Fisiología respiratoria

Por una parte, debemos analizar el proceso de entrada y salida de aire de los pulmones, es decir, la ventilación pulmonar. Y por otro, el proceso de intercambio que tiene lugar en los alvéolos pulmonares.

Ventilación pulmonar.

Pulmones

Es el proceso para llenar los alvéolos de aire proveniente del exterior y posteriormente expulsarlo. Es un juego de presiones. El pulmón tiene una cierta capacidad de distensión, puede aumentar su volumen, y de elasticidad, recuperando su volumen inicial.

La entrada de aire se denomina inspiración. Se basa en la expansión de los pulmones. Se basa en la contracción de los músculos respiratorios, es decir, el diafragma y los músculos intercostales. El más importante es el diafragma, que cambia su forma convexa, aplanándose. También colaboran los músculos intercostales externos, que elevan las costillas. Con todo ello conseguimos que aumente el volumen de los pulmones, empujado por la expansión de la caja torácica (la pleura visceral y parietal están pegadas una a la otra gracias a la elevada presión a la que se encuentra el líquido pleural). Al aumentar el volumen de los pulmones, la presión en su interior baja y el aire penetra.

La expulsión del aire se denomina espiración. La espiración normal no requiere esfuerzo, no precisa contracción muscular alguna. Las fibras elásticas del pulmón y el peso de la caja torácica hacen que este recupere su volumen original. Al disminuir este volumen, la presión interior aumenta y el aire es expulsado al exterior. Sin embargo, algunos músculos, como los intercostales internos y los abdominales, pueden forzar el proceso de espiración, provocando que los pulmones reduzcan su volumen más deprisa, aumentando la presión a mayor velocidad y expulsándose el aire con mayor fuerza y velocidad. Es lo que se denomina espiración forzada.

Ventilación pulmonar

Volúmenes pulmonares.

Durante el proceso respiratorio normal, en los pulmones entran alrededor de 500ml de aire, los mismos que lógicamente son expulsados en la espiración. Es lo que se denomina volumen corriente (VC). De esos 500ml, 150ml permanecen en las vías externas, es decir, nariz y laringe, y vías internas en las que no se intercambia gases, es decir, faringe, tráquea, bronquios y parte de los bronquiolos, y en esta zona no se intercambian gases. A esta zona se le denomina espacio muerto anatómico (EMA). El volumen respiratorio por minuto, o volumen minuto respiratorio (VMR), se calcula multiplicando el volumen de aire inspirado por el número de inspiraciones por minuto. Dado que solemos inspirar alrededor de doce veces al minuto, el VMR rondará los 6000ml/min.

Podemos hacer una inspiración más profunda e inhalar más de esos 500ml, pudiendo alcanzar un máximo de entre 3000ml y 3500ml más de inspiración o inhalación. Este volumen se denomina volumen de reserva inspiratorio (VRI). Podemos aumentarlo aún más si, antes de inspirar, espiramos todo el aire que podamos de los pulmones. Este aire de más espirado ronda los 1200ml y se denomina volumen de reserva espiratorio (VRE). Todavía después de expulsar todo el aire que podamos de los pulmones, quedará en los pulmones un cierto volumen de aire, que rondarán los 1200ml, que mantendrá inflados los alvéolos y que se denomina volumen residual (VR).

A la suma del volumen corriente y del volumen de reserva inspiratorio constituye la capacidad inspiratoria (CI). Si calculamos, veremos que ronda los 3600ml. La suma del volumen residual más el volumen de reserva respiratorio es la capacidad residual funcional (VRF), y rondará los 2400ml.

El volumen de reserva inspiratorio, más el volumen corriente, más el volumen de reserva espiratorio constituye la capacidad vital (CV) y rondará los 4800ml. La suma de todos los volúmenes es la capacidad pulmonar total (CPT) y tendrá un valor de alrededor de 6000ml.

Volúmenes pulmonares

Fisiología de la respiración pulmonar.

La fisiología respiratoria se basa en diferencias de concentración. Y como hablamos de gases, de presiones parciales de O2 y CO2 de los gases inspirados y sangre. Esto unido a la facilidad de difusión de ambos gases a través de la membrana alveolar, que es muy fina, concretamente alrededor de 10,5μm. Y supone una superficie amplia, alrededor de 70m2 sumando la de todos los alvéolos.

El oxígeno atmosférico llega a los pulmones a una concentración equivalente a unos 100 - 105mmHg, dependiendo de la altura sobre el nivel del mar al que nos encontremos, mientras que en la sangre que llega a los pulmones rondará los 40mmHg. Por lo tanto, las presiones tenderán a igualarse pasando a la sangre oxígeno hasta llegar a esos 100 – 105 mmHg de oxígeno.

El dióxido de carbono en la sangre está a unos 45mmHg. En el aire inspirado esa concentración es de unos 40mmHg. Por lo que el intercambio entre ambos es de unos 5mmHg.

Como ya indicamos, para que el oxígeno no tenga que ir disuelto en la sangre se une a hemoglobina (por eso, además, posee mucha mayor capacidad de intercambio). La hemoglobina será el encargado de transportarlo.

Fisiología de la respiración titular.

En los tejidos la situación es inversa. El líquido extracelular es pobre en oxígeno, ya que ha sido consumido por las células. Concretamente, rondará los 40mmHg. Por lo que una buena parte del oxígeno de la sangre pasará a los tejidos, hasta que las presiones parciales se igualen, es decir, la cantidad de oxígeno de la sangre bajará hasta esos 40mmHg.

En cambio el dióxido de carbono está mas concentrado en el líquido extracelular, debido a la actividad metabólica de las células. Estará a concentraciones próximas a los 45mmHg. Por lo que el dióxido de carbono pasará del líquido extracelular a la sangre.

El dióxido de carbono viaja, en parte, unido a la hemoglobina. Pero no es su principal medio de transporte, la hemoglobina prefiere transportar al oxígeno. Concretamente solo el 23% del CO2 viaja unido a la hemoglobina. Alrededor de un 7% viajará como gas disuelto. El 70% restante viajará en forma de bicarbonato, gracias a la acción de la anhidrasa carbónica, y siguiendo las siguientes reacciones de equilibrio:

Reacción de la anhidrasa carbónica

Control de la respiración.

La respiración es un proceso que debe estar controlado de forma muy ajustada y fina. En reposo, consumimos alrededor de 200ml de oxígeno por minuto. Durante un ejercicio intenso, podemos llegar a multiplicar por 30 esa cantidad. Para ello el cuerpo debe aumentar el ritmo de la ventilación, la profundidad de la inspiración y de la espiración.

El ritmo básico está controlado por el sistema nervioso, por áreas situadas en el bulbo raquídeo y la protuberancia. El área rítmica bulbar es una zona que controla el sistema básico de respiración, el ritmo en estado de reposo. En el área neumotáxica se controla la coordinación entre la inspiración y la espiración. Y en el área apneútica se controla el proceso de toma de aire.

Otras zonas del cerebro tienen conexiones con estos centros respiratorios y estimulan el aumento del ritmo respiratorio cuando resulta necesario. Por ejemplo, cuando el pH de la sangre baja. Una bajada del pH de la sangre supone que hay aumento de la cantidad de dióxido de carbono, que se transformará en bicarbonato, reaccionando con el agua y liberándose H+. También se activa el ritmo cuando baja la cantidad de oxígeno. Existen zonas del cuerpo y del sistema nervioso central en la que encontramos receptores químicos que miden las concentraciones de oxígeno y dióxido de carbono de la sangre.

El sistema hormonal también puede actuar sobre el centro respiratorio, aumentado o rebajando el ritmo respiratorio, o variando el calibre de los bronquiolos que comunican con los alvéolos pulmonares, permitiendo o restringiendo el paso de aire a los mismos.

Excreción en animales: eliminación de nitrógeno

Uno de los problemas del metabolismo y la fisiología en los animales deriva de la necesidad de eliminar residuos nitrogenados. En el catabolismo de, sobre todo, productos protéicos, se producen residuos ricos en grupos amino que, de un modo u otro, deben ser expulsados al exterior dada su potencialidad tóxica.

Riñón

Estos pueden transformarse en amoniaco, que es muy afín por el agua y muy tóxico. Para limpiarlo se debe eliminar disuelto en agua; y para ello se transforma en urea, de forma que se pueda eliminar sin necesidad de expulsar tanta agua para disolverlo.

Un animal es amoniotélico cuando elimina sus productos de desecho en forma de amoniaco. Pero existen otros productos químicos nitrogenados que pueden servir de sistema de excreción. Así, a los que lo eliminan en forma de urea se les llama urotélicos. Algunos animales no se pueden permitir perder el agua que se requiere para eliminar urea pueden transformarla en ácido úrico que cristaliza. Es la excreción uricotélica. La presentan algunos artrópodos, como arácnidos. Otros seres vivos, como algunos grupos de arácnidos, pueden eliminar el nitrógeno en forma de guanina.

La función de los órganos excretores es, a veces, útil para eliminar agua o mantener de alguna manera los niveles de la misma, así como sales minerales o sustancias iónicas; es, por ende, un mecanismo de mantenimiento de la homeostasis.

Algunos animales excretan amoniaco por todo el cuerpo. Sus superficies son permeables. En los peces, las branquias son permeables y por ellas eliminan el citado amoniaco.

Protozoo con vacuola contráctil

Algunos organismos unicelulares tienen en el interior de sus células vacuolas; poseen vacuolas bursátiles (o contráctiles) que hacen salir el agua; es un sistema de osmorregulación (el amoniaco sale por difusión). La vacuola está conectada con el retículo endoplásmico. Los líquidos son enviados del retículo a la vacuola; posee unos conductillos con movimientos de sístole y diástole, de forma que se hinchan y deshinchan. Cuando la vacuola está llena puede ser eliminada.

En los animales que viven en agua dulce, el líquido tiene tendencia a entrar dentro del organismo. Los protozoos expulsan muchas más vacuolas, estas están mucho más activas, deben expulsar el agua que está entrando en su interior continuamente.

Escarabajo

Hay casos en que las sustancias de desecho no son expulsadas, sino que se acumulan como residuos dentro de la célula, transformándolos en sustancias no tóxicas. Es una forma de excreción intracelular. En los anélidos tiene lugar en el tejido cloragógeno; captura sustancias de desecho y las acumula en el citoplasma. También ocurre en los insectos, por ejemplo algunos escarabajos, que se van oscureciendo al envejecer; se debe a que presentan un tejido de excreción intracelular llamado cuerpo graso. Transforman las sustancias de desecho en sustancias pigmentarias, similares a las melaninas, debajo de la cutícula.

Aparte de esas estructuras, existen otras con forma de tubo o saco (la presentan también los seres con excreción intracelular, como anélidos e insectos). Del medio interno entran sustancias. Unas se le quedan y otras son eliminadas; se recuperan iones, agua, glucosa. A ese proceso se le denomina resorción, mientras que al paso de sustancias al tubo de excreción se le llama absorción. Lo que queda dentro del tubo después de la resorción se denomina orina.

El sistema de tubos es diferente de unos grupos de animales a otros; aunque existen diferencias, todos sirven más o menos para lo mismo.

Los protonefridios se presentan en grupos de animales acelomados. Son una sola célula, llamada protonefrindio, de forma tubular. En su interior aparece un conducto con unos cílios móviles, a modo del flambear de una llama (de ahí que se les llame bulbos en llama); hacen que el líquido se mueva en el conducto, creándose una presión de succión. En la membrana hay una serie de huecos denominados fenestraciones, por los cuales entran los líquidos; existe también una penetración hacia el interior por un proceso de picnocitosis. En un animal habrá miles de protonefridios. Se unen entre si, uniéndose la forma tubular de los bulbos de unos y otros. Hay una resorción de sustancias, no todo lo que pasa al interior del tubo debe eliminarse. Lo presentan los platelmintos, como por ejemplo la planaria. Todo el cuerpo está lleno de ellos. Conectan con uno o varios poros excretores, por donde sale el líquido de excreción. Se trata de un sistema antieconómico, la resorción no es eficiente y se elimina más agua de la que muchos animales se pueden permitir perder.

Por otro lado están las células de Renette; aparecen en los nematodos (se trata de gusanos cilíndricos, como los intestinales, por ejemplo). Son células de forma alargada; solo un par de células que se alargan por todo el cuerpo. Poseen unos tubos longitudinales donde se produce la absorción y un tubo excretor.

Los metanefiridios son estructuras tubulares que aparecen en animales celomados. Estas estructuras están abiertas al celoma, tienen forma de embudo. Las sustancias del metabolismo que acaban en el celoma son canalizadas hacia este embudo del metanefridio. Al embudo en concreto se le llama nefrostoma. Está unido a un tubo que se comunica con el exterior para expulsar las sustancias que se quiere excretar. El conducto desde el embudo al exterior es un tubo replegado rodeado de vasos para que tenga lugar la resorción y la formación de orina. Aparece, por ejemplo en la lombriz de tierra, como una estructura metamérica, que se repite en los anillos. En cada saco celómico habrá un par de metanefridios, habiendo tantos pares de metanefridios como elementos metaméricos.

Metanefridios

Los insectos tienen estructuras diferentes y propias denominadas tubos de Malpigio. Son tubos ciegos (estructuras cerradas). El filtrado pasa del hemocele al interior a través de la fina membrana exterior del tubo. Al final del tubo está el mesodeo, es decir, el intestino medio del insecto. Puede haber desde un par de tubos de Malpigio a varios cientos de pares. A los productos finales no se les puede llamar orina. Son vertidos al tubo digestivo, pasando al proctodeo. Como son líquidos, el proctodeo tienen unas válvulas para la recuperación del agua.

Tubos de Malpigio

Sistema básico de filtración tubular

Los vertebrados presentan también estructuras tubulares denominados tubos uriníferos y nefronas. Se trata de dos versiones diferentes de un mismo sistema. La nefrona es un sistema más evolucionado. La nefrona es la unidad funcional cuyo conjunto constituye un órgano denominado riñón.

El riñón del mamífero (metanefro) está constituido por millones de nefronas. La nefrona es una especie de tubo urinífero cerrado.

Los mamíferos, reptiles y aves aprovechan parte del tubo excretor que no tiene finalidad funcional (pronefros y metanefros) para la reproducción sexual.

Nefrona

Los distintos animales son capaces de mantener una cierta independencia del medio. Los problemas de los animales marinos son diferentes a los terrestres. El mar es un medio con concentración de sales más o menos estable (alrededor del 3%). Todos los invertebrados marinos carecen de capacidad para regular la concentración salina, la cantidad de sales de su interior, que es equivalente a la del exterior; se trata, por lo tanto, de organismos isosmóticos. Si son de zonas intermareales son capaces de variar la concentración de su medio interno dependiendo de las condiciones del exterior. Se les denomina osmoconformadores. Solo viven en sitios donde la salinidad cambie poco, por eso se les llama estenosalinos. Los desechos nitrogenados se expulsan como amoniaco y por eso son aminotélicos.

Condrictios: tiburón

Los vertebrados marinos tienen poca sal en su interior. Hay menos sales dentro que fuera y por eso tienen tendencia a perder agua. Para mantener esa concentración deben regularla. Son osmorreguladores. Pero pueden moverse con una cierta independencia del medio, soportan grandes márgenes de concentración, denominándoseles por ello eurisalinos. Expulan la orina como amoniaco o como urea (aminotélicos y urotélicos respectivamente). Los peces poseen nefronas sin asa de Henle ni glomérulos, producen una orina isosmótica con su medio interno. Eliminan amoniaco y con el mismo pierden agua. Para resorberlo beben agua de mar con mucha sal. Aumenta su tonicidad, su concentración salina. Deben expulsar de forma activa los iones. Lo hacen por las branquias, mediante transporte activo (consumiendo ATP). Forman sulfatos magnésicos y los expulsan (debe expulsarse el magnesio). Los peces no óseos, cartilaginosos (elasmobranquios) en lugar de expulsar amoniaco, lo transforman en urea y han desarrollado una gran tolerancia aesta urea en sangre, acumulándola en los tejidos. Esto aumentan la tonicidad de su medio interno, llegando a la tonicidad del medio externo (e incluso superior). En ocasiones deben eliminar los iones, bombearlos al exterior, bien por las branquias bien por el estómago (tubo digestivo).

Aves y reptiles marinos recuperan toda el agua que pueden. Han desarrollado unas glándulas denominadas glándulas de la sal. Pueden beber agua marina y expulsar la sal por estas glándulas, situadas por encima de los ojos. Las tortugas, por ejemplo, lloran lágrimas saladas.

Los mamíferos carecen de esas glándulas. Tienen el asa de Henle en las nefronas, que es un método muy efectivo de recuperar agua. Pero no pueden beber agua de mar; más que por el problema del cloruro sódico, por el problema del magnesio. Además, deberían fabricar más cantidad de orina que lo que han bebido (un naufrago, para sobrevivir, debería beber el agua que hay dentro de los peces).

Salmo trutta: pez de agua dulce

Los peces de agua dulce tienen el problema inverso. El agua de los ríos posee una cantidad de sal de menos del 0,16%. Las esponjas tienen vacuolas expulsantes, que están todo el tiempo eliminando agua (expulsan agua con amoniaco); los protozoos también eliminan agua por medio de vacuolas. Algunos organismos se hacen impermeables. No beben agua nunca. Las sales son capturadas por transporte activo desde las branquias (pierden sales por difusión). Deben intentar que la concentración salina interna sea la menor posible.

Los animales terrestres pierden agua por evaporación. Para solucionar esta pérdida beben agua, a fin de reponerla. Desarrollan cubiertas impermeables (por ejemplo, las de los artrópodos). Los órganos respiratorios están replegados, se hacen interiores, con mucosidades. Algunos no consiguen esa independencia perfecta y deben vivir en medios húmedos (anfibios, como las ranas). La orina será más concentrada, poseen grandes asas de Henle en las nefronas, para recuperar más agua. 

Dromedario y camello

Los animales terrestres también recuperan agua de las heces. Algunos animales son capaces de soportar condiciones de gran sequedad. Los camellos, por ejemplo, consiguen cantidades elevadas de agua a partir del metabolismo de las grasas, es decir, agua metabólica.

Anatomía del Sistema Respiratorio

En los procesos metabólicos, todas las células del cuerpo consumen oxígeno en el proceso de oxidación, para obtener energía y liberar dióxido de carbono, que debe ser eliminado. El sistema respiratorio abastece a las estructuras encargadas de incorporar oxígeno a la sangre y retirar y expulsar al exterior el dióxido de carbono.

Lavoisier realizando experimentos sobre la respiración

Entendemos por respiración a todo el proceso de intercambio de gases. Consta de tres grandes fases:

• Ventilación pulmonar: inspiración o entrada de aire a los pulmones y espiración o expulsión del aire de los pulmones.
• Respiración externa: intercambio de gases entre los pulmones y la sangre.
• Respiración interna (o tisular, o celular): intercambio de gases entre las células de los tejidos y la sangre.

Órganos respiratorios.

El sistema respiratorio consta de las siguientes partes:

• Aparato respiratorio superior: constituido por nariz, faringe y estructuras accesorias.
• Aparato respiratorio inferior: constituido por laringe, tráquea, bronquios y pulmones.

Otra opción es clasificar en dos grandes partes:

• Vías respiratorias.
• Pulmones.

Órganos respiratorios

Estructuras del aparato respiratorio.

Analicemos, una a una, todas las estructuras del aparato respiratorio:

Nariz: Tiene una porción externa y una porción interna, entre los huesos de la cara. La porción externa está dividida en dos orificios nasales. La interna es una gran cavidad, dividida en dos partes y situada sobre la boca. Se une a la faringe por dos orificios denominados coanas. La nariz es la encargada de calentar, humidificar y filtrar el aire. Además, recibe los estímulos olfatorios. Y modifica los sonidos que emitimos.

Faringe: tubo con forma de embudo, de unos trece centímetros y que se extiende desde la nariz hasta el cartílago cricoides, que es la parte superior de la laringe. Tiene tres partes. Por un lado está la zona situada tras la nariz, hasta donde llegan los orificios de la trompa de Eustaquio y denominado nasofaringe. Una zona media, situada tras la cavidad bucal, con la que se comunica y denominada orofaringe. Esta zona es común al respiratorio y al digestivo. La porción inferior es la hipofaringe, que se comunica con la laringe.

Laringe: es un corto pasaje que comunica la faringe con la tráquea. Está formado por nueve piezas de cartílago. Entre ellas destacan el cartílago tiroides, que constituye la nuez de Adán y la epiglotis, que funciona como una trampilla, de forma que cuando comemos, la epiglotis se eleva y deja bajar la comida, evitando que pase a la glotis y por lo tanto a las vías respiratorias. En la laringe se encuentran también las cuerdas vocales.

Tráquea: conducto de alrededor de doce centímetros de largo y dos centímetros y medio de diámetro. Se encuentra por delante del esófago y va desde la laringe hasta una zona, situada aproximadamente a la altura de la quinta vértebra dorsal, donde se divide en dos bronquios primarios o principales. Posee entre quince y veinte anillos de cartílago incompletos, que evitan que se colapse o cierre cuando el aire entre y sale (el juego de presiones tendería a cerrar el tubo).

Bronquios: la tráquea se divide en dos bronquios, derecho e izquierdo y cada uno de los dos se dirigirá hacia un pulmón. Al penetrar en los pulmones, los bronquios se dividen y forman los bronquios secundarios. Estos se ramifican de nuevo y dan lugar a los bronquios terciarios. La siguiente división ya dará lugar a los bronquiolos. Los bronquiolos siguen sufriendo divisiones sucesivas. Al final, habrá un total de 16 divisiones. Hasta los bronquiolos, el aire no sirve para respirar, ya que no hay alvéolos en los que tengan lugar los intercambios. Este espacio de aire supone alrededor de 150 mililitros.

Pulmones: órganos de forma más o menos cónica, colocados en la cavidad torácica y separados por el corazón y el mediastino. Cada uno de ellos se encuentra recubierto por dos membranas. Una externa, unida a la pared torácica y denominada pleura parietal. Y una interna, unida directamente a los pulmones y denominada pleura visceral. Entre ambas se encuentra un líquido lubricante, denominado líquido pleural. Los pulmones tienen una forma vagamente cónica, siendo más anchos por la parte de abajo, denominada base, y teniendo una parte superior más estrecha denominada vértice. Existe una zona por donde entran y salen los bronquios y vasos sanguíneos, denominado hilio. El pulmón derecho es más grande que el izquierdo, ya que este último tiene un hueco que ocupa el corazón. Sin embargo, el izquierdo es más largo, llega hasta zonas más inferiores, ya que el derecho tiene, debajo del diafragma, al hígado. Los pulmones están surcados por fisuras que dividen al pulmón en lóbulos. El izquierdo tiene una fisura oblicua que divide al pulmón en dos lóbulos, el inferior y el superior. El derecho posee dos fisuras, que dividen al pulmón en tres lóbulos, superior, medio e inferior. Es en los pulmones donde los bronquios van sufriendo sus sucesivas divisiones y estas divisiones van penetrando en subdivisiones del pulmón, denominados lobulillos. Al final de las divisiones, dentro de los lobulillos, están los sacos alveolares. Estos tienen en su interior dos o tres alvéolos pulmonares. En los alvéolos, que están recubiertos por capilares, es donde llega el aire y se intercambian oxígeno y dióxido de carbono con la sangre.

Anatomía del sistema respiratorio

Ciclo cardiaco: profundización.

Ya hemos estudiado en entradas anteriores la anatomía del corazón y los aspectos básicos del latido y el ciclo cardiaco. En esta entrada trataremos de profundizar un poco en el ciclo cardiaco y sus aspectos fisiológicos más importantes.

El ciclo cardiaco es la secuencia de fenómenos eléctricos  mecánicos que se producen en el corazón y provocan los cambios de presión, volumen y flujo, tanto en las cuatro cámaras como en los grandes vasos. Tienen lugar con un orden definido y constante.

Esquema de la anatomía del corazón

El ciclo se divide en sístole y diástole. Se denomina sístole a la contracción y expulsión de la sangre, teniendo una duración bastante constante y que rondará los 0,35 segundos. La diástole es el periodo de relajo y de recarga de los músculos. Su duración es de unos 0,65 segundos, aunque puede ser bastante variable en función de la frecuencia cardiaca.

La sístole comienza con la actividad eléctrica, denominada fase isométrica, que provoca que los ventrículos se contraigan. Esta contracción provoca un aumento de la presión dentro del ventrículo, sobrepasando la presión existente en la aurícula. Entonces las válvulas mitral y tricúspide se cierran y se produce lo que se conoce como primer ruido.

La fase de eyección sigue a la fase isométrica. La presión sigue aumentando y llega un momento en el que se iguala a la presión de la aorta y el tronco pulmonar. Se abren las válvulas semiluanares y la sangre sale. Hay una expulsión rápida, la aorta y el tronco pulmonar aumentan su presión. La mayor parte de la sangre sale en el primer impulso, pero posteriormente su flujo va disminuyendo. Esto provoca que la presión del ventrículo baje, al igual que la presión de las arterias. La expulsión se vuelve por lo tanto más lenta. Cuando la presión de los ventrículos es menor que la de las arterias se cierran las válvulas sigmoidales (o semilunares). Este cierre de válvulas supone el segundo ruido. En ese momento, la sístole ha concluido.

Comienza la diástole. El primer proceso es una relajación isovolumétrica de los válvulas auriculoventriculares, que están cerradas. Se debe a que la presión ventricular ha bajado por debajo de la auricular. Esta apertura de las válvulas hace que los ventrículos comiencen a llenarse de sangre. En las aurículas también va entrando sangre procedente de las venas (pulmonares en la izquierda y cavas superior e inferior en la derecha).

En un momento dado, las aurículas se contraerán, impulsarán toda la sangre a los ventrículos que de esta forma se llenan. El ventrículo se llenará de sangre que además no puede fluir hacia las arterias, pues las sigmoideas están cerradas. Entonces nos encontramos al final de la diástole.

Cuando comienza la sístole, los ventrículos no tienen presión en su interior. La contracción sistólica hará que esta aumente hasta igualarse con la de la arteria (aorta en la izquierda, tronco pulmonar en la derecha). Como indicamos, ese aumento de presión es el que hace que las válvulas sigmoideas se abran.

La presión en las aurículas sufre cambios relativamente pequeños. Hay tres elevaciones: una al final de la diástole por la contracción ventricular, una al principio de la sístole por el aumento de la presión en el ventrícula y la salida de la sangre, que empuja un poco la aurícula hacia arriba. Y la más importante, la que tiene lugar cuando la aurícula se contrae.

La primera válvula auriculoventricular que se cierra es la mitral, después la tricúspide. En la contracción ventricular, la primera sigmoidea que se abre es la pulmonar y después la aórtica. En cuanto al cierre, primero se cierra la aórtica y después la pulmonar. En cuanto al cierre de las auriculoventriculares, primero se cierra la tricúspide y luego la mitral.

Como ya indicamos, la apertura y cierre de válvulas provoca una serie de sonidos perceptibles con un estetoscopio y que se denominan ruidos cardiacos. El primero y el segundo (que hemos descrito) son los más importantes. Recordemos que el primero es un indicador del comienzo mecánico de la sístole (pues tiene lugar cuando se cierran las auriculoventriculares). El segundo marca el final de la sístole, por cierre de las sigmoideas.

Resumen del ciclo cardiaco

Existe un tercer ruido por el choque de la sangre contra las paredes. Es grave, poco intenso y suele desaparecer después de los treinta o cuarenta años. El tercer ruido se debe a la contracción de las aurículas y es más perceptible en niños y ancianos.

Podemos encontrar otros ruidos indicadores de patologías, como los que se producen cuando existen soplos.

El sistema encargado de regular la función eléctrica es el denominado sistema de excitación conducción. Está formado por fibras encargadas de producir el impulso eléctrico y transmitirlo.

Por un lado encontramos el nódulo sinoauricular (o de Keith y Flack). Se encuentra en la parte superior de la aurícula derecha, en la desembocadura de la vena cava superior. Su potencial de reposo ronda los -60mV. Es el primero de los nódulos en excitarse, ya que el resto tienen un potencial de reposo más elevado (unos -90mV). Se despolariza de forma autónoma (marcapasos) unas setenta veces por minuto. Si aumentamos el número de excitaciones por encima de cien, hablamos de taquicardia y si lo bajamos a menos de sesenta, braquicardia, aunque estos valores son muy variables en función de las características personales (existen personas con menos de cuarenta pulsaciones por minuto en reposo, por lo cual habría que bajar de treinta para hablar de braquicardia, por ejemplo).

Por otro lado tenemos las vías internodales, nervios que comunican el nódulo sinoauricular con el auriculoventricular. Conducen a unos 0,45-0,65m/s (se trata de un proceso rápido y automático).

El nódulo auriculoventricular se encuentra en la parte inferior de la aurícula derecha, cerca del tabique. En él la señal de transducción sufre un retraso de entre 0,1 y 0,05m/s. Esto sucede para que las aurículas tengan tiempo de llenar a los ventrículos y no se contraigan los dos a la vez. También pueden actuar de marcapasos, pero la frecuencia es más lenta que la del nódulo sinoauricular (llevaría al corazón a la braquicardia).

El haz de His conduce el impulso del nódulo a las fibras de Purkinge. Las fibras de Purkinge forman dos ramas, derecha e izquierda y llevan el impulso a una velocidad de entre 1 y 4m/s. Si fallase una de las ramas, la señal habría de llegar al miocardio a través de los discos Z que comunica las células entre si.

El corazón es capaz de responder a estímulos externos. Actúa sobre el nódulo sinusal. La principal regulación tiene lugar en el sistema nervioso, en un núcleo del bulbo raquídeo. Este núcleo actúa sobre la frecuencia y sobre la fuerza de contracción. El sistema nervioso simpático actúa sobre el corazón por los nervios cardiacos superior, medio e inferior. Inerva el nódulo sinusal, la aurícula, el nódulo auriculoventricular, el ventrículo y el haz de His. Actúa usando noradrenalina y posee efecto istoropico positivo, aumenta la fuerza de contracción y la frecuencia cardiaca. Por el contrario, el sistema parasimpático actúa a través del núcleo motor del nervio vago. Actúa como cardioinhibidor y su neurotransmisor es la acetilcolina. Disminuye la fuerza de contracción, el número de impulsos (reduce el ritmo cardiaco) y la vasodilatación de las coronarias.

La frecuencia cardiaca debe adaptarse a las exigencias del organismo y el miedo, la ansiedad, la angustia o la depresión, por ejemplo, tienden a tener efectos taquicárdicos. La adaptación cardiaca es involuntaria.

Los receptores de estiramiento en el seno carotídeo, arco aórtico, plexo hipogástrico, laringe y globo ocular producen braquicardia (detecta exceso de presión y actúan contra ella).

El ejercicio físico tiende a producir taquicardia momentania, el entrenamiento prolongado tiende a reducir los latidos por minuto en reposo. El aumento de la temperatura corporal suele acompañar de taquicardia y viceversa. La hormona tiroides también es taquicárdica.

Nodos del corazón

1. Nódulo sinoatrial.
2. Nódulo atrioventricular
3. Haz de his
4. Fibras de Purkinge: rama izquierda
5. Fascículo izquierdo posterior
6. Fascículo izquierdo anterior
7. Ventrículo izquierdo
8. Septo ventricular
9. Ventrículo derecho
10. Fascículo derecho