Sistema Cardiovascular - bioquimica PDF

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SISTEMA CARDIOVASCULAR La regulación de la totalidad del sistema cardiovascular depende de la acción integrada de múltiples controles del subsistema y de controles no cardiovasculares. No es sorprendente que no podamos comprender con detalle cómo una alteración concreta afecta a la circulación global a menos que tengamos en cuenta a todos los subsistemas de una forma integrada. Por ejemplo, consideremos los efectos de la administración de noradrenalina, que posee una afinidad alta por los receptores adrenérgicos α1, menos por los receptores adrenérgicos β1 y bastante menos por los receptores adrenérgicos β2. Estos receptores están presentes en un grado variable, tanto en los vasos sanguíneos como en el corazón. Un árbol de ramificación prevería lo siguiente. Como los receptores adrenérgicos α1 (de afinidad alta) están presentes en la mayoría de los lechos vasculares cabría esperar una vasoconstricción generalizada. Como los receptores adrenérgicos β2 (afinidad baja) solo están presentes en algunos lechos vasculares podemos predecir una vasodilatación escasa. Como los receptores adrenérgicos β1 (afinidad intermedia) están presentes en las células de marcapasos y miocárdicas cardíacas podríamos prever un aumento de la frecuencia cardíaca y de la contractilidad y por tanto un aumento del gasto cardíaco. Aunque nuestro análisis predice que la frecuencia cardíaca debería aumentar, en la mayoría de los casos el efecto dominante de la inyección intravenosa de noradrenalina es una desaceleración del corazón. La explicación, que se basa en un diagrama conectado, es que el incremento de la resistencia periférica (causado por la estimulación de los receptores α1) y el aumento del gasto cardíaco (causado por la estimulación de los receptores β1) se combinan para provocar un aumento sustancial de la presión arterial media. El reflejo barorreceptor interviene a continuación para desacelerar al corazón. Sin embargo, es posible que no se produzca una bradicardia si muchos lechos vasculares se hubieran dilatado antes de la administración de noradrenalina; en este caso la elevación

de la presión arterial sería modesta. Puede que tampoco se produjese bradicardia si el reflejo barorreceptor fuese menos sensible, como sucede en un paciente con hipertensión crónica. Así pues, el efecto de la administración intravenosa de noradrenalina sobre la frecuencia cardíaca depende del estado previo de varios subsistemas. Para tratar de comprender la respuesta integrada del sistema cardiovascular ante una agresión debemos incluir en nuestro análisis no solo todos los subsistemas del sistema cardiovascular, sino también los sistemas de control pertinentes fuera de la circulación . 1. Sistema nervioso autónomo (SNA). Parte del SNA está estrechamente implicado en el control cardiovascular (p. ej., respuesta barorreceptora de presión alta). Por otra parte, una activación generalizada del SNA como la que sucede en la respuesta de lucha o huida también afecta a la circulación. 2. Sistema respiratorio. Ya hemos visto que la actividad ventilatoria convierte a la respuesta bradicárdica

intrínseca

en

una

taquicardia

durante

la

estimulación

de

los

quimiorreceptores periféricos. Además, la acción de los músculos respiratorios durante la inspiración hace que la presión intratorácica se vuelva más negativa, aumentando por tanto el retorno venoso. Un tercer ejemplo es que las pérdidas de agua por evaporación reducen el contenido de agua corporal total, y a la larga el volumen sanguíneo. 3. Órganos hematopoyéticos e hígado. Estos sistemas controlan la composición de la sangre en términos de constituyentes celulares y proteínas plasmáticas. El hematocrito y algunas proteínas grandes (p. ej., fibrinógeno) son determinantes fundamentales de la viscosidad de la sangre y por tanto del flujo sanguíneo. Como las proteínas plasmáticas determinan también la presión osmótica coloide, son un componente importante de las fuerzas de Starling que determinan la distribución del líquido extracelular (LEC) entre el intersticio y el plasma sanguíneo. 4. Sistemas gastrointestinal y urinario. El sistema gastrointestinal y el sistema urinario son los órganos de mayor relevancia para la entrada y salida de electrolitos y agua, y por tanto son los principales responsables del

control del volumen y la composición electrolítica del LEC. El volumen del LEC desempeña un papel importante en el control a largo plazo de la presión arterial. 5. Sistema endocrino. Parte del sistema endocrino está implicado estrechamente en el control cardiovascular (p. ej., liberación de adrenalina por la médula suprarrenal). Otras hormonas influyen sobre el sistema cardiovascular, bien porque son sustancias vasoactivas o porque regulan el volumen de líquido y la composición electrolítica actuando sobre los riñones y el sistema gastrointestinal. 6. Sistema de control térmico. El sistema cardiovascular es uno de los efectores principales de la termorregulación, transportando sangre desde la parte central del cuerpo hasta la piel, donde se produce la pérdida de calor. Esta pérdida de calor ocurre en parte porque las glándulas sudoríparas secretan líquido que posteriormente se evapora. Sin embargo, la pérdida de volumen del LEC disminuye el volumen circulante efectivo. La inclusión de elementos de control fuera de la circulación en nuestro diagrama conectado del sistema cardiovascular ampliaría nuestro modelo de ordenador para incluir a cientos de variables dependientes e independientes. En lugar de intentar llegar a entender un modelo tan exhaustivo, aquí trabajamos a través de respuestas cardiovasculares integradas ante cuatro «situaciones de estrés» circulatorias importantes: 1) ortostatismo (es decir, bipedestación); 2) estrés emocional; 3) ejercicio, y 4) hemorragia. La posición de bipedestación (ortostatismo) tiende a desplazar la sangre desde la cabeza y el corazón hasta las venas de las piernas por la acción de la fuerza de la gravedad Cerca de dos tercios del volumen sanguíneo total reside en las venas sistémicas. Cuando un individuo que está en decúbito asume una posición de bipedestación, la sangre se desplaza desde los reservorios de volumen centrales y otras venas hasta venas grandes en las partes bajas del cuerpo. De hecho, a menos que intervengan mecanismos compensadores, la redistribución de la sangre no solo reducirá la presión arterial sino también el retorno venoso, y por tanto el

gasto cardíaco. Para ilustrar el efecto de la redistribución de la sangre sobre el retorno venoso representaremos a la totalidad del sistema circulatorio mediante un cilindro distensible en horizontal de 180 cm de largo (la altura de nuestro individuo) y de 3 cm de radio. Este cilindro contiene unos 5.000 ml de sangre (el volumen sanguíneo normal). Sabemos que inmediatamente después de una parada cardíaca la totalidad del sistema vascular tendrá una presión de llenado sistémica media (PLSM) de unos 7 mmHg. La PLSM es la presión en la circulación que permanecería en ausencia de algún efecto de bombeo o de la fuerza de la gravedad. De este modo, si una persona está tumbada y sin latido cardíaco, y si el sistema cardiovascular está lleno con un volumen sanguíneo normal de 5.000 ml (Vo), la capacitancia total del sistema producirá una presión uniforme de unos 7 mmHg. Si fuésemos a realizar una transfusión de otros 100 ml (∆V) de sangre en nuestro cilindro, la PLSM se elevaría aproximadamente 1 mmHg. El SNA actúa de mediador de una «respuesta ortostática» que eleva la frecuencia cardíaca y la resistencia vascular periférica y por tanto tiende a restablecer la presión arterial media La sangre acumulada en ambas piernas de una persona real es solamente de unos 500 ml. Cuatro factores principales ayudan a reducir la acumulación de sangre y a mantener la PAD. Distribución inicial desigual de la sangre. En nuestro cilindro la sangre estaba distribuida inicialmente de forma uniforme a lo largo de toda la longitud del cilindro. Sin embargo, la mayor parte de la sangre en las grandes venas en una persona tumbada se sitúa en el volumen sanguíneo central, es decir, en los vasos próximos al corazón. La mayor parte de los 500 ml de sangre que se acumulan en las piernas durante el ortostatismo procede de los compartimentos vasculares intratorácicos. ¿Cuál es la secuencia de acontecimientos mediante los cuales se redistribuye el volumen de sangre durante el ortostatismo? Al ponerse de pie, la salida de sangre desde el corazón durante

una serie de latidos supera al retorno venoso en el depósito torácico. Este exceso de sangre acaba por llenar los vasos en las regiones dependientes del cuerpo. El resultado es una transferencia neta de sangre a través del corazón desde los compartimentos vasculares intratorácicos hasta los vasos inferiores. Distensibilidad desigual de los vasos. Si hubiésemos usado en su lugar un valor de 0,01/(mmHg), es decir, si los vasos fuesen menos distensibles la bipedestación provocaría un desplazamiento de sangre hasta los vasos inferiores de 1,4 litros en lugar de 2,3 litros. Como resultado, la altura de la columna de sangre descendería desde 180 hasta solo 130 cm en la posición erguida, en lugar de a 100 cm. Es razonable asumir que las venas de las piernas tengan menor distensibilidad porque los vasos pequeños son bastante más rígidos que los grandes, como la aorta o la vena cava. Con la menor distensibilidad relativa de 0,01/(mmHg) la columna de sangre casi alcanzaría el corazón. De hecho, cuando un individuo se mantiene quieto de pie el nivel de presión efectiva cero, es decir, la altura en el cuerpo donde la presión vascular se iguala a la presión atmosférica está aproximadamente a la altura de la aurícula derecha. Obviamente, si el sistema circulatorio reduce su distensibilidad aún más mediante la contracción regulada del músculo liso vascular (comentado más adelante), la altura de la columna de sangre aumentaría y mejoraría el retorno venoso. Bombas musculares Una compensación importante para el remansamiento de sangre durante el ortostatismo procede de la contracción del músculo esquelético. Cuando una persona se pone de pie se tensan los músculos del abdomen y de las piernas. La presencia de válvulas en las venas, así como el movimiento muscular intermitente, contribuyen al flujo ascendente de sangre a lo largo de las venas. Los vasos de la región abdominal prácticamente no se ven afectados por el ortostatismo porque las vísceras abdominales están contenidas dentro de una cubierta llena de agua que se mantiene por el tono de los músculos abdominales.

REFLEJOS AUTÓNOMOS El gasto cardíaco tiende a disminuir aproximadamente un 20% poco después de asumir una postura erguida debido al descenso del retorno venoso. Sin embargo, el descenso del gasto cardíaco sería aún mayor en ausencia de reflejos autónomos. La disminución del retorno venoso da lugar a una disminución de la PAD, que a su vez conduce a una disminución del volumen sistólico y por tanto de la presión arterial. Los barorreceptores de alta presión perciben este descenso de la presión arterial, lo que conduce a un aumento de la actividad simpática que eleva el tono vascular en todo el cuerpo y aumenta la frecuencia cardíaca y la contractilidad. En conjunto, la constricción de las arteriolas (que eleva la resistencia periférica total) y el aumento de la frecuencia cardíaca restablecen la presión arterial media sistémica, a pesar del pequeño descenso en el volumen sistólico. La respuesta simpática aumenta también el tono de las venas en las regiones bajas del cuerpo, disminuyendo por tanto su diámetro y su capacidad. En resumen, de los cuatro factores que contribuyen a la estabilidad de la PAD durante el ortostatismo, dos son anatómicos (las desigualdades de la distribución del volumen sanguíneo inicial y de la distensibilidad) y dos son fisiológicos (las bombas musculares y los reflejos autónomos). Los dos mecanismos fisiológicos son importantes. De hecho, después de una simpatectomía lumbar los pacientes tienden a desmayarse cuando se ponen de pie. Sin embargo, al cabo de unos meses son capaces de compensarlo, quizás mediante el uso de bombas musculares más eficaces o potenciando la respuesta simpática del corazón. La magnitud de la respuesta ortostática, es decir, cuánto aumenta la frecuencia cardíaca o la resistencia vascular periférica bajo el control del SNA, depende de una serie de factores que implican a la práctica totalidad del sistema cardiovascular. Como estos factores pueden variar de una persona a otra, o incluso dentro de un mismo individuo según las circunstancias, la respuesta ortostática es sumamente variable. A continuación comentaremos dos ejemplos de esta variabilidad.

HIPOTENSIÓN POSTURAL En los pacientes muy sensibles y tumbados sobre una camilla inclinable, una inclinación ortostática brusca puede causar una disminución tan grande de la presión arterial que el individuo se maree o incluso se desmaye. El desvanecimiento se debe a una disminución transitoria de la presión arterial que da lugar a hipoperfusión cerebral. EFECTOS DE LA TEMPERATURA En un medio frío en el que las arteriolas de las extremidades inferiores están constreñidas, la depresión inicial en la presión arterial puede ser pequeña a pesar del descenso en el volumen sistólico. La explicación es que la resistencia arteriolar alta retrasa la transferencia de sangre desde los depósitos torácicos a las piernas. Como resultado, la respuesta simpática al pequeño descenso de la presión arterial media puede que exista de hecho antes de que se pueda producir un remansamiento adicional. En un medio cálido donde las arteriolas de la piel están más dilatadas, el ortostatismo da lugar a una transferencia más rápida de sangre desde los depósitos torácicos hasta las piernas, de modo que, antes de que pueda desarrollarse la respuesta simpática, los descensos iniciales en el volumen sistólico, la presión arterial media y la presión del pulso pueden ser grandes. De esta manera, los soldados que se mantienen quietos en bipedestación en posición de firmes en medios cálidos tienen más probabilidades de desmayarse que aquellos que marchan en medios fríos por las diferencias en la actividad de la bomba muscular y la vasoconstricción. Las respuestas emocionales muestran una gran variabilidad de una persona a otra. Una reacción emocional intensa puede simular la respuesta de lucha o huida de los animales. Esta reacción defensiva provoca un aumento generalizado en el tono del músculo esquelético y una mayor atención sensorial. La conducta de lucha o huida es un ejemplo extremo de una respuesta de estrés agudo integrada que se origina por completo dentro del sistema nervioso central (SNC) sin implicación de sensores o reflejos periféricos. La respuesta se debe a la activación de centros sensoriales en la corteza, la cual activa a una parte del sistema límbico llamada amígdala.

La amígdala activa a su vez al locus cerúleo, situado en el puente, así como a núcleos hipotalámicos. Las neuronas noradrenérgicas en el locus cerúleo se proyectan a casi cualquier parte del SNC, incluyendo al núcleo paraventricular hipotalámico (NPH), que produce una respuesta endocrina y del SNA. La respuesta endocrina del NPH consiste en: 1) la liberación de arginina vasopresina (AVP) desde las neuronas magnocelulares en el NPH, reduciendo de este modo la diuresis, y 2) la liberación de hormona liberadora de corticotropina desde neuronas parvocelulares en el NPH, activando al eje hipotalámicohipofisario-suprarrenal y liberando por tanto cortisol, que es importante para la respuesta metabólica al estrés. La respuesta del SNA del NPH depende de proyecciones a: 1) núcleos autónomos en el tronco encefálico (núcleo motor dorsal del vago, zona rostral ventrolateral del bulbo raquídeo y núcleo del tracto solitario [NTS]) que forman parte del centro cardiovascular bulbar, y 2) proyecciones directas a la columna intermediolateral espinal. La respuesta de lucha o huida supone en conjunto lo siguiente: 1. Flujo sanguíneo del músculo esquelético. En algunos animales, pero quizás no en los seres humanos, la activación de las neuronas colinérgicas simpáticas posganglionares causa directamente un ascenso rápido en el flujo sanguíneo al músculo esquelético. En los seres humanos y en otros mamíferos el flujo también aumenta secundariamente con mayor lentitud y de manera menos espectacular porque la médula suprarrenal libera adrenalina, que actúa sobre los receptores adrenérgicos β2 en los vasos sanguíneos del músculo esquelético. El resultado es una dilatación y un aumento del flujo sanguíneo. En una reacción de lucha o huida completa el ejercicio muscular genera metabolitos que aumentan aún más el flujo sanguíneo del músculo esquelético. Por supuesto, los seres humanos puede que no ejerciten el músculo esquelético en respuesta a un estrés interno (p. ej., ansiedad o pánico). 2. Flujo sanguíneo cutáneo. La respuesta simpática ocasiona pocos cambios en el flujo sanguíneo a la piel, a menos que estimule la sudoración. La vía nerviosa consta de neuronas colinérgicas simpáticas que liberan acetilcolina y quizás neurotransmisores vasodilatadores (p. ej., péptido relacionado

con el gen de la calcitonina, péptido intestinal vasoactivo). La acetilcolina provoca la secreción de sudor y posiblemente la formación local de cininas. Estas cininas aumentan la permeabilidad capilar y presumiblemente dilatan también las arteriolas, pero constriñen las vénulas (es decir, aumentan la presión en la zona intermedia del capilar). El resultado será un aumento de la filtración de líquido desde los capilares cutáneos hacia el intersticio provocando tumefacción dérmica. 3. Médula suprarrenal. Las neuronas simpáticas preganglionares estimulan a las células cromafines para liberar adrenalina, la cual provoca vasodilatación en el músculo (a través de receptores adrenérgicos β2) y vasoconstricción en el riñón y en los lechos esplácnicos (a través de receptores adrenérgicos α1). 4. Flujo sanguíneo renal y esplácnico. El aumento de la actividad simpática provoca vasoconstricción, y por tanto disminución del flujo sanguíneo, en la práctica totalidad de los lechos vasculares. La liberación sistémica de adrenalina también vasoconstriñe estos lechos vasculares ricos en receptores adrenérgicos α1. 5. Venas. La mayoría de las venas se constriñen en respuesta a la estimulación simpática. 6. El corazón. El aumento de la actividad simpática y la disminución de la actividad vagal producen un aumento de la frecuencia cardíaca y de la contractilidad, de manera que aumenta el gasto cardíaco. 7. Volumen sanguíneo. Los valores plasmáticos elevados de AVP disminuyen la diuresis y mantienen el volumen sanguíneo. 8. Presión arterial media. El resultado global de los cambios de resistencia vascular puede ser una disminución o un aumento de la resistencia periférica total en función del equilibrio entre vasodilatación y vasoconstricción. No obstante, como el gasto cardíaco aumenta, el resultado neto del incremento del gasto cardíaco y del cambio de la resistencia es una elevación de la presión arterial....