MORFOFISIOLOGIA HUMANA IV VIDEOCONFERENCIA 5 SISTEMA CARDIOVASCULAR

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1 MORFOFISIOLOGIA HUMANA IV VIDEOCONFERENCIA 5 SISTEMA CARDIOVASCULAR REGULACIÓN DE LA PRESIÓN ARTERIAL. REGULACIÓN DEL GASTO CARDIACO Y RETORNO VENOSO. CIRCULACIONES REGIONALES PRESION ARTERIAL MEDIA Antes de analizar los mecanismos que regulan la presión arterial, deben puntualizar los factores más importantes de los que depende la presión arterial. Debido a que todos los mecanismos de regulación funcionan a través de ellos. Estos factores son: el gasto cardiaco y la resistencia periférica total. El gasto cardiaco depende del retorno venoso y de la eficacia del corazón como bomba. Esta última depende a su vez del predominio del sistema nervioso simpático o parasimpático, cuyos efectos estudiamos en la regulación de la función cardiaca. Uno de los factores que afecta el retorno venoso es: la presión sistémica media de llenado. Esta como concepto, es una medida de la tendencia de la sangre a circular de los vasos periféricos al corazón y una medida del grado de repleción del sistema

2 vascular, por tanto entre los factores que la afectan se encuentran: la volemia, la adaptabilidad y el tono simpático de los vasos. El otro factor que modifica el retorno venoso es el grado de constricción de los vasos, que afecta su resistencia; si esta aumenta disminuye el retorno. La resistencia periférica total depende de los fenómenos de autorregulación local y el tono simpático de los vasos. A continuación orientaremos los principales mecanismos de regulación. MECANISMOS REGULADORES DE LA PRESION ARTERIAL Los mecanismos reguladores de la presión arterial actúan de manera integrada ante desviaciones de la misma, no obstante desde el punto de vista didáctico se clasifican en: los de acción rápida y a largo plazo. Los primeros actúan de forma inmediata ante una desviación de la presión arterial, dentro de este grupo analizaremos los mecanismos nerviosos, los humorales y los intrínsecos. Dentro de los mecanismos a largo plazo analizaremos el importante papel del sistema volumen-liquido-riñón muy eficaz en dicha regulación.

3 MECANISMOS NERVIOSOS Los mecanismos nerviosos presentan gran importancia en la regulación rápida de la presión arterial: En primer lugar por el tiempo en que actúan y en segundo porque pueden controlar gran parte de la circulación simultáneamente, sin embargo no son importantes en la regulación de la presión arterial a largo plazo, debido a su mecanismo de adaptación ante variaciones de la presión sostenidas en el tiempo. Dentro de los mecanismos nerviosos se estudian: el reflejo barorreceptor, reflejo quimiorreceptor, reflejos atriales y de la arteria pulmonar y la respuesta isquémica del sistema nervioso central. MECANISMO BARORRECEPTOR Los barorreceptores se encuentran localizados en las paredes de los grandes vasos, especialmente en el arco de la aorta, y la bifurcación de las arterias

4 carótidas. Como su nombre lo indica: son receptores que se excitan cuando aumenta la presión, envían información al centro vasomotor y la respuesta motora a través de las divisiones del sistema nervioso autónomo, produciendo efecto sobre el corazón y los vasos sanguíneos. A continuación puntualizaremos la actuación del mecanismo barorreceptor ante variaciones de la presión arterial. REFLEJO BARORRECEPTOR Si aumenta la presión arterial se excitan los barorreceptores, estos envían señales al centro vasomotor produciéndose inhibición simpática y excitación vagal, ambos producen sobre el corazón disminución de la frecuencia cardiaca y fuerza de contracción. Por su parte la inhibición simpática, produce vasodilatación con disminución de la resistencia periférica total. Ambos factores disminuyen la presión arterial. Que importancia tiene este mecanismo en los cambios de postura?

5 Cuando la presión arterial disminuye, como sucede cuando una persona se pone de pie, disminuye el ritmo de descarga de los barorreceptores y con ello los estímulos enviados al centro vasomotor. En consecuencia se produce excitación simpática e inhibición vagal que sobre el corazón, producen aumento de la frecuencia y fuerza de contracción. Por su parte el estimulo simpático sobre los vasos aumenta la resistencia periférica total. Ambos factores aumentan la tensión arterial garantizando el flujo sanguíneo a las estructuras del encéfalo y otros órganos vitales. MECANISMO QUIMIORRECEPTOR Los quimiorreceptores presentan una localización muy similar a los barorreceptores, están irrigados por una arteria nutricia que los mantiene en contacto muy estrecho con la sangre arterial, son muy sensibles a la disminución de oxigeno. Aunque también pueden ser estimulados por el aumento de dióxido de carbono y el aumento de la concentración de iones de hidrogeno. En esta imagen pueden apreciar que el reflejo quimiorreceptor utiliza los mismos componentes del arco reflejo barorreceptor. A la derecha se muestra la representación de este mecanismo. Observen que la disminución de la presión arterial, origina falta de riego sanguíneo con hipoxia en los quimiorreceptores, los cuales se excitan y envían señales al centro vasomotor, que desencadena una excitación simpática, produciéndose vasoconstricción con aumento de la resistencia periférica total. Además aumenta la frecuencia cardiaca y fuerza de contracción con aumento del gasto cardiaco. Estos dos factores: el aumento de la resistencia y el aumento del gasto cardiaco aumentan la presión arterial. Este mecanismo solo se pone de manifiesto, cuando la presión arterial media desciende a valores de 80mmHg.

6 REFLEJOS ATRIALES Y DE LA ARTERIA PULMONAR Tanto en los atrios como en las arterias pulmonares, existen receptores de distención denominados: receptores de baja presión. Estos desempeñan un importante papel para minimizar las alteraciones de la presión arterial en respuesta a los incrementos del volumen sanguíneo. Si el volumen sanguíneo aumenta, ocurre distención de los atrios, con lo cual se produce aumento de eliminación de orina por el riñón, a su vez se incrementa la liberación de péptido natriuretrico atrial y disminuye la secreción de hormona antidiurética por el hipotálamo. Ambos factores contribuyen al aumento de la diuresis. También la distención de los atrios, incrementa la frecuencia cardiaca, recuerden que en el atrio derecho se encuentra el nodo sinoatrial que constituye el marcapaso cardiaco. RESPUESTA ISQUEMICA DEL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL

7 La mayor parte del control nervioso de la presión arterial se lleva acabo por los reflejos estudiados. Sin embargo cuando la presión arterial disminuye a valores entre 15 y 20mHg, se compromete el riego sanguíneo del centro vasomotor con lo cual se produce una respuesta vasoconstrictora generalizada que se denomina: respuesta isquémica del sistema nervioso central. Esta garantiza un aumento de la presión arterial, cuando la misma desciende a valores letales. A continuación analizaremos los mecanismos humorales, los cuales actúan en un tiempo relativamente corto. SISTEMA RENINA-ANGIOTENSINA Existen varios mecanismos humorales, que participan en la regulación de la presión arterial. No obstante por su importancia. Orientaremos el de la reninaangiotensina. La renina es una proteína con carácter enzimático, producida en el riñón que actúa sobre una proteína plasmática denominada: sustrato de renina y la convierte en angiotensina I, la cual rápidamente se convierte en angiotensina II al pasar por los capilares pulmonares en presencia de una enzima convertidora. La angiotensina II persiste poco tiempo en sangre, siendo inactivada por la angiotensinasa, durante su presencia en sangre, la angiotensina II ejerce dos efectos: vasoconstricción y en consecuencia aumento de la presión arterial y en un plazo mas prolongado, retención de sodio y agua por los túbulos renales.

8 En la presentación pueden observar que cuando la presión arterial disminuye, se produce renina; esta participa en la formación de angiotensina II que produce vasoconstricción con aumento de la resistencia periférica total y aumento de la presión arterial. Mas lentamente la angiotensina II favorece la retención de sodio y agua en el riñón, con lo cual aumenta el volumen sanguíneo, la presión sistémica media de llenado y la presión arterial. Otros de los mecanismos de acción rápida son los intrínsecos. MECANISMOS INTRINSECOS Los mecanismos intrínsecos, actúan en un periodo de tiempo mas prolongado que los nerviosos y son: el desplazamiento liquido-capilar y el mecanismo de relajación vascular de alarma. A continuación abordaremos el mecanismo volumen-liquido-renal como mecanismo de regulación de la presión arterial a largo plazo.

9 En la figura se muestra el efecto de la presión arterial sobre la eliminación de orina. Observen que a valores menores de 60mmHg, la eliminación es nula. Ahora, si aumenta la presión arterial, aumenta la eliminación urinaria como mecanismo compensador. NIVEL DE PRESION ARTERIAL A LARGO PLAZO El nivel de presión a largo plazo, depende de dos factores: la ingestión de agua y sal y la capacidad renal para excretarlas.

10 EQUILIBRIO ENTRE INGESTION Y EXCRECION Observen, que cuando la ingestión de agua y sal se corresponde con la eliminación, se alcanza un punto de equilibrio en el valor normal de la presión arterial media de 100mmHg. A continuación analizaremos como actúa el mecanismo renal. MECANISMO VOLUMEN-LIQUIDO-RENAL Observen, que si aumenta el volumen del líquido extracelular aumenta el volumen sanguíneo, la presión circulatoria media de llenado, el retorno venoso y el gasto cardiaco. En consecuencia aumenta la presión arterial. El incremento de la presión arterial actúa sobre el riñón, aumentando la eliminación urinaria. Ahora si el ritmo de eliminación es mayor, que los ingresos de agua y sal el volumen de líquido extracelular disminuye. Analicen siguiendo este orden por que la presión arterial disminuye, este mecanismo se potencia por otros como el mecanismo renina angiotensina, aldosterona ya estudiado.

11 Recuerden que los mecanismos de regulación de la presión arterial, no actúan de forma independiente, sino de forma integrada, les será de gran utilidad analizar otras situaciones como es el caso de las hemorragias, considerando todos los mecanismos orientados, tratando de explicar desde el punto de vista funcional las manifestaciones producidas durante la compensación de la presión arterial. MEDICION DE LA PRESION ARTERIAL Existen dos métodos indirectos, para medir la presión arterial: el método auscultatorio que es el más utilizado y el palpatorio. Cuando se mide la presión por el método auscultatorio, en un adulto normal la misma presenta un valor sistólico de 120mmHg y uno diastólico de 80mmHg. A continuación analizaremos la regulación del gasto cardiaco y el retorno venoso. GASTO CARDIACO Y RETORNO VENOSO

12 El gasto cardiaco es el volumen impulsado por el corazón en cada minuto, su valor en el adulto normal es de aproximadamente cinco litros por minuto (5L/min). Varía ampliamente por varios factores como son: el índice del metabolismo corporal, el ejercicio, la edad y la superficie corporal. El retorno venoso es la cantidad de sangre que fluye de las venas al atrio derecho cada minuto y en condiciones normales se corresponde con el gasto cardiaco. REGULACION DEL GASTO CARDIACO En condiciones normales no es el corazón el que controla el gasto cardiaco, por el contrario los controladores principales son los diversos factores de la circulación periférica, que a su vez determinan el retorno venoso. El corazón bombea toda la sangre que le llega sin permitir un remanso en las venas, lo que ya conocemos como ley de Frank-Starling. Así cuando un mayor volumen de sangre ingresa al corazón, mas se distienden las paredes del ventrículo, el que se contrae con mayor eficacia, impulsando todo el volumen. Además la distención de las paredes del atrio derecho, aumenta la frecuencia cardiaca. Debemos puntualizar, que el gasto cardiaco esta determinado: por la suma de todos los flujos sanguíneos tisulares, que determinan a su vez el retorno venoso lo cual se representa en la imagen de la derecha.

13 FACTORES QUE DETERMINAN EL RETORNO VENOSO Uno de los factores periféricos que determina el retorno venoso y a su vez el gasto cardiaco es la presión circulatoria media de llenado. Así si esta aumenta, también lo hace el retorno venoso y en consecuencia el gasto cardiaco. Existen dos factores básicos de los que depende la presión circulatoria media que son la volemia y la adaptabilidad. Analicen como varia el gasto ante la modificación de estos parámetros. Otro de los factores es la resistencia del retorno venoso, que forma parte de la resistencia periférica total, si esta disminuye se favorece el retorno venoso, en consecuencia aumenta el gasto cardiaco. Analizar como influyen los fenómenos de autorregulación y el tono simpático de los vasos sobre este parámetro circulatorio. En relación con la presión en el atrio derecho, sabemos que depende del retorno venoso y de la eficacia de la contracción cardiaca. A continuación analizaremos el comportamiento del gasto cardiaco en determinadas situaciones.

14 GASTO CARDIACO EN LA HEMORRAGIA Después de una hemorragia, se produce disminución del volumen sanguíneo, de la presión circulatoria media de llenado, del retorno venoso y del gasto cardiaco. En consecuencia disminuye la presión arterial. En dependencia de la cuantía del sangramiento y la caída de la presión arterial, se ponen de manifiesto una serie de mecanismos compensadores que explican las manifestaciones clínicas presentes en esta situación. A continuación analizaremos algunos. MECANISMOS DE COMPENSACION En respuesta a la presión arterial disminuida, se desencadenan respuestas nerviosas, que dependen de la cuantía de la hemorragia y la caída de presión como son: inhibición de los barorreceptores, excitación de los quimiorreceptores y la respuesta isquémica del sistema nervioso central. Como resultado se produce un estimulo simpático que aumenta la frecuencia y la fuerza de

15 contracción del corazón, produce vasoconstricción con aumento de la resistencia periférica total que explica la palidez que acompaña a este estado y venoconstricción que aumenta la presión circulatoria media de llenado. Esta aumenta el retorno venoso que aumenta el gasto cardiaco y la presión arterial tiende a la normalidad. Estos mecanismos se potencian por otros que exponemos a continuación. OTROS MECANISMOS DE COMPENSACION Como ya conocemos siempre que la presión arterial disminuye, se desencadena el mecanismo renina-angiotensina, cuyo resultado es la vasoconstricción y la retención renal de sodio y agua que contribuye a aumentar el volumen sanguíneo. Al disminuir la presión arterial disminuye la presión capilar con lo que predominan las fuerzas de resorción en el extremo venoso, que contribuye también a aumentar el volumen sanguíneo. Al disminuir el volumen sanguíneo, los vasos se contraen alrededor del volumen que queda poniéndose de manifiesto la relajación vascular de alarma inversa, lo cual contribuye al establecimiento de la dinámica circulatoria normal. Por ultimo actúa el mecanismo renal, donde producto de la vasoconstricción y de los efectos de la angiotensina II, reduce la eliminación urinaria, contribuyendo a aumentar el volumen sanguíneo.

16 GASTO CARDIACO EN EL EJERCICIO El ejercicio muy intenso es la situación más estresante que afronta el sistema circulatorio normal lo cual es motivado por dos razones: en primer lugar porque el flujo sanguíneo de los músculos, debe aumentar en proporción al aumento del metabolismo y en segundo por la gran masa muscular que compone el organismo humano. Sin embargo, la práctica de ejercicio físico sistemático y planificado influye en forma positiva en todos los sistemas del organismo. El aumento del gasto cardiaco en el ejercicio depende de dos causas fundamentales: el aumento del metabolismo y la estimulación del sistema nervioso simpático. La primera produce vasodilatación por autorregulación local con la consiguiente disminución de la resistencia periférica total con lo cual aumenta el retorno venoso, el gasto cardiaco y la presión arterial. El estimulo simpático al corazón, aumenta la frecuencia de sus latidos y su contractilidad lo cual constituye también al aumento del gasto cardiaco. Por su parte el estimulo simpático a los vasos musculares, produce vasodilatación y a las venas disminución de su adaptabilidad, con aumento de la presión circulatoria media de llenado, aumento del retorno venoso y el gasto cardiaco. Es necesario aclarar que la presión sistólica aumenta pero la diastólica tiende a mantenerse constante o disminuir por tanto la presión diferencial o del pulso aumenta. A continuación analizaremos los mecanismos de regulación de los flujos sanguíneos pulmonar, coronario y cerebral.

17 CIRCULACION PULMONAR La mayor parte de las características de la circulación pulmonar, derivan de su baja resistencia y gran distensibilidad, cualidades que le permiten desarrollar su trabajo con poco gasto energético y asimilar toda la sangre que le imponga la circulación sistémica. Como ya conocen, el ventrículo derecho impulsa la sangre a la arteria pulmonar. Esta sangre sufre el intercambio a nivel de los pulmones, el dióxido de carbono pasa a los alveolos pulmonares y el oxigeno a la sangre, que es conducida por las venas pulmonares al atrio izquierdo, luego pasa al ventrículo izquierdo para ser impulsada hacia los tejidos. CARACTERISTICAS DE LA CIRCULACION PULMONAR En la imagen se resumen las características de la circulación pulmonar, observen que sus vasos presentan baja resistencia y una gran distensibilidad por lo que funciona a bajas presiones, con poco gasto energético y asimila toda la sangre

18 que le impone la circulación sistémica, sin producir incremento de la presión arterial pulmonar. PRESIONES EN LA CIRCULACION PULMONAR Observen que las presiones arteriales son muy bajas si las comparamos con la circulación sistémica, debido a estas bajas presiones el flujo sanguíneo pulmonar se distribuye de manera desigual desde el vértice a la base pulmonar. EFECTO DE LA GRAVEDAD SOBRE EL FLUJO PULMONAR En la imagen se representa el efecto de la gravedad sobre el flujo sanguíneo pulmonar, de esta forma se describen en el pulmón tres zonas: La zona 1, también denominada sin flujo porque la presión alveolar es superior tanto a la presión arterial como venosa en todos los periodos del ciclo.

19 La zona 2 es de flujo intermitente, es decir pasa sangre en la sístole porque la presión arterial es mayor que la presión alveolar, pero todavía esta es mayor que la presión venosa por lo que se colapsa en la diástole. En la zona 3 las presiones vasculares son siempre superiores a la alveolar por lo que siempre existe flujo. Ahora Cómo se regula el flujo sanguíneo en los pulmones? REGULACION DEL FLUJO SANGUINEO En la imagen se compara la regulación del flujo sanguíneo, en la circulación sistémica y pulmonar. Observen que en la circulación sistémica, la hipoxia produce vasodilatación aumentando el flujo a los tejidos. En el caso de la circulación pulmonar, la hipoxia produce vasoconstricción, lo cual tiene gran importancia desplazando la sangre a regiones mejor oxigenadas.

20 GASTO CARDIACO Y PRESION ARTERIAL PULMONAR En la imagen se muestra el efecto del gasto cardiaco sobre la presión arterial pulmonar. Observen que el aumento del gasto cardiaco como sucede en el ejercicio, produce poca variación de la presión arterial pulmonar, debido al aumento del número de capilares abiertos, distención de los que estaban abiertos con aumento del flujo sanguíneo capilar con lo cual disminuye la resistencia vascular. Por tanto todo el pulmón presenta un patrón de zona tres, es decir con flujo continuo. A continuación orientaremos el estudio de la circulación coronaria. CIRCULACION CORONARIA Una de las principales causas de morbilidad y mortalidad en el mundo, es la enfermedad coronaria. Muchas de las causas que la producen son prevenibles a través de correctos hábitos alimentarios y de vida, de los cuales son ustedes los mejores portadores. Las características morfológicas de la circulación coronaria

21 fue abordada en actividades anteriores. Por lo que nos limitaremos a abordar algunos aspectos relacionados con la regulación del riego sanguíneo coronario. En el grafico pueden apreciar el carácter fásico del mismo, es decir disminuye en la sístole debido a la compresión de los vasos sanguíneos musculares y aumenta en la diástole. Deben analizar la importancia del gasto cardiaco dentro de límites normales. CONTROL DEL FLUJO CORONARIO En la imagen se presenta un resumen de los factores que intervienen en el control del riego sanguíneo coronario. La autorregulación metabólica constituye el principal mecanismo regulador, la demanda de oxigeno estimula la producción de sustancias vasodilatadoras que incrementan el flujo sanguíneo coronario. El otro mecanismo de regulación es el control por el sistema nervioso simpático, los mediadores noradrenalina y adrenalina, tienen un efecto directo provocando dilatación de los vasos sanguíneos intramusculares con aumento del flujo sanguíneo coronario, pero además presentan un efecto indirecto, estimulando el corazón con lo cual se produce aumento de la frecuencia cardiaca y la fuerza de contracción que incrementan los requerimientos metabólicos del musculo. A continuación orientaremos el estudio de la circulación cerebral.

22 REGULACION DE LA CIRCULACION CEREBRAL El cerebro es un órgano de importancia vital que presenta una desventaja posicional, frente a la gravedad y gran susceptibilidad a la hipoxia, por lo cual los mecanismos de regulación del flujo presentan notable eficacia. El principal mecanismo es: la autorregulación local del flujo, donde el exceso de dióxido de carbono o de hidrogeniones y la hipoxia producen vasodilatación con aumento del riego sanguíneo cerebral. Otro mecanismo que participa es el control por el sistema nervioso simpático, pero es poco importante en relación con el anteriormente mencionado. CONCLUSIONES Los mecanismos reguladores de la presión arterial modifican el gasto cardiaco o la resistencia periférica total y actúan de manera integrada para evitar desviaciones de su valor normal, lo cual garantiza un flujo sanguíneo tisular adecuado. El gasto cardiaco es el factor más importante a considerar en relación con la circulación, depende del retorno venoso y este de los fenómenos de regulación en los tejidos; por su parte el corazón desempeña un papel permisivo en la regulación del mismo. La regulación del riego sanguíneo coronario y cerebral depende principalmente de los fenómenos de autorregulación local del flujo sanguíneo. La circulación pulmonar se caracteriza por presentar baja resistencia vascular y gran distensibilidad por lo que realiza sus funciones con bajo

23 gasto energético, y difiere de la circulación sistémica tanto por sus características morfológicas como por su función básica. Las manifestaciones que se producen en el ejercicio físico, en los cambios de la volemia y de la postura; son expresiones de los mecanismos reguladores de las funciones circulatorias.