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Uswa Rasool

Fisiología- Grado en Farmacia 2018/19

Capítulo 14 Fisiología Cardiovascular El aparato cardiovascular está formado por el corazón, los vasos sanguíneos, también conocidos como vasculatura, las células y el plasma sanguíneo. Como ya sabemos el corazón humano tiene 4 cavidades, dos aurículas y dos ventrículos, y desde un punto de vista funcional podríamos considerar que el corazón representa dos bombas que están conectadas en serie. Por un lado, el ventrículo derecho que está bombeando sangre hacia la circulación pulmonar (como indica en la imagen), esa sangre regresa por las venas pulmonares a la aurícula izquierda, que pasa al ventrículo izquierdo (que será la otra bomba) que se encargará de bombear la sangre hacia todo el territorio pulmonar, una circulación sistémica, de tal manera que esa sangre aporte a todos los tejidos, oxígeno, nutrientes…y que recoja los elementos del metabolismo celular entre ellos, CO2. Los ventrículos mueven la sangre constantemente. Las aurículas tienen una función auxiliar muy importante, pero carecen de la potencial muscular necesaria como para generar una alta presión. Funcionan como cavidades intermedias que recogen sangre desde las

grandes venas, la derecha desde las venas cavas y la izquierda desde las pulmonares. Hay gente que tiene un

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tipo de arritmia en la cual las aurículas no bombean nada de sangre, estas personas siguen viviendo porque los ventrículos les funcionan bien, si esta falla tendremos problemas muy serios. El corazón de una persona promedio en reposo mueve aproximadamente 5 L / min, a esto se le llama gasto cardíaco o flujo cardíaco, lo representamos con una Q. Ese gasto cardíaco se modifica aumentando mucho cuando los territorios corporales empiezan a pedir oxígeno, cuando hacemos una actividad física, el corazón empieza a latir con más frecuencia y más fuerza, hasta llegar a valores alrededor de 20 L/min. Cuando un corazón late entre 60-70 veces por minuto, se daría una normocardia. Cuando late por encima de 90 latidos aproximadamente, una taquicardia, y por debajo de 50 latidos, una bravicardia. Una característica que tiene un corazón sano es que incluso en reposo está variando su respuesta instantánea, sobre todo debido a la respiración, esto se conoce como arritmia respiratoria, cuando aspiramos el corazón se acelera y al espirar se decelera. Sabemos que el ventrículo izquierdo tiene que bombear en reposo uno 5 L/min de sangre al igual que el derecho. Cuando el gasto en el ventrículo derecho varía del izquierdo tienen a equilibrarse, ya que deben de ser iguales, esto es lo que se llama estado estacionario. Las personas que sufren de insuficiencias cardíacas, si un ventrículo no funciona correctamente comenzarán a aparecer patologías graves, ya que los dos ventrículos deben ser igual de eficientes. ¿Qué resistencias le oponen al corazón el territorio vascular? Cuanta menos resistencia ofrezcan las arterias y las venas al movimiento de la sangre, más fácil será el trabajo del corazón. Cuanta más resistencia opongan, porque se están poniendo rígidas, el corazón cada vez tiene que hacer más fuerza para mover la sangre y en algunos casos se acaban lesionando.

Presión, volumen, flujo y resistencia Una respuesta mecánica simple a ¿por qué fluye la sangre? es que los líquidos y los gases fluyen a través de gradientes de presión (ΔP) desde regiones de presión más alta hasta regiones con una presión más baja. Por ello, aunque el gasto cardíaco izquierdo y derecho deba ser igual, las presiones de la sangre en el corazón izquierdo (la parte izquierda) y en la derecha son distintas. El izquierdo genera (120mmHg) casi 5 veces más presión que el derecho (25-30mmHg). La ecuación que nos determina el flujo es: Q = AP (Pvi–Pad) R (esto en la parte izquierda) Pvi = presión ventrículo izquierdo Pad = presión aurícula derecha R = resistencia En el caso del corazón derecho, comienza en el ventrículo derecho y termina en la aurícula izquierda. Si necesito en el paso de circulación sistémica, sabiendo que a la salida del ventrículo izquierdo tenemos una presión de 120 mmHg y en la auricula derecha una presión de unos 10 mmHg, la ΔP = 110mmHg. Entre el ventrículo derecho y la aurícula izquierda, tenemos ΔP= 20 mmHg. 5 = 110/R ; 5=20/R En estas dos ecuaciones para que Q siga siendo 5 lo que cambia es la resistencia, en el circuito pulmonar es mucho más baja, porque la longitud conjunta de todos los vasos pulmonares es mucho más baja que en el circuito sistémico. La resistencia depende de la viscosidad de la sangre, que nosotros vamos a asumir que se mantiene constante. Todo esto depende del radio (r4), ya que el radio es lo que más varía, por eso cuanto más grande sea el radio, menos resistencia habrá, y si el radio es más pequeño la resistencia aumenta muchísimo. Esto significa, partiendo de (r4), que si un vaso aumenta su radio al doble la resistencia disminuye 16 veces. Y si un vaso disminuye su radio a la mitad la resistencia aumenta 16 veces. En resumen, el radio de los vasos

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sanguíneos es el factor determinante de la resistencia que opone el sistema circulatorio al bombeo de la sangre.

En esta gráfica tenemos la caída de presión que se produce en el sistema circulatorio humano desde el ventrículo izquierdo (utilizan presiones arteriales medias que las veremos en otros temas) hasta la aurícula derecha donde la presión es muy pequeña. Como vemos al llegar a las arteriolas hay un gran cambio de presión que se denomina caída de presión. El no mantener un gradiente de presión adecuado hace que la sangre no fluya y provoca la muerte.

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En la imagen de la izquierda (c), el tubo de abajo indica que el líquido solo fluye con gradiente. En el tubo de abajo no hay flujo porque hay 100 mmHg al principio y al final. En la imagen de la derecha (d), el flujo depende de ΔP y no de las presiones absolutas. De esta dijo: que a medida que el radio del tubo disminuye, la resistencia del flujo aumenta.

Caudal y sección El flujo no es lo mismo que la velocidad del fluido, podemos tener un flujo por ejemplo 1L/min y que ese fluido dependiendo del diámetro de ese tubo y de otras cosas puede estar fluyendo por ejemplo a 5 cm / s (velocidad). La velocidad depende del caudal y de la sección.

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Hay una relación entre presión, flujo y velocidad, como vemos en la imagen, en el tramo estrecho la velocidad es mayor que en el tramo ancho, pero el flujo se mantiene. Esto sirve para que cuando la sangre llega al territorio capilar, la velocidad de la sangre sea lo suficientemente baja como para que de tiempo a realizarse en los capilares el intercambio de gases. Nuestro sistema arterial se va ramificando en arterias de menos calibre, pero la suma de las secciones de todas esas pequeñas arterias cada vez es más grande. Conforme aumenta la sección la velocidad va bajando.

Músculo Cardíaco y Corazón El corazón tiene cuatro cámaras El corazón se ubica en el centro de la cavidad torácica. El vértice o punta del corazón esta orientado hacia abajo y hace la izquierda del cuerpo, mientras que la base, más ancha, yace inmediatamente detrás del esternón. El corazón puede ser considerado como un cono invertido, con el vértice hacia abajo y la base hacia arriba. Dentro de la cavidad torácica, el corazón se ubica al lado ventral, entre los pulmones, con un vértice apoyado en el diafragma. El corazón está rodeado por un saco membranoso resistente, el pericardio. Una capa delgada del líquido pericárdico claro en el interior del pericardio lubrica la superficie externa del corazón cuando late dentro del saco. El corazón propiamente dicho está compuesto principalmente por musculo cardiaco o miocardio, cubierto por capas externa e interna delgada de epitelio y tejido conectivo. La masa del corazón esta compuesta por las paredes musculares gruesas de los ventrículos, las dos cámaras inferiores. Las aurículas, de paredes delgadas, se ubican por encima de los ventrículos. Los vasos sanguíneos mayores emergen de la base del corazón. La aorta y el tronco de la arteria pulmonar dirigen la sangre desde el corazón hacia los tejidos y los pulmones. Las venas cavas y las venas pulmonares retornan la sangre hacia el corazón.

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La superficie de los ventrículos está atravesada por surcos poco profundos que contienen a las arterias coronarias y las venas coronarias, que irrigan el musculo cardiaco. Los lados izquierdo y derecho del corazón están separados por el tabique interventricular.

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Las dos válvulas AV son diferentes. La válvula que separa la aurícula derecha y el ventrículo derecho tiene tres valvas y se llama válvula tricúspide. La válvula entre la aurícula izquierda y el ventrículo izquierdo tiene solo dos valvas y se llama válvula bicúspide (mitral). Las válvulas semilunares separan los ventrículos de las arterias principales. La válvula aortica esta entre el ventrículo izquierdo y la aorta, y la válvula pulmonar se ubica entre el ventrículo derecho y el tronco pulmonar.

¿De qué manera se contrae el corazón?

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La manera que tiene el corazón de contraerse es empezando desde el ápice y se va contrayendo de abajo a arriba hasta que la sangre finalmente sale por la arteria aorta y la arteria pulmonar. Además de contraerse también se retuerce (se “exprime”) para hacer mucho más efectiva la expulsión de sangre.

Válvulas del corazón y vías de conducción eléctricas del corazón. Hay unas estructuras aurícula-ventriculares (entre aurícula y ventrículo) que actúan como compuerta para hacer pasar o no la sangre de aurícula a ventrículo. Estas válvulas aurícula-ventriculares son: la válvula tricúspide, formada por tres partes; y la válvula bicúspide o mitral. La válvula tricúspide está situada entre aurícula dcha. y ventrículo derecho y la válvula bicúspide está situada entre aurícula izq. y ventrículo izq. Estas valvas están sujetas por unas “cuerdas” (que son tendones) llamadas precisamente cuerdas tendinosas. Lo que hacen estas cuerdas es sujetar estas dos valvas para que no se haga una eversión de sangre, es decir, para que la sangre no retorne a la aurícula. Para que esto no suceda estas cuerdas tendinosas que sujetan las valvas son ayudadas por unos músculos llamados músculos papilares donde se insertan las cuerdas tendinosas. Durante la contracción del ventrículo estos músculos se acortan y tiran de las cuerdas tendinosas para que las válvulas no se den la vuelta provocando así el retorno de la sangre. TIENE QUE QUEDAR CLARO QUE: Los músculos papilares actúan ofreciendo resistencia a que las válvulas auriculo-ventriculares se abran permitiendo el retorno de la sangre, es decir, estos músculos están relajados mientras la sangre pasa de aurícula a ventrículo, se contraen para impedir que la sangre retorne a la aurícula. 1. ENTRA SANGRE EN AURÍCULAS (AURÍCULAS RELAJADAS, LLENAS DE SANGRE) 2. SISTOLE AURICULAR (CONTRACCIÓN AURICULAS), APERTURA DE LAS VÁLVULAS Au-Ven. 9

Uswa Rasool Fisiología- Grado en Farmacia 2018/19 3. ENTRA SANGRE EN VENTRÍCULOS (VENTRÍCULOS RELAJADOS, LLENOS DE SANGRE) 4. SISTOLE VENTRICULAR (CONTRACCIÓN DE VENTRICULOS), APERTURA DE LAS VÁLVULAS SEMILUNARES. 5. DIASTOLE GENERAL: RELAJACIÓN DEL CORAZÓN

Cuando las válvulas auriculo-ventriculares y las válculas semilunares se cierran hacen un ruido y ese ruido es el que escuchamos cuando ponemos la oreja en el pecho de alguien, es como una especie de portazo (“dup-dum”). También encontramos otras dos válvulas situadas en la salida de la sangre del corazón a través de la arteria pulmonar y la arteria aorta (válvulas semilunares), estas son: la válvula pulmonar y la válvula aórtica. El corazón tiene por tanto 4 válvulas: dos auriculo-ventriculares y dos semilunares. Cuando nosotros oímos un corazón latir (“dup-dum”), el primer tono cardíaco que escuchamos es por el cierre de las válvulas auriculo-ventriculares y el segundo ruido, un poco más seco, ms rápido y más corto, se corresponde con el cierre de las válvulas semilunares. Este sonido rítmico nos indica que se está repitiendo un ciclo en el corazón. ¿COMO Y PORQUE SE ABREN Y SE CIERRAN LAS VÁLVULAS? – MUY IMPORTANTE Las válvulas se abren y se cierran exclusivamente por diferencia de presiones a un lado y a otro de la válvula. Si estamos en la aurícula izq. (válvula mitral) y al entrar sangre aumentamos la presión en esta con respecto a la presión ventricular que está al otro lado, habrá más presión en la aurícula y la válvula se abrirá. Cuando vence la presión en el ventrículo y sea más alta que la presión en la aurícula la válvula se cerrará. Es la propia contracción y relajación muscular de aurículas y ventrículos lo que hace que existan diferencias de presión en cada momento para que una válvula se abra o se cierre, todo esto de una manera absolutamente coordinada. 1. AUMENTA LA PRESIÓN EN AURICULA CON RESPECTO AL VENTRICULO. 2. EL VENTRICULO SE RELAJA Y SE ABRE LA VÁLVULA AV. 3. PASA SANGRE, EL VENTRICULO SE CONTRAE. 4. AUMENTA LA PRESIÓN EN EL VENTRICULO CON RESPECTO A LA AURICULA Y SE CIERRA LA VÁLVULA AV. 5. AHORA, LA PRESIÓN EN EL VENTRICULO ES MAYOR (PUESTO QUE SE ESTA CONTRAYENDO Y AUMENTANDO LA PRESIÓN) QUE EN LA ARTERIA CORRESPONDIENTE Y COMO CONSECUENCIA SE ABRE LA VÁLVULA SEMILUNAR. 6. DIASTOLE GENERAL – RELAJACIÓN DEL MÚSCULO CARDÍACO. ¿COMO CONSEGUIMOS ESA COORDINACIÓN? El corazón late durante un rato, aunque lo arranquemos del cuerpo. ¿Por qué? La actividad del corazón está regulada por fibras simpáticas y por fibras parasimpáticas, pero no las necesita para latir, lo que hacen estas fibras es que el corazón lata más rápido o más lento, pero no provocan el acto de latir. Esa coordinación existe gracias a que hay un tejido, similar al tejido nervioso, un tejido de conducción, eléctrico, que conecta las aurículas con los ventrículos, son las llamadas vías de conducción nerviosas del corazón (nodo sinoauricular (situado en la aurícula derecha, marcapasos natural del corazón)) y nodo auriculoventricular (situado entre las aurículas y los ventrículos). Estos nodos y estas fibras nerviosas poseen células que tienen la capacidad de autodespolarizarse para transmitir un impulso eléctrico que 10

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provocan el latido del corazón. Cada vez que ese nodo sinoauricular genera un pulso, situado cerca de la desembocadura de la vena cava superior, se despolariza (contrayéndose la aurícula) y se propaga esa despolarización desde la aurícula derecha hacia la aurícula izquierda ya que estas fibras se disponen de manera sincitial, es decir, en forma de red. Todas estas células que forman las fibras nerviosas del corazón están conectadas unas con otras a través de unas estructuras que permiten que la transmisión del potencial de acción se propague de una manera más rápida, denominadas discos intercalares. Si se despolariza una, ese potencial de acción que se ha generado se va a propagar a todas las demás. Como hay fibras que conectan la aurícula derecha con la aurícula izq., cuando se produce la despolarización en el nodo sinoauricular, esa despolarización se propaga rápidamente por todo el tejido auricular, ayudada además por vías de conducción más rápidas que son las vías interauriculares. Las aurículas están separadas eléctricamente de los ventrículos por una estructura aislante que evita que el impulso eléctrico se propague de aurículas a ventrículos, ya que el corazón no funcionaría bien. Sin embargo, tenemos otra estructura en el corazón, el nodo auriculoventricular, situado en la separación entre aurículas y ventrículos, por el cual es necesario que se propague la despolarización auricular. No puede pasar la despolarización por ningún otro sitio si no es a través de este nodo. El nodo auriculoventricular posee una velocidad de propagación muy pequeña, conduce muy lentamente, no como el nodo sinoauricular. Una vez el impulso pasa esa fase lenta por el nodo auriculoventricular, el impulso llega al haz de Hiss donde vuelve a aumentar la velocidad de conducción. Este haz de Hiss se divide en dos ramificaciones las cuales se dirigen directamente al ápice del corazón, a su base, donde estas empiezan a emitir muchísimas más ramificaciones (fibras de Purkinje) las cuales conducen muy deprisa también. Todo esto es lo que permite la sincronización entre aurículas y ventrículos. EXISTEN LAS ARRITMIAS, fallos en la emisión de impulsos en los nodos coronarios. Ritmo sinusal del corazón: ritmo llevado a cabo por el nodo sinoauricular (es lo normal) Si este nodo sinoauricular falla, existen mecanismos de emergencia a través de los cuales el nodo auriculoventricular entra en juego haciendo el papel de marcapasos ejercido anteriormente por el nodo sinoauricular, únicamente que a una frecuencia más baja. La frecuencia normal del nodo sinoauricular está entre los 60 y 70 pulsos por minuto y el nodo auriculoventricular tiene una frecuencia de 40-50 pulsos por minuto. Si el nodo auriculoventricular falla también, entra en juego el haz de Hiss también a frecuencias más bajas (30 pulsos por minuto).

Músculo Cardiaco El músculo cardiaco es también estriado, pero existen diferencias importantes con el músculo esquelético. En el esquelético el acoplamiento, excitación y contracción, se debe a la salida de Calcio de las cisternas hacia el citoplasma, pero ese calcio proviene exclusivamente del Calcio que está almacenado en estas cisternas (retículo sarco plásmico). En el corazón también existen unas estructuras similares que almacenan Calcio, pero además a través de canales especiales (canales calcio tipo L, que se abren como respuesta de la despolarización de la membrana), entra Calcio extracelular, por lo tanto, la fibra muscular cardiaca acopla la contracción gracias a la salida de calcio del retículo sarcoplásmico y a la entrada de calcio extracelular. IMPORTANTE DIFRENECIA: en el esquelético no hay calcio extracelular. En la imagen apreciamos la Bomba sodio-potasio y un contra transportador que ingresa Sodio mientras bombea Calcio al exterior. Parte del calcio utilizado para unirse a las troponinas y otras moléculas será re bombeado al retículo sarcoplásmico y otra parte del Calcio será bombeado al espacio extracelular. (Seguir la pequeña explicación que acompaña a cada número en la foto). Por tanto, es el acoplamiento entre excitación y contracción y la relajación en el músculo cardíaco. Un 11

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potencial de acción que entra en una célula contráctil se mueve a través del sarcolema y entra en los túbulos T, donde abre los canales de Calcio dependientes del voltaje tipo L en la membrana celular y entra Calcio en la célula. La importancia farmacéutica se debe a que actualmente una parte importante de los fármacos utilizados para mejorar la función cardiaca, fármacos antiarrítmicos o inótropos (los inótropos cambian la frecuencia cardíaca), modifican los movimientos del Calcio, actuando sobre un transportador.Por ejemplo, el primer fármaco que se descubrió y se empezó a utilizar (Digitalis Purpurea, qué haríamos sin botánica.), se llama Digital, se trató para la insuficiencia cardiaca: patología en la que el corazón no tiene fuerza suficiente para bombear sangre. La Digital estimula el corazón para que se contraiga con más fuerza, inhibe parcialmente la bomba de sodio potasio; como el transportador depende del bombeo correcto de Sodio hacia el exterior, si no se mantiene el sodio alto fuera, el contra transportador no funciona, si no que coge sodio de fuera, lo mete y a cambio...