15.3B: Cómo funciona el sistema circulatorio humano
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- arterias y sus ramas terminales, las arteriolas
- venas y sus afluentes, las vénulas.
Presión Arterial
La sangre se mueve a través de las arterias, arteriolas y capilares debido a la fuerza creada por la contracción de los ventrículos.
Presión arterial en las arterias.
La oleada de sangre que se produce en cada contracción se transmite a través de las paredes elásticas de todo el sistema arterial donde se puede detectar como el pulso. Incluso durante el breve intervalo cuando el corazón está relajado —llamado diástole — todavía hay presión en las arterias. Cuando el corazón se contrae —llamado sístole — la presión aumenta.
La presión arterial se expresa en dos números, e.g., 120/80. El primero es la presión durante la sístole. La unidad de medida es el torr, en este ejemplo, la presión equivalente a la producida por una columna de mercurio de 120 mm de altura. El segundo número es la presión en la diástole.
Aunque la presión arterial puede variar mucho en un individuo, la presión alta continua, especialmente la presión diastólica, puede ser el síntoma o la causa de una variedad de dolencias. El término médico para la presión arterial alta es hipertensión.
Presión arterial en los capilares
La presión de la sangre arterial se disipa en gran medida cuando la sangre ingresa a los capilares. Los capilares son pequeños vasos con un diámetro casi igual al de un glóbulo rojo (7.5 µm). Aunque el diámetro de un solo capilar es bastante pequeño, el número de capilares suministrados por una sola arteriola es tan grande que se incrementa el área transversal total disponible para el flujo sanguíneo. Por lo tanto, la presión de la sangre a medida que ingresa a los capilares disminuye.
Presión arterial en las venas
Cuando la sangre sale de los capilares y entra en las vénulas y venas, queda poca presión para forzarla a lo largo. La sangre en las venas debajo del corazón es ayudada de regreso al corazón por la bomba muscular. Esto es simplemente el efecto apretador de contraer los músculos en las venas que los atraviesan. El flujo unidireccional al corazón se logra mediante válvulas dentro de las venas.
Intercambios entre sangre y células
Con raras excepciones, nuestra sangre no entra en contacto directo con las células que nutre. A medida que la sangre ingresa a los capilares que rodean un espacio tisular, una gran fracción de ella se filtra al espacio tisular. Es este fluido intersticial o extracelular (ECF) el que aporta a las células todos sus requerimientos y les quita sus productos. El número y distribución de los capilares es tal que probablemente ninguna célula esté más lejos que 50 µm de un capilar.
Cuando la sangre ingresa al extremo de la arteriola de un capilar, todavía se encuentra bajo presión (aproximadamente 35 torr) producida por la contracción del ventrículo. Como resultado de esta presión, una cantidad sustancial de agua y algunas proteínas plasmáticas se filtran a través de las paredes de los capilares hacia el espacio tisular. Así, el fluido, llamado líquido intersticial, es simplemente plasma sanguíneo menos la mayoría de las proteínas. Tiene la misma composición y se forma de la misma manera que el filtrado nefrico en los riñones. El líquido intersticial baña las células en el espacio tisular y las sustancias en él pueden ingresar a las células por difusión o transporte activo. Las sustancias, como el dióxido de carbono, pueden difundirse fuera de las células y entrar en el líquido intersticial.
Cerca del extremo venoso de un capilar, la presión arterial se reduce considerablemente (a aproximadamente 15 torr). Aquí entra en juego otra fuerza. Si bien la composición del líquido intersticial es similar a la del plasma sanguíneo, contiene una concentración menor de proteínas que el plasma y por lo tanto una concentración algo mayor de agua. Esta diferencia establece una presión osmótica. Aunque la presión osmótica es pequeña (~ 25 torr), es mayor que la presión arterial en el extremo venoso del capilar. En consecuencia, el fluido vuelve a entrar en el capilar aquí.
La primera de las cuatro gráficas (a) muestra esta relación equilibrada en el lecho capilar; las otras muestran lo que sucede cuando se altera el sistema.
Relaciones de presión en los capilares.
P A = presión arterial en el extremo de la arteriola del capilar.
P V = presión arterial en el extremo venular del capilar.
La línea horizontal representa la presión osmótica de la sangre.
Cuando la presión arterial es mayor que la presión osmótica, se produce la filtración del líquido intersticial (flechas que apuntan hacia abajo).
Cuando la presión arterial es menor que la presión osmótica, se produce la reabsorción del líquido intersticial (flechas hacia arriba).
a) La situación normal. Filtración y absorción son equilibrio.
b) Resultado de dilatación de las arteriolas. P A aumenta y el espacio tisular se llena de líquido intersticial.
c) Resultado de la constricción de las arteriolas. P A disminuye y el líquido intersticial se retira del espacio tisular.
d) Resultado de una disminución de la concentración de proteína en la sangre (como ocurre durante la desnutrición prolongada). Debido a la presión osmótica reducida (línea horizontal inferior), el líquido se acumula en los espacios tisulares dando como resultado edema.
Control de los Lechos Capilares
Se ha estimado que un humano adulto tiene alrededor de 60.000 millas (96,560 km) de capilares con una superficie total de unos 800—1000 m 2 (una superficie mayor a tres canchas de tenis). El volumen total de este sistema es de aproximadamente 5 litros, lo mismo que el volumen total de sangre. Sin embargo, si el corazón y los vasos principales deben mantenerse llenos, no se pueden llenar todos los capilares a la vez. Por lo que se produce una redirección continua de la sangre de órgano a órgano en respuesta a las necesidades cambiantes del cuerpo. Durante el ejercicio vigoroso, por ejemplo, los lechos capilares en los músculos esqueléticos se abren a expensas de los de las vísceras. Lo contrario ocurre después de una comida pesada.
La tabla muestra la distribución de la sangre en el cuerpo humano en reposo y durante el ejercicio vigoroso. Tenga en cuenta el aumento en el suministro de sangre a los órganos de trabajo (músculos esqueléticos y corazón). El aumento del suministro de sangre a la piel ayuda a la disipación del calor producido por los músculos. Obsérvese también que el suministro de sangre al cerebro se mantiene constante. El flujo sanguíneo total durante el ejercicio aumenta debido a un latido cardíaco más rápido y también a un mayor volumen de sangre bombeada a cada latido.
| Flujo Sanguíneo ml/min | ||
| En Resto | Durante el ejercicio extenuante |
|
| Corazón | 250 | 750 |
| Riñones | 1,200 | 600 |
| Músculos esqueléticos | 1,000 | 12,5000 |
| Piel | 400 | 1,900 |
| Vísceras | 1,400 | 600 |
| Cerebro | 750 | 750 |
| Otros | 600 | 400 |
| Total | 5,600 | 17,500 |
Las paredes de las arteriolas están enmarcadas en el músculo liso. La constricción de las arteriolas disminuye el flujo sanguíneo hacia los lechos capilares que suministran mientras que la dilatación tiene el efecto contrario. En tiempo de peligro u otro estrés, por ejemplo, las arteriolas que abastecen a los músculos esqueléticos se dilatarán mientras que disminuirá el ánima de las que abastecen a los órganos digestivos. Estas acciones son llevadas a cabo por
- el sistema nervioso autónomo
- controles locales en los lechos capilares
Control Local en los Lechos Capilares
- El óxido nítrico (NO) es un potente dilatador de arterias y arteriolas.
- Cuando se estimulan las células endoteliales que recubren estos vasos, sintetizan óxido nítrico. Se difunde rápidamente en las paredes musculares de los vasos provocando que se relajen.
- Además, a medida que la hemoglobina en los glóbulos rojos libera su O 2 en tejidos que respiran activamente, el pH bajado hace que también libere NO, lo que ayuda a dilatar los vasos para satisfacer la mayor necesidad del tejido.
La nitroglicerina, que a menudo se prescribe para reducir el dolor de la angina de pecho, lo hace generando óxido nítrico, que relaja las paredes de las arterias y arteriolas. El medicamento recetado citrato de sildenafilo (” Viagra “) hace lo mismo con los vasos que suministran sangre al pene. Los efectos de estos dos fármacos son aditivos y su uso conjunto podría precipitar una peligrosa caída de la presión arterial.
- Las células donde se produce la infección u otro daño liberan sustancias como la histamina que dilatan las arteriolas y así aumentan el flujo sanguíneo en la zona.
- En la mayor parte del cuerpo, el flujo de sangre a través de un capilar es controlado por la arteriola que lo suministra. En el cerebro, sin embargo, participa otro mecanismo. El grado de contracción de los pericitos, células que rodean el capilar, también ajusta el flujo de sangre a través del capilar. Los cambios en la actividad cerebral observados por procedimientos de imagen tales como IRMf y PET probablemente están influenciados por la actividad del pericito.
Choque
En algunas circunstancias, los lechos capilares pueden abrirse sin que otros se cierren en compensación. Aunque el volumen de sangre permanece sin cambios, la presión arterial disminuye abruptamente a medida que la sangre se acumula en los lechos capilares. Si no se trata, el shock suele ser fatal.
El shock también puede ser el resultado de una hemorragia severa. El corazón sólo puede bombear tanta sangre como recibe. Si la sangre insuficiente vuelve al corazón, su salida —y por lo tanto la presión arterial— disminuye. Los tejidos no reciben suficiente oxígeno. Esto es especialmente crítico para el cerebro y el corazón mismo. Para hacer frente al problema, las arteriolas contraen y apagan los lechos capilares, excepto las del cerebro y el corazón. Esto reduce el volumen del sistema y ayuda a mantener la presión arterial normal.
Los vertebrados que respiran aire que pasan largos períodos bajo el agua (por ejemplo, focas, pingüinos, tortugas y caimanes) emplean un mecanismo similar para garantizar que el suministro de oxígeno del corazón y el cerebro no disminuya seriamente. Cuando el animal se sumerge, el suministro de sangre al resto del cuerpo se reduce drásticamente de manera que lo que queda de oxígeno estará disponible para aquellos órganos que más lo necesitan: el cerebro y el corazón.
Regulación de la presión arterial por Hormonas
Una de las funciones del riñón es controlar la presión arterial y tomar medidas correctivas en caso de que disminuya. El riñón hace esto secretando la proteasa renina.
- La renina actúa sobre el angiotensinógeno, un péptido plasmático, separando un fragmento que contiene 10 aminoácidos llamado angiotensina I.
- la angiotensina I es escindida por una peptidasa secretada por los vasos sanguíneos llamada enzima convertidora de angiotensina (ECA) que produce angiotensina II, la cual contiene 8 aminoácidos.
- angiotensina II
- constriñe las paredes de las arteriolas cerrando los lechos capilares
- estimula los túbulos proximales en el riñón para reabsorber los iones de sodio
- estimula la corteza suprarrenal para liberar aldosterona. La aldosterona hace que los riñones recuperen aún más sodio y, por lo tanto, agua
- aumenta la fuerza del latido del corazón
- estimula la hipófisis para liberar la vasopresina
El Corazón
Un aumento en la presión arterial estira las aurículas del corazón. Esto desencadena la liberación del péptido natriurético auricular (ANP). ANP es un péptido de 28 aminoácidos. El ANP disminuye la presión arterial al:
- arteriolas relajantes
- inhibiendo la secreción de renina y aldosterona
- inhibiendo la reabsorción de iones de sodio en los conductos colectores de los riñones
Los efectos sobre el riñón reducen la reabsorción de agua por ellos aumentando así el flujo de orina y la cantidad de sodio que se excreta en ella (Estas acciones le dan a ANP su nombre: sodio = sodio; uresis = orinar). El efecto neto de estas acciones es reducir la presión arterial al reducir el volumen de volumen sanguíneo en el sistema.