40.3: Corazón y vasos sanguíneos de mamíferos

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Habilidades para Desarrollar

Describir la estructura del corazón y explicar en qué se diferencia el músculo cardíaco de otros músculos
Describir el ciclo cardíaco
Explicar la estructura de las arterias, venas y capilares, y cómo fluye la sangre a través del cuerpo

El corazón es un músculo complejo que bombea sangre a través de las tres divisiones del sistema circulatorio: la coronaria (vasos que sirven al corazón), pulmonar (corazón y pulmones), y sistémica (sistemas del cuerpo), como se muestra en la Figura\(\PageIndex{1}\). La circulación coronaria intrínseca al corazón toma sangre directamente de la arteria principal (aorta) proveniente del corazón. Para la circulación pulmonar y sistémica, el corazón tiene que bombear sangre a los pulmones o al resto del cuerpo, respectivamente. En los vertebrados, los pulmones están relativamente cerca del corazón en la cavidad torácica. La distancia más corta para bombear significa que la pared muscular en el lado derecho del corazón no es tan gruesa como la izquierda, lo que debe tener suficiente presión para bombear sangre hasta el dedo gordo del pie.

La ilustración muestra la circulación sanguínea por los circuitos sistémicos y pulmonares de los mamíferos. La sangre ingresa a la aurícula izquierda, la cámara superior izquierda del corazón, a través de las venas del circuito sistémico. La vena mayor que alimenta el corazón desde la parte superior del cuerpo es la vena cava superior, y la vena mayor que alimenta al corazón desde la parte inferior del cuerpo es la vena cava inferior. Desde la aurícula izquierda la sangre viaja hacia abajo al ventrículo izquierdo, luego hasta la arteria pulmonar. Desde la arteria pulmonar la sangre ingresa a los capilares del pulmón. Luego, la sangre es recolectada por la vena pulmonar, y vuelve a ingresar al corazón a través de la cámara superior izquierda del corazón, la aurícula izquierda. La sangre baja al ventrículo izquierdo, luego vuelve a entrar en el circuito sistémico a través de la aorta, que sale por la parte superior del corazón. La sangre ingresa a los tejidos del cuerpo a través de los capilares del circuito sistémico. — Figura\(\PageIndex{1}\): El sistema circulatorio de los mamíferos se divide en tres circuitos: el circuito sistémico, el circuito pulmonar y el circuito coronario. La sangre se bombea desde las venas del circuito sistémico a la aurícula derecha del corazón, luego al ventrículo derecho. La sangre luego ingresa al circuito pulmonar, y es oxigenada por los pulmones. Desde el circuito pulmonar, la sangre vuelve a entrar al corazón a través de la aurícula izquierda. Desde el ventrículo izquierdo, la sangre vuelve a ingresar al circuito sistémico a través de la aorta y se distribuye al resto del cuerpo. No se muestra el circuito coronario, que aporta sangre al corazón.

Ejercicio

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre el sistema circulatorio es falsa?

La sangre en la vena pulmonar está desoxigenada.
La sangre en la vena cava inferior está desoxigenada.
La sangre en la arteria pulmonar está desoxigenada.
La sangre en la aorta está oxigenada.

Contestar: C

Estructura del Corazón

El músculo cardíaco es asimétrico como consecuencia de la distancia que debe recorrer la sangre en los circuitos pulmonar y sistémico. Dado que el lado derecho del corazón envía sangre al circuito pulmonar es más pequeño que el lado izquierdo el cual debe enviar sangre a todo el cuerpo en el circuito sistémico, como se muestra en la Figura\(\PageIndex{2}\). En los humanos, el corazón es aproximadamente del tamaño de un puño cerrado; se divide en cuatro cámaras: dos aurículas y dos ventrículos. Hay una aurícula y un ventrículo en el lado derecho y una aurícula y un ventrículo en el lado izquierdo. Las aurículas son las cámaras que reciben sangre, y los ventrículos son las cámaras que bombean sangre. La aurícula derecha recibe sangre desoxigenada de la vena cava superior, que drena sangre de la vena yugular que proviene del cerebro y de las venas que provienen de los brazos, así como de la vena cava inferior que drena sangre de las venas que provienen de la parte inferior órganos y piernas. Además, la aurícula derecha recibe sangre del seno coronario que drena la sangre desoxigenada del corazón mismo. Esta sangre desoxigenada pasa luego al ventrículo derecho a través de la válvula auriculoventricular o la válvula tricúspide, un colgajo de tejido conectivo que se abre en una sola dirección para evitar el reflujo de la sangre.

La válvula que separa las cámaras del lado izquierdo de la válvula cardíaca se llama válvula gallaspid o mitral. Después de llenarlo, el ventrículo derecho bombea la sangre a través de las arterias pulmonares, evitando la válvula semilunar (o válvula pulmonar) a los pulmones para su reoxigenación. Después de que la sangre pasa por las arterias pulmonares, las válvulas semilunares derechas se cierran evitando que la sangre fluya hacia atrás hacia el ventrículo derecho. La aurícula izquierda recibe entonces la sangre rica en oxígeno de los pulmones a través de las venas pulmonares. Esta sangre pasa a través de la válvula bicúspide o válvula mitral (la válvula auriculoventricular del lado izquierdo del corazón) hasta el ventrículo izquierdo donde la sangre es bombeada a través de la aorta, la arteria principal del cuerpo, llevando sangre oxigenada a los órganos y músculos del cuerpo. Una vez que la sangre es bombeada fuera del ventrículo izquierdo y hacia la aorta, la válvula semilunar aórtica (o válvula aórtica) se cierra evitando que la sangre fluya hacia atrás hacia el ventrículo izquierdo. Este patrón de bombeo se conoce como doble circulación y se encuentra en todos los mamíferos.

La ilustración A muestra las partes del corazón. La sangre ingresa a la aurícula derecha a través de una vena cava superior superior y una vena cava inferior inferior. Desde la aurícula derecha, la sangre fluye a través de la válvula tricúspide en forma de embudo hacia el ventrículo derecho. Luego, la sangre viaja hacia arriba y a través de la válvula pulmonar hacia la arteria pulmonar. La sangre vuelve a ingresar al corazón a través de las venas pulmonares, y viaja hacia abajo desde la aurícula izquierda, a través de la válvula mitral, hacia el ventrículo derecho. La sangre luego viaja hacia arriba a través de la válvula aórtica, hacia la aorta. Las válvulas tricúspide y mitral son auriculoventriculares y en forma de embudo. Las válvulas pulmonar y aórtica son semilunares y ligeramente curvadas. Un recuadro muestra una sección transversal del corazón. El miocardio es la capa muscular gruesa. El interior del corazón está protegido por el endocardio, y el exterior está protegido por el pericardio. La ilustración B muestra el exterior del corazón. Las arterias coronarias y las venas coronarias corren de arriba hacia abajo a lo largo de los lados derecho e izquierdo. — Figura\(\PageIndex{2}\): (a) El corazón está formado principalmente por una gruesa capa muscular, llamada miocardio, rodeada de membranas. Las válvulas unidireccionales separan las cuatro cámaras. b) Los vasos sanguíneos del sistema coronario, incluyendo las arterias y venas coronarias, mantienen oxigenada la musculatura cardíaca.

Ejercicio

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre el corazón es falsa?

La válvula mitral separa el ventrículo izquierdo de la aurícula izquierda.
La sangre viaja a través de la válvula bicúspide hasta la aurícula izquierda.
Tanto la válvula aórtica como la pulmonar son válvulas semilunares.
La válvula mitral es una válvula auriculoventricular.

Contestar: B

El corazón está compuesto por tres capas; el epicardio, el miocardio y el endocardio, ilustrados en la Figura\(\PageIndex{2}\). La pared interna del corazón tiene un revestimiento llamado endocardio. El miocardio consiste en las células del músculo cardíaco que conforman la capa media y el grueso de la pared cardíaca. La capa externa de células se llama epicardio, de la cual la segunda capa es una estructura membranosa en capas llamada pericardio que rodea y protege el corazón; permite suficiente espacio para un bombeo vigoroso pero también mantiene el corazón en su lugar para reducir la fricción entre el corazón y otras estructuras.

El corazón tiene sus propios vasos sanguíneos que abastecen de sangre al músculo cardíaco. Las arterias coronarias se ramifican desde la aorta y rodean la superficie externa del corazón como una corona. Divergen en capilares donde se suministra oxígeno al músculo cardíaco antes de volver a converger hacia las venas coronarias para llevar la sangre desoxigenada de regreso a la aurícula derecha donde la sangre será reoxigenada a través del circuito pulmonar. El músculo cardíaco morirá sin un suministro constante de sangre. La aterosclerosis es el bloqueo de una arteria por la acumulación de placas grasas. Debido al tamaño (estrecho) de las arterias coronarias y su función al servir al corazón mismo, la aterosclerosis puede ser mortal en estas arterias. La desaceleración del flujo sanguíneo y la posterior privación de oxígeno que resulta de la aterosclerosis provoca dolor intenso, conocido como angina, y el bloqueo completo de las arterias provocará un infarto de miocardio: la muerte del tejido muscular cardíaco, comúnmente conocido como ataque cardíaco.

El Ciclo Cardíaco

El propósito principal del corazón es bombear sangre a través del cuerpo; lo hace en una secuencia repetitiva llamada ciclo cardíaco. El ciclo cardíaco es la coordinación del llenado y vaciado del corazón de la sangre mediante señales eléctricas que hacen que los músculos cardíacos se contraigan y se relajen. El corazón humano late más de 100 mil veces al día. En cada ciclo cardíaco, el corazón se contrae (sístole), expulsando la sangre y bombeándola a través del cuerpo; a esto le sigue una fase de relajación (diástole), donde el corazón se llena de sangre, como se ilustra en la Figura\(\PageIndex{3}\). Las aurículas se contraen al mismo tiempo, forzando la sangre a través de las válvulas auriculoventriculares hacia los ventrículos. El cierre de las válvulas auriculoventriculares produce un sonido “lup” monosilábico. Después de un breve retraso, los ventrículos se contraen al mismo tiempo forzando la sangre a través de las válvulas semilunares hacia la aorta y la arteria transportando sangre a los pulmones (vía la arteria pulmonar). El cierre de las válvulas semilunares produce un sonido monosilábico “dup”.

La ilustración A muestra la diástole cardíaca. El músculo cardíaco está relajado, y la sangre fluye hacia las aurículas del corazón y hacia los ventrículos. La ilustración B muestra la sístole auricular; las aurículas se contraen, empujando la sangre hacia los ventrículos, los cuales están relajados. La ilustración C muestra la diástole auricular; después de que las aurículas se relajan, los ventrículos se contraen, empujando la sangre fuera del corazón. — Figura\(\PageIndex{3}\): Durante (a) la diástole cardíaca, el músculo cardíaco se relaja y la sangre fluye hacia el corazón. Durante (b) la sístole auricular, las aurículas se contraen, empujando la sangre hacia los ventrículos. Durante (c) la diástole auricular, los ventrículos se contraen, obligando a que la sangre salga del corazón.

El bombeo del corazón es una función de las células del músculo cardíaco, o cardiomiocitos, que componen el músculo cardíaco. Los cardiomiocitos, mostrados en la Figura\(\PageIndex{4}\), son células musculares distintivas que están estriadas como el músculo esquelético pero bombean rítmica e involuntariamente como el músculo liso; están conectadas por discos intercalados exclusivos del músculo cardíaco. Se autoestimulan por un periodo de tiempo y los cardiomiocitos aislados latirán si se les da el equilibrio correcto de nutrientes y electrolitos.

La micrografía muestra las células del músculo cardíaco, que son oblongas y tienen estrías prominentes. — Figura\(\PageIndex{4}\): Los cardiomiocitos son células musculares estriadas que se encuentran en el tejido cardíaco. (crédito: modificación de obra del Dr. S. Girod, Anton Becker; datos de barra de escala de Matt Russell)

El latido autónomo de las células del músculo cardíaco está regulado por el marcapasos interno del corazón que utiliza señales eléctricas para cronometrar los latidos del corazón. Las señales eléctricas y las acciones mecánicas, ilustradas en la Figura\(\PageIndex{5}\), están íntimamente entrelazadas. El marcapasos interno inicia en el nódulo sinoauricular (SA), que se localiza cerca de la pared de la aurícula derecha. Las cargas eléctricas pulsan espontáneamente desde el nodo SA provocando que las dos aurículas se contraigan al unísono. El pulso alcanza un segundo nódulo, llamado nódulo auriculoventricular (AV), entre la aurícula derecha y el ventrículo derecho donde se detiene aproximadamente 0.1 segundos antes de extenderse a las paredes de los ventrículos. Desde el nodo AV, el impulso eléctrico ingresa al haz de His, luego a las ramas izquierda y derecha del haz que se extienden a través del tabique interventricular. Finalmente, las fibras de Purkinje conducen el impulso desde el ápice del corazón hasta el miocardio ventricular, y luego los ventrículos se contraen. Esta pausa permite que las aurículas se vacíen completamente en los ventrículos antes de que los ventrículos bombee la sangre. Los impulsos eléctricos en el corazón producen corrientes eléctricas que fluyen a través del cuerpo y se pueden medir en la piel mediante electrodos. Esta información se puede observar como un electrocardiograma (ECG), un registro de los impulsos eléctricos del músculo cardíaco.

El nódulo sinoauricular se localiza en la parte superior de la aurícula derecha, y el nódulo auriculoventricular se localiza entre la aurícula derecha y el ventrículo derecho. El latido del corazón comienza con un impulso eléctrico en el nódulo sinoauricular, que se extiende por las paredes de las aurículas, dando como resultado un bulto en la lectura del ECG. La señal luego se fusiona en el nódulo auriculoventricular, provocando que la lectura del ECG se alinee brevemente. A continuación, la señal pasa del nódulo auriculoventricular a las fibras de Purkinje, que viajan desde el nódulo atriovenricular y bajando por la mitad del corazón, entre los dos ventrículos, luego sube los costados de los ventrículos. A medida que la señal pasa por las fibras de Purkinje disminuye la lectura del ECG. La señal luego se propaga por las paredes del ventrículo y los ventrículos se contraen, lo que resulta en un pico agudo en el ECG. A la espiga le sigue una línea plana, más larga que la primera y luego una protuberancia. — Figura\(\PageIndex{5}\): El latido del corazón está regulado por un impulso eléctrico que provoca la lectura característica de un ECG. La señal se inicia en la válvula sinoauricular. La señal entonces (a) se extiende a las aurículas, provocando que se contraigan. La señal es (b) retrasada en el nódulo auriculoventricular antes de pasar al (c) ápice del corazón. El retraso permite que las aurículas se relajen antes de que los (d) ventrículos se contraigan. La parte final del ciclo del ECG prepara al corazón para el siguiente latido.

Enlace al aprendizaje

Visita este sitio y selecciona el menú desplegable “El sistema eléctrico de tu corazón” para ver el “marcapasos” del corazón en acción.

Arterias, venas y capilares

La sangre del corazón es transportada a través del cuerpo por una compleja red de vasos sanguíneos (Figura\(\PageIndex{6}\)). Las arterias quitan la sangre del corazón. La arteria principal es la aorta que se ramifica en arterias principales que llevan sangre a diferentes extremidades y órganos. Estas arterias principales incluyen la arteria carótida que lleva sangre al cerebro, las arterias braquiales que llevan sangre a los brazos, y la arteria torácica que lleva sangre al tórax y luego a las arterias hepática, renal y gástrica para el hígado, riñón y estómago, respectivamente. La arteria ilíaca lleva sangre a los miembros inferiores. Las arterias principales divergen en arterias menores, y luego vasos más pequeños llamados arteriolas, para llegar más profundamente a los músculos y órganos del cuerpo.

La ilustración muestra los principales vasos sanguíneos humanos. Desde el corazón, la sangre se bombea a la aorta y se distribuye a las arterias sistémicas. Las arterias carótidas llevan sangre a la cabeza. Las arterias braquiales llevan sangre a los brazos. La aorta torácica lleva sangre por el tronco del cuerpo a lo largo de la columna vertebral. Las arterias hepática, gástrica y renal, que se ramifican desde la aorta torácica, llevan sangre al hígado, estómago y riñones, respectivamente. La arteria ilíaca lleva sangre a las piernas. La sangre se devuelve al corazón a través de dos venas principales, la vena cava superior en la parte superior y la vena cava inferior en la parte inferior. Las venas yugulares devuelven sangre de la cabeza. Las venas basílicas devuelven sangre de los brazos. Las venas hepática, gástrica y renal devuelven sangre del hígado, estómago y riñones, respectivamente. La vena ilíaca devuelve sangre de las piernas. — Figura\(\PageIndex{6}\): Se muestran las principales arterias y venas humanas. (crédito: modificación de obra de Mariana Ruiz Villareal)

Las arteriolas divergen en lechos capilares. Los lechos capilares contienen una gran cantidad (10 a 100) de capilares que se ramifican entre las células y tejidos del cuerpo. Los capilares son tubos de diámetro estrecho que pueden encajar los glóbulos rojos en una sola fila y son los sitios para el intercambio de nutrientes, desechos y oxígeno con los tejidos a nivel celular. El líquido también cruza el espacio intersticial desde los capilares. Los capilares convergen nuevamente en vénulas que se conectan a venas menores que finalmente se conectan a venas mayores que llevan sangre alta en dióxido de carbono de regreso al corazón. Las venas son vasos sanguíneos que devuelven la sangre al corazón. Las venas principales drenan la sangre de los mismos órganos y extremidades que suministran las arterias principales. El líquido también se devuelve al corazón a través del sistema linfático.

La estructura de los diferentes tipos de vasos sanguíneos refleja su función o capas. Hay tres capas distintas, o túnicas, que forman las paredes de los vasos sanguíneos (Figura\(\PageIndex{7}\)). La primera túnica es un revestimiento interno liso de células endoteliales que están en contacto con los glóbulos rojos. La túnica endotelial es continua con el endocardio del corazón. En los capilares, esta sola capa de células es la ubicación de difusión de oxígeno y dióxido de carbono entre las células endoteliales y los glóbulos rojos, así como el sitio de intercambio vía endocitosis y exocitosis. El movimiento de materiales en el sitio de los capilares está regulado por vasoconstricción, estrechamiento de los vasos sanguíneos y vasodilatación, ensanchamiento de los vasos sanguíneos; esto es importante en la regulación general de la presión arterial.

Las venas y arterias tienen dos túnicas más que rodean el endotelio: la túnica media está compuesta por músculo liso y la capa más externa es tejido conectivo (colágeno y fibras elásticas). El tejido conectivo elástico estira y sostiene los vasos sanguíneos, y la capa de músculo liso ayuda a regular el flujo sanguíneo alterando la resistencia vascular a través de la vasoconstricción y la vasodilatación. Las arterias tienen músculo liso y tejido conectivo más gruesos que las venas para acomodar la mayor presión y velocidad de la sangre recién bombeada. Las vetas son de paredes más delgadas ya que la presión y el caudal son mucho menores. Además, las venas son estructuralmente diferentes a las arterias en que las venas tienen válvulas para evitar el reflujo de la sangre. Debido a que las venas tienen que trabajar contra la gravedad para que la sangre regrese al corazón, la contracción del músculo esquelético ayuda con el flujo de sangre de regreso al corazón.

Las ilustraciones A y B muestran que las arterias y venas constan de tres capas, un endotelio interno llamado túnica íntima, una capa media de músculo liso y fibras elásticas llamada túnica media, y una capa externa de tejidos conectivos y fibras elásticas llamada túnica externa. Las dos capas externas son más delgadas en la vena que en la arteria. La cavidad central se llama lumen. Las venas tienen válvulas que se extienden hacia el lumen. — Figura\(\PageIndex{7}\): Las arterias y venas constan de tres capas: una túnica externa externa, una túnica media media y una túnica íntima interna. Los capilares consisten en una sola capa de células epiteliales, la túnica íntima. (crédito: modificación de obra por NCI, NIH)

Resumen

El músculo cardíaco bombea sangre a través de tres divisiones del sistema circulatorio: coronaria, pulmonar y sistémica. Hay una aurícula y un ventrículo en el lado derecho y una aurícula y un ventrículo en el lado izquierdo. El bombeo del corazón es una función de los cardiomiocitos, células musculares distintivas que están estriadas como el músculo esquelético pero bombean rítmica e involuntariamente como el músculo liso. El marcapasos interno inicia en el nódulo sinoauricular, que se encuentra cerca de la pared de la aurícula derecha. Las cargas eléctricas impulsan desde el nódulo SA provocando que las dos aurículas se contraigan al unísono; luego el pulso llega al nódulo auriculoventricular entre la aurícula derecha y el ventrículo derecho. Una pausa en la señal eléctrica permite que las aurículas se vacíen completamente en los ventrículos antes de que los ventrículos bombean la sangre. La sangre del corazón es transportada a través del cuerpo por una compleja red de vasos sanguíneos; las arterias quitan la sangre del corazón y las venas llevan la sangre de regreso al corazón.

Glosario

angina: dolor causado por el bloqueo parcial de las arterias coronarias por la acumulación de placa y la falta de oxígeno al músculo cardíaco

aorta: arteria mayor del cuerpo que quita la sangre del corazón

arteriola: pequeño vaso que conecta una arteria a un lecho capilar

arteria: vaso sanguíneo que quita la sangre del corazón

aterosclerosis: acumulación de placas grasas en las arterias coronarias del corazón

válvula auriculoventricular: colgajo membranoso unidireccional de tejido conectivo entre la aurícula y el ventrículo en el lado derecho del corazón; también conocido como válvula tricúspide

válvula bicúspide: (también, válvula mitral; válvula auriculoventricular izquierda) colgajo membranoso unidireccional entre la aurícula y el ventrículo en el lado izquierdo del corazón

capilar: vaso sanguíneo más pequeño que permite el paso de las células sanguíneas individuales y el sitio de difusión del oxígeno y el intercambio de nutrientes

lecho capilar: gran cantidad de capilares que convergen para llevar sangre a un órgano o tejido en particular

ciclo cardiaco: llenar y vaciar el corazón de la sangre mediante señales eléctricas que hacen que los músculos del corazón se contraigan y se relajen

cardiomiocitos: célula especializada del músculo cardíaco que está estriada pero se contrae involuntariamente como el músculo liso

arteria coronaria: vaso que suministra sangre al tejido cardíaco

vena coronaria: vaso que lleva la sangre del tejido cardíaco de regreso a las cámaras del corazón

diástole: fase de relajación del ciclo cardíaco cuando el corazón está relajado y los ventrículos se llenan de sangre

electrocardiograma (ECG): registro de los impulsos eléctricos del músculo cardíaco

endocardio: capa más interna de tejido en el corazón

epicardio: capa de tejido más externa del corazón

vena cava inferior: drena sangre de las venas que provienen de los órganos inferiores y las piernas

infarto de miocardio: (también, ataque cardíaco) bloqueo completo de las arterias coronarias y muerte del tejido muscular cardíaco

miocardio: células del músculo cardíaco que componen la capa media y la mayor parte de la pared del corazón

pericardio: capa de membrana que protege el corazón; también parte del epicardio

válvula semilunar: colgajo membranoso de tejido conectivo entre la aorta y un ventrículo del corazón (las válvulas semilunares aórticas o pulmonares)

nódulo sinoauricular (SA): el marcapasos interno del corazón; ubicado cerca de la pared de la aurícula derecha

vena cava superior: drena sangre de la vena yugular que proviene del cerebro y de las venas que provienen de los brazos

sístole: fase de contracción del ciclo cardíaco cuando los ventrículos bombean sangre hacia las arterias

válvula tricúspide: Colgajo membranoso unidireccional de tejido conectivo entre la aurícula y el ventrículo en el lado derecho del corazón; también conocido como válvula auriculoventricular

vasoconstricción: estrechamiento de un vaso sanguíneo

vasodilatación: ensanchamiento de un vaso sanguíneo

vena: vaso sanguíneo que devuelve la sangre al corazón

vena cava: vena mayor del cuerpo que devuelve sangre de las partes superior e inferior del cuerpo; ver la vena cava superior y la vena cava inferior

venule: vaso sanguíneo que conecta un lecho capilar a una vena