1.1. Introducción al sistema cardiovascular
Todas las células del organismo necesitan un aporte continuo de oxígeno y nutrientes, y deben eliminar los productos resultantes de su metabolismo (dióxido de carbono, urea, ácido láctico).
En organismos unicelulares o en tejidos de pocas capas celulares este intercambio puede resolverse por difusión simple. Sin embargo, la difusión es un mecanismo extraordinariamente lento a distancias superiores a unas pocas décimas de milímetro: el tiempo de difusión del oxígeno en tejido a través de un milímetro es del orden de segundos, pero a través de un centímetro supera los diez minutos. Un organismo pluricelular de tamaño macroscópico no puede sobrevivir por difusión.
El sistema cardiovascular resuelve este problema. Actúa como un sistema de convección que transporta las sustancias a alta velocidad hasta distancias próximas a cada célula, dejando a la difusión solo el tramo final entre el capilar y la célula.
A esta misión de transporte se suman funciones igualmente importantes:
- Distribución uniforme de calor corporal.
- Transporte de hormonas desde sus glándulas productoras hasta sus órganos diana.
- Circulación de células inmunitarias.
- Participación en la regulación del equilibrio hídrico y ácido-base.
El sistema cardiovascular participa en el transporte de oxígeno, en la regulación de la temperatura corporal, el equilibrio hídrico, el balance ácido-base, la comunicación hormonal y la defensa inmunitaria.
1.2. Organización del sistema cardiovascular: corazón y vasos
El sistema cardiovascular se compone de dos elementos fundamentales:
- Una bomba que genera la presión necesaria para mover la sangre, el corazón.
- Una red de conductos por los que circula esa sangre, los vasos sanguíneos.
El corazón es un órgano muscular hueco situado en el mediastino, entre los dos pulmones. Está dividido en cuatro cavidades:
- Dos aurículas, que reciben la sangre de retorno.
- Dos ventrículos, que la impulsan hacia las grandes arterias.
Las cavidades izquierda y derecha están completamente separadas en el adulto, lo que permite que los dos circuitos circulatorios funcionen con presiones muy distintas sin mezclarse.
Entre cada aurícula y su ventrículo correspondiente existen válvulas auriculoventriculares (tricúspide en el lado derecho, mitral en el izquierdo) que impiden el reflujo durante la contracción ventricular. A la salida de cada ventrículo, las válvulas sigmoideas (pulmonar y aórtica) cumplen la misma función en dirección contraria.
La morfología macroscópica del corazón, incluyendo las relaciones topográficas, la vascularización y las variantes anatómicas, puedes repasarlas en Anatomía.
1.3. Los dos grande sistemas circulatorios: circulación sistémica y pulmonar
La sangre recorre dos circuitos distintos que están conectados en serie, no en paralelo. Esto significa que todo el volumen que bombea el corazón derecho pasa por los pulmones antes de llegar al corazón izquierdo, y todo el volumen que bombea el corazón izquierdo recorre el organismo antes de regresar al corazón derecho.
La circulación pulmonar, o circulación menor, parte del ventrículo derecho:
- La sangre sale por la arteria pulmonar, pasa por los capilares alveolares de los pulmones donde se oxigena y elimina CO₂, y regresa al corazón izquierdo por las venas pulmonares.
- Es un circuito de baja presión (presión media en la arteria pulmonar de unos 15 mmHg) y resistencia reducida, lo que minimiza el trabajo del ventrículo derecho.
La circulación sistémica, o circulación mayor, parte del ventrículo izquierdo:
- La sangre sale por la aorta, se distribuye por todo el organismo a través de un árbol arterial ramificado y regresa al corazón derecho por las venas cavas.
- Es un circuito de alta presión (presión media arterial de unos 95 mmHg) con muchos mecanismos de regulación, dado que debe adaptar la distribución del flujo a unas necesidades tisulares constantemente cambiantes.
Las arterias pulmonares transportan sangre pobre en oxígeno, y las venas pulmonares transportan sangre oxigenada. Los términos "arteria" y "vena" son anatómicos: las arterias salen del corazón y las venas llegan al corazón, independientemente del contenido de oxígeno.
1.4. El corazón: tipos celulares y sincitio funcional
Desde el punto de vista funcional, el corazón contiene dos grandes poblaciones celulares funciones completamente distintas:
- Las células del sistema de conducción están especializadas en generar y propagar el estímulo eléctrico que desencadena la contracción. Entre ellas se distinguen:
- Células P del nodo sinusal (el marcapasos primario del corazón).
- Células de transición del nodo auriculoventricular.
- Células de Purkinje que forman el haz de His y sus ramas.
- Estas células tienen muy pocas miofibrillas y no contribuyen significativamente a la fuerza contráctil.
- Los cardiomiocitos de trabajo, que constituyen la mayor parte de la masa miocárdica, son las células que realizan la contracción. Son similares en muchos aspectos al músculo esquelético, pero presentan diferencias estructurales y funcionales importantes:
- Están interconectados mediante discos intercalares, uniones especializadas que permiten el paso rápido de iones y potenciales de acción de una célula a otra.
- Esto convierte al miocardio en un sincitio funcional. Esto quiere decir que cuando una célula se excita, el potencial de acción se propaga a todas las demás con una velocidad determinada por el sistema de conducción.
- La consecuencia práctica es que el corazón responde a la ley del todo o nada aplicada al órgano completo. Si el estímulo supera el umbral, se activan todas las células auriculares (o todas las ventriculares, según el caso).
El miocardio no es un sincitio estructural (las células no fusionan sus citoplasmas), sino un sincitio funcional.
Los discos intercalares permiten el paso de iones y la propagación del potencial de acción como si fuera un tejido continuo.
El mecanismo molecular de la contracción del cardiomiocito (ciclo de puentes cruzados, papel del calcio, troponina y tropomiosina) se estudia en Fisiología General en el contexto de la contracción muscular.
→ Ver Tema 26 · Fisiología del músculo cardíaco
1.5. Los vasos sanguíneos: tipos y funciones
Los vasos sanguíneos no son tubos pasivos. Cada segmento del árbol vascular tiene una estructura adaptada a la función que desempeña. Entender esta correspondencia estructura-función es fundamental para comprender la hemodinámica.
- Las arterias de gran calibre, como la aorta y sus ramas principales, tienen paredes ricas en tejido elástico.
- Durante la sístole ventricular reciben la sangre eyectada y se distienden almacenando parte de la energía de la contracción.
- Durante la diástole, al recuperar su forma original, liberan esa energía y mantienen el flujo sanguíneo continuo hacia los tejidos.
- Esta función amortiguadora de la pulsatilidad se conoce como efecto Windkessel y es lo que explica que la sangre fluya de forma prácticamente continua en los capilares a pesar de que el corazón la eyecta en pulsos.
- Las arteriolas son los vasos de resistencia del sistema.
- Tienen paredes con una gruesa capa de músculo liso que puede contraerse o relajarse en respuesta a señales locales, nerviosas y humorales, variando el diámetro del vaso.
- Como la resistencia al flujo depende de la cuarta potencia del radio (ley de Poiseuille), cambios pequeños en el diámetro arteriolar producen cambios muy grandes en el flujo: una reducción del radio a la mitad multiplica la resistencia por dieciséis.
- Son el principal punto de control de la distribución del flujo entre los distintos tejidos.
- Los capilares son los vasos de intercambio.
- Están formados por una sola capa de células endoteliales, lo que permite el paso de gases, nutrientes y productos de desecho entre la sangre y el líquido intersticial.
- No tienen músculo liso propio, aunque el flujo a través de ellos está controlado por esfínteres precapilares ubicados en las arteriolas terminales.
- Las vénulas recogen la sangre capilar y la conducen hacia las venas.
- Las venas son los vasos de capacidad:
- Tienen paredes más delgadas y distensibles que las arterias, lo que les permite contener grandes volúmenes de sangre con presiones bajas.
- Aproximadamente el 65% de la volemia total se encuentra en el sistema venoso en condiciones de reposo, lo que convierte a las venas en el principal reservorio sanguíneo del organismo.
- Este reservorio puede movilizarse rápidamente a través de la venoconstricción simpática cuando el organismo necesita aumentar el retorno venoso y, con él, el gasto cardíaco.
| Vaso | Función principal | Característica estructural clave |
|---|---|---|
| Aorta y arterias grandes | Distribución y amortiguación de la pulsatilidad (efecto Windkessel) | Pared rica en elastina |
| Arteriolas | Regulación de la resistencia y distribución del flujo | Abundante músculo liso en la pared |
| Capilares | Intercambio de gases, nutrientes y desechos | Pared de endotelio simple, sin músculo liso |
| Vénulas | Recogida de sangre capilar | Pared fina, baja presión |
| Venas | Retorno venoso y reservorio de volemia (~65% de la volemia total) | Pared distensible, alta capacitancia |
1.6. Principios básicos del flujo sanguíneo
El comportamiento hemodinámico del sistema cardiovascular puede entenderse a partir de una analogía con los circuitos eléctricos. El flujo sanguíneo (Q) es directamente proporcional a la diferencia de presión entre dos puntos (ΔP) e inversamente proporcional a la resistencia que ofrece el vaso (R):
Q = ΔP / R
Esta relación, equivalente a la ley de Ohm, es el principio más básico de la hemodinámica cardiovascular. El corazón genera la presión, los vasos determinan la resistencia y el resultado es el flujo que llega a cada tejido.
La resistencia vascular depende fundamentalmente de dos factores:
- La viscosidad de la sangre.
- El radio del vaso.
La relación entre resistencia y radio es la que establece la ley de Poiseuille: la resistencia es inversamente proporcional a la cuarta potencia del radio.
Esto tiene una consecuencia práctica enorme: la arteriola, como vaso de resistencia, puede modificar el flujo hacia un tejido de forma drástica con variaciones de diámetro relativamente pequeñas.
Las arteriolas son el principal punto de control del flujo sanguíneo tisular. Una reducción del radio arteriolar a la mitad multiplica la resistencia por dieciséis y reduce el flujo a una dieciseisava parte.
Los fundamentos hemodinámicos detallados, incluyendo la ley de Poiseuille completa, la distensibilidad y compliance vascular, y la distribución del volumen sanguíneo, se desarrollan en el Tema 7: Características hemodinámicas del sistema circulatorio.
1.7. El sistema cardiovascular como sistema integrado
La actividad del sistema cardiovascular está constantemente ajustada en función de las demandas de los tejidos y coordinada con otros sistemas del organismo (el respiratorio, el renal, el endocrino y el nervioso autónomo).
El objetivo final de toda esta regulación es asegurar que cada tejido reciba el flujo que necesita en cada momento.
En reposo, el cerebro y los riñones reciben una proporción relativamente alta del gasto cardíaco en relación con su masa. Durante el ejercicio, el músculo esquelético pasa de recibir el 15-20% al 80-85% del gasto total, mientras que el flujo esplácnico y renal se reduce de forma coordinada.
El corazón participa activamente en esta regulación. Además de su función mecánica como bomba, actúa como un órgano endocrino:
- Ante el aumento de la presión y el volumen intracardíaco, las células auriculares y ventriculares secretan péptidos natriuréticos.
- El péptido natriurético auricular (ANP) y el péptido natriurético cerebral o ventricular (BNP) promueven la excreción renal de sodio y agua y reducen las resistencias vasculares, contribuyendo a la reducción de la sobrecarga cardiovascular.
El BNP (péptido natriurético de tipo B) se utiliza en la práctica clínica como biomarcador de insuficiencia cardíaca.
Sus niveles plasmáticos se elevan cuando el ventrículo se encuentra sometido a una sobrecarga de presión o volumen sostenida, y su cuantificación ayuda tanto al diagnóstico como al seguimiento de los pacientes.
