Fisiología del Sistema Cardiovascular

Fisiología del Sistema Cardiovascular

Prof (a) Ana Z. Ruiz E.

Introducción

La función del corazón es la de enviar sangre parcialmente oxigenada al pulmón y sangre oxigenada a los tejidos periféricos

Corazón

Anatomía funcional del corazón

Miocito® Sarcomero® Miofibrilla ® Ventriculo

Miocito: Consta de sarcomeros los cuales están constituidos por fibras gruesas de miosina, fibras de actina y sistema sarcotubular (sarcoplasma y retículo sarcoplásmico)

Sarcomero ® Fibras intercalares ® Sarcomero

Discos intercalares: son membranas celulares que separan las células musculares cardíacas individuales entre si

Miofibrillas

# Fibras gruesas de miosina

Ö V1 Alfa Isomiosina animal adulto, hipertiroidismo, ATPasa rápida, músculo blanco

Ö V2 Alfa-Beta, rata hipertensa

Ö V3 Beta Isomiosina fetal, hipotiroidismo, hipertrofia cardiaca, ATPasa lenta, músculo rojo

# Fibras lentas de actina

Anatomía funcional del Corazon



Función del sarcomero: Originar fuerza y acortamiento conocida como función Inotrópica. Esta se origina por el reciclaje de puentes transversales y cruzados de las cabezas de las fibras gruesas de miosina y las fibras de activa ® presión y volumen de eyección a nivel del órgano


Músculo cardíaco

Ö músculo auricular

Ö músculo ventricular

Ö fibras musculares especializadas con propiedades excitatorias y

conductivas

Válvulas cardiacas

Ö Válvulas AV: Tricúspide y Mitral

Ö Válvulas Arteriales: Pulmonar y Aórtica

Estructura del Corazon

Ruidos Cardiacos

Generado por el cierre de las válvulas cardíacas y la vibración de la sangre

Ö Primer ruido: cierre de las válvulas AV/sístole ventricular/baja intensidad/prolongado

Ö Segundo ruido: cierre de las válvulas arteriales/final de sístole ventricular/ alta intensidad/rápido

Ö Tercer ruido: movimiento de la sangre durante llenado ventricular

Ö Cuarto ruido: sístole auricular

Estructura del Corazon

Potencial de acción del músculo cardíaco

Potencial de membrana

Ö -80-90 mV en fibras de la aurícula, ventrículo y sistema de Purkinje

Ö -50-65mV en fibras del Nodo SA y AV

Potencial de acción (PA) se basa en la despolarización debido a la entrada de cargas (+), mientras que la salida de estas cargas facilitan la repolarización

La velocidad de conducción del potencial de acción en auriculas y ventriculos es de 0,3-0,5 m/seg y 0,02-4 m/seg en el Sistema His Purkinje



Fases del PA:

Ö Fase 0: Rápida despolarización/entrada de cargas +/Complejo QRS

Ö Fase 1: Rápida repolarización/inactivación de INa+/activación IK+

Ö Fase 2: Reducción de la vel. de rep./meseta/lenta inactivación de INa+ /activación de ICa+2 /segmento ST

Ö Fase 3: Rápida repolarización /inactivación de ICa+2/activación

IK+/onda T)

Ö Fase 4: Isoelectrica/ IK+// cel. no automáticas

Despolarización lente diastolica/cel. automáticas



Período refractario (PR) del corazón es el intervalo de tiempo durante el cual el impulso cardíaco normal no puede re-excitar una área del músculo cardíaco que ya esta excitada

Ö Período refractario absoluto

Ö Período refractario efectivo

Ö Período refractario relativo


Acoplamiento excitación-contracción-relajación

1. El potencial de acción ® despolariza el sarcolema y abre canales lentos de Ca+2

2. La entrada de Ca+2 en cantidades mínimas ® mayor movilización de Ca+2 desde el RS ® mayor concentración de Ca+2 intracelular

3. El Ca+2 difunde hacia la maquinaria contráctil

4. Acortamiento del sarcomero ® tensión (fuerza)

Contracción del músculo cardiaco 0,2 – 0,3 ms

A FC 75 lat/min : 0,4 del ciclo es contracción

A FC 225 lat/min : 0,65 del ciclo es contracción comprometiendo la diastole

Acoplamiento excitación-contraccion-relajación

Sistema conductivo-excitatorio del corazón

Impulso cardíaco generado en las cel. automáticas del nodo SA

Propiedades del músculo cardiaco

1. Excitabilidad: todas las cel. cardíacas son excitables y responden a ≠ estímulos externos

2. Automatismo cardíaco: Células capaces de auto-excitarse y generar PA propagados en forma espontánea tales como el nodo SA (marcapaso cardíaco)…

Descargas rítmicas de las fibras del nodo sinusal


3. Generación espontánea ó miogénica del IC Þ Propagación del impulso cardíaco (respuesta del todo en nada)

Nodo SA (confluencia de la vena cava sup, orejuela der. y pared lat. de la auricula der.) Þ Aurícula derecha Þ Tractos internodales (anterior, medio y posterior) Þ Aurícula izquierda Þ Nodo AV (vc:0,02-0,05 m/s)Þ Haz de His (rama derecha e izquierdas, vc 2-4 m/s) Þ Fibras de Purkinje Þ Músculo ventricular


Clasificación de las especies de acuerdo a el grado de penetración de las fibras de Purkinje en la mus ventricular

Categoría 1: gatos, perros, primates y roedores endocardio Þ epicardio/complejo QRS +

Categoría 2: aves, caballos, rumiantes y cerdos

complejo QRS -


Organización del nodo A-V

Transmisión del impulso nervioso en el corazón

Propiedades del músculo cardiaco

Control vegetativo de la función cardiaca

Reposo: tono ps-vagal

N. simpático proviene del seg toráxico sup. del asta lat. de la m.e.→ receptores β1 adrenérgicos: FC, contractibilidad, excitabilidad y vel conducción

N. vago der. → Nodo SA y aur. Der. y N. vago izq. → Nodo A.V.: hiper-polarización del PA del nodo S.A, FC

Electrocardiograma (ECG)

ECG es el registro del campo eléctrico extracelular creado por la

activación intracelular que acompañan al latido cardíaco

Onda P: activación auricular

Segmento PQ: segmento izoeléctrico

Intervalo PR: espacio existente entre el comienzo de la Onda P y e

comienzo de la activación ventricular

Complejo QRS: despolarización ventricular

Onda Q: despolarización del tabique excepto la porción basal y músculos papilares

Onda R: despolarización de la parte superior de la masa ventricular

Onda S: despolarización de las regiones basales y del tabique

Electrocardiograma (ECG)

Segmento ST: segmento isoelectrico que termina en el comienzo de

la onda T

Onda T: re-polarización de los ventrículos desde la superficie

epicardica a la endocardica

Intervalo QT: Se mide desde el comienzo del complejo QRS hasta el

final de la onda T

Electrocardiograma(ECG)

Génesis del ECG en pequeñas especies

Acontecimientos eléctricos durante la actividad celular

Estimulo parte del nodo SA

La positividad intracelular se acompaña de negatividad extracelular a mediada que las células se despolariza

En el medio extracelular la corriente de activación representado por un dipolo con frente positiva y cola negativa que se desplaza en la fibra muscular

- +

Este dipolo crea un campo eléctrico en el medio conductor

La electrocardiografía consiste en el registro de las diferencias de potencial en dicho campo eléctrico

Acontecimientos eléctricos durante la actividad celular

Electrocardiografía vectorial

Corriente de activación de la fibra muscular cardíaca como dipolo

representado por un vector

Activación cardíaca da lugar a la aparición de infinitos dipolos que cambian continuamente de dirección y magnitud

Electrocardiograma registra en un instante dado la suma de todas las actividades eléctricas que acompaña a ese momento conocido como vector instantáneo o eje eléctrico instantáneo cardíaco


La primera porción que se activa en los ventrículos es la porción media de la rama septal izquierda del tabique interventricular generando el vector 1 con dirección adelante y a la derecha

Activación de las paredes libres del ventrículo izquierdo generando el vector 2 con dirección a la izquierda y hacia atrás y un poco hacia abajo

Activación de las porciones basales del corazón generando vector 3 con dirección a la derecha y arriba

Podemos resumir todo el proceso de activación del corazón en un solo vector sumándo los vectores instantáneos conocido como vector medio o eje eléctrico medio del corazón


Vector medio o eje eléctrico medio cardiaco

Derivaciones electrocardiográficas: Interpretación vectorial

Electrocardiograma ® 12 derivaciones

Derivaciones Frontales

1. Derivaciones Bipolares, Eithoven o estándar de las extremidades: los dos electrodos están colocados aproximadamente a la misma distancia del corazón por lo que ambos electrodos tienen igual importancia en la determinación del trazo final

Ö Derivacion I: brazo derecho (-) y brazo izquierdo (+)

Ö Derivacion II: brazo dereccho (-) y pienra izquierda (+)

Ö Derivacion III: brazo izquierdo (-) y pierna izquierda (+)

2. Derivaciones monopolares o de miembros: un electrodo (explorador) esta próximo al corazón y el otro muy alejado en el medio conductor ( electrodo indiferente)

Ö aVR: electrodo explorador en el brazo derecho

Ö aVL: electrodo explorador en el brazo izquierdo

Ö aVF: electrodo explorador en la pierna izquierda

Derivaciones electrocardiográficas: Interpretación vectorial

Derivaciones Horizontales

Derivaciones monopolares o precordiales

Ö Se conecta el electrodo explorador a diferentes puntos de la pared toráxico y el electrodo indiferente a la central terminal de Wilson

Ö Se conocen como derivaciones V (voltaje): V1- V6

Triangulo de Eithoven: Derivaciones estándar de las extremidades

Derivaciones estándar de las extremidades

Sistema de referencia tri-axial

Sistema de referencia tri-axial

Representaciones electrocardiográficas de diferentes vectores

Derivaciones estándar de las extremidades

Derivaciones de miembros

Derivaciones Precordiales

Posición eléctrica del corazón

Significa orientación en el plano frontal del vector medio de activación

El vector medio normal del corazón esta situado entre + 30º y + 75º

(semi-vertical)

Vector eléctrico medio 0 a -60º desviación a la izquierda

Vector eléctrico medio + 110 º a + 180º desviación a la derecha

Posición eléctrica del corazón

Gasto Cardiaco (GC)

GC representa el volumen de sangre que fluye del ventrículo derecho o izquierdo de un animal en un tiempo determinado (L/min). También puede ser el producto del volumen de sangre bombeado por el corazón por latido ( volumen de eyección) y el numero de latidos cardiacos por minuto. El GC también es conocido como Volumen minuto

Posee dos determinantes: las necesidades metabólicas y la masa corporal

GC (Q)= VE ( SV) x FC (HR) ~ 5 L/min

80 mL/Kg/min

3,2 L/min/m2

Gasto Cardiaco (GC)

Volumen de eyección (VE) es la cantidad de sangre bombeada por el ventrículo en cada sístole. Consiste en la diferencia entre el volumen de sangre que se encuentra en los ventrículos al final de la diástole y el volumen residual de sangre que permanece al final de la sístole.

VE (mL) = GC (Q) ¸FC (HR)

VE (mL) = VFD-VFS

Gasto Cardiaco (GC)

Frecuencia cardiaca (FC)

Ö Las grandes especies tienen FC mas lentas comparado con las pequeñas especies

Ö Los animales entrenados y atléticos tiene FC mas lentas que los animales sedentarios y animales no entrenados dentro de las mismas especies

Ö La FC es menor en machos que en hembras dentro de las mismas especies

Ö El ejercicio físico provoca taquicardia

Mediciones del Gasto Cardiaco (GC)

En animales experimentales el gasto cardiaco puede ser determinado con un medidor de flujo electromagnético colocado en la aorta ascendente

En humanos puede ser usado el método directo de Fick y el método de la dilución de los indicadores

Ö El principio de Fick dice cantidad de sustancia captada por un órgano (o el cuerpo entero) en la unidad de tiempo, es igual a la concentración arterial de la substancia menos la concentración venosa (la diferencia AV), multiplicada por el flujo sanguíneo. Puede ser empleado para calcular GC midiendo la cantidad de O2

consumida por el organismo en un periodo /entre la diferencia AV

en los pulmones

Consumo de O2 (ml/min)

GC (Q) del ventrículo izq =

[AO2]- [VO2]

Gasto Cardiaco (GC)

Ö Control extrínseco de la FC o función cronotrópica cardiaca en los centros cardio-reguladores bulbares

a. Influenciado por impulsos originados en los receptores de estiramiento del seno carotídeo y arteriales del arco aórtico, o en uniones venoarteriales

y corteza cerebral

b. Descenso de la presión arterial aumenta la FC (ley de Marey del corazón)

c. Distensión de la aurícula por aumento de la presión venosa central aumenta FC

d. Señales de excitación, temor, ansiedad, corteza cerebral

Gasto Cardiaco (GC)

250 ml/min

GC (Q) del ventrículo izq =

190 ml/L - 140 ml/L

sangre arterial sangre venosa

= 250 ml/min

50 ml/L

= 5 L/min

Gasto Cardiaco (GC)

En mamíferos la proporción de GC a consumo de O2 es 20:1

En animales el GC se correlaciona mejor con el peso corporal (de manera linear) que con superficie corporal ( curvilínea)

En la mayoría de los animales el GC en L/min representa casi 10% del peso corporal en Kg

GC (Q) = 0,1x Kg

GC (Q) = 0,1 x 5 = 500 mL/min

Consumo de O2 = 500/20= 25 mL O2/min

La superficie corporal se calcula de la masa corporal m2= 0,11x Kg 0,73

Índice cardiaco = GC ¸ superficie corporal

Regulación del GC

Retorno venoso: cantidad de sangre que fluye de las venas a la aurícula derecha cada min constituyendo la precarga

Ö Gradientes de presión que existe entre el sistema arterial de alta presión y el sistema venoso de baja presión ® vis a

tergo

Ö Musculatura esquelética de las extremidades inferiores

Ö Válvulas venosas

Ö El tono vasomotor

Ö Bomba respiratoria

Presión media de llenado circulatorio: presión de equilibrio del aparato circulatorio cuando se detiene la circulación de la sangre por parada de la bomba cardiaca

Regulación del GC

Factor cardiaco

Ö Ejercicio muscular ® Autorregulación ® Vasodilatación local ®

Estimulación simpática ® ↑ FC ® vasoconstricción, contractibilidad ®

Presión media sistémica y Retorno venoso

Ö ↑ contractibilidad ® ↑ precarga ® ↓ vol. residual ↑ VE ↑ GC ® Atletas

GC 30-35 L/min

Volumen sistólico de eyección

Ö A una FC 80 latidos/min VE es de 80 ml

Ö Vol. diastólico final de reposo es variable oscilas entre 110-130 ml

Ö Fracción de eyección (FE) = VS/VDF

FC o actividad cronotrópica del corazón

Ö Regulación autonómica

Ö Actividad metabólica del nodo SA

Ö Temperatura corporal

Regulación del GC

Mecanismo de reserva de la función cardiaca

Ö Modificación de la longitud diastolica final de la fibra muscular cardiaca (Ley de Starling del corazón)

Ö Estimulo simpática bifásico afectan el proceso excitación-contracción-relajación

Ö Adaptación a largo plazo a través de la expresión genética de la isomiosina

Regulación GC

La regulación del GC como consecuencia de cambios de la longitud de la fibra muscular cardiaca es conocido como regulación Heterométrica

Regulación debido a cambios en la contractilidad independientes de la longitud es conocida como regulación Homométrica

Acción reciproca de los componentes que regulan GC

Fuerza de contracción cardiaca

Estimulación simpática Þ acción inotropica

Efecto de la precarga : el miocardio se distiende antes de contraerse

Efecto de la postcarga : resistencia a la cual la sangre se expulsa o es bombeada por los ventrículos (tensión con que se levanta la carga)

Ley de Starling dice “La energía de la contracción es proporcional a la longitud inicial de la fibra muscular cardiaca”

Para el corazón la longitud inicial de la fibra muscular es proporcional al volumen diastólico final

La relación entre volumen diastólico final y volumen sistólico final es la curva de Frank-Starling

Modelo de la contracción isotónica de los músculos cargados tardíamente

TABLA 1. EL CICLO CARDIACO

Contracción del Ventrículo Izquierdo

- Contracción isovolumétrica (b)

- Eyección máxima (c)

Relajación del Ventrículo Izquierdo

- Comienzo de relajación y eyección reducida (d)

- Relajación isovolumétrica (e)

-Llenado del ventrículo izquierdo: Fase rápida (f)

- Fase lenta (Diastasis) (g)

-Sístole auricular o reforzamiento auricular (a)

TABLA 2. LOS RUIDOS CARDIACOS 1er ruido: Cierre de válvulas aurículo-ventriculares

M1: Componente mitral T1: Componente tricuspídeo

2do ruido: Cierre de válvulas semilunares A2: Componente aórtico P2: Componente pulmonar

3er ruido: Llene rápido ventricular

4to ruido: Contracción auricular

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