Fisiología del Sistema Circulatorio

Homeostasis

Las condiciones en el entorno externo de un organismo pueden cambiar rápida y drásticamente. Para sobrevivir, los organismos deben mantener un entorno interno bastante constante, lo que implica una regulación continua de la temperatura, el pH y otros factores. Este estado de equilibrio se conoce como homeostasis, que describe los procesos mediante los cuales los organismos mantienen sus condiciones internas óptimas. Para mantener la homeostasis, los organismos han desarrollado estructuras con funciones distintas. La fisiología es el estudio de las funciones y mecanismos normales de los diferentes sistemas del cuerpo. Por ejemplo, si el ambiente externo se vuelve más cálido que la temperatura interna ideal, el organismo activará procesos fisiológicos que evitarán que el cuerpo se caliente a la temperatura externa. Los seres humanos y muchos otros animales alcanzan la homeostasis a través de distintos procesos fisiológicos en células especializadas.

Sistemas de órganos en humanos

Uno o más tipos de células con funciones de soporte forman tejidos, que a su vez forman órganos con funciones corporales especializadas. Los sistemas de órganos consisten en dos o más órganos que trabajan juntos para proporcionar una función común. El sistema fisiológico de los vertebrados comprende 11 sistemas de órganos principales. Si bien todos los sistemas de órganos están interconectados, funcionan de manera independiente unos de otros.

El cuerpo está cubierto por el sistema tegumentario, que consta de piel, cabello, uñas, receptores sensoriales y varias glándulas. Además de proteger las estructuras internas, los órganos tegumentarios detectan muchas características del entorno externo y ayudan a regular la temperatura corporal. Internamente, los órganos están protegidos y sostenidos por el sistema esquelético, que comprende huesos, cartílagos, tendones y ligamentos. El sistema esquelético también proporciona fijación a los músculos que componen el sistema muscular. Los músculos pueden mover el cuerpo moviendo el esqueleto o contraerse para mover sustancias a través de órganos huecos. El sistema nervioso está formado por el cerebro, la médula espinal y los nervios periféricos. Interpreta los estímulos sensoriales y dirige el comportamiento del organismo para controlar los procesos fisiológicos junto con otros sistemas. El sistema endocrino está formado por glándulas secretoras de hormonas y órganos, como la hipófisis, la tiroides, el páncreas, los ovarios y los testículos. Regula el crecimiento, el metabolismo y la reproducción junto con otros sistemas. El sistema respiratorio controla el intercambio de gases para suministrar oxígeno al cuerpo, ya que elimina el dióxido de carbono en los pulmones después del paso del aire a través de la cavidad nasal, la faringe, la laringe, la tráquea y los bronquios. El sistema digestivo procesa y descompone los alimentos que se ingieren a través de la cavidad oral y el esófago, y luego se mueven a través del estómago, el intestino delgado y el intestino grueso antes de ser excretados a través del recto y el ano. Los nutrientes se absorben en el intestino delgado y grueso y luego son procesados por el hígado. El sistema urinario concentra y elimina los desechos nitrogenados a través del riñón, la vejiga y la uretra. También libera al cuerpo del exceso de agua. El sistema cardiovascular o circulatorio está formado por el corazón, los vasos sanguíneos y la sangre, y suministra oxígeno y nutrientes a los tejidos, al tiempo que elimina el dióxido de carbono y los productos de desecho en todo el cuerpo. El sistema linfático mantiene la respuesta inmunitaria del cuerpo a través de los glóbulos blancos o linfocitos (alojados en la médula ósea roja), el timo, los vasos linfáticos, el conducto torácico, el bazo y los ganglios linfáticos. Finalmente, el sistema reproductivo prepara las células reproductivas de los organismos. En los hombres, los testículos y el pene comprenden el sistema reproductivo, mientras que en las mujeres el útero, los ovarios y la vagina comprenden el sistema reproductivo.

Fisiología del Sistema Circulatorio

La fisiología de los organismos unicelulares y los animales pluricelulares basales, como las esponjas, suele ser sencilla. Por ejemplo, el pequeño tamaño y la gran relación superficie/volumen de los microorganismos les permite alcanzar la regulación por difusión a través de la membrana celular. Del mismo modo, el agua de mar circula a través de los poros de las esponjas, transportando nutrientes y productos de desecho hacia y desde sus células. Los animales más complejos han desarrollado sistemas circulatorios para mover la sangre por todo el cuerpo para transportar nutrientes, productos de desecho, hormonas y otras moléculas, mientras que los sistemas respiratorios permiten el intercambio de gases entre el sistema circulatorio y el entorno externo.

El sistema circulatorio de los animales puede ser abierto o cerrado. Los sistemas circulatorios abiertos suelen estar presentes en muchos invertebrados y consisten en uno o más corazones simples, una red de vasos y espacios interconectados que bañan directamente los órganos internos en un fluido que permite el intercambio de materiales. Los vertebrados tienen sistemas circulatorios cerrados, en los que la sangre está confinada dentro de un sistema de vasos cerrados que se ramifica ampliamente en los tejidos para asegurar el intercambio de materiales. Este sistema de vasos cerrados está conectado a un corazón con venas que transportan sangre desde los tejidos hacia el corazón y arterias que transportan sangre desde el corazón al resto del cuerpo. Los corazones de cuatro cámaras, como en los humanos, están asociados con dos bucles de vasos. En los seres humanos, la sangre sin oxígeno de los órganos ingresa al corazón a través de la aurícula derecha, que se contrae para empujar la sangre al ventrículo derecho, que a su vez envía sangre a los pulmones. Después del intercambio de gases en los pulmones, la sangre rica en oxígeno regresa a la aurícula izquierda y luego es empujada hacia el ventrículo izquierdo. Esta última cámara es más muscular que las demás y con una fuerte contracción, es capaz de bombear la sangre al resto del cuerpo.

Los sistemas circulatorios cerrados permiten una circulación rápida de la sangre, lo que a su vez permite un transporte rápido y eficiente de sustancias por todo el cuerpo, así como una presión arterial más alta que en los sistemas abiertos. La presión arterial se genera por la contracción de los ventrículos del corazón a medida que la sangre es forzada a entrar en las arterias. A medida que los ventrículos del corazón se relajan, la presión arterial disminuye.

Presión sanguínea

En los seres humanos, el funcionamiento del sistema circulatorio se puede evaluar midiendo la presión arterial y la frecuencia cardíaca correspondiente en un individuo. La presión arterial se mide en milímetros de mercurio (mmHg), que es la altura en milímetros a la que se eleva el mercurio en una columna debido a la presión ejercida sobre ella. La frecuencia cardíaca se mide como latidos por minuto. Debido a los movimientos de contracción y relajación del corazón, las lecturas de la presión arterial constan de dos números: sistólica y diastólica. La presión sistólica se mide durante las contracciones de los ventrículos y la presión diastólica es la presión mínima en las arterias durante el reposo entre contracciones. En general, las presiones sistólicas de 90-120 mmHg y las presiones diastólicas de 60-80 mmHg se consideran saludables. Cuando se trata de la frecuencia cardíaca, 60-100 latidos por minuto se considera saludable para los adultos. Los atletas generalmente tienen frecuencias cardíacas más bajas, ya que los ejercicios cardiovasculares elevan la frecuencia cardíaca y condicionan el corazón para bombear de manera más eficiente, lo que eventualmente reduce la frecuencia cardíaca en reposo.

Los niveles elevados de presión arterial durante períodos prolongados o la hipertensión pueden dañar los vasos sanguíneos y se han relacionado con ataques cardíacos y accidentes cerebrovasculares. Los investigadores descubrieron que los efectos cardiovasculares de la presión sistólica y diastólica son diferentes, de modo que las tasas de eventos cardiovasculares están fuertemente asociadas con la presión sistólica. Por lo tanto, el número de pacientes con hipertensión sistólica que sufren eventos cardiovasculares es mayor que el número de pacientes con hipertensión diastólica³. Los factores genéticos, así como el estilo de vida y los factores ambientales, pueden causar hipertensión y enfermedades cardiovasculares. Por ejemplo, el consumo de grandes cantidades de sal provoca la retención de un exceso de agua en el cuerpo, elevando la presión arterial y tensando los vasos sanguíneos. Cualquier lesión en los vasos sanguíneos los hace propensos a las lesiones, lo que proporciona superficies para la acumulación de placa, lo que eventualmente endurece los vasos sanguíneos y reduce la eficiencia del flujo sanguíneo.

Mediciones de la presión arterial

Los esfigmomanómetros se utilizan para medir la presión arterial. Están compuestos por un manguito inflable que se conecta a una bomba (manual o automática) y un manómetro. La forma más eficiente de usar un esfigmomanómetro es en la arteria braquial en la parte superior del brazo, que está al nivel del corazón. Los esfigmomanómetros se utilizan junto con un estetoscopio, que es un dispositivo médico acústico que se utiliza para escuchar sonidos internos a través de un disco de metal o resonador. El estetoscopio se coloca justo debajo del esfigmomanómetro, justo encima de la parte interna del codo de la persona para medir los sonidos de la presión arterial sistólica y diastólica. El manguito se infla a 200 mmHg, deteniendo el flujo sanguíneo al pellizcar los vasos sanguíneos y es una cantidad segura de presión que se aplica al brazo. A medida que el manguito se desinfla, los vasos sanguíneos comienzan a abrirse y se permite que la sangre vuelva a fluir. La presión arterial sistólica se representa por el primer ruido que se escucha y la presión diastólica se determina por el último ruido que se escucha. Estos ruidos se llaman sonidos de Korotkoff, que son el sonido de la sangre siendo empujada a la fuerza a través de los vasos por el corazón.

Sistema respiratorio

El sistema circulatorio trabaja en estrecha colaboración con el sistema respiratorio para proporcionar oxígeno a los tejidos mientras elimina el dióxido de carbono. Diferentes organismos han desarrollado distintas estructuras respiratorias para el intercambio de gases. Por ejemplo, muchos animales acuáticos intercambian gases a través de las branquias. Los movimientos de las branquias se observan fácilmente y se pueden utilizar para calcular la tasa de respiración de los organismos acuáticos contando el número de veces que el organismo mueve su cubierta branquial u opérculo. La tasa de respiración puede cambiar con la temperatura porque las moléculas de oxígeno se transportan a diferentes velocidades dependiendo de cuán cálido o frío sea un ambiente. En un ambiente acuático, la cantidad de oxígeno disuelto disponible en el agua disminuye con el aumento de la temperatura. La disminución del oxígeno tiene efectos en la tasa de respiración de los organismos acuáticos, dada su capacidad para difundir el oxígeno a través de sus cuerpos. Por otro lado, los animales terrestres tienen estructuras respiratorias internas, como los pulmones. En los seres humanos, la respiración implica la inhalación mediante la contracción del diafragma para aspirar aire. Cuando el diafragma se relaja, el aire se libera pasivamente de los pulmones.

El tabaquismo es la principal causa de cáncer de pulmón, responsable del 80-90% de las muertes por cáncer de pulmón. Cada año, más de 120,000 estadounidenses mueren de cáncer de pulmón asociado al tabaquismo y representan una gran parte de las muertes prevenibles. En conjunto, el estilo de vida contribuye a la salud de los sistemas circulatorio y respiratorio y una cantidad significativa de muertes se puede prevenir mediante cambios en el estilo de vida.

Referencias

1. Wilson, MG, Ellison, GM y Cable, NT. Ciencia básica detrás de los beneficios cardiovasculares del ejercicio. Br J Sports Med . 2016, 50(93-99).
2. Psaty, BM, et al. Asociación entre el nivel de presión arterial y el riesgo de infarto de miocardio, accidente cerebrovascular y mortalidad total: el estudio de salud cardiovascular. Arch Pasante Med. 2001 , Vol. 161, 9 (1183-92).
3. Kannel, WB. Presión arterial sistólica elevada como factor de riesgo cardiovascular. Am. J. Cardiol. 2000, Vol. 85, 2 (251-5).
4. Perloff, D, et al. Determinación de la presión arterial humana por esfigmomanometría. circulación. 1993, Vol. 88, 5 (2460-70).
5. Departamento de Salud y Servicios Humanos de los Estados Unidos. . Las consecuencias para la salud del tabaquismo: Un informe del Cirujano General. Año 2004.