Fisiología Cardíaca

Potencial de Acción del Músculo Cardíaco

A continuación, se describen las fases del potencial de acción del músculo cardíaco:

• Fase 0 (Despolarización): Los canales rápidos de sodio se abren, provocando una rápida entrada de iones Na⁺.
• Fase 1 (Repolarización Inicial): Los canales rápidos de sodio se cierran, y se abren brevemente algunos canales de potasio, iniciando una repolarización transitoria.
• Fase 2 (Meseta): Los canales de calcio de tipo L se abren (entrada de Ca²⁺) y los canales rápidos de potasio se cierran, manteniendo el potencial de membrana despolarizado.
• Fase 3 (Repolarización Rápida): Los canales de calcio se cierran y los canales lentos de potasio se abren (salida de K⁺), lo que lleva a una rápida repolarización.
• Fase 4 (Potencial de Membrana en Reposo): La célula cardíaca se encuentra en su estado de reposo, mantenido por la bomba Na⁺/K⁺ y la permeabilidad al potasio.

Electrocardiograma (ECG): Ondas Principales

Las ondas del electrocardiograma (ECG) representan eventos eléctricos específicos del ciclo cardíaco:

• Onda P: Está producida por la propagación de la despolarización en las aurículas y es seguida por la contracción auricular.
• Ondas QRS: Aparecen aproximadamente 0.16 segundos después del inicio de la onda P como consecuencia de la despolarización eléctrica de los ventrículos, lo que inicia su contracción. El complejo QRS comienza poco antes del inicio de la sístole ventricular.
• Onda T: Representa la fase de repolarización de los ventrículos, indicando el inicio de su relajación. Esta onda se produce poco antes del final de la contracción ventricular.

Volúmenes Cardíacos y Ciclo Cardíaco

Volumen Telediastólico

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

Precarga

La precarga se refiere al grado de estiramiento de las fibras musculares cardíacas al final de la diástole, justo antes de la contracción. Es la presión telediastólica cuando el ventrículo ya se ha llenado.

Microcirculación y Capilares

Pared de los Capilares

La pared capilar está compuesta por una capa unicelular de células endoteliales y rodeada por una membrana basal muy fina en el exterior del capilar.

Aumento del Hematocrito

El aumento del hematocrito se denomina Policitemia.

Grosor y Diámetro Capilar

El grosor de la pared capilar es de aproximadamente 0.5 μm. El diámetro interno del capilar es de 4-9 μm.

Gasto Cardíaco y Retorno Venoso

Gasto Cardíaco

El gasto cardíaco es la cantidad de sangre que bombea el corazón hacia la aorta cada minuto.

Retorno Venoso

El retorno venoso es la cantidad de flujo sanguíneo que vuelve desde las venas hacia la aurícula derecha por minuto.

Regulación del Gasto Cardíaco

Mecanismo de Frank-Starling

El mecanismo de Frank-Starling es la capacidad intrínseca del corazón de adaptarse a volúmenes crecientes de flujo sanguíneo de entrada. Permite al corazón bombear automáticamente la sangre que le llega, sin acumulación excesiva en las aurículas o venas.

Factores de un Corazón Hipereficaz

1. La estimulación nerviosa (simpática).
2. La hipertrofia del músculo cardíaco.

Fisiología Respiratoria

Anatomía Funcional del Sistema Respiratorio

Unidad Respiratoria

La unidad respiratoria, donde ocurre el intercambio gaseoso, incluye las siguientes partes:

• Bronquiolo respiratorio
• Conductos alveolares
• Atrios alveolares
• Alveolos

Zona Reticular y Catecolaminas

La afirmación de que la zona reticular libera catecolaminas o es donde se encuentran es Falso. Las catecolaminas (adrenalina y noradrenalina) son liberadas principalmente por la médula suprarrenal.

Volúmenes y Capacidades Pulmonares

Volumen Corriente (Tidal)

El volumen tidal es sinónimo de volumen corriente, y su valor normal es de aproximadamente 500 ml.

Volumen de Reserva Inspiratoria

Es el volumen adicional de aire que se puede inspirar desde un volumen corriente normal y por encima del mismo: Volumen de Reserva Inspiratoria.

Volumen Corriente

Es el volumen de aire que se inspira o se espira en cada respiración normal: 500 ml (Volumen Corriente).

Intercambio Gaseoso y Membrana Respiratoria

Capas de la Membrana Respiratoria

La membrana respiratoria, a través de la cual se produce el intercambio de gases, consta de las siguientes capas:

• Capa de líquido que contiene surfactante
• Epitelio alveolar
• Membrana basal del epitelio alveolar
• Espacio intersticial
• Membrana basal endotelial
• Epitelio capilar

Factores que Determinan la Rapidez de Difusión Gaseosa

La rapidez con la que un gas atraviesa la membrana respiratoria está determinada por los siguientes factores:

1. El grosor de la membrana.
2. El área superficial de la membrana.
3. El coeficiente de difusión del gas en la sustancia de la membrana.
4. La diferencia de presión parcial del gas entre los dos lados de la membrana.

Componentes del Surfactante

Los componentes más importantes del surfactante pulmonar son:

• Fosfolípido dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC)
• Apoproteínas del surfactante
• Iones calcio

Regulación del Flujo Sanguíneo

Determinante de la Vasomotilidad

El determinante más importante de la vasomotilidad es la concentración de oxígeno en los tejidos.

Zonas Pulmonares de West

Las zonas pulmonares de West describen la relación entre la ventilación y la perfusión en diferentes partes del pulmón, influenciada por la gravedad:

• Zona 1: Alta ventilación y baja perfusión (más aire que sangre). Limita el intercambio gaseoso y puede generar espacio muerto fisiológico.
• Zona 2: Ventilación igual a perfusión (aire y sangre en equilibrio). Es la zona ideal para el intercambio gaseoso.
• Zona 3: Baja ventilación y alta perfusión (más sangre que aire). Limita el intercambio gaseoso y puede generar cortocircuitos fisiológicos.

Control Nervioso de la Respiración

Centro Neumotáxico

El centro neumotáxico está localizado dorsalmente en la porción superior de la protuberancia y controla principalmente la frecuencia y la profundidad de la respiración.

Aclimatación

La aclimatación se refiere al ajuste fisiológico que nuestro cuerpo realiza para adaptarse a cambios ambientales, como variaciones de temperatura, humedad, altitud o nivel de oxígeno en la sangre.

Factores que Influyen en la Difusión de Sustancias

Para que una sustancia se difunda a través de una membrana, los factores clave que influyen en su velocidad son:

• Espesor de la membrana
• Coeficiente de difusión de la sustancia
• Diferencia de presión (o concentración)

Nota: La urea es un ejemplo de sustancia que se difunde, no un componente del proceso de difusión en sí.

Reflejo de Insuflación de Hering-Breuer

El reflejo de insuflación de Hering-Breuer es un mecanismo protector que evita la sobredistensión pulmonar. Las señales de este reflejo afectan a la inspiración de una manera muy similar a las señales que proceden del centro neumotáxico, inhibiendo la inspiración cuando los pulmones se insuflan excesivamente.

Conceptos Adicionales de Fisiología Cardiovascular

Potencial de Acción Cardíaco: Fase 2 (Meseta)

Las consecuencias de la fase 2 (meseta) del potencial de acción cardíaco son:

1. Una mayor permeabilidad a los iones calcio (entrada de Ca²⁺).
2. La disminución de la permeabilidad a los iones potasio (salida de K⁺ reducida).

Ciclo Cardíaco: Fases de la Sístole

Período de Contracción Isovolumétrica (Isométrica)

Durante este período, los ventrículos se contraen, pero no se produce vaciado de sangre, ya que todas las válvulas están cerradas. Son necesarios aproximadamente 0.02 a 0.03 segundos para que el ventrículo acumule una presión suficiente para abrir las válvulas semilunares (aórtica y pulmonar).

Período de Eyección

El período de eyección comienza cuando la presión ventricular izquierda aumenta por encima de los 80 mmHg (o la presión ventricular derecha supera la presión pulmonar), abriendo las válvulas semilunares. Aproximadamente el 60% de la sangre del ventrículo al final de la diástole es expulsada durante la sístole.

Período de Eyección Rápida

Durante el período de eyección rápida, se expulsa aproximadamente el 70% (o 2/3) de la sangre eyectada.

Período de Eyección Lenta

Durante el período de eyección lenta, se expulsa el 30% restante (o 1/3) de la sangre eyectada.

Período de Relajación Isovolumétrica (Isométrica)

Al final de la sístole, comienza súbitamente la relajación ventricular. Durante aproximadamente 0.03 a 0.06 segundos, el músculo cardíaco continúa relajándose sin cambio de volumen, ya que todas las válvulas están cerradas.

Volumen Telediastólico (VTD)

Es el volumen de sangre en cada ventrículo al final de la diástole, justo antes de la sístole, que oscila entre 110 y 120 ml.

Volumen Sistólico (VS)

Es la cantidad de sangre expulsada por cada ventrículo durante una sístole. A medida que los ventrículos se vacían durante la sístole, el volumen disminuye aproximadamente 70 ml.

Volumen Telesistólico (VTS)

Es el volumen de sangre restante en cada ventrículo al final de la sístole, aproximadamente 40 a 50 ml.

Fracción de Eyección (FE)

La fracción de eyección es el porcentaje del volumen telediastólico que es propulsada fuera del ventrículo durante la sístole, siendo aproximadamente 0.6 o 60% en un corazón sano. Cuando el corazón se contrae con fuerza, el volumen telesistólico puede disminuir hasta un valor tan bajo como 10 a 20 ml.

Válvulas Cardíacas

Válvulas Auriculoventriculares (Tricúspide y Mitral)

Las válvulas tricúspide y mitral impiden el flujo retrógrado de sangre desde los ventrículos hacia las aurículas durante la sístole.

Válvulas Semilunares (Aórtica y Pulmonar)

Las válvulas semilunares (aórtica y pulmonar) impiden el flujo retrógrado desde las arterias aorta y pulmonar hacia los ventrículos durante la diástole.

Presión Aórtica

Curva de Presión Aórtica

La curva de presión aórtica muestra cómo, cuando el ventrículo izquierdo se contrae, la presión ventricular aumenta rápidamente hasta que se abre la válvula aórtica, permitiendo la eyección de sangre.

Precarga y Poscarga

Precarga

La precarga es el grado de estiramiento de las fibras musculares cardíacas al final de la diástole, justo antes de la contracción. Se corresponde con la presión telediastólica cuando el ventrículo ya se ha llenado.

Ejemplo: En un shock hipovolémico, la precarga disminuye debido a la reducción del volumen sanguíneo que llega al corazón.

Poscarga

La poscarga es la carga o resistencia contra la que el músculo cardíaco debe ejercer su fuerza contráctil para eyectar la sangre. Para el ventrículo izquierdo, la poscarga es la presión de la aorta que se opone a la eyección de sangre.

Ejemplos: Hipertensión arterial, trombo en la aorta o coartación de la aorta aumentan la poscarga del corazón izquierdo.

Regulación del Bombeo Cardíaco

Los mecanismos básicos mediante los cuales se regula el bombeo del corazón son:

1. Regulación cardíaca intrínseca del bombeo (Mecanismo de Frank-Starling).
2. Control de la frecuencia cardíaca y de la fuerza de bombeo por el sistema nervioso autónomo.

Estimulación Parasimpática (Vagal)

La estimulación parasimpática (vagal) reduce la frecuencia cardíaca y la fuerza de la contracción miocárdica.

Sistema de Conducción Cardíaco

Fibras de Impulsos de Conducción

• El nódulo sinusal (SA) o sinoauricular: Genera el impulso rítmico normal, actuando como marcapasos principal.
• Las vías internodulares: Conducen impulsos desde el nódulo sinusal hasta el nódulo auriculoventricular.
• El nódulo auriculoventricular (AV): Retrasa los impulsos originados en las aurículas antes de que penetren en los ventrículos, permitiendo el llenado ventricular.
• El haz de His (AV): Conduce impulsos desde el nódulo AV hacia los ventrículos.
• Ramas izquierda y derecha del haz de Purkinje: Conducen los impulsos cardíacos rápidamente por todo el tejido de los ventrículos, asegurando una contracción coordinada.

Nódulo Sinusal (SA)

El nódulo sinusal es una pequeña banda elipsoide aplanada de músculo cardíaco especializado, de unos 3 mm de ancho, 15 mm de largo y 1 mm de grosor. Está localizado en la pared posterolateral superior de la aurícula derecha.

Autoexcitación

La autoexcitación es un proceso intrínseco de ciertas células cardíacas que les permite producir descargas y contracciones rítmicas automáticas.

Mecanismo de Ritmicidad y Potenciales de Membrana

Potenciales de Membrana en Reposo y Umbrales

• Potencial de membrana en reposo de la fibra muscular ventricular: Aproximadamente -90 mV.
• Potencial de membrana en reposo de la fibra del nódulo SA: Aproximadamente -55 mV.
• Canales rápidos de sodio: Están inactivos a -55 mV en las células del nódulo SA, lo que explica su despolarización lenta.
• Canales lentos de sodio-calcio: Se activan a -55 mV en las células del nódulo SA, siendo responsables de la despolarización.
• Conducción en el nódulo auriculoventricular: Se produce más lentamente, permitiendo el llenado ventricular.

Hiperpolarización

La hiperpolarización ocurre cuando, después de un potencial de acción, la célula se vuelve más negativa de lo normal (por ejemplo, a unos -55 o -60 mV) debido a la salida prolongada de iones potasio, lo que la hace menos excitable.

Canales Iónicos del Músculo Cardíaco

El músculo cardíaco posee tres tipos principales de canales iónicos de membrana, fundamentales para la generación y propagación del potencial de acción:

1. Los canales rápidos de sodio (Na⁺).
2. Los canales de calcio (en particular, canales de calcio de tipo L o lentos, Ca²⁺).
3. Los canales de potasio (K⁺).

Mecanismo de Autoexcitación

La autoexcitación en las células del nódulo sinusal es provocada por el desplazamiento gradual de su potencial de membrana hacia el umbral, debido a una permeabilidad intrínseca a los iones sodio y calcio.

Vías de Conducción Auricular

Vías Internodulares e Interauriculares

Las vías internodulares e interauriculares transmiten los impulsos cardíacos a través de las aurículas.

Banda Interauricular Anterior (Haz de Bachmann)

La banda interauricular anterior (también conocida como haz de Bachmann) atraviesa las paredes anteriores de las aurículas para dirigirse hasta la aurícula izquierda, asegurando su despolarización coordinada.

Retraso en la Conducción del Nódulo Auriculoventricular (AV)

El nódulo auriculoventricular (AV) es crucial porque retrasa la conducción del impulso desde las aurículas a los ventrículos, permitiendo que las aurículas se contraigan y llenen los ventrículos antes de la sístole ventricular.

• Retraso a nivel del nódulo AV y en el sistema de Haz de His: Aproximadamente 0.13 segundos.
• Retraso inicial de la conducción (desde el nódulo sinusal hasta el nódulo AV): Aproximadamente 0.03 segundos.
• Retraso total (desde el nódulo sinusal hasta el músculo ventricular): Aproximadamente 0.16 segundos antes de que la señal excitadora llegue finalmente al músculo ventricular.

Fibras de Purkinje

Las fibras de Purkinje son fibras de conducción especializadas, muy grandes, incluso más grandes que las fibras musculares ventriculares normales. Transmiten potenciales de acción a una velocidad muy alta, de 1.5 a 4 m/s, asegurando una rápida y coordinada contracción ventricular.

Estas fibras penetran aproximadamente 1/3 del grosor de la masa muscular ventricular.

Origen de las Fibras de Purkinje

Las fibras de Purkinje se originan de las ramas del Haz de His, que a su vez se desprende del nódulo auriculoventricular.

Características del Haz de His (AV)

Conducción Unidireccional

El Haz de His (AV) suele ser una vía de conducción unidireccional, permitiendo que los impulsos viajen solo desde las aurículas hacia los ventrículos.

Prevención de Reentrada

Una característica especial del Haz de His es su incapacidad (excepto en estados anormales) para conducir impulsos en sentido retrógrado. Esto impide la reentrada de impulsos cardíacos desde los ventrículos hacia las aurículas, asegurando una contracción anterógrada y coordinada.

Marcapasos Ectópicos Potenciales

Además del nódulo sinusal, el inicio anormal del impulso cardíaco (marcapasos ectópicos) puede ocurrir en:

1. El nódulo auriculoventricular.
2. Las fibras de Purkinje.

Velocidad de Transmisión del Impulso Cardíaco

Transmisión en el Músculo Ventricular

Una vez que el impulso llega al músculo ventricular a través de las fibras de Purkinje, la velocidad de transmisión en el propio miocardio ventricular es de solo 0.3 a 0.5 m/s, aproximadamente 1/6 parte de la velocidad en las fibras de Purkinje.

Marcapasos Cardíacos y Frecuencias Intrínsecas

Marcapasos Normal

El nódulo sinusal (SA) es el marcapasos normal del corazón, con una frecuencia de descarga intrínseca de 70 a 80 veces por minuto.

Marcapasos Secundarios

• Las fibras del nódulo auriculoventricular (AV) tienen una frecuencia rítmica intrínseca de 40 a 60 veces por minuto.
• Las fibras de Purkinje tienen una frecuencia intrínseca de entre 15 y 40 veces por minuto.

Marcapasos Ectópico

Un marcapasos ectópico es un marcapasos anormal situado en una localización distinta al nódulo sinusal. Su actividad puede dar lugar a una secuencia anormal de contracción de las diferentes partes del corazón y, en consecuencia, producir una debilidad significativa del bombeo cardíaco.

Los sitios comunes para marcapasos ectópicos incluyen:

• Nódulo auriculoventricular
• Fibras de Purkinje

Regulación Nerviosa del Corazón: Estimulación Simpática

La estimulación simpática aumenta el ritmo y la conducción del corazón debido a los siguientes efectos:

1. Aumenta la frecuencia de descarga del nódulo sinusal.
2. Incrementa la velocidad de conducción y el nivel de excitabilidad en todas las porciones del corazón.
3. Aumenta significativamente la fuerza de contracción de toda la musculatura cardíaca, tanto auricular como ventricular.

Factores que Provocan un Corazón Hipoeficaz

Un corazón puede volverse hipoeficaz (con una capacidad de bombeo reducida) debido a diversos factores, entre ellos:

• Aumento de la presión arterial (poscarga elevada).
• Inhibición de la excitación nerviosa del corazón (ej. por estimulación parasimpática excesiva).
• Bloqueo de una arteria coronaria (isquemia miocárdica).
• Cardiopatía congénita.
• Cardiopatía valvular.
• Miocarditis (inflamación del miocardio).
• Hipoxia cardíaca (falta de oxígeno en el tejido cardíaco).

Curvas de Retorno Venoso

Las curvas de retorno venoso ilustran la relación entre el retorno venoso y la presión en la aurícula derecha, influenciada por:

• La presión de la aurícula derecha (factor más importante).
• El grado de llenado de la circulación sistémica (volumen sanguíneo).
• La resistencia al flujo sanguíneo venoso.

Sistema Circulatorio: Funciones y Componentes

Funciones de la Circulación

La función principal de la circulación es atender las necesidades metabólicas del organismo, incluyendo:

• Transportar nutrientes hacia los tejidos del organismo.
• Transportar los productos de desecho metabólicos para su eliminación.
• Transportar las hormonas de una parte del organismo a otra para la comunicación intercelular.

Presiones a Vencer en el Corazón

El corazón debe generar suficiente presión para vencer la resistencia en los siguientes lugares:

• Ventrículo izquierdo: Debe vencer la presión arterial sistémica (en la aorta).
• Ventrículo derecho: Debe vencer la presión de la arteria pulmonar.

Circulación Sistémica (Mayor o Periférica)

La circulación sistémica (también conocida como circulación mayor o circulación periférica) aporta el flujo sanguíneo a todos los tejidos del organismo, excepto los pulmones.

Componentes Funcionales del Sistema Vascular

Los principales componentes funcionales del sistema vascular son:

• Arterias
• Arteriolas
• Capilares
• Vénulas
• Venas

Funciones Específicas de los Vasos Sanguíneos

• Arterias: Transportan la sangre con una presión alta hacia los tejidos.
• Arteriolas: Son las últimas ramas pequeñas del sistema arterial y actúan como vasos de resistencia, controlando el flujo sanguíneo hacia los capilares.
• Capilares: Son el sitio principal para el intercambio de líquidos, nutrientes, electrolitos, hormonas y otras sustancias entre la sangre y el líquido intersticial.
• Sustancias que se intercambian en los capilares: Agua, electrolitos, oxígeno, nutrientes, etc.
• Vénulas: Recogen la sangre de los capilares y se unen gradualmente para formar venas de tamaño progresivamente mayor.
• Venas: Funcionan como conductos para el transporte de sangre que vuelve desde las vénulas al corazón y actúan como un reservorio controlable para el volumen sanguíneo, adaptándose a las necesidades de la circulación.

Distribución del Volumen Sanguíneo

La distribución del volumen sanguíneo en los distintos componentes de la circulación es la siguiente:

• Circulación sistémica (84% del volumen total):
  • Venas: 64%
  • Arterias: 13%
  • Arteriolas y capilares: 7%
• Corazón y pulmones (16% del volumen total):
  • Pulmones: 9%
  • Corazón: 7%

Presiones en el Sistema Circulatorio

Lugares con Presiones Elevadas

Los lugares donde se manejan presiones elevadas en el sistema circulatorio incluyen:

• Ventrículo izquierdo (durante la sístole, la presión más alta del sistema).
• Grandes vasos (aorta y arterias sistémicas).
• Ventrículo derecho (durante la sístole, para la circulación pulmonar).
• Circulación pulmonar (especialmente la arteria pulmonar, aunque con presiones mucho menores que en la sistémica).

Valores de Presión Específicos

• La presión en el extremo arterial de los capilares sistémicos oscila desde 35 mmHg.
• La presión media «funcional» en la mayoría de los lechos vasculares es de 17 mmHg.
• La presión sistólica arterial pulmonar alcanza un promedio de 25 mmHg.
• La presión diastólica arterial pulmonar es de 8 mmHg.
• La presión arterial pulmonar media es de solo 16 mmHg.
• La media de la presión capilar pulmonar alcanza un promedio de solo 7 mmHg.

Principios Básicos de la Función Circulatoria

Los principios básicos que rigen la función circulatoria son:

1. El flujo sanguíneo (regulación local).
2. El gasto cardíaco (regulación central).
3. La regulación de la presión arterial.

Regulación del Flujo Sanguíneo Local

El flujo sanguíneo en la microvasculatura de cada tejido es regulado localmente para vigilar continuamente y satisfacer las necesidades metabólicas de su territorio.

Regulación de la Presión Arterial

El sistema circulatorio está dotado de un extenso sistema de control de la presión arterial para mantenerla dentro de rangos fisiológicos.

Respuestas Circulatorias a Señales Nerviosas

Las señales nerviosas, a través de reflejos, pueden provocar las siguientes respuestas en el sistema circulatorio:

• Aumentan la fuerza de bombeo del corazón.
• Provocan la contracción de los grandes reservorios venosos para aportar más sangre al corazón (aumento del retorno venoso).
• Provocan una constricción generalizada de las arteriolas en muchos tejidos, aumentando la resistencia periférica total.

Determinantes del Flujo Sanguíneo Vascular

El flujo sanguíneo que atraviesa un vaso sanguíneo está determinado principalmente por dos factores:

1. La diferencia de presión de la sangre entre los dos extremos de un vaso (gradiente de presión).
2. La resistencia al flujo sanguíneo que encuentra en el vaso (impedimentos).

Flujo Sanguíneo: Definición y Valores

Definición de Flujo Sanguíneo

El flujo sanguíneo es la cantidad de sangre que atraviesa un punto dado de la circulación en un período de tiempo determinado. Se expresa comúnmente en ml/min o L/min, aunque también puede expresarse en ml/seg.

Flujo Sanguíneo Global en Reposo

El flujo sanguíneo global de toda la circulación de un adulto en reposo es de aproximadamente 5,000 ml/min (5 L/min).

Microcirculación: Funciones y Regulación

Objetivo Principal de la Microcirculación

El principal objetivo de la microcirculación es el transporte de nutrientes hacia los tejidos y la eliminación de los productos de desecho celular.

Rol de las Arteriolas

Las arteriolas son vasos muy musculares con diámetros muy variables que controlan el flujo sanguíneo hacia cada tejido, regulando la resistencia periférica.

Vasomotilidad

La vasomotilidad se refiere al flujo intermitente de sangre a través de los capilares, que aparece y desaparece cada pocos segundos o minutos, regulado por la contracción y relajación de las metaarteriolas y esfínteres precapilares.

Intercambio Capilar: Mecanismos de Difusión

Difusión a Través de la Membrana Capilar

La difusión es el medio más importante por el cual se transfieren las sustancias entre el plasma sanguíneo y el líquido intersticial a través de la membrana capilar.

Base de la Difusión

La difusión es una consecuencia del movimiento térmico aleatorio de las moléculas de agua y de otras sustancias disueltas en el líquido, moviéndose de una zona de mayor concentración a una de menor concentración.

Tipos de Sustancias y Vías de Difusión

• Sustancias liposolubles: Difunden directamente a través de las membranas celulares del endotelio capilar. Ejemplos: Oxígeno (O₂) y Dióxido de carbono (CO₂).
• Sustancias hidrosolubles y no liposolubles: Difunden solo a través de los poros intercelulares en la membrana capilar. Ejemplos: Iones sodio (Na⁺) y Glucosa.

Líquido Intersticial y Matriz Extracelular

Componentes Sólidos del Líquido Intersticial

El líquido intersticial contiene dos tipos principales de estructuras sólidas que forman la matriz extracelular:

1. Haces de fibras de colágeno.
2. Filamentos de proteoglucano.

Características de los Componentes Sólidos

• Haces de fibras de colágeno: Recorren largas distancias en el intersticio, proporcionando resistencia tensil.
• Filamentos de proteoglucano: Son moléculas muy finas, enrolladas o retorcidas, compuestas principalmente por 98% de ácido hialurónico y 2% de proteínas. Son responsables de la formación del gel tisular.

Gel Tisular y Líquido Intersticial

Formación del Gel Intersticial

El líquido del intersticio, derivado por filtración y difusión de los capilares, se combina con los filamentos de proteoglucano para formar el gel tisular.

Características del Gel Tisular

El gel tisular es una combinación de filamentos de proteoglucano y líquido atrapado dentro de ellos, lo que le confiere las características de un gel. La difusión de sustancias a través de este gel se produce con una rapidez del 95 al 99% de la que se desplaza a través de un líquido libre.

Líquido Libre en el Intersticio

La cantidad de líquido libre presente en los tejidos normales es muy pequeña, generalmente mucho menor del 1% del volumen intersticial total.

Fuerzas de Starling en el Intercambio Capilar

Las fuerzas que tienden a desplazar los líquidos entre el capilar y el intersticio son:

• Presión hidrostática capilar (P_c): Tiende a desplazar el líquido hacia el exterior del capilar. En el extremo arterial, es de aproximadamente 30 mmHg.
• Presión negativa del líquido intersticial (P_if): Tiende a desplazar el líquido hacia el exterior del capilar. Es de aproximadamente -3 mmHg.
• Presión coloide osmótica del líquido intersticial (π_if): Tiende a desplazar el líquido hacia el exterior del capilar. Es de aproximadamente 8 mmHg.
• Presión coloide osmótica del plasma (π_p): Tiende a desplazar el líquido hacia el interior del capilar. Es de aproximadamente 28 mmHg.

Sistema Linfático

Función del Sistema Linfático

El sistema linfático representa una vía accesoria crucial a través de la cual el líquido y las proteínas pueden fluir desde los espacios intersticiales de regreso hacia la sangre.

Factores que Determinan el Flujo Linfático

El flujo linfático está determinado principalmente por:

1. La presión del líquido intersticial.
2. La actividad de la bomba linfática (contracción de los vasos linfáticos y compresión externa).

Fisiopatología: El Shock Circulatorio

Fases del Shock

El shock circulatorio, una condición de hipoperfusión tisular generalizada, se clasifica en tres fases:

1. Etapa no progresiva (o compensada): Los mecanismos compensadores circulatorios normales son suficientes para provocar la recuperación completa del paciente sin necesidad de tratamiento externo.
2. Etapa progresiva: Sin tratamiento, el shock empeora progresivamente hasta llevar a la muerte.
3. Etapa irreversible: El shock ha progresado a tal grado que ninguna forma de tratamiento conocida puede salvar la vida del paciente, incluso si la persona aún está viva.

Mecanismos Compensadores en el Shock No Progresivo

Los factores que contribuyen a la recuperación espontánea en la etapa no progresiva del shock incluyen:

1. Activación de los reflejos barorreceptores.
2. Respuesta isquémica del sistema nervioso central.
3. Relajación inversa por estrés del sistema circulatorio (relajación de los esfínteres precapilares y vénulas).
4. Aumento de la secreción renal de renina y formación de angiotensina II.
5. Aumento de la secreción de vasopresina (hormona antidiurética) en la hipófisis posterior.
6. Aumento de la secreción de adrenalina y noradrenalina en la médula suprarrenal.
7. Mecanismos compensadores que normalizan el volumen de sangre (ej., reabsorción de líquido intersticial).

Tipos de Shock Específicos

Fracaso Vasomotor

El fracaso vasomotor se refiere a la pérdida del tono vasomotor, lo que resulta en una vasodilatación generalizada y una disminución de la resistencia periférica total. Esto conduce a una caída significativa de la presión arterial y puede ser una causa de shock distributivo.

Causas de Shock Neurogénico

El shock neurogénico es un tipo de shock distributivo causado por la pérdida del tono vasomotor debido a una disfunción del sistema nervioso. Sus causas típicas incluyen:

1. Anestesia general profunda: Deprime el centro vasomotor.
2. Anestesia espinal: Puede ser una causa potente de shock neurogénico al bloquear las vías simpáticas.
3. Daño cerebral: Puede provocar parálisis vasomotora.

Efectos de la Histamina

La histamina, un mediador inflamatorio, provoca los siguientes efectos en el sistema circulatorio:

1. Aumento de la capacidad vascular debido a la dilatación venosa.
2. Dilatación de las arteriolas.
3. Un gran aumento de la permeabilidad capilar, lo que lleva a la extravasación de líquido.

Causas Típicas de Shock Séptico

El shock séptico es un tipo de shock distributivo causado por una infección sistémica grave. Sus causas típicas incluyen:

1. Peritonitis provocada por la diseminación de la infección desde el útero y las trompas de Falopio.
2. Peritonitis resultante de la rotura del aparato digestivo.
3. Infección corporal generalizada (sepsis).
4. Infección gangrenosa generalizada.
5. Diseminación de una infección hacia la sangre desde el riñón o las vías urinarias (urosepsis).

Características del Shock Séptico

El shock séptico presenta características distintivas, como:

1. Fiebre alta.
2. Vasodilatación importante en todo el cuerpo.
3. Alto gasto cardíaco (en etapas iniciales, a diferencia de otros tipos de shock).
4. Estasis sanguínea (flujo lento en capilares).
5. Desarrollo de microcoágulos de sangre en zonas extensas del cuerpo (coagulación intravascular diseminada, CID).

Fisiopatología General del Shock

Los pasos fisiopatológicos generales que conducen al shock son:

• Hipotensión: Disminución de la presión arterial.
• Hipoperfusión tisular: Reducción del flujo sanguíneo a los tejidos, lo que lleva a una oxigenación y nutrición inadecuadas.
• Falla multiorgánica: Disfunción progresiva de múltiples órganos y sistemas debido a la hipoperfusión prolongada.

Clasificación de los Tipos de Shock

Los principales tipos de shock se clasifican según su causa subyacente:

• Shock Hipovolémico: Causado por una disminución severa del volumen sanguíneo.
• Shock Cardiogénico: Causado por una falla del corazón para bombear sangre eficazmente.
• Shock Obstructivo: Causado por una obstrucción física al flujo sanguíneo en el corazón o los grandes vasos.
• Shock Distributivo: Causado por una vasodilatación generalizada que reduce la resistencia vascular sistémica, incluyendo:
  • Séptico (debido a infecciones graves).
  • Anafiláctico (debido a reacciones alérgicas severas).
  • Neurogénico (debido a disfunción del sistema nervioso).

Fisiología Respiratoria: Procesos Fundamentales

Componentes Principales de la Respiración

La respiración es un proceso complejo que involucra varios componentes principales:

1. Ventilación pulmonar: El movimiento de aire entre la atmósfera y los alvéolos.
2. Difusión de oxígeno (O₂) y dióxido de carbono (CO₂): El intercambio de gases entre los alvéolos y la sangre.
3. Transporte de oxígeno y dióxido de carbono: El movimiento de estos gases en la sangre y los líquidos corporales hacia y desde los tejidos.
4. Regulación de la ventilación: El control de la frecuencia y profundidad de la respiración, y otras facetas de la respiración.

Mecánica de la Ventilación Pulmonar: Presiones

El movimiento de entrada y salida de aire de los pulmones es impulsado por diferencias de presión, que incluyen:

• Presión pleural: La presión del líquido en el delgado espacio entre la pleura pulmonar y la pleura parietal.
• Presión alveolar: La presión del aire en el interior de los alvéolos pulmonares.
• Presión transpulmonar: La diferencia entre las presiones alveolar y pleural, que mantiene los pulmones expandidos.

Presión Pleural

La presión pleural es la presión del líquido en el delgado espacio que hay entre la pleura pulmonar (visceral) y la pleura de la pared torácica (parietal).

• Al inicio de la inspiración, la presión pleural es de aproximadamente -5 cmH₂O.
• Al final de la inspiración, la presión pleural es de aproximadamente -7.5 cmH₂O.

Volumen Corriente (Tidal)

El volumen corriente (tidal) es el volumen de aire que se inspira y espira en cada respiración normal. Su valor normal es de aproximadamente 500 ml (0.5 L).

Presión Alveolar

La presión alveolar es la presión del aire en el interior de los alvéolos pulmonares. La presión de referencia para la presión alveolar es de 0 cmH₂O (presión atmosférica).

Presión Transpulmonar y Presión de Retroceso

La presión transpulmonar es la diferencia entre las presiones alveolar y pleural. Es la fuerza que mantiene los pulmones expandidos.

La presión de retroceso es una medida de las fuerzas elásticas de los pulmones que tienden a colapsarlos en todos los momentos de la respiración.

Distensibilidad Pulmonar (Compliance)

Definición y Valor

La distensibilidad pulmonar (o compliance) es el volumen en que se expanden los pulmones por cada aumento unitario de presión transpulmonar. La distensibilidad pulmonar total es en promedio de aproximadamente 200 ml de aire por cmH₂O.

Fuerzas Elásticas Pulmonares

Las fuerzas elásticas de los pulmones son las que determinan las características del diagrama de distensibilidad y provienen de dos componentes principales:

1. Fuerzas elásticas del tejido pulmonar (fibras de elastina y colágeno).
2. Fuerzas elásticas producidas por la tensión superficial del líquido alveolar.

Origen de las Fuerzas Elásticas

• Las fuerzas elásticas del tejido pulmonar están determinadas principalmente por las fibras de elastina y colágeno.
• Las fuerzas elásticas de la tensión superficial aumentan significativamente cuando el surfactante no está presente en el líquido alveolar, lo que dificulta la expansión pulmonar.

Surfactante Pulmonar

Definición y Composición

El surfactante es un agente activo de superficie en el agua que reduce significativamente la tensión superficial del líquido alveolar. Es una mezcla compleja de varios fosfolípidos, proteínas e iones.

Secreción del Surfactante

El surfactante es secretado por células epiteliales alveolares especiales, específicamente:

• Neumocito tipo II (o tipo 2): Constituyen aproximadamente el 10% de las células alveolares y son los responsables de secretar el surfactante.
• Neumocito tipo I (o tipo 1): Constituyen aproximadamente el 90% de las células alveolares y son células planas que forman la estructura principal de la pared alveolar, facilitando el intercambio gaseoso. No secretan surfactante.

Evaluación de la Función Pulmonar: Espirometría

Espirometría

La espirometría es una técnica utilizada para estudiar la ventilación pulmonar, registrando el movimiento del volumen de aire que entra y sale de los pulmones. Sirve para valorar la actividad respiratoria y diagnosticar enfermedades pulmonares.

Capacidades Pulmonares

1. Capacidad Inspiratoria (CI): Es la cantidad máxima de aire que una persona puede inspirar después de una espiración normal (aproximadamente 3,500 ml).
2. Capacidad Residual Funcional (CRF): Es la cantidad de aire que queda en los pulmones al final de una espiración normal (aproximadamente 2,300 ml).
3. Capacidad Vital (CV): Es la cantidad máxima de aire que una persona puede expulsar de los pulmones después de una inspiración máxima (aproximadamente 4,600 ml).
4. Capacidad Pulmonar Total (CPT): Es el volumen máximo al que se pueden expandir los pulmones con el máximo esfuerzo posible (aproximadamente 5,800 ml).

Volumen Respiratorio Minuto y Ventilación Alveolar

Volumen Respiratorio Minuto (Ventilación Minuto)

El volumen respiratorio minuto (o ventilación minuto) es la cantidad total de aire nuevo que pasa hacia las vías aéreas en cada minuto. Se calcula multiplicando el volumen corriente (aproximadamente 500 ml) por la frecuencia respiratoria por minuto.

Ventilación Alveolar

La ventilación alveolar es la velocidad a la que llega aire nuevo a las zonas de intercambio gaseoso de los pulmones. Su función es renovar continuamente el aire en estas áreas.

Espacio Muerto y Zonas de Intercambio Gaseoso

Espacio Muerto

El espacio muerto se refiere a la parte del aire que respira una persona que nunca llega a las zonas de intercambio gaseoso, sino que simplemente llena las vías aéreas conductoras donde no se produce intercambio.

Lugares de Intercambio Gaseoso

El intercambio gaseoso en los pulmones se produce en las siguientes estructuras:

• Sacos alveolares (alvéolos).
• Bronquiolos respiratorios.
• Conductos alveolares.

Difusión de Gases a Través de la Membrana Respiratoria

Procesos de Intercambio Gaseoso

Los procesos clave en el intercambio gaseoso pulmonar son la difusión del oxígeno (O₂) desde los alvéolos a la sangre y la difusión del dióxido de carbono (CO₂) desde la sangre a los alvéolos.

Definición de Difusión

La difusión es el movimiento aleatorio de moléculas en todas las direcciones a través de la membrana respiratoria y los líquidos adyacentes, impulsado por gradientes de presión parcial.

Base Molecular de la Difusión Gaseosa

Para que se produzca la difusión, debe haber una fuente de energía, que procede del movimiento cinético aleatorio de las propias partículas gaseosas.

Importancia de la Diferencia de Presión

La diferencia de presión parcial de un gas entre dos puntos es el principal factor que provoca la difusión de gases a través de líquidos y membranas.

Composición del Aire Alveolar vs. Aire Atmosférico

La composición del aire alveolar difiere significativamente de la del aire atmosférico debido a varios factores:

1. El aire alveolar es sustituido solo de manera parcial por aire atmosférico en cada respiración.
2. El O₂ se absorbe constantemente hacia la sangre pulmonar desde el aire alveolar.
3. El CO₂ está difundiendo constantemente desde la sangre pulmonar hacia los alvéolos.
4. El aire atmosférico seco que entra en las vías aéreas es humidificado incluso antes de que llegue a los alvéolos.

Humidificación y Composición Gaseosa

La humidificación del aire en las vías aéreas es un proceso constante; la presión parcial de vapor de agua a una temperatura corporal normal de 37 °C es de 47 mmHg.

El aire atmosférico está compuesto casi totalmente por nitrógeno y oxígeno, apenas contiene CO₂ y poco vapor de agua.

Renovación del Aire Alveolar

El volumen de aire alveolar que es sustituido por aire atmosférico nuevo en cada respiración es de solo 1/7 del total.

• Con una ventilación alveolar normal, se elimina aproximadamente la mitad del gas en 17 segundos.
• Cuando la velocidad de ventilación alveolar es solo la mitad de lo normal, se elimina la mitad del gas en 34 segundos.
• Cuando la velocidad de la ventilación es el doble de lo normal, se elimina la mitad en aproximadamente 8 segundos.

Regulación de la Concentración de Oxígeno Alveolar

La concentración de O₂ en los alvéolos, y también su presión parcial (PO₂), está controlada por:

1. La velocidad de absorción de O₂ hacia la sangre.
2. La velocidad de entrada de O₂ nuevo a los pulmones por el proceso ventilatorio.

Dióxido de Carbono: Producción y Transporte

El dióxido de carbono (CO₂) se forma continuamente en el cuerpo como producto del metabolismo celular y después se transporta por la sangre hacia los alvéolos para su eliminación.

Factores que Afectan la Difusión Gaseosa

Factores que Aumentan el Grosor de la Membrana Respiratoria

Factores como el edema pulmonar y la fibrosis pulmonar pueden provocar un aumento del grosor de la membrana respiratoria, dificultando la difusión de gases.

Coeficiente de Difusión

El coeficiente de difusión para la transferencia de cada gas a través de la membrana respiratoria depende de la solubilidad del gas en el líquido de la membrana y de su peso molecular.

Flujo de Derivación (Shunt)

El flujo de derivación (shunt) se refiere a la sangre que atraviesa la circulación pulmonar sin realizar intercambio gaseoso efectivo con los alvéolos.

Presiones Parciales de Gases (PO₂ y PCO₂)

Presiones de Dióxido de Carbono (PCO₂)

Valores típicos de PCO₂ en diferentes compartimentos:

1. PCO₂ intracelular: 46 mmHg; PCO₂ intersticial: 45 mmHg.
2. PCO₂ de la sangre arterial que entra en los tejidos: 40 mmHg; PCO₂ de la sangre venosa que sale de los tejidos: 45 mmHg.
3. PCO₂ de la sangre que entra en los capilares pulmonares: 45 mmHg; PCO₂ del aire alveolar: 40 mmHg.

Presiones de Oxígeno (PO₂)

Valores típicos de PO₂ en diferentes compartimentos:

• PO₂ alveolar: 104 mmHg.
• PO₂ en el extremo arterial de los capilares tisulares (sangre arterial sistémica): 95-100 mmHg.
• PO₂ en el extremo venoso de los capilares tisulares (sangre venosa sistémica): 40 mmHg.

Transporte de Oxígeno y Dióxido de Carbono

Función de la Hemoglobina en el Transporte de Oxígeno

La hemoglobina es el principal transportador de oxígeno en la sangre:

• Aproximadamente el 97% del oxígeno se transporta unido a la hemoglobina desde los pulmones a los tejidos.
• El 3% restante del oxígeno se transporta disuelto en el agua del plasma y de las células sanguíneas.

Saturación de Hemoglobina

• La saturación porcentual de hemoglobina se refiere al aumento progresivo del porcentaje de hemoglobina unida al O₂ a medida que aumenta la PO₂ sanguínea (curva de disociación oxígeno-hemoglobina).
• La saturación de O₂ habitual de la sangre arterial sistémica es en promedio del 97%.
• La saturación de la hemoglobina en la sangre venosa mixta es en promedio del 75%.

Liberación de Oxígeno y Coeficiente de Utilización

La cantidad total de O₂ unido a la hemoglobina en la sangre arterial sistémica normal, con una saturación del 97%, es de aproximadamente 19.4 ml por cada 100 ml de sangre.

El coeficiente de utilización es el porcentaje de la sangre que cede su O₂ cuando pasa a través de los capilares tisulares. Su valor normal en reposo es del 25%.

Curva de Disociación Oxígeno-Hemoglobina

Factores que Desplazan la Curva hacia la Derecha (Efecto Bohr)

Un desplazamiento de la curva de disociación oxígeno-hemoglobina hacia la derecha indica una menor afinidad de la hemoglobina por el oxígeno, facilitando su liberación a los tejidos. Los factores que provocan este desplazamiento son:

1. Aumento de los iones hidrógeno (disminución del pH).
2. Aumento de la concentración de CO₂.
3. Aumento de la temperatura sanguínea.
4. Aumento de la concentración de 2,3-bisfosfoglicerato (2,3-BPG).

Formas de Transporte de CO₂

El dióxido de carbono (CO₂) se transporta en la sangre de las siguientes formas:

• Como CO₂ disuelto: Aproximadamente 7%.
• Unido a la hemoglobina (carbaminohemoglobina, Hb-CO₂): Aproximadamente 23%.
• Como ion bicarbonato (HCO₃^–): Aproximadamente 70% (la forma principal).

Efecto Bohr

El Efecto Bohr describe el desplazamiento de la curva de disociación oxígeno-hemoglobina hacia la derecha en respuesta a los aumentos del CO₂ y de los iones H⁺ (disminución del pH) en la sangre. Este efecto aumenta la liberación de O₂ desde la sangre hacia los tejidos, donde es más necesario.

Control Nervioso de la Respiración

Centro Respiratorio

El centro respiratorio, localizado en el tronco encefálico, está dividido en tres grupos principales de neuronas:

1. Un grupo respiratorio dorsal (GRD).
2. Un grupo respiratorio ventral (GRV).
3. El centro neumotáxico.

Señales Sensitivas al Centro Respiratorio

Las estructuras que transmiten señales sensitivas hacia el centro respiratorio para modular la respiración son:

1. Quimiorreceptores periféricos (cuerpos carotídeos y aórticos).
2. Barorreceptores (en el seno carotídeo y arco aórtico).
3. Diversos tipos de receptores en los pulmones (ej., receptores de estiramiento, receptores J).

Generación del Ritmo Respiratorio Básico

El ritmo básico de la respiración se genera principalmente en el grupo respiratorio dorsal (GRD) de neuronas, ubicado en el bulbo raquídeo.

Señal en Rampa Inspiratoria

La señal en rampa inspiratoria es una señal nerviosa que se transmite a los músculos respiratorios, principalmente el diafragma, aumentando gradualmente su actividad para producir una inspiración suave.

Las características clave de la rampa inspiratoria son:

1. Control de la velocidad de aumento de la señal en rampa.
2. Control del punto limitante en el que se interrumpe súbitamente la rampa, marcando el final de la inspiración.

Función del Centro Neumotáxico

El centro neumotáxico, ubicado en la protuberancia, tiene como efecto principal controlar el punto de «desconexión» de la rampa inspiratoria. Su función principal es limitar la inspiración y, por lo tanto, aumentar la frecuencia respiratoria.

Control Químico de la Respiración

El control químico de la respiración se refiere a la regulación de la ventilación en respuesta a los niveles de gases en sangre. El exceso de CO₂ o de iones hidrógeno (H⁺) en la sangre actúa principalmente de manera directa sobre el propio centro respiratorio, estimulándolo.

Rol del CO₂ y Quimiorreceptores

• El CO₂ es un potente estimulante de la zona quimiosensible del centro respiratorio.
• Los quimiorreceptores transmiten señales nerviosas al centro respiratorio del encéfalo para contribuir a la regulación de la actividad respiratoria, especialmente en respuesta a cambios en PO₂, PCO₂ y pH.

Localización de los Quimiorreceptores Periféricos

Los quimiorreceptores periféricos se encuentran en:

• Cuerpos carotídeos: Localizados bilateralmente en las bifurcaciones de las arterias carótidas comunes.
• Cuerpos aórticos: Localizados a lo largo del cayado de la aorta.

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