EL SISTEMA CARDIOVASCULAR

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1 III- VASOS SANGUÍNEOS Y HEMODINÁMICA EL SISTEMA CARDIOVASCULAR 1- Tipos de vasos: arterias, arteriolas, capilares, vénulas y venas Relación estructura y función de los vasos sanguíneos Arterias. Arteriolas. Capilares. Venas. - Presión arterial, venosa y capilar. Presión arterial media. Pulso arterial. - Resistencia vascular sistémica. - Tono vasomotor. - Contracción-relajación del músculo liso vascular. - Elasticidad y distensibilidad de los vasos. - Distribución del volumen sanguíneo 1.3. El endotelio y óxido nítrico. 2- Hemodinámica: 2.1. Presiones en sistema vascular 2.2. Circulación arterial sistémica: presión arterial y pulso 2.3. Relaciones entre flujo, presión y resistencia Microcirculación: intercambio en los capilares Capilares linfáticos. Edema Circulación del sistema venoso: Retorno venoso. Bombas periféricas. Regulación del retorno venoso Fisiopatología: Varices. 1

2 III- VASOS SANGUÍNEOS Y HEMODINÁMICA 1- Tipos de vasos: arterias, arteriolas, capilares, vénulas y venas Relación estructura y función de los vasos sanguíneos. Las arterias y venas más grandes tienen estas capas: arterias venas TÚNICA INTERNA: Endotelio Membrana Basal Lámina elástica interna TÚNICA MEDIA: Músculo liso Válvula Luz vascular Lámina elástica externa TÚNICA EXTERNA O ADVENTICIA Luz vascular Las venas carecen de lámina elástica interna y externa y tienen una capa muscular más delgada que las arterias. Además, las venas poseen válvulas que son como cúpulas invertidas que impiden el flujo de sangre en sentido retrógrado. Al contrario, las arterias tienen las dos capas elásticas y una capa gruesa de músculo liso. Esta estructura básica varía según el tipo y tamaño de ese vaso sanguíneo y se relaciona directamente con la función que desempeñe. Así, de forma general podemos decir que las arterias son vasos capaces de soportar una presión muy elevada (120 mmhg) sin deformarse, pero contienen poco volumen de sangre en su interior, son reservorios de presión. En cambio, las venas son capaces de contener y adaptarse a un volumen elevado de sangre ya que el diámetro de su luz vascular es mayor y apenas son elásticas, son reservorios de volumen Arterias. Arteriolas. Capilares. Venas. Las arterias conducen la sangre desde el corazón hacia otros órganos: Se originan de la arteria aorta que sale del VI y se van ramificando progresivamente hasta dar lugar a las arteriolas y capilares. Contienen fibras elásticas que les dan elasticidad, y una capa gruesa de células musculares lisas que le permiten la contracción (vasoconstricción) y la relajación (vasodilatación), y así modificar, disminuir o aumentar, respectivamente, su diámetro. Reciben inervación del sistema nervioso simpático (SNS): Vasoconstricción (adrenalina y noradrenalina). Vasodilatación (sustancias locales: óxido nítrico, prostaglandinas). Transportan la sangre a gran presión desde el corazón hacia los tejidos: PRESIÓN ELEVADA (reservorio de presión) POCO VOLUMEN (baja distensibilidad) Son muy ELÁSTICAS. 2

3 Las arterias ayudan a la propulsión de la sangre en fase de diástole ventricular: a) Durante la sístole: El ventrículo izquierdo se contrae (sístole) y expulsa la sangre hacia la aorta. La aorta y las arterias elásticas se expanden y parte de la sangre fluye a los capilares. b) Durante la diástole: El ventrículo izquierdo se relaja, se cierran las válvulas semilunares y se llena de sangre. En la aorta y arterias elásticas se produce una retracción elástica (recuperación del tamaño inicial), lo que permite que continúe el flujo de sangre hacia los capilares durante la diástole y asegura que el aporte de sangre a los tejidos no se afecte por la naturaleza pulsátil del bombeo cardiaco. a) b) La sangre fluye hacia los capilares Continúa el flujo de sangre hacia los capilares 120 mmhg 80 mmhg Presión sanguínea: Es la presión que ejerce la sangre en las paredes de los vasos sanguíneos, arterias (presión arterial), venas (presión venosa) y capilares (presión capilar), durante el ciclo cardiaco. Presión arterial: Es la presión que ejerce la sangre en las paredes de las arterias (Tema 2: página 24) y como se aprecia en el ejemplo es mayor en sístole (PAS) que en diástole (PAD). La presión arterial normal en un individuo adulto sano es de unos 120 / 80 mmhg (PAS /PAD). Pulso arterial: Es la expansión y retracción alternativa de la pared arterial debida a variaciones de presión arterial (sistólica / diastólica) con cada latido cardiaco. Las variaciones de presión a lo largo del ciclo cardiaco dan lugar a las ondas de pulso como las que se aprecian arriba. El pulso se puede palpar en zonas donde las arterias están cercanas a la piel o encima de una eminencia ósea. Se utiliza para medir la frecuencia cardiaca y entonces las unidades son pulsaciones / minuto. Presión arterial media (PAM) = (PAS + 2PAD) / 3. Si nos fijamos en la onda de pulso (cambios de presión) de la aorta (u otra arteria) durante el ciclo cardiaco nos daremos cuenta que la fase de diástole es más larga (ocupa 2/3) que la de sístole (ocupa 1/3), lo que se refleja en el cálculo de la PAM. Con la edad y la arteriosclerosis, las arterias pierden distensibilidad (ahora un mismo volumen genera mayor presión) dando lugar a un aumento de la presión arterial sistólica, encontrando valores de presión arterial, por ej. de 140 / 80 mmhg. 120 mmhg 80 mmhg 3

4 Las arteriolas son arterias pequeñas por las que circula la sangre hacia los capilares. Características: Diámetro muy pequeño y capa muscular muy gruesa. Pueden variar mucho su diámetro (vasoconstricción y vasodilatación) lo que les permite una función clave en: la regulación del flujo sanguíneo local modificación de la presión arterial Se les llama vasos de resistencia. Debido a estas características, las arteriolas forman el componente fundamental de la resistencia periférica al flujo de sangre, que en el organismo entero se denomina resistencia periférica total (RPT) o resistencia vascular sistémica (RVS). Cuando las arteriolas entran en un tejido se ramifican en numerosos vasos llamados capilares o lecho capilar (capillary bed). Todos los vasos del organismo excepto capilares y vénulas están inervados por el SN simpático, pero su influencia es más importante en arteriolas y venas pequeñas donde la capa de músculo liso es más importante. El SN simpático es responsable de que exista cierto tono vasomotor o contracción del músculo liso en estos vasos, mediante señales eléctricas. Un aumento o descenso de estas señales se traduce en sendos cambios en el tono y, por tanto, en el diámetro del vaso, vasoconstricción (descenso en el diámetro) o vasodilatación (aumento en el diámetro), respectivamente. Animación Tono vasomotor Tono vasomotor Vasoconstricción Departamento de Fisiología, Facultad de Medicina, Universidad de Murcia. Vasodilatación El sistema nervioso parasimpático (SNPS) inerva los vasos sanguíneos de la cabeza, glándulas, vísceras y genitales pero no de músculo y piel, y apenas inerva a vasos de resistencia por lo que apenas tiene efecto sobre la RVS. Produce vasodilatación ya que la acetilcolina se une a las células del endotelio liberando óxido nítrico, que relaja el músculo liso. 4

5 Contracción-relajación del músculo liso vascular. El músculo liso en general y el vascular está formado por células con forma de huso (fusiformes) y mucho más pequeñas que las del musculo esquelético. Se llama liso porque no tiene aspecto estriado al microscopio óptico, ya que existen alrededor de 5-10 filamentos de actina por 1 de miosina (2:1 en el musculo esquelético). Por tanto, no está organizado en sarcómeros, si bien los cuerpos densos desempeñan el mismo papel que las bandas Z del músculo estriado. Los filamentos de actina y miosina son más largos y tienen una disposición oblicua en el citoplasma, lo que da al músculo liso una forma globular al contraerse. Además tienen cabezas de miosina en línea en toda la longitud del filamento lo que le posibilita un mayor acortamiento de las fibras, un 80%, en relación al 30% de las fibras musculares esqueléticas. La actina está asociada a la tropomiosina pero no hay troponina y en su lugar hay calmodulina que ejerce la función de unirse al Ca 2+. El calcio está almacenado en el retículo endoplásmico y en las caveolas (vesículas pegadas a la membrana plasmática). Contracción del músculo liso: Un estímulo produce un aumento del Ca+ intracelular: estímulo nervioso o neurotransmisores (Ach o NA) que despolarizan a la célula, hormonas o sustancias paracrinas que aumentan mensajeros secundarios intracelulares que producen la salida de Ca 2+ desde los depósitos intracelulares, o el estiramiento de la pared que estimula a canales iónicos mecanosensibles. La unión Ca 2+ - Calmodulina activa a la kinasa de la cadena ligera de miosina (MLCK) uniéndose a ella y fosforila a la cadena reguladora de miosina (MLC). Sin este paso no existe contracción ya que es necesario para la unión de la miosina a la actina. Una vez fosforilada la cabeza de miosina activa a la ATP-asa que tiene unidos ADP y Pi y se une a la actina (creando los puentes cruzados con ella) formando un angulo de 90º. La unión actina miosina provoca un cambio conformacional de la cabeza de miosina que hace que la cabeza libere el Pi y el ADP y se incline (45º) dando el golpe de fuerza hacia el brazo del puente cruzado. Después se queda en ese estado rígido a la espera de un nuevo ATP que se escindirá en ADP y Pi. Así seguirá este ciclo, siempre que haya ATP, hasta que baje la concentración intracelular de Ca 2+ y la miosina fosfatasa separe a la miosina de la actina. La relajación ocurre porque descienden los niveles de Ca 2+ (al ceder el estímulo) que deja de estar unido a la calmodulina y, por tanto, ya no activa a la MLCK. La ausencia de Ca 2+ restablece todo excepto que el Pi permanece unido a la miosina y ésta a la actina, si no actúa la miosina fosfatasa que separa al fosfato de la MLC. La MLCK inactiva contribuye a activar a la miosina fosfatasa. No hay uniones neuromusculares como tal sino que el neurotransmisor se libera en capas superiores y difunde una distancia entre nanómetros y micras. Si la capa de músculo liso es muy gruesa el neurotransmisor difunde o el potencial de acción se propaga para alcanzar las zonas más profundas. La contracción o relajación del músculo liso vascular, a diferencia del músculo estriado esquelético, no está mediada por un receptor nicotínico sino por los 5

6 receptores muscarínicos a través de la Ach (contracción o relajación) y por los receptores alfa (contracción) y beta adrenérgicos (relajación) a través de la noradrenalina. La cadena reguladora de la contracción del músculo liso es la cadena ligera de miosina (en el m. esquelético era la actina la reguladora). La actividad ATP-asa de esta cadena es más lenta por lo que la contracción es más lenta y prolongada que en el m. esquelético. El potencial de acción del músculo liso se debe principalmente al Ca 2+ (los canales de Ca 2+ voltaje dependientes tardan más en abrirse y en cerrarse) y por eso es más lento y prolongado que en el músculo esquelético. El potencial de reposo es más bajo (-50, -60 mv) e inestable dando lugar a ondas cíclicas (por salida y entrada de iones positivos (Ca2+, Na+?) que dan lugar a una actividad contráctil tónica (m. liso vascular y bronquial) sin un potencial de acción visible. En ocasiones las ondas cíclicas (ondas lentas marcapasos) alcanzan el voltaje umbral dando lugar a potenciales de acción en espigas (ej. contracciones rítmicas del intestino). Otros tipos de m. liso desarrollan potenciales de acción con meseta (útero, vasos) que producen una contracción mantenida. Además, determinadas sustancias pueden aumentar el Ca 2+ intracelular sin que se modifique de forma evidente el potencial de membrana. El músculo liso genera proporcionalmente más fuerza que el esquelético ya que la miosina y la actina están más tiempo unidas durante en el proceso de la contracción y, por tanto, también consume menos ATP (300 veces menos que el m. esquelético). Esto permite a muchos músculos que estén tónicamente contraídos (tono vasomotor, esfínteres, ) con escaso consumo de O 2. Estas contracciones prolongadas requieren la entrada de Ca 2+ extracelular ya que los depósitos intracelulares son limitados. 6

7 Los capilares son los vasos sanguíneos de menor calibre y forman la microcirculación. Vasos microscópicos que sólo tienen endotelio y lámina basal. En ellos se intercambian materiales entre la sangre y las células de los tejidos (son vasos de intercambio). Formados básicamente por una lámina basal y una capa de células endoteliales. En los capilares continuos las células endoteliales no tienen poros pero las uniones intercelulares son permeables. La mayoría de los capilares son de este tipo. Hay un contacto controlado (protección) entre el espacio intersticial y el vascular (músculo, tejido conectivo y nervioso). Los capilares en el encéfalo forman la barrera hematoencefálica. En los capilares fenestrados las células endoteliales tienen poros que permiten el paso de gran cantidad de líquidos (riñones e intestino). Los sinusoides tienen fenestraciones muy grandes y la lámina basal no es continua. Permeabilidad elevada. Están en órganos que requieren un contacto directo entre la sangre y las células de esos órganos (Hígado, bazo, médula ósea) para realizar un intercambio capilar elevado y rápido. Ver el intercambio capilar (punto 2.4.). El número de capilares funcionalmente abiertos varía de forma directamente proporcional con las necesidades metabólicas del tejido. Capilares continuos Capilares fenestrados Sinusoides o capilares discontinuos Los capilares se ramifican para formar redes extensas en los tejidos (lechos capilares). Estas redes incrementan el área de superficie, lo que permite el intercambio rápido de grandes cantidades de materiales. - Los esfínteres precapilares regulan el flujo sanguíneo en los capilares: Cuando el esfínter se relaja la sangre fluye por el lecho capilar. - Una metaarteriola abastece a capilares (lecho capilar). - En condiciones de reposo se usa solamente el 25 % del lecho capilar, aumentando muchísimo con el ejercicio. Como ejemplo de la regulación del flujo sanguíneo local, durante ejercicio se produce un aumento del área capilar muscular por dilatación de las arteriolas pudiendo pasar de un Flujo muscular en Reposo = 5 ml/min/ 100 g músculo, a un Flujo muscular durante el Ejercicio = ml/min/ 100 g músculo. ARTERIOLA Esfinter precapilar relajado Esfinter precapilar contraído LECHO O RED CAPILAR (capilares) VÉNULA 7

8 Los capilares se continúan con las vénulas que se fusionan para formar las venas; primero las venas de mediano calibre y éstas a su vez dan lugar a las venas de gran calibre, como las venas cavas superior e inferior. Las venas: Llevan la sangre desde los tejidos de vuelta al corazón. No tienen casi elasticidad porque tienen poco tejido elástico y la capa muscular es delgada por lo que son vasos de gran capacidad o distensibilidad (son reservorios de volumen). - Elasticidad y distensibilidad de los vasos. La distensibilidad ( volumen / ( presión x vol inicial) de un vaso describe el volumen de sangre alojado por el vaso a una presión determinada. Con la gráfica de la derecha se deduce que las venas son más distensibles que las arterias, pueden alojar mucho mayor volumen de sangre a igual presión (línea roja discontinua). Además, la edad y la arteriosclerosis disminuyen la distensibilidad de las arterias y esto implica que a igual volumen de sangre la presión arterial será más elevada (línea azul discontinua). Elasticidad de un vaso es la capacidad de expandirse cuando se le aplica una fuerza (presión) y de retraerse al cesar la fuerza, volviendo a su forma original. Distribución del volumen sanguíneo o volemia - Distribución del volumen sanguíneo. Las venas y vénulas son el reservorio de volumen porque contienen el 60 % del volumen total de sangre (volemia) en reposo. Los reservorios de volumen más importantes del organismo son las venas de los órganos abdominales y las de la piel. En caso de necesidad, por ejemplo una hemorragia, se estimula el SNS provocando una vasoconstricción. Esto, reduce la volemia venosa y Las válvulas venosas evitan el flujo retrógrado de la sangre. Las valvas o cúspides de las válvulas venosas se proyectan hacia la luz de la vena y apuntan hacia el corazón para impedir el reflujo o retroceso de sangre en las venas. Además, fragmentan la columna de sangre, reduciendo el efecto de la gravedad y favoreciendo el retorno de la sangre al corazón. 8

9 Resumen de las diferencias entre arterias y venas. Arterias Venas Elasticidad muy elásticas poco elásticas Distensibilidad POCO DISTENSIBLES MUY DISTENSIBLES Volumen sangre poco volumen (1/3) mucho volumen (2/3) y presión con presión alta con presión baja RESERVORIOS DE PRESIÓN RESERVORIOS DE VOLUMEN Resumen de las características anatómicas de los vasos diferentes tipos de vasos sanguíneos El endotelio. La capa interna o íntima está constituida por el endotelio (un epitelio simple plano), una lámina basal y una capa conjuntiva subendotelial, y está presente en todos los vasos. La clasificación de los vasos depende, por tanto, de la descripción histológica de las otras dos capas. El endotelio recubre el interior de todos los vasos sanguíneos, incluido el corazón, donde se llama endocardio, y es la capa que tiene contacto directo con la sangre. Según esto participa en funciones cardiovasculares importantes como la coagulación, la respuesta inmune y el control del volumen y la composición electrolítica en los espacios intra y extravascular. Gran parte de estas funciones son debidas al endothelial-derived relaxing factor (EDRF) identificado como óxido nítrico (NO) por Louis Ignarro y Salvador Moncada en El NO se sintetiza constitutivamente por la sintasa de NO endotelial (enos o NOSI) a partir del aminoácido L-Arginina y en presencia de oxígeno, dando como resultado NO y citrulina. Hay otras sintasas de NO, la neuronal y la inducible, localizadas en el sistema nervioso (nnos) y en las células del sistema inmune y células musculares lisas (inos), respectivamente, de lo que se deduce la amplia distribución y variedad de funciones del NO en todos los sistemas de nuestro organismo. En el sistema cardiovascular el NO es un potente vasodilatador y un antiagregante plaquetario y tiene un papel fundamental en la regulación del tono vasomotor y de la presión arterial. Numerosas investigaciones han demostrado que una alteración de la función endotelial conlleva un déficit de NO vascular, lo que se relaciona con enfermedades como la hipertensión, arteriosclerosis, diabetes, shock séptico, trombosis, etc. De hecho la nitroglicerina sublingual y otros nitritos que se usan en el tratamiento agudo de la angina de pecho y la hipertensión liberan NO hacia el músculo liso vascular produciendo una vasodilatación rápida e intensa. 9

10 El mecanismo de acción del NO una vez difunde hacia la capa muscular lisa vascular consiste en activar a la Guanilatociclasa soluble que transforma el Guanosín trifosfato (GTP) en Guanosín monofosfato cíclico (GMPc) que por una parte disminuye la concentración intracelular de calcio y por otra inhibe la fosforilación de la cadena ligera de miosina impidiendo su unión a la actina y la contracción de la célula muscular lisa, dando como resultado una vasodilatación. Una vez ejercida su acción el GMPc es inactivado por la fosfosdiesterasa 5 (FDE5). El sildenafilo, comercialmente conocido como Viagra, es un fármaco que bloquea la acción de la FDE5 responsable de la degradación del cgmp en el cuerpo cavernoso aumentando la vida media del GMPc en el pene y por tanto alargando la acción del NO, produciéndose erecciones más potentes y mantenidas. Nitroglicerina O 2 Relajación del músculo liso vascular = Vasodilatación Sildenafil 10

11 2- Hemodinámica. Es el estudio de la circulación sanguínea y los mecanismos que influyen en ella. QUÉ HACE QUE SE MUEVA, FLUYA O CIRCULE LA SANGRE? El flujo de un fluido como la sangre a través de un vaso sanguíneo puede calcularse aplicando la ley de Ohm. Esta ley establece que: Flujo (Q) = gradiente de presión (P1-P2) / resistencia (R). El gradiente de presión es P1 P2; así, si un lado del vaso tiene 80 mmhg y el otro 60 mmhg, el gradiente de presión es de 20 mmhg. Si no hay gradiente de presión (P1 = P2) el fluido no se movería y el flujo sería cero. Entonces, el flujo de sangre o volumen de sangre por unidad de tiempo que circula por nuestro organismo a través de los vasos sanguíneos depende del gradiente de presión entre la parte izquierda y derecha del corazón y de la resistencia que oponen los vasos a su paso. Al flujo total de sangre que circula por nuestro organismo se le llama gasto cardíaco (GC) y las unidades en las que se mide son litros / minuto (L / min) o mililitros / minuto (ml /min), volumen en unidad de tiempo. Entonces, a mayor gradiente de presión y a menor resistencia, mayor será flujo, y viceversa. Flujo = Presión (Izqda.-Dcha.) Resistencia El responsable de generar la presión en el sistema circulatorio es el corazón. La sangre sale del corazón izquierdo (aorta) a una presión arterial media (PAM) de unos 100 mmhg y llega al corazón derecho (venas cavas) a una presión media de unos 0 mmhg. En cuanto a la resistencia, el componente fundamental son las arteriolas y en el organismo entero se denomina resistencia periférica total (RPT) o resistencia vascular sistémica (RVS). Por tanto, la fórmula anterior se puede simplificar así: Gasto Cardiaco = El gasto cardíaco (GC) también se define como el volumen de sangre eyectado por el ventrículo izquierdo (o derecho) hacia la arteria aorta (o pulmonar) en cada minuto, por lo que también se llama volumen minuto. El GC está determinado por el volumen de sangre bombeado por el ventrículo en cada latido (volumen sistólico (VS) o volumen latido) que en condiciones normales es de unos 70 ml; y por el número de latidos por minuto o frecuencia cardiaca (FC) que en un individuo sano en reposo es de unos 75 latidos / minuto. En resumen: GC (ml/min) = VS (70 ml/lat) x FC (75 lat/min) = 70 x 75 = 5250 ml/min Y según lo que vimos antes: GC (ml/min) = PAM / RVS Teniendo en cuenta que el volumen de sangre de una persona adulta es aproximadamente de 5 litros, es fácil deducir que todo el volumen sanguíneo fluye a través de la circulación sistémica y pulmonar en cada minuto. Presión en Aorta RVS 11

12 Hemos dicho que todo el volumen sanguíneo fluye a través de la circulación sistémica y pulmonar en cada minuto, es decir, el gasto cardíaco de las dos circulaciones sistémica y pulmonar, es el mismo (aprox. 5 L / min). Pero la presión arterial media pulmonar es de unos 14 mmhg y la presión arterial media sistémica que es de unos 100 mmhg. Teniendo en cuenta esto, y según la fórmula GC (ml/min) = PAM / RVS, podemos decir que el lecho vascular pulmonar (la circulación pulmonar) constituye un circuito de baja presión y baja resistencia y la circulación sistémica es un circuito de alta presión y una resistencia elevada. Aunque el corazón tiene fibras autorrítmicas que le permiten latir de forma independiente, su funcionamiento está relacionado con los acontecimientos que tienen lugar en el resto de organismo. Todas las células del organismo deben recibir una determinada cantidad de sangre oxigenada cada minuto para mantener la salud y la vida. Por lo tanto, la actividad del corazón será mayor durante el ejercicio que en reposo, ya que hay un aumento en el metabolismo corporal y en las demandas de oxígeno. Cuando las demandas de oxígeno del organismo aumentan o disminuyen se modifica el GC para satisfacer las necesidades. Así, en condiciones de reposo nuestras demandas están cubiertas con un gasto cardiaco de 5 L/min y con el ejercicio puede aumentar hasta 30 L/min para cubrir el aumento de la demanda de oxígeno. Cómo se modifica el GC? Modificando los factores de los que depende el GC, como VS, FC, PAM y RVS. Por ejemplo, cuando hacemos ejercicio notamos que el corazón late más rápido y más fuerte, lo que indica que hay un aumento de la FC y del VS que aumentan el GC. La totalidad del gasto cardíaco (100 %) sale del corazón izquierdo hacia la arteria aorta y se distribuye por las distintas circulaciones del organismo según las necesidades de los órganos a los que nutre. La totalidad del gasto cardíaco (100 %) vuelve a través de las venas al corazón derecho y de éste a los pulmones, donde la sangre es oxigenada antes de ser distribuida por el organismo. Corazón derecho Pulmones Corazón izquierdo Aurícula Derecha 100% Aurícula Izquierda V. Tricúspide V. Mitral Ventrículo Derecho 100% Vena Cava Válvula Pulmonar Cerebral Coronaria Renal 15% 5% 25% Ventrículo Izquierdo Válvula Aórtica 100% Arteria Aorta Digestiva 25% Músculo Esquelético 25% Venas Piel 5% Arterias Cuando el corazón (por causas internas o externas a él) es incapaz de mantener un gasto cardiaco apropiado a las necesidades normales del organismo, se dice que es insuficiente o que esa persona padece una insuficiencia cardiaca. La regulación del gasto cardíaco se verá en el Tema 4. 12

13 2.1. Presiones en el sistema vascular. La sangre fluye de regiones de mayor a menor presión y a medida que la sangre fluye desde la aorta (unos 100 mmhg) a los demás vasos de la circulación general, su presión disminuye progresivamente hasta llegar a mmhg en los capilares y alrededor de 15 mmhg en el extremo venoso capilar. Llega a ser 0 mmhg cuando ingresa al ventrículo derecho. Además, el flujo sanguíneo pulsátil de las grandes arterias se va atenuando progresivamente hasta ser prácticamente continuo en los capilares. La presión que ejerce la sangre en la pared de una arteria, vena o los capilares se denominan presión arterial, venosa o capilar, respectivamente. La Tensión de la pared según la ley de Laplace es el producto de la presión en el interior del vaso y de su radio (Tensión = Presión x radio). De donde se deduce que un capilar que tienen un pequeño radio y presión tendrá una pared muy fina porque no soporta mucha tensión, pero la aorta necesita un mayor grosor de su pared porque está sometida a una tensión elevada. Presiones en el sistema cardiovascular 2.2. Circulación arterial sistémica: presión arterial y pulso. Circulación arterial sistémica: Formada por la aorta, arterias elásticas y arterias musculares. Transporta la sangre a gran presión hacia los tejidos: PRESIÓN ELEVADA (reservorio de presión) POCO VOLUMEN (baja distensibilidad) Presión arterial sistémica: Es la presión que ejerce la sangre en la pared de una arteria durante la sístole y diástole del ventrículo izquierdo. Como comentamos antes es mayor en sístole (PAS) que en diástole (PAD). La presión normal en un individuo adulto sano es de unos 120 / 80 mmhg (PAS /PAD). 13

14 Presión arterial media: (PAM) = (PAS + 2PAD) / 3. El flujo pulsátil de la aorta y ramas principales es convertido en un flujo continuo gracias a la elasticidad arterial, surgiendo así el concepto de presión arterial media (PAM) que representaría la presión a la que el fluiría la sangre si se moviese de forma uniforme y no siguiendo el ciclo sístole diástole. Si nos fijamos en la onda de pulso (cambios de presión) de la aorta (u otra arteria) durante el ciclo cardiaco (línea roja) nos daremos cuenta que la fase de diástole es más larga (ocupa 2/3) que la de sístole (ocupa 1/3), lo que se refleja en el cálculo de la PAM. Ver al final: MANUAL PRÁCTICO DE LA TOMA DE PRESIÓN ARTERIAL Y EL PULSO. Diástole V Sístole V Diástole V La medida de la presión arterial de puede realizar de forma directa, colocando un catéter en una arteria (lo cual es un costoso y peligroso) o de forma indirecta e incruenta mediante unos aparatos llamados esfigmomanómetros. Ver Manual de prácticas de PA y pulso El esfigmomanómetro consta de un manguito de goma o de presión conectado por un lado a una pera (para insuflar el manguito) y por otro a una columna de mercurio marcada en mm (0 300). Se determinan los milímetros (mm) que la presión del aire eleva una columna de mercurio (Hg) en un tubo de vidrio y la equipara a la presión que la sangre ejerce en una arteria. Por eso las unidades correctas son por ej. 120 / 80 milímetros de mercurio (mmhg). Para realizar la medida se insufla el manguito hasta elevar la presión unos 30 mmhg por arriba de la PAS normal del individuo y después se empieza a soltar el aire insuflado, ni muy rápido ni muy lento. El valor o altura (en mmhg) que marque la columna de mercurio cuando se escucha el primer ruido o primera pulsación corresponde a la PAS (unos 120 mmhg) y cuando dejan de escucharse las pulsaciones el valor de la columna de mercurio me indica la PAD (unos 80 mmhg). 14

15 Patologías: Hipertensión Arterial La hipertensión arterial es la presión arterial elevada y normalmente sin causa conocida. El diagnóstico se hace con un promedio de medidas donde la PAS sea igual o superior a 140 mmhg y/o la PAD sea igual o superior a 90 mmhg, para un adulto a partir de los 18 años. Ver al final: MANUAL PRÁCTICO DE LA TOMA DE PRESIÓN ARTERIAL Y EL PULSO Hipotensión Arterial PAS < 100 mmhg. Por debajo de una PAM de 60 mmhg el riego sanguíneo cerebral está comprometido y pueden aparecer síntomas (mareos, visión borrosa, pérdida de conciencia ). La hipotensión ortostática o postural es la reducción de la presión arterial debida al descenso brusco del retorno venoso al corazón al pasar de forma muy rápida de una posición en decúbito (en cuclillas o sentado) a posición ortostática (de pie o erecta). En esos momentos, sentimos sensación de mareo porque no llega suficiente sangre al cerebro. Hemorragia: salida de sangre fuera de los vasos sanguíneos. Hemorragia arterial: El sangrado procede de una arteria rota. Es menos frecuente que la hemorragia venosa, pero más grave. La sangre es de color rojo brillante y suele salir a presión, en saltos rítmicos que coinciden con el pulso cardíaco. Si no se ejerce presión o cohíbe la hemorragia, la muerte puede sobrevenir en pocos minutos. Hemorragia venosa: El sangrado procede de alguna vena lesionada. La sangre perdida es de color rojo oscuro y fluye lentamente de forma continua, pues la sangre es pobre en oxígeno y está de regreso al corazón. Hemorragia capilar: Es la más frecuente y la menos grave pues los capilares sanguíneos son los vasos más abundantes y que menos presión de sangre tienen. La sangre fluye en sábana. Nota: Una hemorragia superior al 10 % de la volemia produce un descenso en la PA. La ingesta de agua, aumenta la volemia y tiende a incrementar la PA. Tras una extracción de sangre (aprox. 500 ml) nos recomiendan que bebamos mucho líquido y así recuperar la volemia y evitar una caída de la presión arterial. Pulso arterial. Es la expansión y retracción alternativa de la pared arterial debida a variaciones de presión arterial (sistólica / diastólica) con cada latido cardiaco. Las variaciones de presión a lo largo del ciclo cardiaco dan lugar a las ondas de pulso. Las ondas de pulso se transmiten desde los vasos de mayor a menor calibre y se va amortiguando, hasta desaparecer. Cada sístole ventricular inicia una nueva pulsación, que avanza como una onda de expansión a través de las arterias y que se puede detectar mediante palpación. 15

16 Por tanto, el pulso o las pulsaciones por minuto reflejan la frecuencia cardiaca que también se puede medir por palpación en la punta cardiaca o auscultando los ruidos cardiacos y entonces las unidades correctas son latidos por minuto, y en el ECG, ciclos por minuto. La presión de pulso (PP) se define como la diferencia entre la presión arterial sistólica (PAS) y la presión arterial diastólica (PAD), se expresa en mmhg y se considera un indicador de la distensibilidad arterial. Actualmente no es posible definir la presión del pulso normal pero se acepta un valor alrededor de unos 40 mmhg y que un valor superior a 65 mmhg se asocia a un incremento del riesgo cardiovascular. La PP aumenta con la edad porque las paredes arteriales se hacen más rígidas, pierden distensibilidad y aumenta la PAS como vimos en la página 3. Palpación del pulso arterial. El pulso puede tomarse en cualquier punto en el que una arteria está próxima a la superficie o sobre un hueso o una base firme. Habitualmente se toma sobre la arteria radial, colocando el pulpejo de los dedos: índice, medio y anular sobre la arteria, siguiendo un curso longitudinal, NUNCA CON EL PULGAR. La toma de pulso se puede realizar en otros puntos de la anatomía algunos de los cuales se representan arriba. Del pulso se miden: - Frecuencia (pulsaciones / minuto). - Ritmo (regular / irregular). - Amplitud (fuerte / normal / débil). Ver: Manual de prácticas de PA y pulso al final del Tema 3. Técnica exploratoria: PALPACIÓN DEL PULSO Pulso temporal Pulso facial Pulso carotídeo Pulso braquial Pulso femoral Pulso poplíteo Pulso radial Pulso tibial anterior 16

17 2.3. Relaciones entre flujo, presión y resistencia. Como dijimos anteriormente (pag. 8) el flujo de sangre a través de los vasos sanguíneos depende del gradiente de presión entre la parte izquierda y derecha del corazón y de la resistencia que oponen los vasos a su paso. El componente fundamental de la resistencia son las arteriolas y en el organismo entero se denomina resistencia periférica total (RPT) o resistencia vascular sistémica (RVS). Flujo = Presión (Izqda.-Dcha.) Resistencia Además, a medida que la sangre fluye por los vasos sanguíneos, la presión cae progresivamente porque la altura de la sangre disminuye (y por tanto el gradiente de presión es menor) y también a causa de la fricción o rozamiento de la sangre con los vasos. La resistencia vascular es la dificultad que opone un vaso al paso o flujo de sangre a su través. Cuanto mayor es la resistencia menor es el flujo sanguíneo. La resistencia vascular: Ley de Poiseuille R = 8 L r 4 La resistencia vascular depende principalmente del calibre o radio del vaso (r). También depende de la viscosidad de la sangre (η) y de la longitud del vaso sanguíneo (L). - A mayor viscosidad (η) y mayor longitud del vaso (L), mayor resistencia. La viscosidad aumenta al aumentar el hematocrito (% de glóbulos rojos en la sangre). - A menor diámetro (radio) del vaso mayor resistencia. En arteriolas y capilares se encuentra la mayor resistencia, porque son los vasos con menor diámetro, pero son las arteriolas que tienen una capa muscular muy gruesa en relación a la luz del vaso las que forman el componente fundamental de la resistencia periférica total al flujo de sangre (RPT o RVS). Por otra parte, y en condiciones normales la sangre es un fluido viscoso y tiene un flujo laminar. Significa que la capa de sangre que está pegada a la pared circula más lentamente por el contacto con la pared, la siguiente un poco más rápida y así sucesivamente. Por tanto, las capas del centro se mueven con más rapidez. Según esto, la resistencia es mayor en las arterias con menor diámetro porque cuanto mayor calibre tiene el vaso hay mayor número de capas sanguíneas y mayor será el flujo. v = 0 v = max. Flujo laminar 17

18 Flujo turbulento: la sangre va en forma desordenada, produce corrientes y choca contra las paredes del vaso (pierde energía y no avanza) aumentando el rozamiento y la resistencia a su paso. Este flujo turbulento es más lento que el flujo laminar y se acompaña de vibraciones audibles llamadas SOPLOS. Los soplos son característicos de las alteraciones de las válvulas cardiacas y en los aneurismas o dilataciones anómalas de la pared arterial. La disposición de los vasos también afecta a la resistencia, así los vasos que se encuentran en serie (uno detrás de otro) como las arteriolas, ofrecen una mayor resistencia ya que la resistencia de uno se sumará a la siguiente, y así sucesivamente. En cambio, en los vasos que se encuentran dispuestos en paralelo, como los capilares, la resistencia se reparte o divide entre todos ellos, resultando en una resistencia final mucho menor. Resistencias en serie Resistencias en paralelo Rtotal = R1 + R2 + + Rn Rtotal = = 15 UR 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R / Rn 1/Rtotal = 1/5 +1/ 5 +1/ 5 = 3/5 Rtotal = 5/3 = 1,66 UR Visto de otro modo, en la disposición en paralelo aumenta el área total de sección (si sumamos el total del área de todos los vasos en paralelo es mayor que el área del vaso previo), es decir, es como pasar de un vaso a otro de mayor diámetro, con lo que la resistencia disminuye. La velocidad de la sangre es el espacio que recorre la sangre por unidad de tiempo (centímetros / segundo) y es directamente proporcional al flujo sanguíneo (volumen / minuto) e inversamente proporcional al área total de sección en ese vaso. (V = F/A) El flujo sanguíneo total (gasto cardiaco) se mantiene constante. El área total (cm 2 ) del lecho vascular alcanza los valores más altos a medida que nos acercamos a los capilares (según vimos antes) por lo que la velocidad del flujo sanguíneo disminuye a medida que la sangre se acerque a los capilares. Esto aumenta el tiempo que la sangre permanece en los capilares y favorece el intercambio de sustancias entre la sangre y los tejidos. Ejemplo: Se considera un flujo de 12 ml o cm 3 / min. En el punto X hay un área de sección del vaso de 1 cm 2 y en Y de 12 cm 2. La velocidad de la sangre disminuye al pasar de X a Y. 18

19 2.4. Microcirculación: intercambio en los capilares. La microcirculación está formada por: arteriolas, capilares sanguíneos y capilares linfáticos A nivel de los capilares tiene lugar el intercambio de sustancias entre la sangre y los tejidos. La sangre lleva nutrientes (glucosa, aminoácidos, lípidos, vitaminas, ) y O 2 a los tejidos y de ellos recoge productos de desecho (urea, creatinina, ) y CO 2 para llevarlos hasta los órganos encargados de su eliminación. Este intercambio se ve favorecido por las características de los capilares: - Tienen una gran superficie de intercambio. - La poca distancia que hay entre ellos y las células. - La velocidad de la sangre en ellos es la más lenta de todos los vasos sanguíneos. Cómo se realiza el intercambio en los capilares entre la sangre y los tejidos? El método más importante de intercambio capilar es la DIFUSIÓN PASIVA. Los solutos y los gases difunden pasivamente a favor de sus gradientes de concentración (Ley de difusión de Fick) a través de las hendiduras intercelulares, de los poros o de la membrana endotelial (sustancias liposolubles). Por tanto, en el extremo arterial, el O 2 y los nutrientes pasan desde el interior del capilar (donde su concentración es mayor) hacia el intersticio. En el extremo venoso, el CO 2 y los productos de desecho, pasan desde el intersticio (donde su concentración es mayor) hacia el capilar. extremo arterial extremo venoso Capilar O 2 nutrientes Intersticio CO 2 Productos de desecho Algunas moléculas pasan por transcitosis o pinocitosis (insulina, anticuerpos, moléculas grandes o insolubles en lípidos). Las proteínas plasmáticas y los eritrocitos no pasan a través de los poros o fenestraciones de los capilares continuos y fenestrados, pero sí pasan en los capilares discontinuos o sinusoides. El intercambio hacia un lado u otro del capilar ocurriría teóricamente hasta que se igualen las concentraciones, pero esto no ocurre nunca ya que al mismo tiempo que sale la sangre por el extremo venoso, llega sangre nueva con oxígeno y nutrientes por el extremo arterial. Por tanto, el intercambio capilar es continuo. Las hendiduras intercelulares tienen 6-7 nm, 20 veces mayor que la molécula de agua y ligeramente menor que la molécula de albúmina. Glucosa, Na+, Cl- y urea tienen diámetros intermedios. 19

20 Después, y siguiendo estos mismos mecanismos, los solutos y gases pasan desde el intersticio a las células (O 2 y nutrientes) y desde las células al intersticio (CO 2 y productos de desecho), según sus gradientes de concentración y según sus mecanismos de transporte a través de la membrana. Los líquidos (agua y algunos iones, moléculas o partículas disueltas en ella) se intercambian a través de los poros del endotelio debido a las diferencias de presiones entre el interior del capilar y el intersticio y van desde las áreas de mayor presión a las de menor presión. Se llama filtración al paso de líquido desde el capilar al intersticio y reabsorción al paso de líquido desde el intersticio al capilar. Nos encontramos con dos tipos de presiones: 1. La presión osmótica ( Π ): la presión osmótica del plasma que participa en el intercambio capilar es debida principalmente a las proteínas plasmáticas (albúmina) y se denomina presión oncótica. La presión oncótica en los capilares (Πc) es de 28 mmhg, tanto en el lado arterial como venoso del capilar, y se opone a la salida de líquido del capilar al intersticio (o al contrario, favorece la entrada de líquido desde el intersticio al capilar). La presión oncótica que hay en el intersticio (Πi = 3 mmhg) es muy baja y favorece la salida de líquido del capilar al intersticio. Recordamos que salvo excepciones, los poros del endotelio de los vasos, no dejan pasar proteínas. 2. La presión hidrostática capilar (phc) es la presión que ejerce la sangre contra las paredes de los capilares, debida a las contracciones del corazón. La phc es 35 mmhg en el extremo arterial del capilar y de 16 mmhg en el extremo venoso y favorece la salida de líquido del capilar al intersticio. La presión hidrostática en el intersticio (phi) en el intersticio es prácticamente cero. Representación de la magnitud y dirección de las diferentes presiones. Según la Ley de Starling la presión neta de filtración (PNF) es igual a las presiones que favorecen el paso de líquido desde el capilar al intersticio (phc y Πi) menos las presiones que se oponen (phi + Πc). K es una constante de permeabilidad del vaso. Resumen: PNF = K (presiones favorecen - presiones oponen) = K [(phc + Πi) (phi + Πc)] PNF = K [(phc + Πi) (phi + Πc)] PNF = K [(phc + Πi) (phi + Πc)] Obtenemos que en el extremo arterial existe una presión neta de filtración = +10 mmhg, o paso de líquido desde el capilar hacia el intersticio; y que el extremo venoso existe una PNF negativa o reabsorción = -9 mmhg, o paso de líquido desde el intersticio hacia el capilar. Entonces, que un líquido abandone o entre en los capilares depende del equilibrio de presiones. 20

21 ARTERIOLAS CAPILARES FILTRACIÓN LINFÁTICOS En condiciones normales el volumen reabsorbido es casi igual al filtrado (85-90 %). El exceso (10-15 %) penetra en los capilares linfáticos y formará parte de la linfa. Si se supera este valor porque la filtración excede a la reabsorción o la reabsorción es inadecuada, los capilares linfáticos no podrán eliminarlo y aparecerá edema en esa zona. El edema será detectable cuando el volumen del líquido intersticial aumente un 30 % del valor normal. REABSORCIÓN 90% 10% VÉNULAS VENAS 2.5. Capilares linfáticos. Edema. Los capilares linfáticos son los encargados de devolver las proteínas y el agua, no reabsorbidas y acumuladas en el intersticio durante el intercambio capilar, a la sangre. Se originan en el intersticio celular y presentan un extremo cerrado. Como las células endoteliales están superpuestas, un aumento de la presión en el intersticio abre su separación y entra líquido intersticial. Si la presión linfática fuese superior a la intersticial, las células se acercarían entre sí evitando la salida de la linfa. La composición de la linfa es similar a la del líquido intersticial, es plasma pobre en proteínas. Además, contiene linfocitos y otras células de defensa. Y también transporta, hasta la circulación sistémica, los lípidos absorbidos en el intestino delgado durante la digestión, que dan a la linfa un aspecto blanquecino. Varios capilares linfáticos se reúnen para formar vasos linfáticos de mayor calibre que atraviesan los ganglios o nódulos linfáticos en distintas zonas del organismo. Los vasos linfáticos son parecidos en su estructura a las venas sanguíneas, de hecho cada pocos milímetros aparecen una serie de válvulas que ayudan a la subida de la linfa, pero su pared es más delgada y tienen más válvulas que las venas. Están formados por una capa de células endoteliales que contienen filamentos de actomiosina, capaces de inducir contracciones rítmicas que bombean a la linfa. 21

22 Los vasos linfáticos se reúnen para formar sucesivamente los troncos y los conductos linfáticos, para drenar la linfa a venas de gran calibre, las venas subclavias. El sistema linfático está formado por linfa, vasos linfáticos y órganos y tejidos linfáticos. Cumple tres funciones básicas: - Respuesta inmune o de defensa. - Absorción de grasas. - Recupera el líquido y sustancias perdidas durante en el intercambio capilar. Los órganos y tejidos del sistema linfático, están distribuidos ampliamente en todo el cuerpo y se clasifican en dos grupos en base a sus funciones: - Primarios: Médula ósea y Timo. - Secundarios: o Bazo. o Ganglios linfáticos. o Nódulos o folículos linfáticos: Adenoides y amígdalas. Placas de Peyer y apéndice. o Tejido linfoide asociado a mucosas (MALT). Son folículos más pequeños. Los órganos linfáticos primarios es donde ocurre la división de las células madre y su maduración en células o linfocitos B y T, que son los encargados de la defensa o respuesta inmune del organismo. La médula ósea roja se encuentra en los huesos planos y en las epífisis de los huesos largos de adultos, y el timo que está debajo del esternón. Las células madre pluripotenciales de la médula ósea roja son el origen de todas las células o elementos formes de la sangre. Las células B maduran en la médula ósea (Bone marrow) y las T migran y maduran en el timo. En los órganos y tejidos linfáticos secundarios tiene lugar gran parte de las respuestas inmunitarias ya que los linfocitos contactan y responden a los elementos extraños. Se considera que el timo, los ganglios y el bazo son órganos porque los rodea una cápsula de tejido conectivo, mientras que los folículos no lo son por carecer de ella. 22

23 Los ganglios linfáticos están distribuidos por todo el cuerpo, pero su presencia es más abundante en zonas como las axilas, la ingle, el cuello y la pelvis. Están formados por una cápsula resistente con pequeños nódulos redondeados en su interior que contienen tejido linfoide, en el cual se encuentran numerosos linfocitos y células fagocíticas. La linfa pasa (se filtra) a través de estos ganglios que poseen vasos de entrada (aferentes) y salida (eferentes) donde los gérmenes serán atrapados y posteriormente destruidos. En los procesos infecciosos los ganglios se inflaman y aumentan de tamaño. Distribución de los ganglios linfáticos Esquema básico de un ganglio linfático Fisiopatología: Edema El edema es un aumento de líquido en el espacio intersticial y será detectable cuando el volumen del líquido intersticial aumente un 30 % del valor normal. Se produce cuando la filtración en el lecho capilar es mayor que la reabsorción, bien porque la filtración excede a la reabsorción o porque la reabsorción es inadecuada. Causas (ver página 17): Aumento de la permeabilidad capilar (ejemplo: quemaduras). Aumenta la salida de proteínas al intersticio y aumenta la Πi. Disminución de la concentración de proteínas plasmáticas (ejemplo: desnutrición, cirrosis hepática) y disminuye la Πc. Aumento de la presión hidrostática capilar (phc). En la insuficiencia cardiaca y en las varices hay un aumento de la phc en el extremo venoso, lo que disminuye la reabsorción de líquido desde el intersticio. En la insuficiencia cardiaca del lado derecho aparece edema en los miembros inferiores y si es una insuficiencia cardiaca del lado izquierdo aparece edema pulmonar. Signo de la fóvea 23

24 Relación del sistema linfático con la circulación sistémica y pulmonar Circulación del sistema venoso. La circulación venosa está formada por vénulas (µm), venas (mm) y grandes venas (cm). Es una circulación de baja presión y representa el reservorio de sangre del organismo. Esto supone que durante una necesidad, como durante el ejercicio o una hemorragia, la activación del simpático produce venoconstricción consiguiendo la movilización de un gran volumen de sangre hacia los órganos más necesitados

25 Retorno venoso. Bombas periféricas. Regulación del retorno venoso. El retorno venoso es el volumen sanguíneo que regresa al corazón por las venas de la circulación sistémica. Depende de: Del gradiente de presión entre vénulas (15-16 mmhg) y ventrículo derecho (0 mmhg), producido por la actividad del corazón. De las bombas periféricas, bomba muscular y bomba respiratoria, que actúan junto con las válvulas venosas para vencer la fuerza de la gravedad. Papel de la gravedad en el retorno venoso. Válvulas abiertas Válvulas cerradas Durante el retorno venoso las válvulas venosas están abiertas debido al gradiente de presión producido por el corazón. Si estamos de pie, inmóviles, se forma una columna continua de sangre por acción de la gravedad que genera una presión opuesta a la generada por el corazón y que dificulta el retorno venoso al corazón. En un primer momento, las válvulas se cierran y son suficientes para evitar el reflujo de sangre. Si continuamos en la misma posición (como un soldado) la sangre se acumula más y más en las venas, éstas se dilatan y las válvulas se hacen insuficientes. En el adulto de pie, la presión que ejerce la altura y el peso de la columna de sangre haría que la presión arterial en los pies fuese de 90 mmhg, que se añaden a los 93 mmhg de PAM (porque a nivel del corazón se considera una altura cero). En el lado venoso la presión en los pies sería 90 mmhg más unos 10 mmhg que hay en las venas tras el intercambio en los capilares. Si está perfectamente inmóvil (como un soldado) puede alcanzar esos mmhg en un plazo de 30 seg. Entonces escapa líquido al intersticio celular (hasta un % del volumen vascular en los primeros 15 minutos) y disminuye el volumen sanguíneo. Las válvulas venosas fragmentan la columna de sangre y, por tanto, la presión venosa. Esto hace que la presión real de la columna de sangre en el lado venoso sea mucho menor. Si además caminamos, la presión del lado venoso en los pies va a ser inferior a 25 mmhg. 25