Cardiovascular System Notes

Sistema Cardiovascular

Función

• Transporte y distribución de sustancias esenciales: Oxígeno, nutrientes, hormonas y otros elementos necesarios para el metabolismo celular.

• Eliminación de productos metabólicos intermedios: CO2, urea y otros desechos producidos por las células.

• Mecanismo homeostático: Regulación interna de temperatura, equilibrio de líquidos corporales, niveles de oxígeno y pH.

Componentes

• Corazón: Bomba impulsora que genera la presión necesaria para la circulación sanguínea.

• Vasos sanguíneos: Red de distribución (arterias, arteriolas, capilares) y almacenaje sanguíneo (vénulas, venas). Permiten el intercambio de sustancias con los tejidos.

• Sistema linfático: Desempeña un papel clave en el sistema inmune, drenando el exceso de líquido intersticial y transportando células inmunitarias.

Músculo Cardíaco

• Músculo estriado con células musculares cardiacas (miocito): Especializadas en la contracción rítmica e involuntaria.

• Asociados por uniones de discos intercalares comunicantes: Permiten la rápida propagación de los impulsos eléctricos, asegurando una contracción coordinada.

• Contracción puede ocurrir sin estimulación nerviosa: El corazón posee células marcapasos que generan potenciales de acción de forma espontánea.

• Contracción dada por ion calcio: El calcio ingresa desde el líquido extracelular y el retículo sarcoplasmático, activando los mecanismos contráctiles.

• Regulación de la contracción:

  • Flujo de calcio: La cantidad de calcio que ingresa o se almacena en el retículo sarcoplasmático modula la fuerza de contracción.

  • Sistema nervioso autónomo:

    • Simpático: Aumenta el calcio, elevando la frecuencia cardiaca y la contractilidad.

    • Parasimpático: Disminuye el calcio, reduciendo la frecuencia cardiaca y la contractilidad.

  • Frecuencia cardiaca: Una mayor frecuencia cardiaca incrementa los niveles de calcio intracelular.

  • Glicósidos cardiacos: Fármacos que aumentan el calcio intracelular, fortaleciendo la contracción cardiaca.

Potencial de Acción Cardíaco

Células del músculo cardiaco contráctil (miocitos ventriculares y auriculares)

• No se generan espontáneamente, pero responden a ellos: Requieren la estimulación de las células marcapasos para despolarizarse.

• Fases:

  • 0: Despolarización rápida por entrada masiva de sodio: Apertura de canales de sodio voltaje dependientes.

  • 1: Repolarización inicial, cierre canal de sodio y abre canal de potasio y salen: Disminuye la permeabilidad al sodio y aumenta la permeabilidad al potasio.

  • 2: Meseta por equilibrio entre la entrada de calcio y salida de potasio: Mantiene la despolarización prolongada, crucial para la contracción sostenida.

  • 3: Repolarización final dada por el cierre de canal de calcio y salida de potasio: Retorno al potencial de reposo.

  • 4: Potencial de reposo estable por un predominio en canales de potasio abiertos: Permite mantener el potencial de membrana en reposo.

Células del marcapaso cardiaco

• Generan espontáneamente impulsos eléctricos: Poseen la capacidad de auto excitarse.

• Fases:

  • 4: Despolarización lenta espontánea, entrada lenta de sodio y de calcio: Corriente "funny" de sodio y canales de calcio transitorios.

  • 0: Despolarización rápida por entrada rápida de calcio: Aumento en la permeabilidad al calcio.

  • 3: Repolarización por salida de potasio: Retorno al potencial de membrana negativo.

• No poseen fase de reposo y solamente poseen la fase 4 que es ascendente: La despolarización espontánea continua es clave para su función marcapasos.

Interacción

• Potenciales de acción contráctiles responden a los del marcapaso cardiaco, lo que permite la propagación del impulso nervioso por todo el corazón: Asegurando una contracción coordinada y eficiente.

Conducción del Potencial de Acción Cardíaco

• Comienza por el marcapaso natural (nodo sinoatrial) en la aurícula derecha:

  • Genera potencial de acción espontaneo de fase 4: Estableciendo el ritmo cardiaco.

  • Frecuencia: 70-80 impulsos/minuto en condiciones de reposo.- Se despolariza automáticamente a 100-110 despolarizaciones/minuto sin influencia externa.

  • Viaja hacia la otra aurícula (contracción atrial) y hacia el nodo atrio ventricular: Propagando el impulso a través del miocardio atrial.

• Nodo atrio ventricular:

  • Puede actuar como marcapasos secundario con una frecuencia de 40-60 impulsos/minuto: Asume el control en caso de fallo del nodo sinoatrial.

  • Se puede retrasar para alcanzar el llenado sanguíneo de los ventrículos: Permitiendo una contracción ventricular óptima.

• Haz de His:

  • Impulsa el potencial de acción del AV por cada ventrículo con una frecuencia de 40 impulsos/minuto: Conduce el impulso desde el nodo AV hacia los ventrículos.

• Células de Purkinje:

  • Penetra por el miocardio del ventrículo para realizar una contracción simultánea entre ambos lados, con un impulso de 15-20 impulsos/minuto: Asegurando una activación ventricular sincronizada.

Efectos del Sistema Nervioso Autónomo durante la Frecuencia Cardíaca

• Regulación por el SNA en el nodo SA: Controlando la frecuencia de descarga del marcapasos.

• Reposo: Predomina el sistema parasimpático (bradicardia y dilatación):

  • Disminuye la frecuencia cardiaca, velocidad de conducción y contractibilidad: Conservando energía.

• Activación del sistema simpático (taquicardia y constricción):

  • Aumenta la frecuencia cardiaca, la velocidad de conducción y la contractibilidad: Preparando al cuerpo para la actividad.

Ciclo Cardíaco

• Diástole (relajación de 0.5s):

  • Llenado sanguíneo: Permitiendo que los ventrículos se llenen de sangre.

  • Relajación ventricular isovolumétrica (sin cambio de volumen): Las presiones ventriculares disminuyen sin modificar el volumen.

  • La presión arterial en el ventrículo no permite la apertura de las válvulas AV: Manteniendo las válvulas cerradas.

  • Llenado ventricular: Ocurre al superar la presión de la aurícula sobre la ventricular, permitiendo la apertura de las válvulas AV.

  • Contracción de las aurículas para vaciarlas hacia los ventrículos completamente: Aumentando el volumen ventricular al final de la diástole.

• Sístole (contracción de 0.3s):

  • Vaciado sanguíneo: Expulsando la sangre hacia la circulación pulmonar y sistémica.

  • Contracción ventricular isovolumétrica (sin cambio de volumen): La presión ventricular aumenta rápidamente sin modificar el volumen.

  • La presión ventricular mayor a la de la aurícula genera un cierre en las válvulas AV: Evitando el reflujo de sangre hacia las aurículas.

  • Expulsión ventricular: Al obtener una presión ventricular que supera a la arterial (80mmHg en aorta y 10mmHg en pulmonar) se abrirán los ventrículos pulmonares y de la aorta (presión máxima de 120mmHg en aorta y 25mmHg en pulmonar).

  • Volumen expulsado: 70-90ml de sangre en cada latido.

  • Volumen residual: 50ml de sangre que permanece en el ventrículo después de la sístole.

Ruidos Cardíacos durante el Ciclo

• Primer ruido cardiaco (S1 o Lub):

  • Causado por el cierre de las válvulas AV (mitral y tricúspide).

  • Ocurre al comienzo de la contracción isovolumétrica.

• Segundo ruido cardiaco (S2 o Dub):

  • Cierre de válvulas pulmonar y aórtica (sigmoideas).

  • Ocurre al final de la sístole e inicio de diástole.

• Tercer ruido cardiaco (S3):

  • Por llenado rápido del ventrículo en diástole temprana.

  • Se observa en niños o jóvenes atletas.

• Cuarto ruido cardiaco (S4):

  • Contracción auricular forzada contra un ventrículo rígido, después de S1.

  • Asociado a hipertrofia ventricular o disminución de la distensibilidad ventricular.

Sistema Cardiovascular 2: Evaluación de la Función Cardíaca

Hemodinamia

Evaluación de la Función Ventricular

• Volumen Sistólico (VS):

  • Volumen expulsado por una contracción ventricular en un latido (mL).

  • $VS = Volumen\ Telediastólico - Volumen\ Telesistólico$

• Fracción de eyección:

  • Fracción del volumen telediastólico expulsado en un VS.

  • Indicador de contractibilidad: Refleja la eficiencia con la que el ventrículo bombea la sangre.

  • $Fracción\ de\ Eyección = \frac{VS}{VTD}$

  • Permite saber que tan bien bombea sangre el corazón. Un valor normal es mayor al 55%.

• Gasto Cardiaco:

  • Volumen de sangre expulsado por unidad de tiempo (min).

  • $Gasto\ Cardiaco = VS \times Frecuencia\ Cardiaca$

  • El gasto cardiaco es igual al retorno venoso en estado de equilibrio.

Relación de Frank-Starling

• "Cuanto más se llena el ventrículo durante la diástole (mayor volumen telediastólico), más fuerte será la contracción durante la sístole, y mayor será el volumen sistólico expulsado."

• Mayor precarga → mayor VTD.

• Al entrar más sangre al corazón (mayor precarga), las fibras musculares del miocardio se estiran más.

• Este estiramiento optimiza el solapamiento de los filamentos de actina y miosina, lo que permite una contracción más eficaz y potente, aumentando el volumen sistólico.

• Si se supera el límite de estiramiento se generará una insuficiencia cardiaca por una contracción ya no óptica generando volumen sistólico disminuido

  • Precarga: Volumen de llenado ventricular (mayor precarga → mayor VTD). Depende del retorno venoso y la volemia.

  • Contractilidad: Capacidad del corazón para contraerse independientemente del llenado (influenciada por fármacos, calcio, etc.). Un corazón con buena contractilidad genera mayor VS.

  • Poscarga: Resistencia contra la que el corazón bombea (una poscarga alta puede dificultar la eyección). Depende de la resistencia vascular sistémica y la presión arterial.

• Mayor contractilidad, precarga y poscarga generará un mayor volumen sistólico, lo cual genera un mayor gasto cardiaco.

Retorno Venoso

• Flujo de sangre que vuelve al corazón después de circular por el cuerpo.

• Mayor RV = mayor Precarga = mayor VTD = mayor contractibilidad = mayor VS = mayor GC.

• Afecta de manera indirecta al gasto cardiaco durante el procesamiento de la sangre en el corazón.

• Mecanismos de bombeo venoso:

  • Bomba respiratoria: Durante la inspiración el diafragma desciende, la presión del tórax disminuye y la del abdomen aumenta, este gradiente de presión favorece el retorno venoso desde al abdomen al corazón.

  • Bomba muscular esquelética: Los músculos de las piernas se contraen durante la actividad física, comprimiendo las venas profundas e impulsando la sangre hacia arriba, gracias a las válvulas unidireccionales se evita el regreso de la sangre hacia inferior.

Hemodinamia

• Estudia el movimiento de la sangre a través del sistema cardiovascular y los factores que lo regulan.

• La velocidad de la sangre es la distancia que recorre la sangre por unidad de tiempo, expresada en cm/seg. Es mayor en la aorta y menor en los capilares.

Flujo Sanguíneo

• Cantidad de sangre que pasa por un vaso sanguíneo, tejido u órgano en un período determinado, expresado en mililitros por minuto.

• $Flujo = \frac{Diferencia\ de\ Presiones}{Resistencia}$

• $Resistencia =\frac{ Viscosidad \times Longitud \times 8}{\pi \times Radio^4}$

Presión Arterial

• Fuerza que ejerce la sangre contra las paredes de la arteria.

  • Presión sistólica: Presión en arterias durante la sístole (contracción ventricular).

  • Presión diastólica: Presión en arterias durante la diástole (relajación ventricular).

  • Presión de pulso: Diferencia entre presión sistólica y diastólica = volumen sistólico. Refleja la elasticidad de las arterias.

  • Presión arterial media: $PAM = Presión\ Diastólica + \frac{Presión\ de\ Pulso}{3}$

Resistencia en Serie dentro de Cada Órgano

• Cómo se organizan los vasos sanguíneos (arterias → arteriolas → capilares → vénulas → venas) uno tras otro, de manera que la resistencia total es la suma de cada segmento. La mayor resistencia se encuentra en las arteriolas, que regulan el flujo a los capilares.

• $R<em>{total} = R</em>1 + R<em>2 + R</em>3 + … + R_n$

Resistencia en Paralelo en los Diferentes Órganos

• Cómo la sangre se distribuye desde la aorta hacia múltiples órganos al mismo tiempo, cada uno con su propio conjunto de vasos. Permite que cada órgano reciba el flujo sanguíneo que necesita.

Distensibilidad de los Vasos Sanguíneos

• Capacidad de un vaso sanguíneo de expandirse cuando aumenta el volumen de sangre.

• La capacitancia es capacidad total de un vaso para almacenar volumen de sangre por cada unidad de presión. Las venas tienen mayor capacitancia que las arterias.

• Distensibilidad arterial sistémica: $0.067 \frac{ml}{mmHg \cdot Kg\ peso}$

• Distensibilidad venosa sistémica: $2.57 \frac{ml}{mmHg \cdot Kg\ peso}$

Electrocardiograma

• Registro gráfico de la actividad eléctrica del corazón a lo largo del tiempo, detectado mediante electrodos colocados en la piel. Permite evaluar el ritmo cardiaco, la conducción y la presencia de daño miocárdico.

Sistema Cardiovascular Clase 3: Regulación Cardiovascular

Mecanismos Reguladores

• Regulación a través de:

  • Corazón (bomba que determina el gasto cardiaco). La regulación de la frecuencia y la contractilidad modulan el gasto cardiaco.

  • Arteriolas (regulan la resistencia). La vasoconstricción y vasodilatación alteran la resistencia periférica total.

  • Venas (actúan como reservorio, regulan el volumen a baja presión). La capacitancia venosa influye en el retorno venoso y la precarga.

Control Cardiovascular

• $Presión\ Arterial\ Media = Gasto\ Cardiaco \times Resistencia\ Periférica\ Total (RPT)$

• $Flujo\ Sanguíneo = \frac{Diferencia\ de\ Presión\ entre\ dos\ puntos}{Resistencia\ al\ Flujo}$

• El sistema nervioso autónomo regula GC (a través del corazón por frecuencia y volumen de latido) y RPT (a través del diámetro de las arteriolas). El control hormonal y local también contribuyen.

Reflejo Barorreceptor

• Mecanismo nervioso automático que regula la presión arterial en segundos.

• Barorreceptores (en el seno carotídeo y arco aórtico) detectan cambios de presión arterial y ajustan el tono simpático (aumenta frecuencia cardiaca, contractibilidad y vasoconstricción) o parasimpático (disminuye frecuencia cardiaca).

• Ambos barorreceptores detectan el estiramiento de las paredes arteriales: La frecuencia de descarga es proporcional al grado de estiramiento.

• Si disminuye la presión arterial:

  • Los barorreceptores detectan un menor estiramiento.

  • Disminuye la señal enviada al centro cardiovascular del bulbo raquídeo.

  • Se activa el sistema simpático e inhibe el parasimpático: Aumentando la presión arterial.

• Si aumenta la presión arterial:

  • Mayor estiramiento.

  • Se activa el sistema parasimpático e inhibe el simpático: Disminuyendo la presión arterial.

• Centros del bulbo raquídeo involucrados:

  • Centro vasoconstrictor (C1): Activa el simpático, aumenta la vasoconstricción de la arteriola y vénulas. Incrementa la RPT.

  • Centro acelerador cardiaco: Activa el simpático, aumenta la frecuencia cardiaca, la velocidad de conducción y la contractibilidad. Aumenta el gasto cardiaco.

  • Centro desacelerador cardiaco: Activa el parasimpático (nervio vago), disminuye la frecuencia cardiaca. Reduce el gasto cardiaco.

Descenso de la Presión Arterial (ejemplo: Hemorragia)

• Pérdida de sangre lleva a disminución de gasto cardiaco y presión arterial.

• El sistema responde a través de dos mecanismos:

  • Reflejo barorreceptor:

    • Activa el sistema simpático.

    • Aumenta la resistencia periférica total, la frecuencia cardiaca y la contractibilidad.

    • Busca restaurar la presión.

  • Sistema renina-angiotensina-aldosterona:

    • Se activa por disminución de presión arteriolas renales. Las células juxtaglomerulares liberan renina.

    • El riñón libera renina que va al hígado y se obtiene angiotensina 1.

    • Esta viaja a los pulmones donde hay una hormona convertidora de angiotensina (ECA) que lo convierte en angiotensina 2, el cual es un potente vasoconstrictor que aumenta la resistencia periférica total.

    • La aldosterona retiene el sodio y el agua, lo que aumenta el volumen sanguíneo.

    • Busca restaurar la presión y el volumen.

Aumento de la Presión Arterial (ejemplo: Hipervolemia)

• Puede deberse a una sobrecarga de líquidos. El aumento del volumen plasmático incrementa la presión arterial.

• El aumento del volumen sanguíneo lleva a una mayor presión, y el cuerpo activa mecanismos vasodilatadores y natriuréticos para corregirla.

• Se detecta estiramiento por exceso de volumen, por lo que actúan los barorreceptores para activar los centros del bulbo raquídeo.

• Estos centros tienen actividad simpática en vasos sanguíneos y corazón (nódulo sinoatrial y contractibilidad) pero también una actividad parasimpática sobre el nódulo sinoatrial (busca regular la retroalimentación positiva con la negativa, algo parecido al equilibrio).

• El aumento de volumen sanguíneo aumenta la excreción de sodio y agua: Los riñones excretan más sodio y agua para reducir el volumen sanguíneo.

• Barorreceptores cardiopulmonares (en aurículas, venas y arterias pulmonares) responden a este volumen generando:

  • Liberan ANP (péptido natriurético auricular): Vasodilatación y disminución de RPT. Reduce la resistencia periférica.

  • Inhiben la secreción de ADH (vasopresina): Disminuye la reabsorción de agua. Aumenta la excreción de agua por los riñones.

  • Causan vasodilatación renal: Complementa la acción de ANP, mejora el flujo a los riñones. Facilita la excreción de sodio y agua.

  • Aumentan la frecuencia cardíaca (reflejo de Bainbridge): Por distensión auricular mejora la frecuencia cardiaca. Aumenta el gasto cardiaco.

Quimiorreceptores

• Receptores sensibles a cambios en los niveles de oxígeno (O₂), dióxido de carbono (CO₂) y pH en la sangre. Detectan alteraciones en la composición química de la sangre.

• Tipos:

  • Periféricos:

    • Ubicados en cuerpos carotídeos y aórticos. Responden rápidamente a los cambios.

    • Se activan por baja de presión arterial de oxígeno y el pH (acidosis), también por aumento de presión arterial de CO2.

    • Como respuesta, activa simpático e inhibe parasimpático. Aumenta la frecuencia cardiaca, la ventilación y la presión arterial.

  • Centrales:

    • Ubicados en bulbo raquídeo cerca del centro respiratorio. Responden a cambios en el líquido cefalorraquídeo.

    • Se activan principalmente al aumento de CO2 y baja del pH, es menos sensible al O2.

    • Activa el sistema simpático y aumenta la frecuencia cardiaca. También estimula el centro respiratorio para aumentar la ventilación.

Flujo Sanguíneo en Diferentes Órganos

• Cantidad de sangre que recibe cada órgano por minuto: Varía considerablemente entre los órganos.

• Varía según:

  • La actividad del órgano: Aumenta durante la actividad metabólica.

  • Los mecanismos de control local y sistémico: Afectan la resistencia vascular y el flujo sanguíneo.

• Se regula combinando:

  • Control nervioso (simpático y parasimpático): Vasoconstricción o vasodilatación.

  • Control hormonal (angiotensina, ADH, ANP): Modulación de la presión arterial y el volumen sanguíneo.

  • Control local (autorregulación por metabolismo, presión, oxígeno, etc.): Ajuste fino del flujo sanguíneo.

Mecanismo de Control Local del Flujo Sanguíneo

• Permite que los órganos ajusten su propio flujo según sus necesidades.

• Clave para:

  • Mantener perfusión adecuada pese a cambios de presión arterial. Asegura que los tejidos reciban suficiente oxígeno y nutrientes.

  • Adaptarse a la demanda metabólica (ej. ejercicio, hipoxia). Aumenta el flujo sanguíneo durante la actividad y en respuesta a la falta de oxígeno.

• El sistema nervioso simpático juega un papel en la regulación de organismos. Regula la vasoconstricción y el flujo sanguíneo.

• Principales mecanismos:

  • Autorregulación miogénica: Si la presión sube, el vaso se contrae para mantener un flujo constante. Protege los capilares de daños por alta presión.

  • Hiperemia activa: Aumenta el flujo en respuesta a mayor actividad metabólica. Los metabolitos vasodilatadores aumentan el flujo sanguíneo.

  • Hiperemia reactiva: Aumento de flujo en respuesta a una disminución previa.

Circulaciones Especiales

Respuestas Integradas del Sistema Cardiovascular Durante el Ejercicio

• Aumenta:

  • Gasto cardiaco: Para suplir la demanda de los músculos.

  • Frecuencia cardiaca: Aumenta la velocidad de bombeo.

  • Volumen sistólico: Aumenta la cantidad de sangre expulsada por latido.

  • Presión arterial: Para mantener la perfusión de los tejidos.

  • Flujo sanguíneo hacia corazón, músculo y piel: Para suplir la demanda de oxígeno y disipar calor.

• Disminuye:

  • Resistencia periférica total: Para facilitar el flujo hacia los músculos.

  • Flujo sanguíneo hacia órganos viscerales: Para priorizar el flujo hacia los músculos.

• Sin Cambios:

  • Volumen final de la diástole: Permanece relativamente constante.

  • Flujo sanguíneo hacia el cerebro: Se mantiene constante para asegurar la función cerebral.