Fisiologia Cardiovascular "El corazon como bomba"

 

DIPLOMADO EN AEROMEDICINA Y TRANSPORTE DE CUIDADOS CRITICOS

 

 

FISIOLOGIA CARDIOVASCULAR

“El corazón como bomba”

 

Alumno: Jose Antonio Asiaín Velázquez

 

Profesor Titular: Jaime Charfen

 

Fecha: 02/12/2020

Introducción:

La fisiología en general estudia las funciones de un organismo y la forma en que son realizadas para nutrir, mover, y o adaptarse a las circunstancias dinámicas del medio interno o externo, dichas funciones siempre estarán determinadas por las leyes físicas y químicas.

Las tendencias actuales de enseñanza y comprensión del cuerpo humano son simplistas e intentan aminorar o unir los sistemas para comprenderlos desde un todo.

Lo anterior es imposible, teóricamente correcto, pero sumamente impráctico, debido a que el tiempo de resolución de un problema es fundamental para la vida y realizar los procesos mentales necesarios para pensar en todo abandonaría el objetivo de mantener la vida.

El sistema más complejo y delicado sin duda es el cardiovascular, inclusive la definición de la muerte actualmente se basa exclusivamente en el cese en la actividad eléctrica y muscular cardiaca, por lo que la comprensión de sus procesos es la más importante y es el pilar fundamental de la vida.

La mayor parte de las intervenciones que se realizan para salvaguardar la vida en un contexto de enfermedad aguda critica están dirigidas al monitoreo y tratamiento para mantener el sistema cardiovascular funcionando lo mejor y tanto como sea posible.

La comprensión en las funciones del corazón como una bomba permitirá sin duda realizar intervenciones oportunas ante el paciente en estado agudo crítico.

 

Desarrollo del Tema:

Partiremos desde conceptos fundamentales físicos y mecánicos, definiendo a la bomba cardiovascular como el conjunto de componentes anatómicos y fluidos que permiten, en perfecta sincronía el llenado y vaciamiento de sangre desde las cámaras cardiacas al resto de estructuras y sistemas corporales, siendo un sistema semicerrado que permite únicamente la fuga del contenido a través de las uniones alfa y beta cateninas del endotelio al tercer espacio y por medio del filtrado glomerular en forma de orina.

Tomaremos las siguientes estructuras de manera general:

Corazón: Formado a su vez por tejido miocárdico contráctil, tejido especializado en la formación y transmisión de impulsos eléctricos y válvulas cardiacas, dos de ellas dependientes únicamente de volumen y presión para el cierre y apertura de sí mismas, las otras dos facilitadas por cuerdas y musculatura para su correcto funcionamiento.

Sangre: Fluido no newtoniano y viscoso indispensable para el transporte de eritrocitos y gases acarreados, proteínas, agua, electrolitos, lípidos, glucosa, entre otros, con la característica dinámica de deslizamiento rápido y laminar en la parte central del vaso sanguíneo arterial y lento en la periferia.

Vasos sanguíneos: Tubos subdivididos acorde a su capacitancia y capacidad contráctil en venas y arterias respectivamente, las arterias con diámetro variable y en estrecha relación a la fuerza ejercida sobre su pared y la resistencia o elastancia arterial dinámica en relación al sitio anatómico, y las venas caracterizadas principalmente por la gran complacencia en el manejo de un mayor volumen y una baja presión sistémica media.

Una vez descrito de manera general los principales componentes anatómicos, resulta importante retomar el corazón como dos bombas.

Bomba derecha o también llamado circuito menor; esta bomba derecha inicia teóricamente en el ventrículo derecho el cual recibe sangre des oxigenada a baja presión proveniente del final del circuito mayor, en este caso de la aurícula derecha por medio de la presión venosa sistémica media, muy similar a la presión de la aurícula derecha (5 a 8 mmhg).

Este proceso de llenado del ventrículo derecho inicia en la apertura de la válvula tricúspidea, que hace vaciar la sangre de aurícula derecha situada anatómicamente arriba del ventrículo derecho por gravedad o pasivamente (llenado rápido) y por presión (llenado lento). Finalmente terminara el llenado del ventrículo derecho y se cerrara la válvula tricúspide.

Con la válvula tricúspidea cerrada el ventrículo derecho comenzará a contraerse e incrementará la presión dentro de si mismo pero no podrá eyectar  la sangre, es decir “ estará dentro del ventrículo derecho a mayor presión” mientras estén cerradas ambas válvulas y no exista fuga o reflujo por ninguna de ellas (tricúspidea y pulmonar) este volumen seguirá igual mientras la presión ejercida por el ventrículo derecho sigue elevándose hasta que la  resistencia de la llamada válvula pulmonar se vea forzada permitir la salida rápida de una gran cantidad de volumen hacia el sistema arterial pulmonar, presión arterial sistólica pulmonar 12-16 mmhg al inicio y una vez alcanzada el pico de expulsión hasta el cese de la contracción ventricular izquierda, la presión diastólica arterial pulmonar muy similar a la PSM 8-10mmhg

Como se mencionó previamente este árbol arterial tiene características de contracción; es decir que el diámetro de estos vasos sanguíneos puede variar dependiente múltiples receptores específicos o estímulo externos.

Los estímulos más conocidos son la hipoxia y los conocidos canales iónicos K y Ca dependientes, que son capacidades de costriñir secciones específicas de este árbol y así generar mayor resistencia al paso de la sangre y así posteriormente redistribuir el flujo hacia otros lugares del mismo árbol más funcionales (presión arterial pulmonar).

Al final del árbol arterial pulmonar se encuentran los capilares, intra y extra alveolares por los cuales pasaran los eritrocitos desoxigenados en promedio en un tercio de segundo, tiempo necesario para ceder y difundir el dióxido de carbono y para ser saturados por moléculas de oxígeno.

Posteriormente este fluido no newtoniano regresará por las 4 venas pulmonares a la aurícula izquierda con la válvula mitral cerrada para dar final al circuito menor

En conclusión, se resumen en un circuito que maneja una gran cantidad de volumen a bajas presiones.

Bomba izquierda: Siguiendo por el recorrido, se abrirá la válvula mitral y al igual que en circuito menor o bomba derecha, y aun apoyado por las presiones ejercidas por el ventrículo derecho, una pequeña cantidad de sangre almacenada en la aurícula derecha, pasará pasivamente al endocardio del ventrículo izquierdo (con mayor masa muscular) dando origen al denominado circuito mayor o bomba izquierda.

Caracterizada por el gran manejo de altas presiones y un bajo volumen.

Este tiempo pasivo de llenado ventricular izquierdo, así como la eyección auricular siguen el mismo principio, al cerrarse en esta ocasión la válvula mitral, ocurrirá lo mismo que en el corazón derecho.

Habrá un gran incremento de la presión dentro del ventrículo izquierdo hasta que sea vencida la resistencia otorgada por la válvula aórtica también (semilunar) cuando esto suceda será eyectada en promedio el 70% del contenido del ventricular a una gran presión a cada órgano y sistema y el paso de la sangre se verá en gran medida influenciado las resistencias arteriales sistémicas.

Algunos de estos sistemas podrán autorregularse, por ejemplo, los glomérulos renales con su arteria renal aferente o el sistema porta hepático sistémico.

Finalmente el oxígeno y otros elementos serán utilizados por la mitocondria celular dando lugar a la verdadera perfusión para  regresar por medio del circuito menor y reiniciar el ciclo.

Conclusión: El sistema cardiovascular y el corazón comprendido como una bomba hidráulica semicerrada es un modelo teórico de gran utilidad en el monitoreo y planteamiento de intervenciones en un paciente críticamente enfermo

Opinión del tema:  Llevemos esta explicación a un sistema más fácil de comprender dando pie al diagnóstico y resolución de algunos escenarios tomando en cuenta el modelo de corazón y sistema cardiovascular como bomba.

Imaginen que tienen dos bombas de agua juntas y unidas a un circuito de mangueras y válvulas para llevar el agua de un recolector pluvial en el techo de una vivienda a una cisterna subterránea, y cuando sea necesario a un tinaco nuevamente en el techo de vivienda.

Los motores de ambas bombas serán el equivalente a los ventrículos.

La cisterna y el recolector pluvial serán las aurículas.

Las válvulas cardiacas serán las llaves que deben abrirse y cerrarse.

Las mangueras con capacidad de incrementar su diámetro serán el sistema arterial y venoso.

Ahora imaginemos qué sucede si existe una falla en cada componente:

Falla cardiaca izquierda o derecha: Si el motor de una de sus bombas de agua se estropea, no generara la suficiente presión para llevar el agua del punto a al punto b, trasladando esto a ventrículo izquierdo o derecho, imaginemos un infarto que hace morir el 50% del tejido del ventrículo izquierdo. Es decir que la bomba izquierda fallara y como consecuencia se llenará con regularidad pero no podrá expulsar el 70% de la sangre (normal) solo expulsara el 30% por citar un ejemplo.

Y con este 30% habrá que cubrir las necesidades de todos los demás órganos y sistemas ocasionando deudas de oxígeno para los demás y para sí mismo, para resolver este problema se plantea mejorar la función de esta bomba por medio de asistencia extracorpórea o inclusive el uso de algún fármaco que haga que el tejido restante sea hiperfunciones, otra alternativa será disminuir las veces o el tiempo de llenado de la bomba por ejemplo un beta bloqueador que haga que se disminuya la frecuencia del corazón (no en un contexto agudo claro) o simplemente asegurarse que los tubos no se hagan más pequeños y con ello las resistencias vasculares se hagan más grandes.

Mismo ejemplo para el ventrículo derecho, con la gran diferencia que como no necesita de grandes presiones sino una gran cantidad de volumen, una posible respuesta a la misma problemática seria la administración de volumen que junto con el incremento de la presión sistémica media ayude a mantener el caudal de sangre hacia los pulmones.

Situando otra problemática bajo el mismo concepto teórico, pasemos a las llaves, imaginemos que las llaves están viejas y rotas e internamente tiene fugas que una vez estropeadas, aun que el resto del sistema trabaje bien, incluyendo los motores, no permitirá mantener el flujo deseado y cuando el motor se encuentre trabajado o descanse  (en este caso los ventrículos) hará refluir o regurgitar parte de este fluido.  (insuficiencia valvular) esto condicionara el retorno de la sangre al comportamiento anterior del circuito

Ejemplo: insuficiencia mitral, con la válvula cerrada pero con fuga, el ventrículo izquierdo se contraerá, y parte de esa sangre ira a todo el cuerpo, pero otra parte regresara a la aurícula izquierda que a su vez regresara al sistema arteriovenoso pulmonar, ocasionando incremento de la presión venosa pulmonar y edema pulmonar.

Otro ejemplo muy común relacionado con la tubería o sistema arterial y venoso es la hipertensión arterial elevada agudamente. La bomba, motor o ventrículo tiene una capacidad máxima de fuerza y trabajo en función de la resistencia al paso de un fluido, y esta estará determinada por el tamaño de las arterias o tubos.  Si son tubos de diámetro grande será muy fácil expulsar la sangre pero si son muy pequeños se necesitara mucho trabajo para hacerlo.

En el caso de la hipertensión arterial elevada agudamente el corazón no podrá expulsar toda la sangre desde el ventrículo derecho, misma que acumulará a gran presión en si mismo haciendo regurgitar hacia arriba y posteriormente al sistema pulmonar concluyendo de una manera diferente a edema agudo pulmonar.

Por último situaremos un incremento súbito del diámetro de los tubos, o disminución abrupta de las resistencias vasculares, los ejemplos clásicos son choque séptico y anafilaxia donde será sumamente fácil bombear la sangre por esos tubos pero no se alcanzara la presión necesaria para llegar al final del camino (la mitocondria) evitando así la función vital de intercambio y metabolismo.

El ejemplo más sencillo es una suposición: cuando regamos las plantas con una manguera y tenemos que hacer llegar el agua hasta la planta mas lejana. Sin movernos de nuestro lugar disminuimos (tapamos) parcialmente el diámetro de la manguera y el agua incrementará su presión llegando hasta el objetivo, sin embargo, cuando quitamos el dedo el diámetro incrementará súbitamente y así disminuirá la presión de agua, alcanzando solo unos centímetros de distancia con un mayor caudal.

La intervención seria en los ejemplos anteriores, restablecer el tono o resistencias por ejemplo con un vasopresor.

Así sucesivamente uno puede partir desde la estructura o el componente y sus características para monitorear y solucionar un problema cardiovascular bajo el cobijo de la compresión del sistema cardiovascular como un sistema hidráulico semicerrado.

Este concepto es solo una pequeña fracción, aún estamos pendientes por integrar estos conceptos al sistema eléctrico, potencial de acción y sistema simpático y parasimpático.

 

Bibliografía:

Noble, A., Johnson, R., Thomas, A., & Bass, P. (2010). The Cardiovascular System (2.^a ed., Vol. 1). Elsevier Gezondheidszorg.

 Jhon, E. Hall, (2012). Guyton y Hall Tratado de Fisiología Medica 12 edición. Elsevier, Madrid, España.

  Guadalajara, JF (2006). Cardiología. 6ta edición. México: Méndez Editores. Pp. 17,18