UNIDAD # 2 HEMODINÁMICA Y RESPIRACIÓN
Un fluido se desplaza en el
interior de un tubo cuando la presión en el inicio es superior a la existente
al final del tubo, moviéndose desde una zona de mayor presión a una de menor
presión. El flujo o caudal depende directamente del gradiente o diferencia de
presión entre esos dos puntos e inversamente de la resistencia, en una relación
similar a la de Ohm para los circuitos eléctricos.
Q (flujo o caudal) = ∆ P (P1 - P2) / R (resistencia)
La resistencia depende de las dimensiones del tubo y
de la naturaleza del fluido, y mide las fuerzas de rozamiento o fricción entre
las propias moléculas del fluido y entre éstas y las moléculas de la pared del
tubo.La velocidad con la que circula
la sangre en el interior de un tubo es directamente proporcional al flujo e
inversamente proporcional al área transversal del tubo.
TIPOS DE FLUJO
Flujo
laminar
En condiciones fisiológicas el tipo de flujo mayoritario
es el denominado flujo en capas o laminar. El fluido se desplaza en láminas
coaxiales o cilíndricas en las que todas las partículas se mueven sin excepción
paralelamente al eje vascular. Se origina un perfil parabólico de velocidades
con un valor máximo en el eje o centro geométrico del tubo.
En el caso del sistema vascular los elementos
celulares que se encuentran en sangre son desplazados tanto más fuertemente
hacia el centro cuanto mayor sea su tamaño.
Flujo
turbulento
En determinadas condiciones el flujo puede presentar
remolinos, se dice que es turbulento. En esta forma de flujo el perfil de
velocidades se aplana y la relación lineal entre el gradiente de presión y el
flujo se pierde porque debido a los remolinos se pierde presión.
En la circulación sanguínea en regiones con
curvaturas pronunciadas, en regiones estrechadas o en bifurcaciones, con
valores por encima de 400, aparecen remolinos locales en las capas limítrofes
de la corriente. Cuando se llega a 2000-2400 el flujo es totalmente turbulento.
Aunque la aparición de turbulencias no es deseable por el riesgo que tienen de
2 producir coágulos sanguíneos, se pueden utilizar como procedimientos
diagnósticos, ya que mientras el flujo laminar es silencioso, el turbulento
genera ruidos audibles a través de un estetoscopio. (Kessler, 2016)
VISCOSIDAD DE LA SANGRE
La viscosidad de la sangre depende principalmente de
la relación entre los glóbulos rojos y el volumen del líquido plasmático, y en
menor medida de la concentración de proteínas en el plasma. A mayor viscosidad
de la sangre, mayor resistencia. Cualquier situación que incremente la
viscosidad de la sangre, como la deshidratación o la policitemia (número de
glóbulos rojos inusualmente alto), incrementa entonces la presión arterial. La
depleción de proteínas plasmáticas o de glóbulos rojos, debido a anemia o
hemorragia, disminuye la viscosidad y entonces disminuye la presión
sanguínea.
HEMODINÁMICA
Un fluido se desplaza en el interior de un tubo cuando la
presión en el inicio es superior a la existente al final del tubo, moviéndose
desde una zona de mayor presión a una de menor presión. El flujo o caudal
depende directamente del gradiente o diferencia de presión entre esos dos
puntos e inversamente de la resistencia, en una relación similar a la de Ohm
para los circuitos eléctricos.
La resistencia depende de las dimensiones del tubo y de la
naturaleza del fluido, y mide las fuerzas de rozamiento o fricción entre las
propias moléculas del fluido y entre éstas y las moléculas de la pared del
tubo.
La velocidad con la que circula la sangre en el interior de
un tubo es directamente proporcional al flujo e inversamente proporcional al
área transversal del tubo.[1]
Presión Sanguínea.
La presión sanguínea es la fuerza que se aplica contra las
paredes de las arterias cuando el corazón bombea la sangre al cuerpo. La
presión está determinada por la fuerza y cantidad de sangre bombeada y el
tamaño y flexibilidad de las arterias.
La presión sanguínea es la tensión ejercida por sangre
circulante sobre las paredes de los vasos sanguíneos, y constituye uno de los
principales signos vitales. La presión de la sangre disminuye a medida que la
sangre se mueve a través de arterias, arteriolas, vasos capilares, y venas; el
término presión sanguínea generalmente se refiere a la presión arterial, es
decir, la presión en las arterias más grandes, las arterias que forman los
vasos sanguíneos que toman la sangre desde el corazón. La presión arterial es
comúnmente medida por medio de un esfigmomanómetro, que usa la altura de una
columna de mercurio para reflejar la presión de circulación (ver Medición no
invasiva más abajo). Los valores de la presión sanguínea se expresan en
milímetros del mercurio (mmHg), a pesar de que muchos dispositivos de presión
vascular modernos ya no usan mercurio.[2]
La presión arterial varía durante el ciclo cardíaco de forma
semejante a una función sinusoidal lo cual permite distinguir una presión
sistólica que es definida como el máximo de la curva de presión en las arterias
y que ocurre cerca del principio del ciclo cardíaco durante la sístole o
contracción ventricular; la presión arterial diastólica es el valor mínimo de
la curva de presión (en la fase de diástole o relajación ventricular del ciclo
cardíaco). La presión media a través del ciclo cardíaco se indica como presión
sanguínea media; la presión de pulso refleja la diferencia entre las presiones
máxima y mínima medidas.
Los valores típicos para un ser humano adulto, sano, en
descanso, son aproximadamente 120 mmHg (16 kPa) para la sístólica y 80 mmHg (11
kPa) para la diastólica (escrito como 120/80 mmHg, y expresado oralmente como
"ciento veinte sobre ochenta"). Estas medidas tienen grandes
variaciones de un individuo a otro. Estas medidas de presión sanguínea no son
estáticas, experimentan variaciones naturales entre un latido del corazón a
otro y a través del día (en un ritmo circadiano); también cambian en respuesta
al estrés, factores alimenticios, medicamentos, o enfermedades. La hipertensión
se refiere a la presión sanguínea que es anormalmente alta, al contrario de la
hipotensión, cuando la presión es anormalmente baja. Junto con la temperatura
del cuerpo, la presión sanguínea es el parámetro fisiológico más comúnmente
medido.
Aunque a la presión sanguínea se la confunde con la presión
arterial, se puede distinguir dos tipos de presión sanguínea:
Presión venosa
Presión arterial: Tiene dos componentes o medidas de presión
arterial que son:
1.Presión sistólica o la alta.
2.Presión diastólica o la baja.
La presión arterial (presión sanguínea en las arterias) puede
registrarse fácilmente, sin esfuerzo y de manera indolora, lo que supone una
ventaja tanto para los pacientes como para los médicos. Además la medición de
la presión arterial tiene un coste mínimo. Estos factores convierten los
controles de la presión en un método de reconocimiento disponible y aplicable
en prácticamente cualquier lugar. La presión sanguínea se mide en mmHg
(milímetros de mercurio).[3]
Los valores de presión
arterial normales en los adultos se sitúan aproximadamente en 120/80 mmHg, a
partir de 140/90 mmHg se habla de hipertensión arterial. La primera cifra se
denomina “valor sistólico”; la segunda es el “valor diastólico”.
Una red de nervios, hormonas y estructuras cerebrales se encarga
de regular la presión sanguínea. Es totalmente natural que fluctúe a corto
plazo, debido por ejemplo a esfuerzos físicos, excitación mental, consumo de
café u otros factores. Sin embargo, las oscilaciones continuadas de la presión
arterial, en especial la hipertensión constante, han de ser evaluadas por el
médico, puesto que pueden constituir un indicio de ciertas enfermedades o
derivar en patologías graves como el infarto cardiaco o el accidente
cerebrovascular.
La presión arterial media (MAP) es la presión promedio medida
sobre un ciclo cardíaco completo. No se trata de una media aritmética, pues
está relacionado con la capacidad de perfundir TODOS los tejidos del cuerpo. La
forma sencilla de calcularla es:
MAP = PAD + (PAS - PAD)/3
La definición real es "el valor que tras integrar la
curva de pulso deja la misma superficie encerrada por encima y por debajo de
ese valor de presión".
La fluctuación hacia arriba y hacia abajo de la presión
arterial resulta de la naturaleza pulsante del volumen cardiaco. La presión de
pulso es determinada por la interacción del volumen de stroke contra la
resistencia al flujo en el árbol arterial.
Las arterias más grandes, incluyendo las suficientemente
grandes para verse sin ampliación, son conductos de baja resistencia con altos
índices de flujos, que generan solamente pequeñas caídas en la presión
(asumiendo que no hay un cambio aterosclerótico avanzado). Por ejemplo, con un
sujeto en posición supina (acostado boca arriba), la sangre típicamente
experimenta solo una caída de 5 mmHg (0,67 kPa) en la presión media, cuando
viaja desde el corazón a los dedos del pie.[4]
La fisiología moderna desarrolló el concepto de onda vascular
de presión (VPW). Esta onda es creada por el corazón durante la sístole y se
origina en la aorta ascendente, entonces viaja a través de las paredes de los
vasos a las arterias periféricas mucho más rápidamente que la corriente
sanguínea en sí misma. Allí, en las arterias periféricas, la onda de presión
puede ser palpada como el pulso periférico. A medida que la onda es reflejada
en las venas periféricas corre hacia atrás en una forma centrípeta. Donde se
cruzan las crestas de la onda original y la reflejada, la presión dentro del
vaso es más alta que la presión verdadera en la aorta. Este concepto explica la
razón por la cual la presión arterial dentro de las arterias periféricas de las
piernas y de los brazos es más alta que la presión arterial en la aorta,2 3 4 y
alternativamente las presiones más altas vistas en el tobillo comparado al
brazo con los valores normales del índice de presión braquial del tobillo.
La regulación endógena de la presión arterial no es entendida
completamente.
Actualmente han sido bien caracterizados tres mecanismos de
regulación de la presión sanguínea:
Reflejo barorreceptor: barorreceptores en varios órganos
pueden detectar cambios en la presión arterial, y ajustan la media de la
presión arterial alterando tanto la fuerza y la velocidad de las contracciones
del corazón, como la resistencia periférica total.
Sistema renina angiotensina aldosterona (RAAS): Este sistema
es generalmente conocido por su ajuste a largo plazo de la presión arterial.
Permite al riñón compensar la pérdida en el volumen de la sangre o caídas en la
presión arterial al activar un vasoconstrictor endógeno conocido como
angiotensina II.
Liberación de aldosterona: Esta hormona esteroidea es
liberada desde la corteza suprarrenal en respuesta a la angiotensina II o a
altos niveles de potasio en el suero. La aldosterona estimula en los riñones la
retención de sodio y la excreción de potasio. Debido a que el sodio es el
principal ion que, por ósmosis, determina la cantidad de fluido en los vasos
sanguíneos, la aldosterona aumentará la retención de fluido, e indirectamente,
la presión arterial. (DMedicina.com salud y bienestar, 2015)
Estos diferentes mecanismos no son necesariamente
independientes unos de otros, como se demuestra por la relación entre el RAAS y
la liberación de aldosterona. Actualmente, el sistema RAAS es la diana farmacológica
de los Inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina y los antagonistas
de los receptores de angiotensina II. El sistema de la aldosterona es afectado
directamente por la espironolactona, un fármaco antagonista de la aldosterona.
La retención de fluido puede ser tratada con diuréticos; el efecto
antihipertensivo de los diuréticos es debido a su efecto sobre el volumen
sanguíneo. Generalmente, el reflejo barorreceptor no es un objetivo
farmacológico en la hipertensión, porque si se bloquea los individuos pueden
sufrir de hipotensión ortostática y desfallecimiento.
Presión
arterial y Tensión Arterial.
La presión arterial (PA) es la presión que ejerce la sangre
contra la pared de las arterias. Esta presión es imprescindible para que circule
la sangre por los vasos sanguíneos y aporte el oxígeno y los nutrientes a todos
los órganos del cuerpo para que puedan funcionar. Es un tipo de presión
sanguínea.
No debe confundirse con tensión arterial (TA) que es la
presión que los vasos sanguíneos ejercen sobre la sangre circulante.
Componentes de la Presión Arterial.
La presión arterial tiene dos componentes:
Presión arterial sistólica: corresponde al valor máximo de la
tensión arterial en sístole (cuando el corazón se contrae). Se refiere al
efecto de presión que ejerce la sangre eyectada del corazón sobre la pared de
los vasos.
Presión arterial diastólica: corresponde al valor mínimo de
la tensión arterial cuando el corazón está en diástole o entre latidos
cardíacos. Depende fundamentalmente de la resistencia vascular periférica. Se
refiere al efecto de distensibilidad de la pared de las arterias, es decir el
efecto de presión que ejerce la sangre sobre la pared del vaso.
Cuando se expresa la tensión arterial, se escriben dos
números separados por un guion), donde el primero es la presión sistólica y el
segundo la presión diastólica.
La presión de pulso es la diferencia entre la presión
sistólica y la diastólica.[5]
Circulación
mayor y circulación menor.
El sistema circulatorio es un medio de transporte
de nutrientes y oxigeno a todos los tejidos corporales y también remueve de
estos todos los desechos y el dióxido de carbono, productos del metabolismo.
Este sistema contiene cuatro componentes: sangre, como medio de transporte;
vasos sanguíneos y linfáticos, como la red de distribución; y el corazón que es
el mecanismo de bombeo. El sistema circulatorio es accesorio al
sistema respiratorio en el transporte de oxigeno.
En los Vertebrados el sistema circulatorio es
cerrado,mediante el cual se transporta oxígeno y nutrientes a los distintos
tejidos y células(presentan glóbulos rojos que transportan el oxígeno mediante
la hemoglobina).Consta de sistema sanguíneo y sistema linfático. Está dotado de
un corazón dividido en cámaras, arterias, arteriolas, venas, vénulas y
capilares. En los animales acuáticos hay un circuito sistémico y otro branquial.
En los vertebrados terrestres el sistema sanguíneo es doble (circulación mayor
o general, y circulación menor o pulmonar), es decir no se mezclan la
sangre arterial y venosa. El corazón de los peces presenta dos cámaras, una
aurícula un ventrículo (dos aurículas y un ventrículo en los anfibios y
reptiles). En las aves y mamíferos es tetracameral (dos aurículas y dos
ventrículos), y con una serie de válvulas cardíacas.
Ilustracion 8
El aparato circulatorio de los vertebrados consta de
dos sistemas: el sanguíneo y el linfático. Básicamente todos los
vertebrados tienen el mismo sistema circulatorio. El cual consta de un corazón
muscular y tabicado, con propiedades contractiles situado en posición ventral,
la contracción del corazón se propaga a todo el sistema mediante una onda
que marca el sentido en que se mueve el fluido, actuando como una bomba que
impulsa la sangre por los vasos. Estos vasos forman un circuito cerrado que
tiene tres tipo de vasos : arterias, capilares y venas.
En el proceso evolutivo de los vertebrados el corazón
va sufriendo una especialización desde peces hasta aves y mamíferos. Esta
se relaciona con el cambio de la respiración branquial a respiración pulmonar.
En este trabajo estudiaremos de forma comparativa el
sistema circulatorio de los vertebrados superiores, pero daremos un énfasis
especial al corazón, veremos las diferencias y semejanzas de cada grupo de los
vertebrados.
Organos constituyen el aparato circulatorio en el hombre
Los órganos que constituyen el aparato circulatorio en el
hombre son el corazón, arterias, venas y capilares.
- Corazón:
Es el “motor”del sistema circulatorio. El corazón es un
órgano cuya función esencial es el bombeo para impulsar la sangre, y aportar
así él oxigeno y los nutrientes necesarios para la vida celular, lo que supone
en definitiva la actividad vital de todo el organismo.
El corazón, a manera de una bomba aspirante - impelente,
impulsa la sangre que recibe por las venas a través de las arterias, y su
funcionamiento se debe a la existencia de un sistema de conducción formado por
él modulo Keith Flack y el modulo de Tawara. Este sistema de conducción aporta
los estímulos necesarios para el funcionamiento del músculo cardiaco
- Arterias:
Conducen la sangre que sale de los ventrículos. Las arterias
de la circulación mayor conducen la sangre rica en oxigeno, procedente del
ventrículo izquierdo, hasta todos los órganos que éste irriga
Las arterias de la circulación pulmonar, por el contrario,
transportan sangre pobre en oxigeno, desde el ventrículo derecho hasta los
pulmones.
Poseen gran cantidad de tejido elástico, que le permite
dilatar sus paredes, y recibir la sangre que sale del corazón, resistiendo la
gran presión sanguínea.[6]
- Venas:
Muchas veces están provistas de válvulas que permiten que la
sangre circule en dirección al centro del cuerpo, impidiendo el reflejo
sanguíneo.
Las venas, exceptuando las del sistema pulmonar, conducen la
sangre pobre en oxigeno, desde los distintos tejidos corporales hasta el
corazón.
- Capilares:
Los capilares arteriales y venosos unen las arterias a las
venas y forman inmensas redes alrededor de los tejidos. Están constituidos por
una sola capa de células, y en ellos la circulación es muy lenta. Al ser así
sus paredes permeables al plasma sanguíneo, a través de ellas tiene lugar el
proceso de intercambio de nutrientes con los tejidos irrigados.
Circulación mayor o circulación sistémica o general.
El recorrido de la
sangre comienza en el ventrículo izquierdo del corazón, cargada de oxígeno, y
se extiende por la arteria aorta y sus ramas arteriales hasta el sistema
capilar, donde se forman las venas que contienen sangre pobre en oxígeno.
Desembocan en una de las dos ((venas cavas)) (superior e inferior) que drenan
en la aurícula derecha del corazón.
En la circulación general o mayor, la sangre cargada de
oxígeno sale por la arteria aorta y da la vuelta a todo el cuerpo antes de retornar
al corazón a través de la vena cava.
La sangre oxigenada sale del ventrículo izquierdo a través de
la arteria aorta. De inmediato origina sus primeras ramificaciones: las
arterias coronarias que irrigan las paredes del corazón.
La aorta en sus comienzos es ascendente. Después se curva
hacia la izquierda formando el cayado aórtico y tiene luego un recorrido
descendente. Durante todo su trayecto va dando origen a otras arterias, que a
su vez, se ramifican nuevamente. A través de estas la sangre es conducida hasta
todos los tejidos del cuerpo.
En los tejidos se originan capilares, que forman densas
redes, en los cuales tienen lugar diversos intercambios. La sangre cede oxigeno
y recibe dióxido de carbono transformándose así de oxigenada a carboxigenada. Además,
cede a las células sustancias alimenticias y recoge las materias de desecho
producidas por estas.[7]
La sangre carboxigenada fluye hacia las vénulas que, al
unirse, originan otros vasos de mayor calibre: las venas. A su vez estas van a
desembocar en dos grandes venas, la vena cava superior y la vena cava inferior.
Por medio de las venas cavas la sangre regresa al corazón,
penetrando en la aurícula derecha.
Dentro de la circulación existe un sistema especial llamado
potra hepática.
La sangre que irriga el intestino recoge las sustancias
orgánicas absorbidas en él. Circula por la vena porta, que penetra en el
hígado, en cuyo interior sé capilariza y deja parte de los alimentos que
transporta.
Luego sale de este órgano por otra vena llamada
suprahepática, que desemboca en la vena cava inferior
La circulación pulmonar es casi enteramente pasada por alto
en la circulación fetal. Los pulmones fetales están colapsados, y la sangre
pasa de la aurícula derecha directamente a la aurícula izquierda a través del
foramen oval, una apertura anatómica que comunica las dos aurículas. Cuando los
pulmones se expanden al nacer, la presión pulmonar cae y la sangre comienza a
viajar desde la aurícula derecha al ventrículo derecho en dirección del
circuito pulmonar. En el curso de varios meses, el foramen oval se cierra
debido a que la presión en la aurícula izquierda hace que el tabique que separa
las dos aurículas se comprima, dejando una leve depresión llamada la fosa oval
en el corazón adulto.
Entre un 10 y un 25% de la población viven con el foramen
oval permeable (FOP) donde potencialmente puede haber comunicación entre las
dos aurículas.
Pulso.
La distensión de la porción inicial de la aorta, que se
produce en el sístole ventricular, se propaga rápidamente a lo largo de las
paredes arteriales en forma de una onda. Esta onda de distensión es el pulso
arterial, que llega hasta las pequeñas arterias y es perceptible por palpación
hasta las arterias de mediano calibre, como por ejemplo, en la arteria radial.
Puede ser registrada gráficamente mediante aparatos especiales (esfigmógrafos).
La amplitud de la onda del pulso es directamente proporcional al grado de
distensión de la arteria. La onda del pulso, registrada gráficamente
(esfigmograma), se caracteriza por una rama ascendente o anacrota, y otra
descendente o catacrota. La primera corresponde a la expansión y la segunda a
la retracción de la pared arterial. El esfigmograma varía de acuerdo a la
distancia de la arteria del corazón.
LEYES DE LA
CIRCULACION SANGUINEA
A) LEY DE LA VELOCIDAD.
A medida que las arterias se alejan y se van dividiendo,
aumenta la superficie de sección del sistema vascular. En otras palabras, al
dividirse una arteria en dos ramas, la suma de la superficie de sección de
éstas es mayor que la superficie de sección de la arteria madre. De este modo,
a medida que se aleja la sangre del corazón, va ocupando un lecho cada vez
mayor, y tiene su amplitud máxima al nivel de los capilares. Podría
representarse al sistema vascular por dos conos truncados que se miran por la
base. Es fácil darse cuenta que, como en los ríos, la velocidad de la corriente
será menor cuanto mayor sea la amplitud del lecho vascular. De allí que la
velocidad de la sangre disminuye a medida que se aleja del corazón, llega a un
mínimo en los capilares y aumenta otra vez progresivamente en las venas.
B)
LEY DE LA. PRESION.
La sangre circula en el sistema vascular debido a diferencias
de presión. La periódica descarga de sangre por parte del corazón y la
resistencia opuesta al curso de la sangre por el pequeño calibre de las
arteriolas, crean en el sistema vascular una presión que es máxima en la aorta,
cae bruscamente al nivel de las arteriolas y capilares y sigue, luego, cayendo
paulatinamente al nivel de las venas para ser mínima al nivel de las aurículas.
Volumen
Minuto.
Se define gasto cardíaco o volumen minuto como la cantidad de
sangre bombeada cada minuto por cada ventrículo. De esta forma el flujo que
circula por el circuito mayor o menor corresponde a lo proyectado por el
sistema de bombeo.[8]
Se calcula mediante el
producto del volumen sistólico, (volumen impulsado en cada latido cardíaco) por
la frecuencia cardiaca (número de latidos o ciclos cardíacos por minuto). Para
un individuo adulto medio, el gasto cardíaco se encuentra entre 5-6 litros/min,
aunque puede variar dependiendo, por ejemplo, de la actividad que se esté
realizando.
EL CORAZÓN ARTIFICIAL
La utilización de medios mecánicos capaces de sustituir parcial o
totalmente la acción contráctil del corazón sigue siendo hoy día uno de los
objetivos de las cardioterapias.
Los problemas que han de resolverse para la realización de este proyecto,
que interesa a un elevado número de pacientes, son de orden tecnológico y
farmacológico.[9]
La creación de un sustituto mecánico del corazón o "corazón
artificial" es, junto con el "transplante de corazón", uno
de los grandes objetivos de la cardiocirugía moderna.
El concepto en el que se basa dicho proyecto es que en definitiva el corazón se comporta como una bomba, cuya función es impulsar el flujo de sangre en una determinada dirección, aprovechando un juego de válvulas. No hay razón pues para que, una vez resueltos algunos importantes problemas de carácter biológico, esta bomba natural no pueda ser sustituida, parcial o totalmente, por una bomba mecánica artificial.
El concepto en el que se basa dicho proyecto es que en definitiva el corazón se comporta como una bomba, cuya función es impulsar el flujo de sangre en una determinada dirección, aprovechando un juego de válvulas. No hay razón pues para que, una vez resueltos algunos importantes problemas de carácter biológico, esta bomba natural no pueda ser sustituida, parcial o totalmente, por una bomba mecánica artificial.
El principal obstáculo
que se opone a la realización de dicho proyecto parece ser todavía hoy la
dificultad para encontrar un material de revestimiento interno de esta bomba
artificial y un tipo de válvula que reduzca al mínimo los fenómenos de
trombosis y sobre todo de hemolisis que habitualmente se registran cuando la
sangre circula durante mucho tiempo en contacto con superficies "no
biológicas". Por dicha razón los únicos corazones artificiales que hasta
este momento han hallado aplicación clínica son los corazones artificiales
parciales, es decir unos mecanismos que no se proponen sustituir total y
definitivamente la acción contráctil del músculo cardíaco, sino permitir una
mejor curación del corazón (afectado por un infarto o por una grave
insuficiencia ventricular izquierda), dejándole descansar.
El cuerpo humano es un
conjunto de numerosas células que continuamente se están
desarrollando, dividiendo, regenerando y muriendo. Al
dividirse las células serenuevan.
En los adultos, alrededor de 25 millones de células se dividen
cada segundo y las células de la sangre se renuevan constantemente a una
velocidad de aproximadamente 100
millones por minuto.En el proceso de división y renovación
celular, las partículas con carga del núcleo y los electrones extra nucleares;
unidades básicas de una célula, se mueven sin cesar a altas
velocidades,emitiendo ondas electromagnéticas ininterrumpidamente.
Las señales de las ondas electromagnéticas emitidas por el
cuerpo humano representan el estado específico del cuerpo humano y por tanto,
seemitirán señales diferentes dependiendo si el estado de salud es óptimo,
débil, o grave. El estado de salud podrá ser analizado mientras que las señales
de dichas ondas electromagnéticas puedan seranalizadas.[10]
ESTRUCTURA DEL APARATO RESPIRATORIO
Vías respiratorias o sistema
respiratorio conductor
ü Vías aéreas
altas: fosas nasales, faringe y laringe.
ü Vías aéreas
bajas: tráquea bronquios y bronquios.
Intercambio de gases.
El mecanismo de
intercambio gaseoso correcto del organismo con el exterior presenta dos etapas:
ü La ventilación pulmonar
ü El intercambio de gases en
los pulmones
Presiones respiratoria
Hay cuatro presiones en el
aparato respiratorio que han de ser consideradas a la hora de analizar los
movimientos respiratorios:
Presión bucal o atmosférica. Corresponde
a la del aire en la atmósfera.
Presión alveolar o
intrapulmonar. Es la presión del aire contenido en los alvéolos.
Presión pleural o
intrapleural. Es la presión que se mide entre las dos hojas de la pleura.
Debido a las propiedades elásticas de pulmón y tórax que traccionan en sentidos
opuestos, el pulmón hacia adentro y el tórax hacia fuera, se genera una presión
intrapleural negativa. (scielo, 2014)
Presión
transpulmonar. Es una de las presiones
transmurales que puede medirse en el aparato respiratorio. Corresponde a la
diferencia entre la presión alveolar menos la presión pleural. Estas presiones
se modifican a lo largo del ciclo respiratorio.
MECANISMO QUE
LLEVAN Y SE OPONEN AL COLAPSO PULMONAR
Los pulmones poseen unos
recubrimientos membranosos llamados pleuras. Estas pleuras serían de dos
tipos: la pleura parietal, que está en contacto directo con el tórax;
y la pleura visceral, pegada a los pulmones. Cuando entre ambas
membranas se introduce una cantidad de aire, la pleura interior y exterior se
despegan, provocando así el neumotórax. Este tipo de enfermedad suele
afectar más a los varones de entre 20 y 40 años, incrementando el riesgo si el
paciente es fumador habitual.
VOLÚMENES
Y CAPACIDADES PULMONARES
VOLUMENES
Dependiendo de los
diferentes niveles de profundidad de las fases inspiratoria y espiratoria de la
respiración, se pueden diferenciar varios volúmenes de aire que se encuentran
en nuestros pulmones en un momento determinado. Igualmente se puede hacer
referencia a las diferentescapacidades pulmonares, cuando se suman varios
valores.
Capacidad
pulmonar total (CPT): cantidad de gas contenido en el pulmón en inspiración
máxima. Corresponde a la suma de los cuatro volúmenes ya descritos.
Capacidad
vital (CV): cantidad total de aire movilizado entre una inspiración y
espiración máximas. Incluye el volumen corriente y los volúmenes de reserva
inspiratoria y espiratoria.
Capacidad
inspiratoria (CI): máximo volumen de gas que puede inspirarse a partir de
una espiración normal. Comprende los volúmenes corriente y de reserva
inspiratoria.
Capacidad
residual funcional (CRF): volumen de gas que permanece en el pulmón al término
de la espiración normal; representa la suma del volumen residual y volumen de
reserva espiratoria.
CAPACIDADES
Cantidad máxima de aire que
podemos respirar después de realizar una inspiración máxima y profunda (4200 mL
de aire). Es el resultado de la sumatoria de todos los volúmenes pulmonares,
exceptuando el volumen residual, cantidad de aire que nunca abandonará nuestros
pulmones por muy grande que sea nuestro esfuerzo espiratorio.
Volumen
corriente (VC): cantidad de aire que entra en una inspiración o sale en una
espiración, en las condiciones de actividad que se especifiquen (reposo,
ejercicio).
Volumen
de reserva inspiratoria (VRI): cantidad máxima de aire que se puede
inspirar por sobre el nivel de inspiración espontánea de reposo.
Volumen
de reserva espiratoria (VRE): máxima cantidad de aire que se puede expulsar a partir
del nivel espiratorio espontáneo normal.
Volumen
residual (VR): cantidad de aire que queda en el pulmón después de una
espiración forzada máxima. Este volumen no puede medirse con el espirómetro.
IMPORTANCIA
DEL VOLUMEN RESIDUAL
La conservación de un cierto
volumen de aire en las vías respiratorias cuando ya no somos capaces de
expulsar más aire en la espiración forzada, es esencial para mantener un
equilibrio en la presión interna de los alvéolos, aspecto vital para que los
pulmones puedan mantener su actividad con normalidad.
FORMAS
QUÍMICAS EN QUE SE TRANSPORTA EL CO2
El CO2 se produce a
nivel las mitocondrias, como producto final del metabolismo celular. Desde las
mitocondrias atraviesa el citoplasma, pasa a la sangre en los capilares
tisulares y es llevado por la sangre al alvéolo, desde donde se elimina a la
atmósfera gracias a la ventilación alveolar.
El CO2 es transportado
en la sangre, tanto en combinaciones químicas como en solución física. Debido a
que tiene la propiedad de hidratarse, formando ácido carbónico en una reacción
reversible, el transporte de CO2 y su eliminación son parte fundamental
del equilibrio ácido-base. La cantidad total de CO2 en la sangre arterial
es de aproximadamente 48 volúmenes en 100ml de sangre.
El CO2 se puede:
ü Transportar en el plasma
ü Transporta en el glóbulo
rojo
UNIDAD
RESPIRATORIA. MEMBRANA RESPIRATORIA. REGULACIÓN DE LA RESPIRACIÓN
La unidad respiratoria
consta de tres partes
ü Alveolo
ü Capilares
ü Espacio Intersticial
MEMBRANA RESPIRATORIA
Es el conjunto de
estructuras que deben cruzar los gases entre el alveolo y el capilar pulmonar.
Está compuesta por 6 ítems que son los siguientes yendo desde el alveolo hacia
el capilar:
Una monocapa de líquido que
cubre la superficie interior del alveolo y que contiene el surfactante
(dipalmitoillecitina).
El epitelio alveolar,
formada por neumocitos tipo 1 y neumocitos tipo 2
Este último sintetiza el
surfactante.
La membrana basal alveolar.
El espacio intersticial
entre alveolo y capilar pulmonar.
Contiene una delgada capa de
líquido. Drena vía capilares linfáticos – conducto torácico – vena cava
superior – aurícula derecha.
A pesar de ser 6 capas, la
membrana respiratoria tiene un espesor muy delgado, solo de 0.5 micras, en
cambio si tomamos en cuenta la superficie total de los 300 millones de
alveolos, su área es muy amplia de 70 a 100 metros cuadrados.
Regulación de la actividad
del centro respiratorio
CENTRO RESPIRATORIO
La respiración es regulada
de 2 maneras: un centro respiratorio automático, localizado en la zona ventral
del bulbo raquídeo, regula el número de respiraciones por minuto en forma
inconsciente, por ejemplo cuando estamos atentos en un espectáculo, sin pensar
que debemos respirar, y también durante del sueño.
En cambio, la corteza
cerebral, puede sustituir temporalmente al centro respiratorio bulbar en estado
de vigilia, de esta manera podemos aumentar la frecuencia respiratoria
(taquipnea) y /o la profundidad de cada respiración (hiperepnea), pero durante
un tiempo limitado.
Lo mismo sucede hacia el
lado contrario, podemos disminuir el número de respiraciones (bradipnea) o
dejar simplemente de respirar, también durante un tiempo muy limitado.
Los buceadores a pulmón, sin
equipo de apoyo respiratorio, pueden detener la respiración durante un poco más
de 2 minutos, pero en este caso la acumulación de CO2 es un potente estímulo
para el centro respiratorio bulbar, que obliga a una inspiración. Esta es la
causa de la asfixia por sumersión.
SISTEMA
NERVIOSO
Es un sistema caracterizado
por ser el más completo y desconocido que conforma el cuerpo
humano, en conjunto con el sistema endócrino permite la funcionalidad de
control del organismo.
Mediante los órganos
sensoriales, recepta e integra innumerables datos y posterior a eso, emite una
respuesta.
El sistema nervioso es una
red de tejidos que tiene origen ectodérmico en los animales y triblásticos, y
su unidad básica es la neurona. Las neuronas son células especializadas que se
encargan de coordinar las acciones de los animales por medio de señales
eléctricas y químicas enviadas de un extremo al otro del organismo.
Consideraciones
generales
El arco reflejo es la unidad
básica de la actividad nerviosa integrada y podría considerarse como el
circuito primordial del cual partieron el resto de las estructuras nerviosas.
Este circuito pasó de estar constituido por una sola neurona multifuncional en
los diblásticos a dos tipos de neuronas en el resto de los animales llamadas
aferentes y eferentes. En la medida que se fueron agregando intermediarios
entre estos dos grupos de neuronas con el paso del tiempo evolutivo, como
interneuronas y circuitos de mayor plasticidad, el sistema nervioso fue
mostrando un fenómeno de concentración en regiones estratégicas dando pie a la
formación del sistema nervioso central, siendo la cefalización el rasgo más
acabado de estos fenómenos. (Vargas, 2011)
Para optimizar la
transmisión de señales existen medidas como la redundancia, que consiste en la
creación de vías alternas que llevan parte de la misma información garantizando
su llegada a pesar de daños que puedan ocurrir. La mielinización de los axones
en la mayoría de los vertebrados y en algunos invertebrados como anélidos y
crustáceos es otra medida de optimización. Este tipo de recubrimiento
incrementa la rapidez de las señales y disminuye el calibre de los axones
ahorrando espacio y energía.
Otra característica importante es la
presencia de metamerización del sistema nervioso, es decir, aquella condición
donde se observa una subdivisión de las estructuras corporales en unidades
que se repiten con características determinadas. Los tres grupos que
principalmente muestran esta cualidad son los artrópodos, anélidos y
cordados.
La
membrana neural en estado de reposo mantiene una diferencia de voltaje de
60-90 mVentre las caras interna y externa. Es el potencial de
reposo. Se mantiene por un mecanismo activo dependiente de energía
que es la bomba Na-K, que introduce iones K+ en el interior
celular y extrae iones Na+ hacia el exterior2,3. En esta situación
los canales de sodio no permiten el paso de este ion a su través, están
en estado de reposo LA REPOLARIZACIÓN es el retorno al estado
natural de la célula.
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FISIOLOGIA
DE LA MEMBRANA
La función de la membrana es la de proteger el interior de la
célula frente al líquido extracelular que tiene una composición diferente y de
permitir la entrada de nutrientes, iones o otros materiales específicos.
También se intercomunica con otras células a través de las hormonas,
neurotransmisores, enzimas, anticuerpos, etc.[11]
GRADIENTE
ELECTROQUIMICO
El gradiente electroquímico es debido a que el número de
iones (partículas cargadas) del líquido extracelular es muy diferente del del
citosol. En el líquido extracelular los iones más importantes son el Na+ y el
Cl-, mientras que en el interior de la célula predomina el K+ y fosfatos
orgánicos aniónicos. Como resultado de esto, existe una diferencia de potencial
eléctrico a través de la membrama (potencial de membrana) que se mide en
voltios. El voltage en las células vivas es de -20 a -200 mV (milivoltios),
representando el signo negativo que el interior es más negativo que el
exterior. En algunas condiciones especiales, algunas células pueden tener un
potencial de membrana positivo.
PERMEABILIDAD
SELECTIVA
La membrana plasmática regula la entrada y salida de
materiales, permitiendo la entrada de unos y restingiendo el paso de otros.
Esta propiedad se llama permeabilidad selectiva
La membrana es permeable cuando permite el paso, más o menos
fácil, de una sustancia. La permeabilidad de la membrana depende de varios
factores relacionados con las propiedades físico-químicas de la sustancia:
Solubilidad en los lípidos: Las sustancias que se disuelven
en los lípidos (moléculas hidrófobas, no polares) penetran con facilidad en la
membrana dado que esta está compuesta en su mayor parte por fosfolípidos.
Tamaño: la mayor parte de las moléculas de gran tamaño no
pasan a través de la membrana. Sólo un pequeño número de moleculas no polares
de pequeño tamaño pueden atravesar la capa de fosfolípidos
Carga: Las moleculas cargadas y los iones no pueden pasar, en
condiciones normales, a través de la membrana. Sin embargo, algunas sustancias
cargadas pueden pasar por los canales proteícos o con la ayuda de una proteína
transportadora.
También depende la permeabilidad de una membrana de la
naturaleza de las proteínas de membrana existentes:
Canales: algunas proteínas forman canales llenos de agua por
donde pueden pasar sustancias polares o cargadas eléctricamente que no
atraviesan la capa de fosfolípidos.[12]
Transportadoras: otras proteínas se unen a la sustancia de un
lado de la membrana y la llevan del otro lado donde la liberan.
En general, estos canales y proteínas transportadoras muy
altamente selectivas permitiendo el paso a un única sustancia.
TRANSPORTE DE
MATERIALES A TRAVES DE LAS MEMBRANAS PLASMATICAS
Los mecanismos que permiten a las sustancias cruzar las
membranas plasmáticas son esenciales para la vida y la comunicación de las
células. Para ello, la célula dispone de dos procesos:
Transporte pasivo: cuando no se requiere energía para que la
sustancia cruce la membrana plasmática
Transporte activo: cuando la célula utiliza ATP como fuente
de energía pasa hacer atravesar la membrana a una sustancia en particular
TRANSPORTE PASIVO
Los mecanismos de transporte pasivo son:
Difusión simple
Osmosis
Ultrafiltración
Difusión facilitada
Difusión Simple
Las moléculas en solución están dotadas de energía cinética
y, por tanto tienen movimientos que se realizan al azar. La difusión consiste
en la mezcla de estas moléculas debido a su energía cinética cuando existe un
gradiente de concentración, es decir cuando en una parte de la solución la
concentración de las moléculas es más elevada. La difusión tiene lugar hasta
que la concentración se iguala en todas las partes y será tanto más rápida
cuanto mayor sea energía cinética (que depende de la temperatura) y el
gradiente de concentración y cuanto menor sea el tamaño de las moléculas.
Algunas sustancias como el agua, el oxígeno, dióxido de
carbono, esteroides, vitaminas liposolubles, urea, glicerina, alcoholes de
pequeño peso molecular atraviesan la membrana celular por difusión,
disolviendose en la capa de fosfolípidos.[13]
Algunas sustancias iónicas también pueden cruzar la membrana
plasmática por difusión, pero empleando los canales constituídos por proteínas
integrales llenas de agua. Algunos ejemplos notables son el Na+, K+, HCO3,
Ca++, etc. Debido al pequeño tamaño de los canales, la difusión a través de
estos es mucho más lenta que a través de la bicapa fosfolipídica.
OSMOSIS
Es otro proceso de transporte pasivo, mediante el cual, un
disolvente - el agua en el caso de los sistemas biológicos - pasa
selectivamente a través de una membrana semi-permeable. La membrana de las
células es una membrana semi-permeable ya que permite el paso del agua por
difusión pero no la de iones y otros materiales. Si la concentración de agua es
mayor (o lo que es lo mismo la concentración de solutos menor) de un lado de la
membrana es mayor que la del otro lado, existe una tendencia a que el agua pase
al lado donde su concentración es menor.[14]
El movimiento del agua a través de la membrana semi-permeable
genera un presión hidrostática llamada presión osmótica. La presión osmótica es
la presión necesaria para prevenir el movimiento neto del agua a través de una
membrana semi-permeable que separa dos soluciones de diferentes concentraciones. (Espinoza, 1998-2017)
La ósmosis puede entenderse muy bien considerando el efecto
de las diferentes concentraciones de agua sobre la forma de las células. Para
mantener la forma de un célula, por ejemplo un hematíe, esta debe estar rodeada
de una solución isotónica, lo que quiere decir que la concentración de agua de
esta solución es la misma que la del interior de la célula. En condiciones
normales, el suero salino normal (0.9% de NaCl) es isotónico para los hematíes.[15]
Si los hematíes son llevados a una solución que contenga
menos sales (se dice que la solución es hipotónica), dado que la membrana
celular es semi-permeable, sólo el agua puede atravesarla. Al ser la
concentración de agua mayor en la solución hipotónica, el agua entra en el
hematíe con lo que este se hincha, pudiendo eventualmente estallar (este
fenómeno se conoce con el nombre de hemolisis.
Por el contrario, si los hematíes se llevan a una solución
hipertónica (con una concentración de sales superior a la del hematíe) parte
del agua de este pasará a la solución produciéndose el fenómeno de crenación y
quedando los hematiés como "arrugados".
ULTRAFILTRACIÓN
En este proceso de transporte pasivo, el agua y algunos
solutos pasan a través de una membrana por efecto de una presión hidrostática.
El movimiento es siempre desde el área de mayor presión al de menos presión. La
ultrafiltración tiene lugar en el cuerpo humano en los riñones y es debida a la
presión arterial generada por el corazón. Esta presión hace que el agua y
algunas moléculas pequeñas (como la urea, la creatinina, sales, etc) pasen a
través de las membranas de los capilares microscópicos de los glomérulos para
ser eliminadas en la orina. Las proteínas y grandes moléculas como hormonas,
vitaminas, etc., no pasan a través de las membranas de los capilares y son
retenidas en la sangre.
DIFUSIÓN
FACILITADA
Algunas moléculas son demasiado grandes como para difundir a
través de los canales de la membrana y demasiado insolubles en lípidos como
para poder difundir a través de la capa de fosfolípidos. Tal es el caso de la
glucosa y algunos otros monosacáridos. Esta sustancias, pueden sin embargo
cruzar la membrana plasmática mediante el proceso de difusión facilitada, con
la ayuda de una proteina transportadora. En el primer paso, la glucosa se une a
la proteína transportadora, y esta cambia de forma, permitiendo el paso del
azúcar. Tan pronto como la glucosa llega al citoplasma, una kinasa (enzima que
añade un grupo fosfato a un azúcar) transforma la glucosa en glucosa-6-fosfato.
De esta forma, las concentraciones de glucosa en el interior de la célula son
siempre muy bajas, y el gradiente de concentración exterior --> interior
favorece la difusión de la glucosa.[16]
La difusión facilitada es mucho más rápida que la difusión
simple y depende:
.- del gradiente de concentración de la sustancia a ambos
lados de la membrana
.- del número de proteínas transportadoras existentes en la
membrana
.- de la rápidez con que estas proteínas hacen su trabajo
La insulina, una hormona producida por el páncreas, facilita
la difusión de la glucosa hacia el interior de las células, disminuyendo su
concentración en la sangre. Esto explica el porque la ausencia o disminuciòn de
la insulina en la diabetes mellitus aumenta los niveles de glucosa en sangre al
mismo tiempo que obliga a las células a utilizar una fuente de energía
diferente de este monosacárido
TRANSPORTE ACTIVO Y
OTROS PROCESOS ACTIVOS
Algunas sustancias que son necesarias en el interior de la
célula o que deben ser eliminadas de la misma no pueden atravesar la membrana
celular por ser muy grandes, llevar una carga eléctrica o porque deben vencer
un gradiente de concentración. Para estos casos, la naturaleza ha desarrollado
el transporte activo, un proceso que consume energía y que requiere del
concurso de proteínas integrales que actúan como "bombas" alimentadas
por ATP, para el caso de moléculas pequeñas o iones y el transporte grueso
específico para moléculas de gran tamaño como proteínas y polisacáridos e
incluso células enteras como bacterias y hematíes
SEÑALES
NEURONALES
Estas señales se propagan a
través de propiedades de su membrana plasmática, al igual que muchas células,
pero en este caso está modificada para tener la capacidad de ser una
excitabilidad neuronal membrana excitable en sentido unidireccional controlando
el movimiento a través de ella de iones disueltos desde sus proximidades para
generar lo que se conoce como potencial de acción. Por medio de sinapsis las
neuronas se conectan entre sí, con los músculos Unión neuromuscular placa
neuromuscular, con glándulas y con pequeños vasos sanguíneos. Utilizan en la
mayoría de los casos neurotransmisores enviando una gran variedad de señales
dentro del tejido nervioso y con el resto de los tejidos, coordinando así
múltiples funciones.
