Fisiología del Sistema Cardiovascular
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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
Anatomía funcional del corazón
Anatomía funcional del corazón
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
Anatomía funcional del corazón
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
Potencial de acción del músculo cardíaco
Potencial de acción del músculo cardíaco
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
Potencial de acción del músculo cardíaco
Potencial de acción del músculo cardíaco
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
Potencial de acción del músculo cardíaco
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
Sistema conductivo-excitatorio del corazón
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
Sistema conductivo-excitatorio del corazón
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 -
Sistema conductivo-excitatorio del corazón
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
Electrocardiografía vectorial
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
Electrocardiografía vectorial
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