1.8: El Sistema Circulatorio

Figura 21.1. Así como los sistemas de carreteras transportan personas y mercancías a través de una red compleja, el sistema circulatorio transporta nutrientes, gases y desechos por todo el cuerpo animal. (crédito: modificación de obra de Andrey Belenko)

Introducción

La mayoría de los animales son organismos multicelulares complejos que requieren un mecanismo para transportar nutrientes a través de sus cuerpos y eliminar los productos de desecho. El sistema circulatorio ha evolucionado con el tiempo desde la simple difusión a través de las células en la evolución temprana de los animales hasta una compleja red de vasos sanguíneos que llegan a todas las partes del cuerpo humano. Esta extensa red suministra oxígeno y nutrientes a las células, tejidos y órganos, y elimina el dióxido de carbono y los desechos, que son subproductos de la respiración.

En el núcleo del sistema circulatorio humano se encuentra el corazón. Del tamaño de un puño cerrado, el corazón humano está protegido debajo de la caja torácica. Hecho de músculo cardíaco especializado y único, bombea sangre por todo el cuerpo y al corazón mismo. Las contracciones cardíacas son impulsadas por impulsos eléctricos intrínsecos que el cerebro y las hormonas endocrinas ayudan a regular. Comprender la anatomía y función básicas del corazón es importante para comprender los sistemas circulatorio y respiratorio del cuerpo.

El intercambio de gases es una función esencial del sistema circulatorio. No se necesita un sistema circulatorio en organismos sin órganos respiratorios especializados porque el oxígeno y el dióxido de carbono se difunden directamente entre los tejidos de su cuerpo y el ambiente externo. Sin embargo, en organismos que poseen pulmones y branquias, el oxígeno debe ser transportado desde estos órganos respiratorios especializados a los tejidos corporales a través de un sistema circulatorio. Por lo tanto, los sistemas circulatorios han tenido que evolucionar para dar cabida a la gran diversidad de tamaños y tipos de cuerpo presentes entre los animales.

Visión general del sistema circulatorio

Al final de esta sección, podrás:

• Describir un sistema circulatorio abierto y cerrado
• Describir el líquido intersticial y la hemolinfa
• Comparar y contrastar la organización y evolución del sistema circulatorio vertebrado.

En todos los animales, excepto algunos tipos simples, el sistema circulatorio se utiliza para transportar nutrientes y gases a través del cuerpo. La difusión simple permite un intercambio de agua, nutrientes, desechos y gases en animales primitivos que tienen solo unas pocas capas celulares de espesor; sin embargo, el flujo a granel es el único método por el cual se accede a todo el cuerpo de organismos más grandes y complejos.

Arquitectura del Sistema Circulatorio

El sistema circulatorio es efectivamente una red de vasos cilíndricos: las arterias, venas y capilares que emanan de una bomba, el corazón. En todos los organismos vertebrados, así como en algunos invertebrados, se trata de un sistema de bucle cerrado, en el que la sangre no está libre en una cavidad. En un sistema circulatorio cerrado, la sangre está contenida dentro de los vasos sanguíneos y circula unidireccionalmente desde el corazón alrededor de la vía circulatoria sistémica, luego regresa nuevamente al corazón, como se ilustra en la Figura 21.2 a. A diferencia de un sistema cerrado, los artrópodos —incluyendo insectos, crustáceos y la mayoría de los moluscos—tienen un sistema circulatorio abierto, como se ilustra en la Figura 21.2 b. En un sistema circulatorio abierto, la sangre no está encerrada en los vasos sanguíneos sino que se bombea a una cavidad llamada hemocoel y se llama hemolinfa porque la sangre se mezcla con el líquido intersticial. A medida que el corazón late y el animal se mueve, la hemolinfa circula alrededor de los órganos dentro de la cavidad corporal y luego vuelve a entrar en los corazones a través de aberturas llamadas ostia. Este movimiento permite el intercambio de gases y nutrientes. Un sistema circulatorio abierto no utiliza tanta energía como un sistema cerrado para operar o mantener; sin embargo, existe un compromiso con la cantidad de sangre que puede trasladarse a órganos y tejidos metabólicamente activos que requieren altos niveles de oxígeno. De hecho, una razón por la que los insectos con tramos de alas de hasta dos pies de ancho (70 cm) no están alrededor hoy en día es probablemente porque fueron superados por la llegada de aves hace 150 millones de años. Se cree que las aves, que tienen un sistema circulatorio cerrado, se han movido de manera más ágil, lo que les permite obtener alimento más rápido y posiblemente aprovecharse de los insectos.

Figura 21.2. En (a) sistemas circulatorios cerrados, el corazón bombea sangre a través de vasos que están separados del líquido intersticial del cuerpo. La mayoría de los vertebrados y algunos invertebrados, como esta lombriz de tierra anélida, tienen un sistema circulatorio cerrado. En (b) los sistemas circulatorios abiertos, se bombea un líquido llamado hemolinfa a través de un vaso sanguíneo que desemboca en la cavidad corporal. La hemolinfa regresa al vaso sanguíneo a través de aberturas llamadas ostia. Los artrópodos como esta abeja y la mayoría de los moluscos tienen sistemas circulatorios abiertos.

Variación del Sistema Circulatorio en Animales

El sistema circulatorio varía desde sistemas simples en invertebrados hasta sistemas más complejos en vertebrados. Los animales más simples, como las esponjas (Porifera) y los rotíferos (Rotifera), no necesitan un sistema circulatorio porque la difusión permite un intercambio adecuado de agua, nutrientes y desechos, así como gases disueltos, como se muestra en la Figura 21.3 a. Los organismos que son más complejos pero que todavía solo tienen dos capas de células en su plan corporal, como las jaleas (Cnidaria) y las gelatinas de peine (Ctenophora) también utilizan difusión a través de su epidermis e internamente a través del compartimento gastrovascular. Tanto sus tejidos internos como externos son bañados en un ambiente acuoso e intercambian fluidos por difusión en ambos lados, como se ilustra en la Figura 21.3 b. El intercambio de líquidos es asistido por la pulsación del cuerpo de la medusa.

Figura 21.3. Los animales simples que consisten en una sola capa celular como la (a) esponja o solo unas pocas capas celulares como la (b) medusa no tienen sistema circulatorio. En cambio, los gases, los nutrientes y los desechos se intercambian por difusión.

Para organismos más complejos, la difusión no es eficiente para ciclar gases, nutrientes y desechos de manera efectiva a través del cuerpo; por lo tanto, evolucionaron sistemas circulatorios más complejos. La mayoría de los artrópodos y muchos moluscos tienen sistemas circulatorios abiertos. En un sistema abierto, un corazón latiente alargado empuja la hemolinfa a través del cuerpo y las contracciones musculares ayudan a mover los líquidos. Los crustáceos más grandes y complejos, incluidas las langostas, han desarrollado vasos arteriales para empujar la sangre a través de sus cuerpos, y los moluscos más activos, como los calamares, han desarrollado un sistema circulatorio cerrado y son capaces de moverse rápidamente para atrapar presas. Los sistemas circulatorios cerrados son una característica de los vertebrados; sin embargo, existen diferencias significativas en la estructura del corazón y la circulación de la sangre entre los diferentes grupos de vertebrados debido a la adaptación durante la evolución y las diferencias asociadas en la anatomía. La Figura 21.4 ilustra los sistemas circulatorios básicos de algunos vertebrados: peces, anfibios, reptiles y mamíferos.

Figura 21.4. (a) Los peces tienen los sistemas circulatorios más simples de los vertebrados: la sangre fluye unidireccionalmente desde el corazón de dos cámaras a través de las branquias y luego el resto del cuerpo. b) Los anfibios tienen dos vías circulatorias: una para oxigenar la sangre a través de los pulmones y la piel, y la otra para llevar oxígeno al resto del cuerpo. La sangre se bombea desde un corazón de tres cámaras con dos aurículas y un solo ventrículo. c) Los reptiles también tienen dos vías circulatorias; sin embargo, la sangre sólo se oxigena a través de los pulmones. El corazón tiene tres cámaras, pero los ventrículos están parcialmente separados por lo que se produce cierta mezcla de sangre oxigenada y desoxigenada excepto en cocodrilos y aves. d) Los mamíferos y aves tienen el corazón más eficiente con cuatro cámaras que separan completamente la sangre oxigenada y desoxigenada; bombea únicamente sangre oxigenada a través del cuerpo y sangre desoxigenada a los pulmones.

Como se ilustra en la Figura 21.4, los peces tienen un solo circuito para el flujo sanguíneo y un corazón de dos cámaras que tiene solo una única aurícula y un solo ventrículo. La aurícula recoge la sangre que ha regresado del cuerpo y el ventrículo bombea la sangre a las branquias donde se produce el intercambio de gases y la sangre se vuelve a oxigenar; esto se llama circulación branquial. Luego, la sangre continúa por el resto del cuerpo antes de regresar a la aurícula; esto se llama circulación sistémica. Este flujo unidireccional de sangre produce un gradiente de sangre oxigenada a desoxigenada alrededor del circuito sistémico del pez. El resultado es un límite en la cantidad de oxígeno que puede llegar a algunos de los órganos y tejidos del cuerpo, reduciendo la capacidad metabólica general de los peces.

En anfibios, reptiles, aves y mamíferos, el flujo sanguíneo se dirige en dos circuitos: uno a través de los pulmones y de regreso al corazón, lo que se llama circulación pulmonar, y el otro a través del resto del cuerpo y sus órganos incluyendo el cerebro (circulación sistémica). En los anfibios, el intercambio de gases también ocurre a través de la piel durante la circulación pulmonar y se conoce como circulación pulmocutánea.

Como se muestra en la Figura 21.4 b, los anfibios tienen un corazón de tres cámaras que tiene dos aurículas y un ventrículo en lugar del corazón de dos cámaras de peces. Las dos aurículas (cámaras superiores del corazón) reciben sangre de los dos circuitos diferentes (los pulmones y los sistemas), y luego hay cierta mezcla de la sangre en el ventrículo del corazón (cámara inferior del corazón), lo que reduce la eficiencia de la oxigenación. La ventaja de esta disposición es que la alta presión en los vasos empuja la sangre hacia los pulmones y el cuerpo. La mezcla es mitigada por una cresta dentro del ventrículo que desvía la sangre rica en oxígeno a través del sistema circulatorio sistémico y la sangre desoxigenada hacia el circuito pulmocutáneo. Por esta razón, a menudo se describe a los anfibios como de doble circulación.

La mayoría de los reptiles también tienen un corazón de tres cámaras similar al corazón de anfibios que dirige la sangre a los circuitos pulmonar y sistémico, como se muestra en la Figura 21.4 c. El ventrículo se divide de manera más efectiva por un tabique parcial, lo que resulta en una menor mezcla de sangre oxigenada y desoxigenada. Algunos reptiles (caimanes y cocodrilos) son los animales más primitivos para exhibir un corazón de cuatro cámaras. Los cocodrilos tienen un mecanismo circulatorio único donde el corazón desvía la sangre de los pulmones hacia el estómago y otros órganos durante largos períodos de inmersión, por ejemplo, mientras el animal espera presas o permanece bajo el agua esperando que la presa se pudra. Una adaptación incluye dos arterias principales que salen de la misma parte del corazón: una lleva sangre a los pulmones y la otra proporciona una ruta alternativa al estómago y otras partes del cuerpo. Otras dos adaptaciones incluyen un orificio en el corazón entre los dos ventrículos, llamado foramen de Panizza, que permite que la sangre se mueva de un lado del corazón al otro, y tejido conectivo especializado que ralentiza el flujo sanguíneo a los pulmones. En conjunto, estas adaptaciones han hecho de cocodrilos y caimanes uno de los grupos de animales más exitosos evolutivamente en la tierra.

En mamíferos y aves, el corazón también se divide en cuatro cámaras: dos aurículas y dos ventrículos, como se ilustra en la Figura 21.4 d. La sangre oxigenada se separa de la sangre desoxigenada, lo que mejora la eficiencia de la doble circulación y probablemente sea necesaria para el estilo de vida de sangre caliente de mamíferos y aves. El corazón de cuatro cámaras de aves y mamíferos evolucionó independientemente de un corazón de tres cámaras. La evolución independiente del mismo rasgo biológico o similar se conoce como evolución convergente.

Resumen

En la mayoría de los animales, el sistema circulatorio se utiliza para transportar sangre a través del cuerpo. Algunos animales primitivos utilizan la difusión para el intercambio de agua, nutrientes y gases. Sin embargo, los organismos complejos utilizan el sistema circulatorio para transportar gases, nutrientes y desechos a través del cuerpo. Los sistemas circulatorios pueden estar abiertos (mezclados con el líquido intersticial) o cerrados (separados del líquido intersticial). Los sistemas circulatorios cerrados son una característica de los vertebrados; sin embargo, existen diferencias significativas en la estructura del corazón y la circulación de la sangre entre los diferentes grupos de vertebrados debido a las adaptaciones durante la evolución y las diferencias asociadas en la anatomía. Los peces tienen un corazón de dos cámaras con circulación unidireccional. Los anfibios tienen un corazón de tres cámaras, que tiene algo de mezcla de la sangre, y tienen doble circulación. La mayoría de los reptiles no aviares tienen un corazón de tres cámaras, pero tienen poca mezcla de sangre; tienen doble circulación. Los mamíferos y las aves tienen un corazón de cuatro cámaras sin mezcla de sangre y doble circulación.

Componentes de la Sangre

Al final de esta sección, podrás:

• Enumerar los componentes básicos de la sangre
• Comparar glóbulos rojos y blancos
• Describir el plasma sanguíneo y el suero

La hemoglobina se encarga de distribuir el oxígeno, y en menor medida, el dióxido de carbono, a través de los sistemas circulatorios de humanos, vertebrados y muchos invertebrados. Sin embargo, la sangre es más que las proteínas. La sangre es en realidad un término utilizado para describir el líquido que se mueve a través de los vasos e incluye plasma (la porción líquida, que contiene agua, proteínas, sales, lípidos y glucosa) y las células (glóbulos rojos y blancos) y fragmentos celulares llamados plaquetas. El plasma sanguíneo es en realidad el componente dominante de la sangre y contiene el agua, las proteínas, los electrolitos, los lípidos y la glucosa. Las células son las encargadas de transportar los gases (glóbulos rojos) e inmunes a la respuesta (blancas). Las plaquetas son responsables de la coagulación de la sangre. El líquido intersticial que rodea a las células está separado de la sangre, pero en la hemolinfa, se combinan. En humanos, los componentes celulares constituyen aproximadamente 45 por ciento de la sangre y el plasma líquido 55 por ciento. La sangre es el 20 por ciento del líquido extracelular de una persona y el ocho por ciento del peso.

El papel de la sangre en el cuerpo

La sangre, al igual que la sangre humana ilustrada en la Figura 21.5, es importante para la regulación de los sistemas del cuerpo y la homeostasis. La sangre ayuda a mantener la homeostasis estabilizando el pH, la temperatura, la presión osmótica y eliminando el exceso de calor. La sangre apoya el crecimiento distribuyendo nutrientes y hormonas, y eliminando los desechos. La sangre juega un papel protector al transportar factores de coagulación y plaquetas para prevenir la pérdida de sangre y transportar los agentes que combaten la enfermedad o los glóbulos blancos a los sitios de infección.

Figura 21.5. Se muestran las células y componentes celulares de la sangre humana. Los glóbulos rojos entregan oxígeno a las células y eliminan el dióxido de carbono. Los glóbulos blancos, incluidos neutrófilos, monocitos, linfocitos, eosinófilos y basófilos, están involucrados en la respuesta inmune. Las plaquetas forman coágulos que evitan la pérdida de sangre después de una lesión.

Glóbulos Rojos

Los glóbulos rojos, o eritrocitos (eritro- = “rojo”; -cito = “célula”), son células especializadas que circulan por el cuerpo entregando oxígeno a las células; se forman a partir de células madre en la médula ósea. En los mamíferos, los glóbulos rojos son pequeñas células bicóncavas que en la madurez no contienen un núcleo ni mitocondrias y tienen un tamaño de solo 7—8 µm. En aves y reptiles no aviares, aún se mantiene un núcleo en los glóbulos rojos.

La coloración roja de la sangre proviene de la proteína hemoglobina que contiene hierro, ilustrada en la Figura 21.6a. El trabajo principal de esta proteína es transportar oxígeno, pero también transporta dióxido de carbono. La hemoglobina se empaqueta en los glóbulos rojos a una tasa de aproximadamente 250 millones de moléculas de hemoglobina por célula. Cada molécula de hemoglobina une cuatro moléculas de oxígeno para que cada glóbulo rojo lleve mil millones de moléculas de oxígeno. Hay aproximadamente 25 billones de glóbulos rojos en los cinco litros de sangre del cuerpo humano, los cuales podrían transportar hasta 25 sextillones (25 × 10 ²¹) moléculas de oxígeno en el cuerpo en cualquier momento. En los mamíferos, la falta de orgánulos en los eritrocitos deja más espacio para las moléculas de hemoglobina, y la falta de mitocondrias también impide el uso del oxígeno para la respiración metabólica. Solo los mamíferos tienen glóbulos rojos anucleados, y algunos mamíferos (camellos, por ejemplo) incluso tienen glóbulos rojos nucleados. La ventaja de los glóbulos rojos nucleados es que estas células pueden sufrir mitosis. Los glóbulos rojos anucleados se metabolizan anaeróbicamente (sin oxígeno), haciendo uso de una vía metabólica primitiva para producir ATP y aumentar la eficiencia del transporte de oxígeno.

No todos los organismos utilizan la hemoglobina como método de transporte de oxígeno. Los invertebrados que utilizan hemolinfa en lugar de sangre utilizan diferentes pigmentos para unirse al oxígeno. Estos pigmentos utilizan cobre o hierro para el oxígeno. Los invertebrados tienen una variedad de otros pigmentos respiratorios. La hemocianina, una proteína azul-verde que contiene cobre, ilustrada en la Figura 21.6b, se encuentra en moluscos, crustáceos y algunos de los artrópodos. La clorocruorina, un pigmento de color verde que contiene hierro, se encuentra en cuatro familias de gusanos tubulares poliquetos. La hemeritrina, una proteína roja que contiene hierro, se encuentra en algunos gusanos poliquetos y anélidos y se ilustra en la Figura 21.6c. A pesar del nombre, la hemeritrina no contiene un grupo hemo y su capacidad de transporte de oxígeno es pobre en comparación con la hemoglobina.

Figura 21.6. En la mayoría de los vertebrados, (a) la hemoglobina entrega oxígeno al cuerpo y elimina algo de dióxido de carbono. La hemoglobina está compuesta por cuatro subunidades proteicas, dos cadenas alfa y dos cadenas beta, y un grupo hemo que tiene hierro asociado a ella. El hierro se asocia reversiblemente con el oxígeno, y al hacerlo se oxida de Fe ²⁺ a Fe ³⁺. En la mayoría de los moluscos y algunos artrópodos, (b) la hemocianina entrega oxígeno. A diferencia de la hemoglobina, la hemolinfa no se transporta en las células sanguíneas, sino que flota libre en la hemolinfa. El cobre en lugar de hierro une el oxígeno, dando a la hemolinfa un color azul-verde. En los anélidos, como la lombriz de tierra, y algunos otros invertebrados, (c) la hemeritrina transporta oxígeno. Al igual que la hemoglobina, la hemeritrina se transporta en las células sanguíneas y tiene hierro asociado a ella, pero a pesar de su nombre, la hemeritrina no contiene hemo.

El tamaño pequeño y la gran superficie de los glóbulos rojos permiten una rápida difusión de oxígeno y dióxido de carbono a través de la membrana plasmática. En los pulmones, se libera dióxido de carbono y la sangre toma oxígeno. En los tejidos, el oxígeno se libera de la sangre y el dióxido de carbono se une para su transporte de regreso a los pulmones. Los estudios han encontrado que la hemoglobina también se une al óxido nitroso (NO). El NO es un vasodilatador que relaja los vasos sanguíneos y capilares y puede ayudar con el intercambio de gases y el paso de los glóbulos rojos a través de vasos estrechos. La nitroglicerina, un medicamento para el corazón para la angina y los ataques cardíacos, se convierte en NO para ayudar a relajar los vasos sanguíneos y aumentar el flujo de oxígeno a través del cuerpo.

Una característica de los glóbulos rojos es su recubrimiento de glicolípidos y glicoproteínas; estos son lípidos y proteínas que tienen moléculas de carbohidratos unidas. En los seres humanos, las glicoproteínas y glicolípidos de superficie en los glóbulos rojos varían entre individuos, produciendo los diferentes tipos de sangre, como A, B y O. Los glóbulos rojos tienen una vida media de 120 días, momento en el que se descomponen y reciclan en el hígado y el bazo por macrófagos fagocíticos, a tipo de glóbulo blanco.

Glóbulos Blancos

Los glóbulos blancos, también llamados leucocitos (leuko = blancos), constituyen aproximadamente el uno por ciento en volumen de las células en la sangre. El papel de los glóbulos blancos es muy diferente al de los glóbulos rojos: están involucrados principalmente en la respuesta inmune para identificar y apuntar a patógenos, como bacterias invasoras, virus y otros organismos extraños. Los glóbulos blancos se forman continuamente; algunos solo viven horas o días, pero algunos viven por años.

La morfología de los glóbulos blancos difiere significativamente de los glóbulos rojos. Tienen núcleos y no contienen hemoglobina. Los diferentes tipos de glóbulos blancos se identifican por su apariencia microscópica después de la tinción histológica, y cada uno tiene una función especializada diferente. Los dos grupos principales, ambos ilustrados en la Figura 21.7 son los granulocitos, que incluyen los neutrófilos, eosinófilos y basófilos, y los agranulocitos, que incluyen los monocitos y linfocitos.

Figura 21.7. a) Los granulocitos, incluidos neutrófilos, eosinófilos y basófilos, se caracterizan por un núcleo lobulado e inclusiones granulares en el citoplasma. Los granulocitos suelen ser los primeros en responder durante una lesión o infección. b) Los agranulocitos incluyen linfocitos y monocitos. Los linfocitos, incluyendo las células B y T, son responsables de la respuesta inmune adaptativa. Los monocitos se diferencian en macrófagos y células dendríticas, que a su vez responden a una infección o lesión.

Los granulocitos contienen gránulos en su citoplasma; los agranulocitos se llaman así por la falta de gránulos en su citoplasma. Algunos leucocitos se convierten en macrófagos que o bien permanecen en el mismo sitio o se mueven a través del torrente sanguíneo y se reúnen en sitios de infección o inflamación donde son atraídos por señales químicas de partículas extrañas y células dañadas. Los linfocitos son las células primarias del sistema inmune e incluyen las células B, las células T y las células asesinas naturales. Las células B destruyen las bacterias e inactivan sus toxinas. También producen anticuerpos. Las células T atacan virus, hongos, algunas bacterias, células trasplantadas y células cancerosas. Las células T atacan a los virus liberando toxinas que matan a los virus. Las células asesinas naturales atacan una variedad de microbios infecciosos y ciertas células tumorales.

Una razón por la que el VIH plantea importantes desafíos de manejo es porque el virus se dirige directamente a las células T al ingresar a través de un receptor. Una vez dentro de la célula, el VIH se multiplica utilizando la propia maquinaria genética de la célula T. Después de que el virus VIH se replica, se transmite directamente de la célula T infectada a los macrófagos. La presencia de VIH puede permanecer sin reconocerse durante un periodo extenso de tiempo antes de que se desarrollen síntomas completos de la enfermedad.

Plaquetas y factores de coagulación

La sangre debe coagular para curar heridas y evitar la pérdida excesiva de sangre. Los fragmentos de células pequeñas llamadas plaquetas (trombocitos) son atraídos hacia el sitio de la herida donde se adhieren extendiendo muchas proyecciones y liberando su contenido. Estos contenidos activan otras plaquetas y también interactúan con otros factores de coagulación, que convierten el fibrinógeno, una proteína soluble en agua presente en el suero sanguíneo en fibrina (una proteína no soluble en agua), haciendo que la sangre coagule. Muchos de los factores de coagulación requieren vitamina K para funcionar, y la deficiencia de vitamina K puede conducir a problemas con la coagulación de la sangre. Muchas plaquetas convergen y se pegan juntas en el sitio de la herida formando un tapón plaquetario (también llamado coágulo de fibrina), como se ilustra en la Figura 21.8b. El tapón o coágulo dura varios días y detiene la pérdida de sangre. Las plaquetas se forman a partir de la desintegración de células más grandes llamadas megacariocitos, como la que se muestra en la Figura 21.8a. Por cada megacariocito, se forman 2000—3000 plaquetas con 150,000 a 400,000 plaquetas presentes en cada milímetro cúbico de sangre. Cada plaqueta tiene forma de disco y 2—4 μm de diámetro. Contienen muchas vesículas pequeñas pero no contienen un núcleo.

Figura 21.8. a) Las plaquetas se forman a partir de células grandes llamadas megacariocitos. El megacariocito se descompone en miles de fragmentos que se convierten en plaquetas. b) Las plaquetas son necesarias para la coagulación de la sangre. Las plaquetas se acumulan en el sitio de una herida junto con otros factores de coagulación, como el fibrinógeno, para formar un coágulo de fibrina que evita la pérdida de sangre y permite que la herida cicatrice.

Plasma y Suero

El componente líquido de la sangre se llama plasma, y se separa girando o centrifugando la sangre a altas rotaciones (3000 rpm o superiores). Las células sanguíneas y las plaquetas están separadas por fuerzas centrífugas hacia el fondo de un tubo de muestra. La capa líquida superior, el plasma, consiste en 90 por ciento de agua junto con diversas sustancias necesarias para mantener el pH del cuerpo, la carga osmótica, y para proteger el cuerpo. El plasma también contiene los factores de coagulación y anticuerpos.

El componente plasmático de la sangre sin los factores de coagulación se llama suero. El suero es similar al líquido intersticial en el que la composición correcta de los iones clave que actúan como electrolitos es esencial para el funcionamiento normal de los músculos y nervios. Otros componentes en el suero incluyen proteínas que ayudan a mantener el pH y el equilibrio osmótico mientras dan viscosidad a la sangre. El suero también contiene anticuerpos, proteínas especializadas que son importantes para la defensa contra virus y bacterias. Los lípidos, incluido el colesterol, también se transportan en el suero, junto con otras sustancias que incluyen nutrientes, hormonas, desechos metabólicos, además de sustancias externas, como drogas, virus y bacterias.

La albúmina sérica humana es la proteína más abundante en el plasma sanguíneo humano y se sintetiza en el hígado. La albúmina, que constituye aproximadamente la mitad de la proteína del suero sanguíneo, transporta hormonas y ácidos grasos, amortigua el pH y mantiene las presiones osmóticas. La inmunoglobulina es un anticuerpo proteico producido en el revestimiento de la mucosa y juega un papel importante en la inmunidad mediada por anticuerpos.

Tipos de sangre relacionados con proteínas en la superficie de los glóbulos rojos

Los glóbulos rojos están recubiertos de antígenos hechos de glicolípidos y glicoproteínas. La composición de estas moléculas está determinada por la genética, que han evolucionado con el tiempo. En humanos, los diferentes antígenos de superficie se agrupan en 24 grupos sanguíneos diferentes con más de 100 antígenos diferentes en cada glóbulo rojo. Los dos grupos sanguíneos más conocidos son el ABO, mostrado en la Figura 21.9, y los sistemas Rh. Los antígenos de superficie en el grupo sanguíneo ABO son glicolípidos, llamados antígeno A y antígeno B. Las personas con tipo de sangre A tienen antígeno A, las que tienen el tipo sanguíneo B tienen antígeno B, las que tienen el tipo sanguíneo AB tienen ambos antígenos y las personas con tipo sanguíneo O no tienen antígeno alguno. Los anticuerpos llamados aglutinantes se encuentran en el plasma sanguíneo y reaccionan con los antígenos A o B, si los dos están mezclados. Cuando se combinan sangre tipo A y tipo B, se produce la aglutinación (aglutinación) de la sangre debido a anticuerpos en el plasma que se unen con el antígeno opuesto; esto provoca coágulos que coagulan en el riñón provocando insuficiencia renal. La sangre tipo O no tiene antígenos A ni B, y por lo tanto, la sangre tipo O se puede administrar a todos los tipos de sangre. La sangre tipo O negativa es el donante universal. La sangre tipo AB positiva es el aceptor universal porque tiene tanto antígeno A como B. Los grupos sanguíneos ABO fueron descubiertos en 1900 y 1901 por Karl Landsteiner en la Universidad de Viena.

El grupo sanguíneo Rh se descubrió por primera vez en monos Rhesus. La mayoría de las personas tienen el antígeno Rh (Rh+) y no tienen anticuerpos anti-Rh en la sangre. Las pocas personas que no tienen el antígeno Rh y son Rh— pueden desarrollar anticuerpos anti-Rh si se exponen a la sangre Rh+. Esto puede suceder después de una transfusión de sangre o después de que una mujer Rh— tenga un bebé Rh+. La primera exposición no suele provocar una reacción; sin embargo, en la segunda exposición, se han acumulado suficientes anticuerpos en la sangre para producir una reacción que provoca aglutinación y descomposición de los glóbulos rojos. Una inyección puede prevenir esta reacción.

Figura 21.9. Los glóbulos rojos humanos pueden tener glicoproteínas tipo A o B en su superficie, ambas glicoproteínas combinadas (AB), o ninguna (O). Las glicoproteínas sirven como antígenos y pueden provocar una respuesta inmune en una persona que recibe una transfusión que contiene antígenos desconocidos. La sangre tipo O, que no tiene antígenos A o B, no provoca una respuesta inmune cuando se inyecta en una persona de cualquier tipo sanguíneo. Así, O es considerado el donante universal. Las personas con sangre tipo AB pueden aceptar sangre de cualquier tipo de sangre, y el tipo AB se considera el aceptor universal.

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Resumen

Los componentes específicos de la sangre incluyen glóbulos rojos, glóbulos blancos, plaquetas y el plasma, que contiene factores de coagulación y suero. La sangre es importante para la regulación del pH, la temperatura, la presión osmótica del organismo, la circulación de nutrientes y la eliminación de desechos, la distribución de hormonas de las glándulas endocrinas, y la eliminación del exceso de calor; también contiene componentes para la coagulación de la sangre. Los glóbulos rojos son células especializadas que contienen hemoglobina y circulan por el cuerpo entregando oxígeno a las células. Los glóbulos blancos están involucrados en la respuesta inmune para identificar y apuntar a bacterias invasoras, virus y otros organismos extraños; también reciclan componentes de desecho, como los glóbulos rojos viejos. Las plaquetas y los factores de coagulación de la sangre provocan el cambio de la proteína soluble fibrinógeno a la proteína insoluble fibrina en el sitio de la herida formando un tapón. El plasma consiste en 90 por ciento de agua junto con diversas sustancias, como factores de coagulación y anticuerpos. El suero es el componente plasmático de la sangre sin los factores de coagulación.

Corazón y vasos sanguíneos de mamíferos

Al final de esta sección, podrás:

• 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 21.10. 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.

Figura 21.10. 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.

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

1. La sangre en la vena pulmonar está desoxigenada.
2. La sangre en la vena cava inferior está desoxigenada.
3. La sangre en la arteria pulmonar está desoxigenada.
4. La sangre en la aorta está oxigenada.

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 21.11. 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.

Figura 21.11. (a) El corazón se compone principalmente de 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.

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

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

El corazón está compuesto por tres capas; el epicardio, el miocardio y el endocardio, ilustrados en la Figura 21.11. 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 21.12. 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”.

Figura 21.12. 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 21.13, 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.

Figura 21.13. 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 21.14, 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.

Figura 21.14. 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.

Visita este sitio 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 21.15). 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.

Figura 21.15. 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 21.16). 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.

Figura 21.16. 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.

Regulación del flujo sanguíneo y de la presión arterial

Al final de esta sección, podrás:

• Describir el sistema de flujo sanguíneo a través del cuerpo
• Describir cómo se regula la presión arterial

La presión arterial (PA) es la presión ejercida por la sangre en las paredes de un vaso sanguíneo que ayuda a empujar la sangre a través del cuerpo. La presión arterial sistólica mide la cantidad de presión que la sangre ejerce sobre los vasos mientras el corazón late. La presión arterial sistólica óptima es de 120 mmHg. La presión arterial diastólica mide la presión en los vasos entre los latidos cardíacos. La presión arterial diastólica óptima es de 80 mmHg. Muchos factores pueden afectar la presión arterial, como las hormonas, el estrés, el ejercicio, comer, sentarse y estar de pie. El flujo sanguíneo a través del cuerpo está regulado por el tamaño de los vasos sanguíneos, por la acción del músculo liso, por válvulas unidireccionales y por la presión del fluido de la sangre misma.

Cómo fluye la sangre a través del cuerpo

La sangre es empujada a través del cuerpo por la acción del corazón que bombea. Con cada bomba rítmica, la sangre es empujada a alta presión y velocidad lejos del corazón, inicialmente a lo largo de la arteria principal, la aorta. En la aorta, la sangre viaja a 30 cm/s. A medida que la sangre se mueve hacia las arterias, arteriolas y finalmente a los lechos capilares, la velocidad de movimiento se ralentiza drásticamente hasta aproximadamente 0.026 cm/s, mil veces más lenta que la velocidad de movimiento en la aorta. Si bien el diámetro de cada arteriola y capilar individuales es mucho más estrecho que el diámetro de la aorta, y de acuerdo con la ley de continuidad, el fluido debe viajar más rápido a través de un tubo de diámetro más estrecho, la velocidad es en realidad más lenta debido a que el diámetro total de todos los capilares combinados está lejos mayor que el diámetro de la aorta individual.

La lenta velocidad de desplazamiento a través de los lechos capilares, que llegan a casi todas las células del cuerpo, ayuda con el intercambio de gases y nutrientes y también promueve la difusión de fluido hacia el espacio intersticial. Después de que la sangre ha pasado a través de los lechos capilares a las vénulas, venas y finalmente a las principales venas cavas, la velocidad de flujo vuelve a aumentar pero sigue siendo mucho más lenta que la velocidad inicial en la aorta. La sangre se mueve principalmente en las venas por el movimiento rítmico del músculo liso en la pared del vaso y por la acción del músculo esquelético a medida que el cuerpo se mueve. Debido a que la mayoría de las venas deben mover la sangre contra el tirón de la gravedad, se evita que la sangre fluya hacia atrás en las venas mediante válvulas unidireccionales Debido a que la contracción del músculo esquelético ayuda en el flujo sanguíneo venoso, es importante levantarse y moverse con frecuencia después de largos períodos de estar sentado para que la sangre no se acumule en las extremidades.

El flujo sanguíneo a través de los lechos capilares se regula dependiendo de las necesidades del cuerpo y es dirigido por señales nerviosas y hormonales. Por ejemplo, después de una comida grande, la mayor parte de la sangre se desvía al estómago por la vasodilatación de los vasos del sistema digestivo y la vasoconstricción de otros vasos. Durante el ejercicio, la sangre se desvía a los músculos esqueléticos a través de la vasodilatación mientras que la sangre al sistema digestivo se disminuiría a través de la vasoconstricción. La sangre que ingresa a algunos lechos capilares está controlada por músculos pequeños, llamados esfínteres precapilares, ilustrados en la Figura 21.17. Si los esfínteres están abiertos, la sangre fluirá hacia las ramas asociadas de la sangre capilar. Si todos los esfínteres están cerrados, entonces la sangre fluirá directamente de la arteriola a la vénula a través del canal de la vía (ver Figura 21.17). Estos músculos permiten que el cuerpo controle con precisión cuándo los lechos capilares reciben flujo sanguíneo. En un momento dado solo alrededor del 5-10% de nuestros lechos capilares en realidad tienen sangre fluyendo a través de ellos.

Figura 21.17. (a) Los esfínteres precapilares son anillos de músculo liso que regulan el flujo de sangre a través de los capilares; ayudan a controlar la ubicación del flujo sanguíneo hacia donde se necesita. (b) Las válvulas en las venas impiden que la sangre se mueva hacia atrás. (crédito a: modificación de obra por parte del NCI)

Las venas varicosas son venas que se agrandan debido a que las válvulas ya no se cierran correctamente, permitiendo que la sangre fluya hacia atrás. Las venas varicosas suelen ser las más prominentes en las piernas. ¿Por qué crees que este es el caso?

Visite este sitio para ver el flujo sanguíneo del sistema circulatorio.

Las proteínas y otros solutos grandes no pueden salir de los capilares. La pérdida del plasma acuoso crea una solución hiperosmótica dentro de los capilares, especialmente cerca de las vénulas. Esto provoca que alrededor del 85% del plasma que sale de los capilares se difume finalmente de nuevo en los capilares cerca de las vénulas. El 15% restante del plasma sanguíneo drena del líquido intersticial hacia los vasos linfáticos cercanos (Figura 21.18). El líquido en la linfa es similar en composición al líquido intersticial. El líquido linfático pasa a través de los ganglios linfáticos antes de regresar al corazón a través de la vena cava. Los ganglios linfáticos son órganos especializados que filtran la linfa por filtración a través de un laberinto de tejido conectivo lleno de glóbulos blancos. Los glóbulos blancos eliminan los agentes infecciosos, como bacterias y virus, para limpiar la linfa antes de que regrese al torrente sanguíneo. Después de limpiarla, la linfa regresa al corazón por la acción del bombeo del músculo liso, la acción del músculo esquelético y las válvulas unidireccionales que unen la sangre que regresa cerca de la unión de las venas cavas que ingresan a la aurícula derecha del corazón.

Figura 21.18. El líquido de los capilares se mueve hacia el espacio intersticial y los capilares linfáticos por difusión por gradiente de presión y también por ósmosis. De 7,200 litros de líquido bombeado por el corazón promedio en un día, se filtran más de 1,500 litros. (crédito: modificación de obra por NCI, NIH)

Diversidad de vertebrados en la circulación sanguínea

La circulación sanguínea ha evolucionado de manera diferente en vertebrados y puede mostrar variación en diferentes animales para la cantidad requerida de presión, ubicación de órganos y vasos, y tamaño de órgano. Los animales con cuello largo y aquellos que viven en ambientes fríos tienen distintas adaptaciones a la presión arterial.

Los animales de cuello largo, como las jirafas, necesitan bombear sangre hacia arriba desde el corazón contra la gravedad. La presión arterial requerida por el bombeo del ventrículo izquierdo sería equivalente a 250 mm Hg (mm Hg = milímetros de mercurio, una unidad de presión) para alcanzar la altura de la cabeza de una jirafa, la cual es 2.5 metros más alta que el corazón. No obstante, si no existieran controles y equilibrios, esta presión arterial dañaría el cerebro de la jirafa, sobre todo si se agachaba para beber. Estas comprobaciones y balanzas incluyen válvulas y mecanismos de retroalimentación que reducen la tasa de gasto cardíaco. Los dinosaurios de cuello largo como los saurópodos tuvieron que bombear sangre aún más alto, hasta diez metros por encima del corazón. Esto habría requerido una presión arterial de más de 600 mm Hg, lo que sólo podría haber sido logrado por un corazón enorme. La evidencia de un corazón tan enorme no existe y los mecanismos para reducir la presión arterial requeridos incluyen la desaceleración del metabolismo a medida que estos animales crecieron. Es probable que no se alimentaran rutinariamente de las copas de los árboles sino que pastaran en el suelo.

Al vivir en agua fría, las ballenas necesitan mantener la temperatura en su sangre. Esto se logra al estar las venas y arterias cercanas entre sí para que pueda ocurrir el intercambio de calor. Este mecanismo se denomina intercambiador de calor a contracorriente. Los vasos sanguíneos y todo el cuerpo también están protegidos por gruesas capas de grasa para evitar la pérdida de calor. En los animales terrestres que viven en ambientes fríos, el pelaje grueso y la hibernación se utilizan para retener el calor y ralentizar el metabolismo.

Presión Arterial

La presión del flujo sanguíneo en el cuerpo es producida por la presión hidrostática del líquido (sangre) contra las paredes de los vasos sanguíneos. El fluido se moverá de áreas de presiones hidrostáticas altas a bajas. En las arterias, la presión hidrostática cerca del corazón es muy alta y la sangre fluye hacia las arteriolas donde la velocidad de flujo se ralentiza por las estrechas aberturas de las arteriolas. Durante la sístole, cuando entra sangre nueva a las arterias, las paredes arteriales se estiran para acomodar el aumento de presión de la sangre extra; durante la diástole, las paredes vuelven a la normalidad debido a sus propiedades elásticas. La presión arterial de la fase sístole y la fase de diástole, graficadas en la Figura 21.19, da las dos lecturas de presión para la presión arterial. Por ejemplo, 120/80 indica una lectura de 120 mm Hg durante la sístole y 80 mm Hg durante la diástole. A lo largo del ciclo cardíaco, la sangre continúa vaciándose hacia las arteriolas a un ritmo relativamente uniforme. Esta resistencia al flujo sanguíneo se llama resistencia periférica.

Figura 21.19. La presión arterial está relacionada con la velocidad de la sangre en las arterias y arteriolas. En los capilares y venas, la presión arterial sigue disminuyendo pero la velocidad aumenta.

Regulación de la presión arterial

El gasto cardíaco es el volumen de sangre bombeada por el corazón en un minuto. Se calcula multiplicando el número de contracciones cardíacas que ocurren por minuto (frecuencia cardíaca) por el volumen del golpe (el volumen de sangre bombeada a la aorta por contracción del ventrículo izquierdo). Por lo tanto, el gasto cardíaco se puede aumentar aumentando la frecuencia cardíaca, como cuando se hace ejercicio. Sin embargo, también se puede aumentar el gasto cardíaco al aumentar el volumen del accidente cerebrovascular, como si el corazón se contrae con mayor fuerza. El volumen de los accidentes cerebrovasculares también se puede aumentar acelerando la circulación sanguínea a través del cuerpo para que entre las contracciones más sangre ingrese al corazón. Durante un esfuerzo intenso, los vasos sanguíneos se relajan y aumentan de diámetro, compensando el aumento de la frecuencia cardíaca y asegurando que la sangre oxigenada adecuada llegue a los músculos. El estrés desencadena una disminución en el diámetro de los vasos sanguíneos, en consecuencia aumentando la presión arterial. Estos cambios también pueden ser causados por señales nerviosas u hormonas, e incluso ponerse de pie o acostarse puede tener un gran efecto sobre la presión arterial.

Resumen

La sangre se mueve principalmente a través del cuerpo por el movimiento rítmico del músculo liso en la pared del vaso y por la acción del músculo esquelético a medida que el cuerpo se mueve. Se evita que la sangre fluya hacia atrás en las venas mediante válvulas unidireccionales. El flujo sanguíneo a través de los lechos capilares es controlado por esfínteres precapilares para aumentar y disminuir el flujo dependiendo de las necesidades del cuerpo y es dirigido por señales nerviosas y hormonales. Los vasos linfáticos toman líquido que se ha filtrado de la sangre a los ganglios linfáticos donde se limpia antes de regresar al corazón. Durante la sístole, la sangre ingresa a las arterias y las paredes arteriales se estiran para acomodar la sangre extra. Durante la diástole, las paredes arteriales vuelven a la normalidad. La presión arterial de la fase de sístole y la fase de diástole da las dos lecturas de presión para la presión arterial.

Licencia

Capítulo 21. El Sistema Circulatorio de Charles Molnar y Jane Gair está licenciado bajo una Licencia Creative Commons Attribution 4.0 Internacional, salvo que se indique lo contrario.