La microcirculación y el sistema linfático: intercambio de líquido capilar, líquido intersticial y flujo linfático

El principal objetivo de la función circulatoria (el transporte de nutrientes hacia los tejidos y la eliminación de los restos celulares) tiene lugar en los capilares. Los capilares cuentan únicamente con una capa sencilla de células endoteliales altamente permeables, lo que permite un rápido intercambio de nutrientes y de productos celulares de desecho entre los tejidos y la sangre circulante. Aproximadamente 10.000 millones de capilares, con una superficie total de 500 a 700 m2 (aproximadamente la octava parte del tamaño de un campo de fútbol), proporcionan esta función.

Estructura de la microcirculación

La sangre entra en los capilares a través de una arteriola y sale a través de una vénula. La sangre de las arteriolas entra en una serie de metaarteriolas que tienen estructuras a mitad de camino entre las estructuras de las arteriolas y las de los capilares. Las arteriolas son vasos muy musculares y desempeñan un importante papel en el control del flujo sanguíneo hacia los tejidos. Las metaarteriolas no tienen una capa muscular lisa continua, sino fibras musculares lisas que rodean el vaso en puntos intermitentes, denominados esfínteres precapilares. La contracción del músculo en dichos esfínteres puede abrir y cerrar la entrada al capilar.

Esta distribución de la microcirculación no se encuentra en todas las partes del cuerpo, aunque algunas distribuciones similares sirven al mismo objetivo. Las metaarteriolas y las arteriolas están en íntimo contacto con los tejidos a los que irrigan, por lo que las alteraciones locales, como los cambios en la concentración de nutrientes o en los productos residuales del metabolismo, pueden tener un efecto directo sobre los vasos para controlar el flujo sanguíneo local.

La fina pared capilar consiste en una única capa de células endoteliales. Los capilares son también muy porosos, con varios millones de hendiduras, o poros, entre las células que forman sus paredes en cada centímetro cuadrado de superficie capilar. Dada la elevada permeabilidad de los capilares para la mayoría de los solutos y dada su gran superficie, a medida que el flujo sanguíneo los atraviesa, una gran cantidad de sustancias disueltas se difunde en ambas direcciones a través de esos poros. De esta forma, casi todas las sustancias disueltas en el plasma, excepto las proteínas plasmáticas, se mezclan continuamente con el líquido intersticial.

Los flujos sanguíneos atraviesan los capilares de forma intermitente, un fenómeno denominado «vasomovilidad». En muchos tejidos, el flujo sanguíneo que atraviesa los capilares no es continuo; todo lo contrario, aparece y desaparece cada pocos segundos. La causa de esta intermitencia es la con-tracción intermitente de las metaarteriolas y los esfínteres precapilares, que depende principalmente de la concentración de oxígeno y los productos de desecho del metabolismo tisular. Cuando se reducen las concentraciones de oxígeno en un tejido(p. ej., por el aumento de su utilización), los períodos intermitentes del flujo sanguíneo capilar se activan más a menudo y duran más, con lo que se permite que la sangre capilar transporte mayores cantidades de oxígeno y otros nutrientes hacia los tejidos.

Intercambio de nutrientes y otras sustancias entre la sangre y el líquido intersticial.

La difusión es el medio más importante por el cual se transfieren las sustancias entre el plasma y el líquido intersticial. A medida que el flujo sanguíneo atraviesa los capilares, un número enorme de moléculas de agua y partículas disueltas entra y sale a través de la pared capilar, permitiendo la mezcla continua entre el líquido intersticial y el plasma. Las sustancias liposolubles, como el oxígeno y el dióxido de carbono, difunden directamente a través de las membranas celulares sin tener que atravesar los poros. Las sustancias hidrosolubles, como la glucosa y los electrólitos, se difunden solo a través de los poros intercelulares en la membrana capilar. La velocidad de difusión de la mayoría de los solutos es tan grande que las células alejadas hasta50 mm de los capilares reciben cantidades adecuadas de nutrientes.

Los principales factores que afectan a la velocidad de difusión a través de las paredes capilares son los siguientes:

1. El tamaño del poro en el capilar. En la mayoría de los capilares, el poro mide 6-7 nm. Los poros de algunas membranas capilares, como en los sinusoides hepáticos, son mucho mayores y, por tanto, más permeables a las sustancias disueltas en el plasma.

2. El tamaño molecular de la sustancia que se difunde. El aguay la mayoría de los electrólitos, como el sodio y el cloruro, tienen un tamaño molecular menor que el tamaño del poro, lo que permite su rápida difusión a través de la pared capilar. Sin embargo, las proteínas plasmáticas tienen un tamaño molecular que es algo mayor que los poros, lo que restringe su difusión.

3. La diferencia de concentración de la sustancia entre los dos lados de la membrana. Cuanto mayor sea la diferencia entre las concentraciones de una sustancia a ambos lados de la membrana capilar, mayor será la velocidad de difusión en una dirección a través de la membrana. Normalmente, la concentración del oxígeno en sangre es mayor que en el líquido intersticial, lo que facilita que grandes cantidades de oxígeno se desplacen desde la sangre hacia los tejidos. Al contrario, las concentraciones de los productos de desecho del metabolismo son mayores en los tejidos que en la sangre, lo que hace que se desplacen hacia ella y sean transportados lejos de los tejidos.

Intersticio y líquido intersticial

Aproximadamente, una sexta parte del volumen total del organismo consiste en espacios entre las células, que colectivamente se conocen como el intersticio. El líquido de estos espacios es el líquido intersticial. El intersticio contiene dos tipos principales de estructuras sólidas:

1) haces de fibras de colágeno, y

2) filamentos de proteoglucano. El colágeno proporciona la mayoría de la fuerza tensional de los tejidos, mientras que los filamentos de proteoglucano, compuestos principalmente por ácido hialurónico, son muy finos y forman una esterilla de filamentos reticulares que se describen como un «borde en cepillo»

El «gel» en el intersticio contiene filamentos de proteoglucano y líquido atrapado. El líquido intersticial deriva por filtración y por difusión de los capilares, y tiene casi la misma consistencia que el plasma, excepto por la menor concentración de proteínas. El líquido intersticial queda atrapado principalmente en diminutos espacios entre los filamentos de proteoglucanos y adquiere las características de un gel.

Debido al gran número de filamentos de proteoglucano, es difícil que el líquido fluya fácilmente a través de este gel tisular. Por el contrario, el líquido se difunde principalmente a través del gel. Esta difusión tiene lugar con una velocidad equivalente al 95-99% de la velocidad en el líquido libre.

La cantidad de líquido «libre» en el intersticio de la mayoría de los tejidos es menor del 1%. Aunque la mayor parte del líquido del intersticio está atrapado en el gel del tejido, también hay pequeñas cantidades de líquido «libre». Cuando se desarrolla edema, estos pequeños bolsillos de líquido libre se pueden expandir muchísimo.

La filtración de líquidos a través de los capilares se encuentra determinada por las presiones hidrostática y coloidosmótica y por el coeficiente de filtración capilar.

Aunque el intercambio de nutrientes, oxígeno y productos de desecho del metabolismo a través de los capilares tiene lugar por difusión en su práctica totalidad, la distribución del líquido a través de los capilares está determinada por otro proceso: el flujo en masa o la ultrafiltración de plasma sin proteínas. Como ya hemos comentado, las paredes de los capilares son muy permeables al agua y a la mayoría delos solutos del plasma, excepto a las proteínas plasmáticas. Por tanto, las diferencias de presión hidrostática que cruzan la pared capilar empujan el plasma sin proteínas (ultrafiltrado) a través de la pared capilar en el intersticio. Por el contrario, la presión osmótica causada por las proteínas plasmáticas(o presión coloidosmótica) tiende a producir el movimiento del líquido por ósmosis desde los espacios intersticiales hacia la sangre. Las presiones hidrostática y coloidosmótica en el líquido intersticial también influyen en la filtración del líquido a través de la pared capilar.

La velocidad a la cual se produce la ultrafiltración a través del capilar depende de la diferencia en las presiones hidrostática y coloidosmótica del capilar y el líquido intersticial. Estas fuerzas se denominan fuerzas de Starling en honor de Ernest Starling, el fisiólogo que describió su significado funcional hace más de un siglo.

Cuatro fuerzas determinan la filtración del líquido a través de la membrana capilar. Las cuatro fuerzas principales que determinan el movimiento del líquido a través de los capilares.

La presión hidrostática capilar (Pc), que tiende a forzar la salida del líquido a través de la membrana capilar.

La presión del líquido intersticial (Pif), que tiende a forzar la entrada del líquido a través de la membrana capilar cuando la Pif es positiva, pero fuerza la salida cuando la Pif es negativa.

La presión coloidosmótica del plasma en el capilar (Pp), que tiende a provocar ósmosis de líquido hacia el interior a través de la membrana capilar.

La presión coloidosmótica del líquido intersticial (Pif), que tiende a provocar la ósmosis del líquido hacia el exterior a través de la membrana capilar.

La presión neta de filtración a través del capilar depende del equilibrio entre esas fuerzas, así como del coeficiente de filtración capilar (Kf), de la siguiente forma:

La presión hidrostática capilar funcional media es de 17 mmHg en muchos tejidos. Cuando la sangre fluye a través de muchos capilares, la presión media es de 30-40 mmHg enlosextremosarterialesyde10-15mmHgenlosextremosveno-sos, o de aproximadamente 25 mmHg en la zona media. Cuando los capilares están cerrados, la presión en los capilares distales al cierre es aproximadamente igual a la presión en los extremos venosos de los capilares (10 mmHg). Al obtener el promedio en un período de tiempo, incluidos los períodos de apertura y cierre de los capilares, la presión capilar media funcional es más cercana a la presión en los extremos venosos de los capilares que la presión en los extremos arteriolares, cercana a 17 mmHg en muchos tejidos. En algunos, como en los riñones, la presión hidrostática capilar puede ascender hasta 60 o 65 mmHg.

La presión hidrostática del líquido intersticial es menor que la presión atmosférica (presión negativa) en el tejido subcutáneo poco compacto y positiva en los tejidos encapsulados. La medición de la presión hidrostática en el líquido intersticial ha dado valores medios de –3 mmHg en el tejido subcutáneo laxo. Una de las razones principales para esta presión negativa es el sistema de bombeo linfático (que se comenta más adelante). Cuando un líquido entra en los capilares linfáticos, cualquier movimiento del tejido impulsa el líquido hacia delante a través del sistema linfático y vuelve finalmente a la circulación. De esta forma, el líquido libre que se acumula en el tejido es bombeado fuera del tejido como consecuencia del movimiento. Esta acción de bombeo de los capilares linfáticos parece explicar la ligera presión negativa intermitente que se produce en los tejidos en reposo.

En tejidos rodeados por cápsulas, como el cerebro, los riñones y el músculo esquelético (rodeado por vainas fibrosas), las presiones hidrostáticas en el líquido intersticial son inusualmente positivas. Por ejemplo, la presión hidrostática en el líquido intersticial media es de + 4+ 16 mmHg. En los riñones, es de + 6 mmHg.

La presión coloidosmótica plasmática media es de28 mmHg. Las proteínas son las únicas sustancias disueltas en el plasma que no atraviesan la membrana capilar con facilidad. Esas sustancias ejercen una presión osmótica que se conoce como presión coloidosmótica. La concentración normal de las proteínas plasmáticas es de 7,3 g/dl. Unos19 mmHg de la presión coloidosmótica se deben a las pro-teínas disueltas, pero otros 9 mmHg se deben a los cationes de carga positiva, principalmente iones sodio, que se unen a las proteínas plasmáticas de carga negativa. Es el denominado efecto de equilibrio de Donnan, que hace que la presión coloidosmótica en el plasma sea un 50% mayor que la producida por las proteínas solas.

Las proteínas plasmáticas son principalmente una mezcla de albúmina, globulinas y fibrinógeno. El 80% de la presión coloidosmótica total del plasma es consecuencia de la albúmina, el 20% de las globulinas y solo una pequeña cantidad se debe al fibrinógeno.

La presión coloidosmótica en el líquido intersticial es de unos 8 mmHg. Aunque el tamaño del poro capilar habitual es menor que los tamaños de las moléculas de proteínas plasmáticas, no es así en todos los poros; por tanto, se pierden pequeñas cantidades a través de los poros hacia los espacios intersticiales. La concentración media de proteínas en el líquido intersticial es el 40% de la plasmática, o unos 3 g/dl, con una presión coloidosmótica de 8 mmHg. En algunos tejidos, como el hígado, la presión coloidosmótica en el líquido intersticial es mucho mayor debido a que los capilares son mucho más permeables a las proteínas plasmáticas.

Resumen del intercambio de volumen de líquido a través de la membrana capilar. La presión capilar media en los extremos arteriolares de los capilares es de 15 a25 mmHg mayor que los extremos venosos. Debido a esta diferencia, el líquido se filtra desde los capilares en los extremos arteriolares y se reabsorbe de nuevo hacia los capilares en sus extremos venosos. Una pequeña cantidad de líquido fluye atravesando los tejidos desde los extremos arteriolares de los capilares hacia los extremos venosos.

Sin embargo, en condiciones normales, existe un estado cercano al equilibrio entre la cantidad de líquido que se filtra saliendo en los extremos arteriolares de los capilares y la cantidad de líquido que vuelve a la circulación mediante la absorción en los extremos venosos de los capilares. Existe un ligero desequilibrio, y se filtra una pequeña cantidad de líquido mayor que la que se reabsorbe. Este líquido vuelve finalmente a la circulación a través de los linfáticos.

La tasa de filtración en los capilares también está determinada por el coeficiente de filtración capilar (Kf). El coeficiente de filtración en un tejido normal es de 0,01 ml de líquido por minuto y mililitro de mercurio por 100 g de tejido. Para todo el organismo, el coeficiente de filtración capilar es de 6,67 ml de líquido por minuto y milímetro de mercurio. Por tanto, la tasa neta de filtración capilar corporal total se expresa de la siguiente forma:

Debido a las diferencias extremas en las permeabilidades y en las superficies de los sistemas en diferentes tejidos, el coeficiente de filtración capilar varía en más de 100 veces entre ellos. Por ejemplo, el coeficiente de filtración capilar en los riñones es de 4,2 ml/min por milímetro de mercurio por 100 g de riñón, un valor casi 400 veces mayor que el Kf de muchos otros tejidos. Evidentemente, se consigue una tasa de filtración mucho mayor en los capilares glomerulares del riñón.

Un desequilibrio anómalo de las presiones en el capilar puede provocar edema. Si la presión hidrostática capilar media aumenta por encima de 17 mmHg, aumenta también la fuerza neta que tiende a causar la filtración de líquido en los espacios tisulares. Es decir, un aumento de 20 mmHg de la presión capilar media provoca un incremento de la presión de filtración de 0,3 mmHg a 20,3 mmHg, con lo que se consigue una filtración neta hasta 68 veces mayor que la que ocurre normal-mente en los espacios intersticiales. Para prevenir la acumulación del exceso de líquido en estos espacios, se requiere 68 veces más

flujo de líquido normal en el sistema linfático, una cantidad muy superior a la que pueden eliminar los vasos linfáticos. En consecuencia, los grandes incrementos depresión c apilar pueden producir acumulación de líquido en los espacios intersticiales, una alteración que se conoce como edema.

De igual modo, el descenso de la presión coloidosmótica plasmática aumenta la fuerza neta de filtración y, por tanto, la tasa de filtración neta de líquido hacia los tejidos.

El sistema linfático

El sistema linfático transporta el líquido desde los espacios intersticiales hacia la sangre. Es más, los linfáticos también transportan las proteínas y las macropartículas de los espacios tisulares, ya que ninguna de ellas podrá ser eliminada por absorción directamente hacia los capilares sanguíneos.

Casi todos los tejidos del organismo tienen vasos linfáticos. La mayor parte de la linfa de la mitad inferior del organismo fluye hacia el conducto torácico y se vacía en el sistema venoso en la unión de la vena yugular interna con la vena subclavia izquierdas. La linfa de la mitad izquierda de la cabeza, el brazo izquierdo y algunos territorios del tórax entra en el conducto torácico antes de que se vacíe en las venas. La linfa del lado derecho del cuello y la cabeza, el brazo derecho y algunos territorios del tórax derecho entra en el conducto torácico derecho, que se vacía en el sistema venoso en la unión de la vena subclavia y la vena yugular interna derechas.

La linfa deriva del líquido intersticial. Como la linfa fluye inicialmente desde los tejidos, tiene casi la misma composición que el líquido intersticial. La concentración de proteínas en el líquido intersticial de muchos tejidos alcanza un promedio de 2 g/dl, pero en otros, como el hígado, tiene una concentración de proteínas hasta de 6 g/dl.

Además de transportar líquidos y proteínas desde el espacio intersticial hacia la circulación, el sistema linfático también es una de las vías principales de absorción de los nutrientes del aparato digestivo, como veremos en el capítulo 65. Por ejemplo, después de una comida grasa, el conducto torácico con-tiene entre un 1 y un 2% de grasa.

La velocidad del flujo linfático depende de la presión hidrostática en el líquido intersticial y de la bomba linfática. La tasa total de flujo linfático es de aproximadamente120 ml/h, o 2-3 l al día. Sin embargo, esta tasa de formación puede cambiar de forma espectacular en determinadas situaciones patológicas relacionadas con una filtración excesiva del líquido desde los capilares hacia el intersticio.

El aumento de la presión hidrostática en el líquido intersticial incrementa el flujo linfático. Con presiones hidrostáticas normales en el líquido intersticial por debajo

de la presión atmosférica, el flujo linfático es muy bajo. A medida que la presión aumenta ligeramente por encima de 0 mmHg, el flujo linfático aumenta en más de 20 veces, pero cuando la presión intersticial alcanza þ 1o þ 2 mmHg, ya no puede aumentar más, puesto que el aumento de la presión no solo aumenta la entrada de líquido en los capilares linfáticos, sino que también comprime los linfáticos más grandes, impidiendo así el flujo linfático.

La bomba linfática aumenta el flujo linfático. Hay válvulas en todos los vasos linfáticos. Además, cada segmento del vaso linfático entre válvulas sucesivas funciona como una bomba automática independiente. Es decir, incluso el llenado más pequeño de un segmento provoca su contracción, con lo que el líquido se bombea a través de la válvula siguiente hacia el siguiente segmento linfático, que se llena de esta manera hasta que también se contrae unos segundos más tarde, continuando el proceso en todo el vaso linfático hasta que el líquido se vacía finalmente. Esta acción de bombeo impulsa la linfa hacia delante hasta llegar a la circulación. Además del bombeo que causa una contracción intrínseca de los vasos, hay factores externos que también comprimen los vasos linfáticos. Por ejemplo, la contracción de los músculos esqueléticos circundantes o el movimiento de cada parte del cuerpo aumentan el bombeo linfático. En determinadas circunstancias, por ejemplo durante el ejercicio, la bomba linfática aumenta el flujo sanguíneo entre 10 o 30 veces

El sistema linfático es importante como un «mecanismo de rebosamiento» que devuelve a la circulación el exceso de proteínas y el volumen de líquido que entra en los espacios tisulares. Cuando el sistema linfático fracasa, como sucede en caso de bloqueo de un vaso linfático mayor, las proteínas y el líquido se acumulan en el intersticio provocando el edema.

La acumulación de proteínas en el intersticio es especialmente importante como causa del edema, ya que los linfáticos son el único mecanismo para que las proteínas que salen de los capilares vuelvan a entrar en la circulación en cantidades significativas. Cuando las proteínas se acumulan en los espacios intersticiales debido al fracaso de los linfáticos, inducen el aumento de la presión coloidosmótica del líquido intersticial, lo que tiende a lograr que se filtre más líquido hacia el intersticio. En consecuencia, el bloqueo completo de los vasos linfáticos provoca un edema importante.

Las bacterias y restos tisulares son eliminados por el sistema linfático en los ganglios linfáticos. Dada la permeabilidad tan alta de los capilares linfáticos, las bacterias y otras macropartículas pequeñas de los tejidos pueden entraren la linfa. La linfa atraviesa una serie de ganglios cuando se dirige hacia la sangre. En ellos, las bacterias y otros restos son filtrados, fagocitados por los macrófagos en los ganglios y, finalmente, digeridos y

convertidos en aminoácidos, glucosa, ácidos grasos y otras sustancias de bajo peso molecular antes de ser liberados en la sangre.