetrando en las miofibrillas, esto se logra gracias a los túbulos T que se originan en la membrana y atraviesan la fibra muscular perpendicularmente produciendo la liberación de calcio en su luz que a su vez producen la contracción. Esto se denomina excitacióncontracción.

Junto a los túbulos T se encuentran estructuras llamadas retículos sarcoplásmicos, por cavidades llamadas cisternas terminales y túbulos longitudinales que envuelven las miofibrillas. En el interior de estos últimos hay muchos iones calcio que son liberados debido a un potencial de acción en un túbulo T cercano.

El mecanismo funciona así: el túbulo T recibe el potencial, el voltaje es captado por receptores de dihidropiridina ligados a canales de liberación de calcio de las cisternas reticulares, esto abre los canales liberadores de calcio sobre el sarcoplasma y provoca la contracción del músculo. Después de iniciada la contracción, una bomba de calcio que está en el retículo sarcoplásmico bombea estos iones desde las miofibrillas a los túbulos sarcoplásmicos. Esta bomba puede concentrar 10,000 veces los iones calcio en los túbulos.

Capítulo 8: Excitación y contracción del músculo liso

El músculo liso, que está formado por fibras mucho menores, habitualmente de 1 a 5 μm de diámetro y de solo 20 a 500 μm de longitud. Las fibras musculares esqueléticas tienen un diámetro hasta 30 veces mayor y una longitud cientos de veces mayor, hay que tomar en cuenta que las mismas fuerzas de atracción entre los filamentos de miosina y actina producen la contracción en el músculo liso y en el músculo esquelético, pero la disposición física interna de las fibras musculares lisas es diferente.
El músculo liso de los distintos órganos es distinto del de la mayor parte de los demás en varios sentidos: dimensiones físicas, organización en fascículos o láminas, respuesta a diferentes tipos de estímulos, características de la inervación, y función, pero se puede dividir en multiunitario y unitario.

El multiunitario está formado por fibras musculares lisas separadas y discretas. Cada una de las fibras actúa independientemente de las demás y con frecuencia está inervada por una única terminación nerviosa, como ocurre en las fibras musculares esqueléticas. Además, la superficie externa de estas fibras, como en el caso de las fibras musculares esqueléticas, está cubierta por una capa delgada de sustancia similar a una membrana basal, una mezcla de colágeno fino y glucoproteínas que aísla las fibras separadas entre sí.

El unitario se denomina músculo liso sincitial o músculo liso visceral. El término “unitario” es confuso porque no se refiere a fibras musculares únicas. Por el contrario, se refiere a una masa de cientos a miles de fibras musculares lisas que se contraen juntas como una única unidad.

El músculo liso contiene filamentos tanto de actina como de miosina, que tienen características químicas similares a los filamentos de actina y miosina del músculo esquelético. No contiene el complejo de troponina necesario para el control de la contracción del músculo esquelético, de modo que el mecanismo de control de la contracción es diferente. Los filamentos de actina y miosina del músculo liso interactúan entre sí de manera muy similar a como lo hacen en el músculo esquelético.
Además, el proceso contráctil es activado por los iones calcio, y el trifosfato de adenosina (ATP) se degrada a difosfato de adenosina (ADP) para proporcionar la energía para la contracción.
La Base física de la contracción del músculo liso muestra grandes números de filamentos de actina unidos a los cuerpos densos. Algunos de estos cuerpos están unidos a la membrana celular; otros están dispersos en el interior de la célula. Algunos de los cuerpos densos de la membrana de células adyacentes están unidos entre sí por puentes proteicos intercelulares.

La fuerza de contracción se transmite de unas células a otras principalmente a través de estos enlaces. La mayoría de los músculos esqueléticos se contraen y relajan rápidamente, muchas de las contracciones del músculo liso son contracciones tónicas prolongadas, que a veces duran horas o incluso días. Por tanto, cabe esperar que las características físicas y químicas de la contracción del músculo liso sean diferentes de las del músculo esquelético.
La rapidez del ciclado de los puentes transversos de miosina en el músculo liso es mucho más lenta que en el músculo esquelético. A pesar de todo, se piensa que la fracción de tiempo que los puentes cruzados permanecen unidos a los filamentos de actina, que es un factor importante que determina la fuerza de la contracción, está muy aumentada en el músculo liso.
Para mantener la misma tensión de contracción en el músculo liso que en el músculo esquelético solo es necesario de 1/10 a 1/300 de energía. También se piensa que esto se debe al lento ciclado de unión y separación de los puentes cruzados y a que solo es necesaria una molécula de ATP para cada ciclo, independientemente de su duración. Un tejido muscular liso típico comienza a contraerse de 50 a 100 ms después de ser excitado, alcanza la contracción completa aproximadamente 0,5 s después, y después la fuerza contráctil disminuye en 1 a 2 s más, dando un tiempo
total de contracción de 1 a 3 s. Este tiempo es aproximadamente 30 veces más prolongado que una contracción única de una fibra muscular esquelética media.
El inicio lento de la contracción del músculo liso, así como su contracción prolongada, está producido por la lentitud de la unión y la separación de los puentes cruzados a los filamentos de actina. La fuerza máxima de contracción del músculo liso es con frecuencia mayor que la del músculo esquelético, hasta 4 a 6 kg/cm2 de área transversal para el músculo liso, en comparación con 3 a 4 kg para el músculo esquelético.

La magnitud de la excitación continuada habitualmente se puede reducir a mucho menos del nivel inicial, a pesar de lo cual el músculo mantiene su fuerza de contracción completa. Además, la energía que se consume para mantener la contracción con frecuencia es minúscula, a veces tan solo 1/300 de la energía necesaria para una contracción sostenida y comparable del músculo esquelético. Este mecanismo se denomina efecto de cerrojo.
Una vez que el músculo liso ha generado la contracción máxima, la magnitud de la excitación continuada habitualmente se puede reducir a mucho menos del nivel inicial, a pesar de lo cual el músculo mantiene su fuerza de contracción completa.

El mecanismo de cerrojo es que permite mantener una contracción tónica prolongada en el músculo liso durante horas con un bajo consumo de energía. Otra característica importante del músculo liso es su capacidad de recuperar casi su fuerza de contracción original segundos a minutos después de que haya sido alargado o acortado.

Regulación de la contracción por los iones calcio

El estímulo que inicia la mayoría de las contracciones del músculo liso es un aumento de los iones calcio en el medio intracelular. Este aumento puede estar producido en diferentes tipos de músculo liso por la estimulación nerviosa de las fibras de músculo liso, por estimulación hormonal, por distensión de la fibra o incluso por cambios del ambiente químico de la fibra. En lugar de la troponina, las células musculares lisas contienen una gran cantidad de otra proteína reguladora denominada calmodulina.

La calmodulina inicia la contracción al activar los puentes cruzados de miosina. Esta activación y la posterior contracción se producen según la siguiente secuencia:

La concentración de calcio en el líquido citosólico del músculo liso se incrementa como consecuencia de la entrada de calcio desde el líquido extracelular a través de los canales de calcio y/o la liberación de calcio desde el retículo sarcoplásmico.

Los iones calcio se unen a la calmodulina de forma reversible.
El complejo calmodulina-calcio se une después a la miosina cinasa de cadena ligera, que es una enzima fosforiladora, y la activa.

Una de las cadenas ligeras de cada una de las cabezas de miosina, denominada cabeza reguladora, se fosforila en respuesta a esta miosina cinasa.

Cuando esta cadena no está fosforilada no se produce el ciclo de unión-separación de la cabeza de miosina con el filamento de actina. Sin embargo, cuando la cadena reguladora está fosforilada la cabeza tiene la capacidad de unirse repetitivamente al filamento de actina y de avanzar a través de todo el proceso de ciclado de «tirones» intermitentes, al igual que ocurre en el músculo esquelético, produciendo de esta manera la contracción muscular. El retículo sarcoplásmico, que proporciona prácticamente todos los iones calcio para la contracción musculoesquelética, está desarrollado solo ligeramente en la mayor parte del músculo liso.
En su lugar, la mayoría de los iones calcio que provocan la contracción entran en la célula muscular desde el líquido extracelular en el momento del potencial de acción u otro estímulo. Es decir, la concentración de iones calcio en el líquido extracelular es superior a 10−3 molar, en comparación con un valor inferior a 10−7 molar en el interior de la célula muscular lisa; esta situación origina una rápida difusión de los iones calcio en la célula desde el líquido extracelular cuando se abren los canales de calcio.
Los retículos sarcoplásmicos muy poco desarrollados que se sitúan cerca de las membranas celulares en algunas células del músculo liso más grandes. Pequeñas invaginaciones de la membrana celular,
denominadas cavéolas, terminan en las superficies de estos túbulos. Las cavéolas sugieren una rudimentaria analogía del sistema de túbulos transversos del músculo esquelético.

Cuando se transmite un potencial de acción a las cavéolas, según se cree estimula la liberación de iones calcio desde los túbulos sarcoplásmicos contiguos de la misma forma que los potenciales de acción en los túbulos transversos del músculo esquelético provocan la liberación de iones calcio desde los túbulos sarcoplásmicos transversos. .
Cuando la concentración extracelular de iones calcio disminuye a aproximadamente entre 1/3 y 1/10 de la normal, la contracción del músculo liso suele cesar. Por tanto, la fuerza de la contracción del músculo liso suele ser muy dependiente de la concentración de los iones calcio en el líquido extracelular.
Para provocar la relajación del músculo liso después de que se haya contraído es preciso extraer los iones calcio de los líquidos intracelulares. Esta extracción se consigue mediante una bomba de calcio que bombea los iones calcio fuera de la fibra de músculo liso de nuevo al líquido extracelular, o al retículo sarcoplásmico, si estuviera presente.
La relajación del músculo liso tiene lugar cuando los canales de calcio se cierran y la bomba de calcio transporta iones calcio fuera del líquido citosólico de la célula. Cuando la concentración de iones calcio disminuye por debajo de un nivel crítico, los procesos que se acaban de señalar se invierten automáticamente, excepto la fosforilación de la cabeza de miosina.

La inversión de esta reacción precisa otra enzima, la miosina fosfatasa, que está localizada en el citosol de la célula muscular lisa y que escinde el fosfato de la cadena ligera reguladora. Debido a la importancia del fenómeno de cerrojo en el músculo liso, y como este fenómeno permite el mantenimiento a largo plazo del tono en muchos órganos que tienen músculo liso sin un gran gasto de energía, se han hecho muchos intentos de explicarlo.
Entre los muchos mecanismos que se han propuesto, uno de los más sencillos es el siguiente. Cuando las enzimas miosina cinasa y miosina fosfatasa están intensamente activadas, la frecuencia de ciclado de las cabezas de miosina y la velocidad de contracción son elevadas. Después, cuando disminuye la activación de las enzimas, lo hace también la frecuencia de ciclado, pero al mismo tiempo la desactivación de estas enzimas permite que las cabezas de miosina permanezcan unidas al filamento de actina durante una proporción cada vez mayor del período de ciclado. Por tanto, el número de cabezas unidas al filamento de actina en cualquier momento dado sigue siendo grande. Como el número de cabezas unidas a la actina determina la fuerza estática de la contracción, se mantiene, o «cierra», la tensión; sin embargo, el músculo utiliza poca energía porque el ATP no se degrada a ADP excepto en las pocas ocasiones en las que una cabeza se separa.

El cuerpo humano está formado con el 40% de musculo esquelético y el 10% de musculo liso y cardíaco. Los músculos esqueléticos tienen como principal función dar movimiento al esqueleto. Los músculos esqueléticos están formados por numerosas fibras que se extienden a los largo de la longitud de los músculos y están inervadas por una sola terminación nerviosa cerca del punto medio de la fibra.

Las fibras del musculo esquelético se encuentran envueltas por el sarcolema que está formado por una membrana plasmática y una cubierta externa de polisacáridos que contiene fibrillas de colágeno. La capa superficial del sarcolema se fusiona con fibras tendinosas que se agrupan y forman tendones los cuales se encargan de insertar los músculos a los huesos. Cada fibra muscular está compuesta por miofibrillas, y cada miofibrilla está compuesta por proteínas de actina y miosina que son las encargadas de la contracción muscular. Estos filamentos de actina y miosina se encuentran unidos por la proteína titina que se caracteriza por ser elástica, actúan como armazón de estas dos proteínas y sirve de molde de formación inicial de porciones de los filamentos contráctiles del sarcomero.

La actina forma bandas claras (bandas I) son isotropas y la miosina forma bandas oscuras (bandas A) son anisótropas. Estas bandas claras y oscuras dan al musculo esquelético el aspecto estriado. Los puentes cruzados son los extremos de los filamentos de miosina y a los extremos de los filamentos de actina se les llama disco Z, y por último, la porción que se encuentra entre los discos Z se llama sarcomero. Las miofibrillas contienen un líquido llamado sarcoplasma entre sus espacios, este líquido está formado por potasio, magnesio, fosfato, enzimas proteicas y mitocondrias que tienen una función muy importante ya que le brindan energía a las miofibrillas en contracción en forma de ATP.

Otro elemento importante de las miofibrillas es el retículo sarcoplasmico, este se encarga de regular el almacenamiento, la liberación y recaptación del calcio para controlar la contracción muscular.

MECANISMO GENERAL DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR


•Un potencial de acción viaja a lo largo de una fibra motora hasta sus terminales sobre las fibras musculares

•En cada terminal, el nervio secreta una pequeña cantidad de la sustancia neurotransmisora acetilcolina.

•La acetilcolina actúa en una zona local de la membrana de la fibra muscular para abrir múltiples canales de cationes «activados por acetilcolina» a través de moléculas proteicas que flotan en la membra

•. La apertura de los canales activados por acetilcolina permite que grandes cantidades de iones sodio difundan hacia el interior de la membrana de la fibra muscular. Esta acción provoca una despolarización local que, a su vez, conduce a la apertura de los canales de sodio activados por el voltaje, que inicia un potencial de acción en la membrana.

•El potencial de acción viaja a lo largo de la membrana de la fibra muscular de la misma manera que los potenciales de acción viajan a lo largo de las membranas de las fibras nerviosas.

•El potencial de acción despolariza la membrana muscular, y buena parte de la electricidad del potencial de acción fluye a través del centro de la fibra muscular, donde hace que el retículo sarcoplásmico libere grandes cantidades de iones calcio que se han almacenado en el interior de este retículo.

•Los iones calcio inician fuerzas de atracción entre los filamentos de actina y miosina, haciendo que se deslicen unos sobre otros en sentido longitudinal, lo que constituye el proceso contráctil.

•Después de una fracción de segundo los iones calcio son bombeados de nuevo hacia el retículo sarcoplásmico por una bomba de Ca++ de la membrana y permanecen almacenados en el retículo hasta que llega un nuevo potencial de acción muscular; esta retirada de los iones calcio desde las miofibrillas hace que cese la contracción muscular.

MECANISMO MOLECULAR DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR

El deslizamiento de los filamentos produce la contracción muscular, este mecanismo se lleva a cabo de la siguiente manera: en el estado contraído los filamentos de actina se deslizan entre los filamentos de miosina esta acción se lleva a cabo por las fuerzas generadas entre los puentes cruzados que se encuentran en ambos filamentos. Cuando un potencial de acción viaja a lo largo de la fibra muscular provoca la liberación de iones de calcio del retículo sarcoplasmico que rodean a las miofibrillas y al mismo tiempo estas fuerzas de atracción entre los filamentos y comienza la contracción.

CARACTERÍSTICAS MOLECULARES DE LOS FILAMENTOS CONTRÁCTILES

Los filamentos de miosina están formados por 200 o más moléculas de miosina. Las moléculas de miosina están formadas por seis cadenas polipeptidicas, dos cadenas pesadas y cuatro cadenas ligeras.

Los filamentos de actina están formados por la molécula de la proteína F-actina bicantenaria, tropiomiosina y troponina. La F-actina esta presentada por dos hebras de color claro, latropiomiosina se encuentra enrollada en espiralalrededor de los lados de la hélice de F-actina y por último, la troponina se ubica a los lados de las moléculas tropiomiosina, la troponina se divide en tres subunidades: troponina T, troponina C y troponina I. Cuando ocurre la inhibición del filamento de actina puro sin la presencia del complejo troponina-tropomiosina los puntos activos del filamento de actina normal del musculo relajado son inhibidos físicamente por el complejo troponinatropoiosina.

En presencia de iones de calcio, se inhibe el propio efecto inhibidor del complejo troponinatropiomiosina sobre los filamentos de actina. Una vez activado el filamento de actina por los iones de calcio la cabeza de los puentes cruzados de los filamentos de miosina son atraídos hacia los puntos activos del filamento de actina y produce la contracción. En la contracción se utilizan grandes cantidades de energía de ATP para formar ADP. La longitud del sarcomero varía dependiendo de la cantidad de superposición entre los filamentos de miosina y actina durante la tensión activa. -la tensión activa (aumento de la tensión que se produce durante la contracción) se reduce a medida que el musculo es distendido más allá de su longitud normal.

ATP como fuente de energía para la contracción: fenómenos químicos en el movimiento de las cabezas de miosina.

1. Antes de que comience la contracción, las cabezas de los
   puentes cruzados se unen al ATP. La actividad ATPasa de
   la cabeza de miosina escinde inmediatamente el ATP, aunque
   deja los productos de la escisión, el ADP y el ion fosfato,
   unidos a la cabeza. En este estado la conformación de
   la cabeza es tal que se extiende perpendicularmente hacia
   el filamento de actina, pero todavía no está unida a ella.
2. Cuando el complejo troponina-tropomiosina se une a los
   iones calcio quedan al descubierto los puntos activos del
   filamento de actina, y entonces las cabezas de miosina se
   unen a ello
3. El enlace entre la cabeza del puente cruzado y el punto
   activo del filamento de actina produce un cambio conformacional
   de la cabeza, lo que hace que la cabeza se desplace
   hacia el brazo del puente cruzado. Esto proporciona
   el golpe activo para tirar del filamento de actina. La energía
   que activa el golpe activo es la energía que ya se ha
   almacenado, como un muelle «comprimido» por el cambio
   conformacional que se había producido previamente
   en la cabeza cuando se escindió la molécula de ATP.
4. Una vez que se desplaza la cabeza del puente cruzado,
   esto permite la liberación del ADP y el ion fosfato que
   previamente estaban unidos a la cabeza. En el punto de
   liberación del ADP se une una nueva molécula de ATP.
   Esta unión de una nueva molécula de ATP hace que la
   cabeza se separe de la actina.
5. Después de que la cabeza se haya separado de la actina, se
   escinde la nueva molécula de ATP para comenzar el ciclo
   siguiente, dando lugar a un nuevo golpe activo. Es decir,
   la energía una vez más «comprime» la cabeza de nuevo
   a su situación perpendicular, dispuesta para comenzar el
   nuevo ciclo de golpe activo.
6. Cuando la cabeza comprimida (con su energía almacenada
   procedente del ATP escindido) se une a un nuevo
   punto activo del filamento de actina, se estira y una vez
   más proporciona un nuevo golpe activo.
   Figura

ENERGÉTICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR
La energía que se necesita para realizar un trabajo proviene de las reacciones químicas de las células musculares durante la contracción. Existen tres fuentes de energía importantes utilizadas para reconstruir el ATP: fosfocreatina, glucolisis y metabolismo oxidativo.

CARACTERÍSTICAS DE LA CONTRACCIÓN DE TODO EL MUSCULO

Las contracciones musculares se caracterizan por ser isométricas e isotónicas. Las contracciones isométricas son todas aquellas en las cuales al ejercer una fuerza el musculo se contrae y se relaja sin afectar su longitud, y en las contracciones isotónicas los músculos se acortan contra una carga fija.

Los músculos existen en diferentes tamaños, desde el más pequeños hasta el más grande, con fibras cortas y largas, es por eso que la contracción de cada uno de ellos es variable. Las fibras que inervan los musculos se clasifican en rapidas y lentas:
1) Fibras lentas (tipo I, musculo rojo)
• Pequeñas
• Inervadas por fibras nerviosas pequeñas
• Sistema de vascularización extenso
• Número elevado de mitocondrias
• Grandes cantidades de mioglobina
2) Fibras rápidas (tipo II, musculo blanco)
• Grandes
• Retículo sarcoplasmico extenso
• Enzimas glucoliticas
• Vascularización menos extensa
• Menos mitocondrias
• Déficit de mioglobina

MECÁNICA DE LA CONTRACCIÓN DEL MUSCULO ESQUELÉTICO

Unidad motora:
Son todas las fibras musculares inervadas por una única fibra nerviosa. Los músculos pequeños tienen un movimiento rápido y específico por lo que están inervadas por más fibras nerviosas y menos fibras musculares, de lo contrario los músculos grandes que no tienen un control fino tienen más fibras musculares en una unidad motora. La sumación de las fuerzas musculares se distingue en dos tipos:

1) Sumacion de fibras múltiples: aumenta el número de unidades motoras que se contraen de manera simultánea.
2) Sumacion de frecuencia y tetanizacion: aumenta la frecuencia de la contracción sin permitir una relajación entre los potenciales de acción.
La máxima fuerza de contracción en un musculo en función normal es de 3 y 4 kg por centímetro cuadrado de musculo.
Efecto escalera o treppe se realiza cuando un musculo empieza a contraerse después de un periodo de reposo prolongado, su fuerza inicial de contracción puede ser muy pequeña y va aumentando hasta una meseta. Esto es posible gracias al aumento de iones calcio en el citosol debido a la liberación de más iones en el retículo sarcoplasmico.
La fatiga muscular es la contracción larga e intensa de un musculo, esta aumenta de acuerdo a la velocidad de depleción de glucógeno en el musculo.
La cinesiología se encarga del estudio de los diferentes tipos de músculos y sistemas de palanca.
Los sistemas de palanca están formados por huesos, los cuales tienen una tensión aplicada en sus puntos de inserción. Estos se encargan del movimiento y la intensidad en la que se realiza.
La coactivación es un proceso de contracción simultanea de músculos agonistas y antagonistas de lados opuestos de las articulaciones controlados por los centros de control del encéfalo y de la medula espinal.

REMODELACIÓN DEL MUSCULO PARA ADAPTARSE A LA FUNCIÓN

Los músculos se modelan frecuentemente para adaptarse a sus funciones, alteran su longitud, diámetro, fuerza, vascularización y muy levemente se modelan sus tipos de fibras musculares. Los músculos tienden a obtener mayor volumen o bien la disminución de este, son denominados hipertrofia muscular y atrofia muscular respectivamente.
La hipertrofia muscular se debe al aumento de filamentos de actina y miosina en cada fibra muscular, también existe un aumento en los sistemas enzimáticos que proporcionan energía.
La atrofia muscular es la degradación proteica del musculo importada por la ruta de ubicuitina-proteasoma dependiente del ATP. Cuando un musculo pierde su inervación ya no recibe las señales contráctiles que son necesarias para mantener el tamaño muscular normal, por lo que comienzan a haber cambio degenerativo en las fibras musculares, esta es destruido y sustituido por tejido fibroso y adiposo.
Rigidez cadavérica: como su nombre lo dice, algunas horas después de la muerte los músculos del cuerpo entran en un estado de resistencia, se contraen, esto se debe a la perdida de ATP que es el encargado de la separación de puentes cruzados de los filamentos de actina.
La distrofia: muscular es la debilidad y degeneración progresiva de las fibras musculares.