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Colegio Manuel Belgrano
Biología 4to. Año CN, CS, EyA
(Prof: Mariana Rizzi)
Unidad Nro.1 (primera parte)
Alumno/a: …………………………………………
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NUTRICIÓN EN LOS SERES VIVOS
Todos los animales, incluido el ser humano, ingieren alimentos e incorporan oxígeno, para nutrirse. La nutrición involucra un conjunto de funciones, a
través de las cuales se incorporan los alimentos, se los transforma de modo que hace posible la obtención de materia prima, la distribución de los
nutrientes en todo el organismo, y la eliminación de los desechos que resultan de dichos procesos.
Alimentación versus nutrición
Si bien los términos alimentación y nutrición se usan habitualmente como
sinónimos, en realidad no lo son. La alimentación es la incorporación de alimentos sólidos o líquidos, de origen
natural o elaborados, a través de la vía digestiva (ingestión). Es un proceso voluntario y consciente. Los factores externos, tales como los hábitos, las conductas, las
creencias, la disponibilidad de alimentos o los recursos económicos, pueden condicionar la alimentación.
La nutrición, en cambio, se relaciona con la fisiología: el sistema digestivo que capta, transforma y utiliza las sustancias contenidas en los alimentos. Para ello
cuenta con diversos métodos:
Mecánicos, como la masticación.
Químicos, como la digestión llevada a cabo por enzimas. Físico-químicos como la absorción.
Además del sistema digestivo, la función de nutrición involucra a otros sistemas
de órganos; al sistema respiratorio con la incorporación del oxígeno del aire y la
eliminación de dióxido de carbono; al sistema circulatorio, por el transporte de los nutrientes hacia todas las células del cuerpo donde se utilizan para los distintos
procesos metabólicos, y desde éstas hacia los órganos de excreción las sustancias de desechos generadas por la actividad celular; y el sistema excretor, principalmente
urinario, por la excreción de los desechos en forma de orina. De esta manera, las sustancias llegan a los tejidos y allí se produce la
verdadera nutrición celular. Por esta razón se considera a la nutrición como un
mecanismo involuntario e inconsciente.
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SISTEMAS DE NUTRICIÓN
SISTEMA CIRCULATORIO (en los mamíferos)
El sistema circulatorio está compuesto por la sangre, el corazón y los vasos sanguíneos.
El corazón es la bomba que permite la circulación a través del organismo. La
sangre debe ser constantemente bombeada a través de los vasos sanguíneos de
manera tal que pueda alcanzar las células e intercambiar sustancias con ellas. Para lograr esto, el corazón late aproximadamente 100.000 veces por día, lo que suma un
total de 35 millones de latidos anuales. Incluso cuando dormimos, nuestro corazón bombea 30 veces su propio peso por minuto (5 litros), lo que significa más de 14.000 litros de sangre en un día y 10 millones de litros en un año. Como uno no está todo el
día durmiendo y el corazón bombea de forma más vigorosa cuando está activo, el volumen de sangre bombeado en un solo día es aún mayor.
La sangre transporta una amplia variedad de sustancias, ayuda a regular
diversos procesos vitales y confiere protección contra las enfermedades.
El aparato circulatorio contribuye a la homeostasis de otro sistemas del
organismo a través del transporte y distribución de la sangre a lo largo del cuerpo entregando sustancias (como oxígeno, nutrientes y hormonas) y retirando los
desechos. Las estructuras involucradas en estas importantes tareas son los vasos sanguíneos. Éstos forman un sistema cerrado de conductos que reciben la sangre desde el corazón, la transportan a los tejidos del organismo y luego la devuelven al
corazón. El lado izquierdo del corazón bombea sangre a través de aproximadamente 100.000 km de vasos sanguíneos. El lado derecho del corazón bombea sangre a
través de los pulmones, haciendo posible que la sangre capte oxígeno y descargue dióxido de carbono.
ANATOMÍA DEL CORAZÓN
Localización del corazón (en homo sapiens)
El corazón es un órgano relativamente pequeño, aproximadamente del mismo
tamaño de un puño cerrado. Mide alrededor de 12 cm de largo, 9 cm en su punto más
ancho y 6 cm de espesor, con un peso promedio de 250 g en mujeres adultas y de
300 g en varones adultos. El corazón descansa sobre el diafragma, cerca de la línea
media de la cavidad torácica. Aproximadamente dos tercios del corazón se encuentran
a la izquierda de la línea media del cuerpo. Se puede imaginar al corazón como un
cono que yace de lado. El vértice o punta se dirige hacia adelante, abajo y a la
izquierda y la base ancha se dirige hacia atrás, arriba y a la derecha.
El corazón se encuentra rodeado por una membrana llamada pericardio. El
pericardio protege al corazón, lo mantiene en su posición y, a la vez, otorga suficiente
libertad de movimientos para la contracción rápida y vigorosa.
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La reanimación cardiopulmonar
Debido a que el corazón se encuentra ubicado entre dos estructuras rígidas –la
columna vertebral y el esternón- la presión externa aplicada sobre el tórax
(compresión) puede emplearse para forzar la salida de sangre del corazón a la
circulación. En los casos en que el corazón deja de latir súbitamente, la reanimación
cardiopulmonar (RCP) –compresiones cardíacas correctamente aplicadas junto con
la realización de ventilación artificial de los pulmones por medio de la respiración
bocaa boca-, salva vidas. La RCP permite mantener circulandoa la sangre oxigenada
hasta que el corazón vuelva a latir.
Cámaras cardíacas
El corazón es un órgano hueco formado por cuatro cámaras. Las dos cámaras
superiores son las aurículas (atrios) y las dos inferiores los ventrículos.
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La aurícula derecha (atrio derecho) recibe sangre de las venas cavas superior
e inferior. Entre la aurícula derecha y la izquierda se encuentra un tabique delgado
denominado tabique interauricular. La sangre pasa desde la aurícula hacia el
ventrículo derecho a través de una válvula, llamada válvula tricúspide porque tiene
tres valvas o cúspides. También se denomina válvula auriculoventricular o
atrioventicular derecha.
Las valvas de la válvula tricúspide se conectan con cuerdas de apariencia
tendinosa, las cuerdas tendinosas, que a su vez se conectan con fibras musculares
cardíacas que forman relieves cónicos en la pared interna del ventrículo denominados
músculos papilares. El ventrículo derecho se encuentra separado del ventrículo
izquierdo por el septum o tabique interventricular. La sangre pasa desde el ventrículo
derecho, a través de la válvula semilunar pulmonar, hacia una gran arteria llamada
arteria pulmonar (o tronco pulmonar), que se divide en las arterias pulmonares
derecha e izquierda.
ANATOMÍA DEL CORAZÓN EN LOS MAMÍFEROS
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La aurícula izquierda (atrio izquierdo) recibe sangre proveniente de los
pulmones a través de cuatro venas pulmonares. Dicha sangre se dirige al ventrículo
izquierdo a través de la válvula bicúspide, la cual como su nombre lo indica, posee
dos valvas o cúspides. El término mitral se refiere a su semejanza con una mitra de
obispo (sombrero que tiene dos caras). También se la llama válvula
auriculoventricular (atrioventricular) izquierda.
El ventrículo izquierdo forma el vértice o punta del corazón. Al igual que el
ventrículo derecho, contiene cuerdas tendinosas que conectan a las valvas de la
válvula mitral a los músculos papilares.
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Una vez que la sangre se encuentra en el interior del ventrículo izquierdo, pasa
a través de la válvula semilunar aórtica hacia la arteria aorta (porción ascendente).
Parte de la sangre de la aorta ascendente se dirige hacia las arterias coronarias,
que nacen de ella e irrigan al corazón. El resto de la sangre sigue su camino a través
del arco o cayado aórtico y la aorta descendente (aorta torácica y abdominal). Las
ramas del cayado aórtico y de la aorta descendente transportan la sangre a todo el
organismo.
El espesor del miocardio de las cuatro cámaras varía de acuerdo con la función
de cada una de ellas. Las aurículas, de paredes finas, entregan sangre a los
ventrículos. Debido a que los ventrículos bombean sangre a mayores distancias, sus
paredes son más gruesas. A pesar de que los ventrículos derecho e izquierdo actúan
como dos bombas separadas que eyectan simultáneamente iguales volúmenes de
sangre, el lado derecho tiene una carga de trabajo menor. Bombea sangre que recorre
una corta distancia hasta los pulmones, a menor presión y contra menor resistencia al
flujo sanguíneo. Por su parte, el ventrículo izquierdo bombea sangre a sectores del
organismo distantes, a mayor presión y contra una mayor resistencia al flujo
sanguíneo. En consecuencia, el ventrículo izquierdo realiza un trabajo mucho más
intenso que el derecho para mantener la misma velocidad de flujo sanguíneo. La
anatomía de los ventrículos confirma esta diferencia funcional: la pared muscular del
ventrículo izquierdo es considerablemente más gruesa que la del ventrículo derecho.
Las válvulas cardiacas
Cuando una cámara cardiaca se contrae, eyecta un determinado volumen de
sangre dentro del ventrículo o hacia una arteria. Las válvulas se abren y cierran en
respuesta a cambios en la presión, a medida que el corazón se contrae y relaja. Cada
una de las cuatro válvulas contribuye a establecer el flujo en un solo sentido,
abriéndose para permitir el paso de sangre y luego cerrándose para prevenir el
reflujo.
Las válvulas mitral y tricúspide también reciben el nombre de
auriculoventriculares o atrioventriculares (AV) debido a que se encuentran ubicadas
entre una aurícula y un ventrículo. Cuando una válvula AV está abierta, los extremos
de las valvas se proyectan dentro del ventrículo. Cuando los ventrículos están
relajados, los músculos papilares también están relajados, las cuerdas tendinosas
están flojas y la sangre se mueve de un sitio de mayor presión, la aurícula, a otro de
menor presión, el ventrículo, gracias a que las válvulas AV están abiertas. Cuando los
ventrículos se contraen, la presión de la sangre empuja las valvas hacia arriba hasta
que sus bordes se juntan, cerrando el orificio auriculoventricular. Al mismo tiempo, los
músculos papilares se contraen, estirando las cuerdas tendinosas. Esto evita que las
valvas reviertan y se abran a la cavidad auricular por acción de la elevada presión
ventricular. Si las cuerdas tendinosas o las válvulas AV se dañan, la sangre puede
regurgitar hacia las aurículas durante la contracción ventricular.
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Las válvulas semilunares (SL) aórtica y pulmonar permiten la eyección de la
sangre desde el corazón a las arterias, pero evitan el reflujo de sangre hacia los
ventrículos. Los bordes libres de las valvas se proyectan hacia la luz de la arteria. Las
válvulas SL se abren cuando la presión ventricular excede a la presión arterial,
permitiendo la eyección de la sangre desde los ventrículos hacia el tronco pulmonar y
la aorta. A medida que los ventrículos se relajan, la sangre comienza a empujar las
valvas, haciendo que las válvulas semilunares se cierren.
ANATOMÍA CARDÍACA EN OTROS
VERTEBRADOS
Como muestra la imagen,
vertebrados como los peces y los
anfibios, presentan diferencias en
las estructuras cardíacas, en
relación a las aves y los
mamíferos
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ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LOS VASOS SANGUÍNEOS
Los cinco tipos principales de vasos sanguíneos son las arterias, las arteriolas, los capilares, las vénulas y las venas. Las arterias conducen la sangre desde el
corazón hacia otros órganos. Las grandes arterias elásticas abandonan el corazón y se dividen en arterias de mediano calibre que se distribuyen a lo largo de las diferentes regiones del organismo. Las arterias de mediano calibre se dividen luego en pequeñas
arterias, que se dividen a su vez en arterias aún más pequeñas llamadas arteriolas. Cuando las arteriolas entran en un tejido, se ramifican en numerosos vasos diminutos
llamados capilares (semejantes a cabellos). La delgada pared de los capilares permite el intercambio de sustancias entre la sangre y los tejidos corporales. Los grupos de capilares dentro de un tejido se reúnen para formar pequeñas venas
llamadas vénulas. Éstas, a su vez, convergen formando vasos sanguíneos cada vez más grandes llamados venas. Las venas son los vasos sanguíneos que transportan la
sangre desde los tejidos de regreso hacia el corazón.
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ARTERIAS
La pared de una arteria posee tres capas o túnicas:1) túnica interna, 2) túnica
media y 3) túnica externa. La capa más interna, la túnica interna o íntima, contiene un revestimiento formado por una capa continua de células planas llamada endotelio. El endotelio reviste la superficie interna de todo el sistema cardiovascular
(el corazón y todos los vasos sanguíneos). Normalmente, el endotelio es el único tejido que tiene contacto con la sangre. La túnica interna está más cerca de la luz, el
hueco central a través del cual fluye la sangre. La capa media, o túnica media, es normalmente la capa más gruesa. Está constituida por fibras elásticas y musculares lisas que se extienden en forma circular alrededor de la luz, de forma similar a como
un anillo rodea un dedo. Debido a su contenido en fibras elásticas, las arterias normalmente poseen alta distensibilidad, lo cual significa que sus paredes se estiran
con facilidad o que se expanden sin romperse en respuesta a leves incrementos en la presión. La capa más externa, la túnica externa, está compuesta en su mayor parte por fibras elásticas y colágenas.
Las fibras nerviosas de la porción simpática del sistema nervioso autónomo
llegan y se distribuyen en el músculo liso de la túnica media, al aumentar su actividad estimulan al músculo provocando su contracción, comprimiendo la pared del vaso y estrechando su luz. Tal disminución en el diámetro de la luz de un vaso sanguíneo se
denomina vasocontricción. En contraste, las fibras de músculo liso se relajan cuando disminuye la estimulación simpática provocando el incremento en el diámetro de la
luz, fenómeno conocido como vasodilatación.
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ARTERIOLAS
Una arteriola (arteria pequeña) es una arteria muy pequeña (casi
microscópica), con diámetros de entre 10 y 100 micrómetros (1 micrómetro equivale
a la milésima parte de un milímetro), que conducen sangre a los capilares.
Las arteriolas juegan un papel clave en la regulación del flujo sanguíneo desde
las arterias hacia los capilares regulando la resistencia, la oposición al flujo
sanguíneo. En un vaso sanguíneo, la resistencia se produce principalmente por la
fricción entre la sangre y las paredes internas del vaso sanguíneo. Cuanto más
pequeño es el diámetro del vaso sanguíneo mayor es la fricción. Como la contracción
y la relajación del músculo liso en las paredes de las arteriolas pueden cambiar su
diámetro, las arteriolas se conocen como vasos de resistencia. La contracción del
músculo liso arteriolar produce vasoconstricción, que incrementa la resistencia
vascular y disminuye el flujo sanguíneo aportado por esa arteriola a los capilares. En
contraste, la relajación del músculo liso arteriolar causa vasodilatación, que disminuye
la resistencia vascular e incrementa el flujo sanguíneo hacia los capilares. Un cambio
en el diámetro arteriolar puede afectar también la presión arterial: la vasoconstricción
de las arteriolas incrementa la presión arterial, y la vasodilatación de las arteriolas la
disminuye.
CAPILARES
Los capilares son vasos microscópicos que conectan las arteriolas con las
vénulas; tienen diámetros entre 4 a 10 micrómetros. El flujo de sangre de las
arteriolas a las vénulas a través de los capilares se denomina microcirculación. Los
capilares se encuentran cerca de casi todas las células del organismo, pero su número
varía en función de la actividad metabólica del tejido al cual irrigan. Los tejidos
corporales con alto requisito metabólico, como los músculos, el hígado, los riñones y
el sistema nervioso, usan más O2 y nutrientes y por lo tanto tienen redes capilares
más extensas. Los tejidos con menores requisitos metabólicos, como los tendones y
los ligamentos, contienen menos capilares.
Los capilares se conocen como vasos de intercambio porque su única función
es el intercambio de nutrientes y desechos entre la sangre y las células tisulares a
través del líquido intersticial (localizado entre las células). La estructura de los
capilares está bien adaptada a esta función. Las paredes de los capilares están
compuestas sólo por una capa de células endoteliales. No poseen túnica media ni
túnica externa. Así, una sustancia en la sangre sólo debe pasar a través de una capa
de células para alcanzar el líquido intersticial y las células de los tejidos. El
intercambio de sustancias ocurre sólo a través de las paredes de los capilares; las
paredes de las arterias, arteriolas, vénulas y venas presentan una berrera demasiado
gruesa. Los capilares forman amplias redes ramificadas que incrementan la superficie
disponible para un intercambio rápido de sustancias.
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VÉNULAS
Cuando varios capilares se unen, forman pequeñas venas llamadas vénulas
(vena pequeña). Las vénulas, que poseen diámetros de entre 10 y 100 micrómetros,
recogen la sangre de los capilares y la envían hacia las venas. Las vénulas más
pequeñas, aquellas más próximas a los capilares -al igual que éstos- poseen paredes
muy porosas; a través de ellas muchos glóbulos blancos emigran del torrente
sanguíneo hacia un tejido inflamado o infectado. Las vénulas más grandes convergen
para formar venas.
VENAS
El diámetro de las venas varía entre 0,1mm a más de 1 mm. A pesar de que las
venas están compuestas esencialmente por las tres mismas capas (túnicas) que las
arterias, el espesor relativo de las capas es diferente. Sobre todo, la túnica media de
las venas es mucho más delgada que la de las arterias, con relativamente poco
músculo liso y fibras elásticas.
La luz de una vena es mayor que la de una arteria de tamaño comparable y las
venas a menudo aparecen colapsadas (aplastadas) cuando se seccionan.
Muchas venas, especialmente aquellas localizadas en los miembros presentan
válvulas, delgados pliegues de túnica interna que forman cúspides como solapas. Las
cúspides (valvas) de las válvulas se proyectan hacia la luz, apuntando en dirección al
corazón. La baja presión sanguínea en las venas hace que la sangre que está
regresando al corazón se enlentezca e incluso retroceda; las válvulas ayudan al
retorno venoso impidiendo el reflujo de sangre.
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Las válvulas venosas insuficientes pueden determinar que las venas se dilaten y
se vuelvan tortuosas en su apariencia, una condición denominada venas varicosas
(vena dilatada) o várices. Este trastorno puede producirse en las venas de casi
cualquier parte del cuerpo, pero es más común es el esófago y en las venas
superficiales de los miembros inferiores. Estas últimas pueden representar desde un
problema estético hasta un problema médico grave. El defecto valvular puede ser
congénito o consecuencia del estrés mecánico (estar de pie durante mucho tiempo o
el embarazo) o del envejecimiento. Las válvulas venosas insuficientes permiten el
reflujo de sangre y su estancamiento. Esto, a su vez, genera una presión que
distiende las venas y permite al líquido extravasarse en el tejido circundante. Como
resultado, las venas afectadas y el tejido que las rodea se pueden inflamar y tornarse
dolorosos a la palpación.
ALTERACIONES CARDIOVASCULARES
Cuando se interrumpe o dificulta la circulación de la sangre a través de las
arterias coronarias, que irrigan al miocardio, se reduce el aporte de nutrientes y
oxígeno a ese músculo. Este trastorno se llama isquemia y puede provocar lesiones en
el corazón conocidas con el nombre de infarto. La causa más común de estas
cardiopatías coronarias es la aterosclerosis, que es el resultado de cambios en la
estructura y composición en la pared interna de las arterias.
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La aterosclerosis es una enfermedad que, si bien se manifiesta con más
frecuencia en las personas mayores de 65 años, comienza a gestarse en las primeras
etapas de la vida y progresa lentamente.
Consiste en la acumulación de grasas (especialmente colesterol) y de residuos
celulares, que provoca la formación de placas llamadas ateromas en las paredes
internas de las arterias.
La formación de ateromas provoca la obstrucción de las arterias, lo que impide
el paso de sangre y la pérdida de elasticidad en las paredes. En muchas ocasiones se
rompe la capa de tejido que cubre al ateroma y sobre la superficie expuesta de éste
se acumulan plaquetas y se forman trombos. La presencia de estos trombos
incrementa el bloqueo de las arterias.
El nivel elevado de triglicéridos y colesterol en la sangre, la hipertensión arterial
y las enfermedades como la diabetes son los principales factores que favorecen la
formación de ateromas y la alteración del ritmo cardíaco.
VÍAS CIRCULATORIAS
Circulaciones pulmonar y sistémica
Los vasos sanguíneos están organizados dentro de vías circulatorias que
conducen a la sangre a órganos específicos.
Después del nacimiento, el corazón bombea sangre dentro de dos circuitos
cerrados: la circulación sistémica (o general) y la circulación pulmonar. Los dos
circuitos están dispuestos en serie: la salida de uno es la entrada del otro, como
ocurre al unir dos mangueras. El lado izquierdo del corazón es la bomba de la
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circulación sistémica; la aurícula izquierda recibe sangre desde los pulmones, rica en
oxígeno. El ventrículo izquierdo eyecta dicha sangre hacia la aorta. Desde la aorta, la
sangre se va dividiendo en diferentes flujos, entrando en arterias cada vez más
pequeñas que la transportan hacia todos los órganos, exceptuando a los alvéolos
pulmonares que reciben sangre de la circulación pulmonar. En los tejidos sistémicos,
las arterias originan arteriolas, vasos de menor diámetro que finalmente se ramifican
en una red de capilares sistémicos. El intercambio de nutrientes y gases se produce a
través de las finas paredes capilares. La sangre descarga oxígeno y toma el dióxido de
carbono. La sangre se transforma en carboxigenada y circula por el interior de
vénulas, las cuales se van uniendo para formar venas sistémicas de mayor tamaño.
Por último, la sangre retorna al corazón a la aurícula derecha.
El lado derecho del corazón es la bomba del circuito pulmonar: la aurícula
derecha recibe la sangre carboxigenada que retorna de la circulación sistémica. Esta
sangre es eyectada por el ventrículo derecho y se dirige a la arteria pulmonar, la cual
se bifurca en las arterias pulmonares derecha e izquierda, que transportan sangre a
ambos pulmones. En los capilares pulmonares, la sangre libera el dióxido de carbono
y capta el oxígeno inspirado. La sangre oxigenada fluye hacia las venas pulmonares y
regresa a la aurícula izquierda, completando el recorrido.
En cuanto las vías circulatorias, nuevamente aparecen diferencias
entre los mamíferos y otros vertebrados
En los peces, tienen su único corazón está dividido en dos cámaras: una aurícula, el área de recepción dela sangre, y un
ventrículo, el área muscular de bombeo desde la cual la sangre es volcada a los vasos. El ventrículo del corazón de los peces bombea sangre carboxigenadadirectamente hacia las branquias, donde se
oxigena y libera dióxido de carbono. Una vez producido el intercambio gaseoso, la sangre oxigenada circula por la aorta dorsal
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hacia todo el cuerpo. En el recorrido que realiza la sangre por el organismo, pasa una
sola vez por el corazón en cada vuelta. A esto se lo denomina circulación simple.
El resto de los grupos de vertebrados presentan circulación doble. En ella, la sangre
pasa dos veces por el corazón en cada vuelta que realiza por el organismo. Pasa una vez cuando llega al corazón, derecho recibe la sangre carboxigenada proveniente de
los tejidos corporales y pasa nuevamente cuando retorna al corazón luego de cargarse de oxígeno en los pulmones.
En los anfibios y reptiles, el corazón de tres cámaras
presenta dos aurículastotalmente separadas por un tabique: una recibe sangre oxigenada de la circulación pulmonar (pulmones) y la otra recibe sangre carboxigenada de la circulación sistémica (resto de
los tejidos del cuerpo). Ambas aurículas se vacían en un solo ventrículo y allí ambos tipos de sangre se mezclan parcialmente. A
este tipo de circulación se la conoce como circulación incompleta.
En las aves, los mamíferos y ciertos reptiles –como los cocodrilos- la separación entre la circulación sistémica y la
pulmonar es completa. El corazón está separado en forma longitudinal en dos partes funcionalmente distintas, el “corazón derecho” y el “corazón izquierdo”, cada uno provisto de una aurícula
y un ventrículo, es decir, el corazón tiene cuatro cámaras. El corazón derecho recibe sangre de los tejidos y la vierte en los
pulmones, donde se oxigena. Desde los pulmones, la sangre oxigenada retorna al corazón izquierdo, desde el cual pasa a los tejidos corporales. Debido a que las sangre no se mezclan, este tipo
de circulación se denomina circulación sanguínea completa.
TEJIDO MUSCULAR CARDIACO Y SISTEMA DE CONDUCCIÓN CARDIACO
Las fibras musculares cardiacas, a diferencia de las células del músculo
esquelético y del músculo liso, presentan ramificaciones. Sus extremos se conectan
con fibras vecinas que permiten la conducción del impulso nervioso desde una fibra
hacia las fibras que la rodean.
Algunas de estas fibras presentes en el músculo cardiaco tienen la capacidad
intrínseca de generar en forma repetitiva los impulsos eléctricos quedisparan las
contracciones cardiacas, es por ello que se las denomina fibras automáticas. Estas
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fibras musculares cardíacas autoexcitables continúan estimulando al corazón para que
lata, aún después de haber sido extraído del cuerpo y de que todos sus nervios hayan
sido cortados.
Dentro de las fibras automáticas podemos diferenciar dos tipos de acuerdo a la
función que desempeñan:
1. Actúan como marcapasos, determinando el ritmo de excitación eléctrica
que causa la contracción cardiaca.
2. Forman el sistema de conducción, una red de fibras musculares
especializadas, que provee un camino para que cada ciclo de excitación
cardiaca progrese a través del corazón. El sistema de conducción asegura
que las cámaras cardiacas sean estimuladas para contraerse de una
manera coordinada, lo cual hace del corazón una bomba efectiva.
AUTOMATISMO CARDÍACO
El impulso nervioso se propaga a lo largo del sistema de conducción siguiendo
la siguiente secuencia:
a) Normalmente, la excitación comienza en el marcapaso denominado
nodo sinoauricular o sinusal, localizado en la aurícula derecha, justo
por debajo del orificio de desembocadura de la vena cava superior. Cada
impulso nervioso del nodo sinoauricular se propaga a través de ambas
aurículas generando la contracción de las mismas.
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b) Mediante la conducción a lo largo de las fibras musculares auriculares, el
impulso nervioso llega al nodo auriculoventricularoatrioventricular,
localizado en la base del tabique interauricular.
c) Desde el nodo auriculoventricular, el impulso nervioso se dirige al
fascículo llamado haz de His. Este es el único sitio por donde los
impulsos nerviosos se pueden propagar desde las aurículas a los
ventrículos.
d) Luego de propagarse a lo largo del haz de His, el impulso nervioso llega
a las ramas derecha e izquierda, las que se extienden a través del
tabique interventricular hacia el vértice cardiaco.
e) Finalmente, las fibras de Purkinje conducen rápidamente el impulso
nervioso desde el vértice cardiaco hacia el resto del miocardio
ventricular. Luego los ventrículos se contraen, empujando la sangre
hacia las válvulas semilunares.
CICLO CARDIACO
Un ciclo cardiaco incluye todos los fenómenos asociados con un latido cardíaco.
Por lo tanto, un ciclo cardiaco consiste en la sístole y diástole de las aurículas más la
sístole y diástole de los ventrículos.
En cada ciclo cardiaco, las aurículas y los ventrículos se contraen y relajan
alternadamente, trasladando la sangre desde las áreas de mayor presión hacia las de
menor presión. A medida que una cámara del corazón se contrae, la presión de la
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sangre que contiene aumenta. Cuando la frecuencia cardiaca es de 75 latidos por
minuto, un ciclo cardiaco dura 0,8 s. Para analizar los fenómenos que tienen lugar
durante un ciclo cardiaco, comenzaremos con el periodo de relajación conocido como
diastole.
Diástole
Durante el periodo de relajación, de 0,4 s de duración, tanto las aurículas como
los ventrículos se encuentran relajados. A medida que el corazón late más y más
rápido, el periodo de relajación se hace más corto, mientras que la duración de la
sístole auricular y ventricular sólo se acorta levemente.
Durante la diástole y gracias a que las válvulas auriculoventriculares se
encuentran cerradas se produce el llenado auricular. La sangre que llega al corazón
por medio de las venas se acumula en el interior de las aurículas.
Sístole auricular
Durante la sístole auricular, que dura aproximadamente 0,1 s, las aurículas se
contraen. En ese momento, los ventrículos están relajados. A medida que la aurícula
se contrae, ejerce presión sobre la sangre contenida en su interior, impulsándola
hacia los ventrículos a través de las válvulas aurículoventriculares abiertas.
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Sístole ventricular
La sístole ventricular se extiende por 0,3 s, durante los cuales los ventrículos se
están contrayendo. Cuando la sístole ventricular comienza, la presión en el interior de
los ventrículos aumenta e impulsa la sangre contra las válvulas auriculoventriculares,
forzando su cierre.
Por otra parte, el incremento de la presión induce la apertura de las válvulas
semilunares, comenzando la eyección de la sangre desde el corazón. El ventrículo
izquierdo eyecta casi 70 mililitros de sangre dentro de la aorta y el ventrículo derecho
eyecta el mismo volumen en el tronco pulmonar.
La sangre contenida en el interior de estos grandes vasos comienza a retornar
hacia los ventrículos produciendo el cierre de las válvulas semilunares.
Ruidos cardiacos
La auscultación es el acto de escuchar los sonidos dentro del organismo y
usualmente se realiza con un estetoscopio. El ruido de un latido cardiaco proviene
principalmente del flujo turbulento de la sangre causado por el cierre de las válvulas
cardiacas. En un corazón normal hay dos ruidos lo suficientemente intensos como
para ser oídos con un estetoscopio.
El primer ruido es más fuerte y un poco más prolongado que el segundo ruido.
El primer ruido es causado por el flujo turbulento asociado al cierre de las válvulas
auriculoventriculares en el comienzo de la sístole ventricular. El segundo ruido, que es
más débil y más grave que el primero, es causado por la turbulencia asociada al cierre
de las válvulas semilunares al finalizar la sístole ventricular.
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TEJIDO SANGUÍNEO
La sangre contribuye a la homeostasis a través del transporte de oxígeno,
dióxido de carbono, nutrientes y hormonas desde y hacia las células del cuerpo.
Ayuda a regular la temperatura y el pH corporales, y provee protección contra las
enfermedades por medio de la fagocitosis y la producción de anticuerpos.
FUNCIONES Y PROPIEDADES DE LA SANGRE
La mayoría de las células de un organismo multicelular no pueden circular para
obtener oxígeno y nutrientes, o eliminar dióxido de carbono y otros desechos. No
obstante, estas necesidades se satisfacen a través de dos líquidos corporales: la
sangre y el líquido intersticial. La sangre es un tejido compuesto por una fracción
líquida llamada plasma, en la cual se disuelven diversas sustancias y se encuentran
numerosas células y fragmentos celulares en suspensión. El líquido intersticial es el
que baña a las células del organismo. La sangre transporta oxígeno desde los
pulmones y nutrientes desde el tracto gastrointestinal. El oxígeno y los nutrientes
difunden subsecuentemente desde la sangre hacia el líquido intersticial, y de allí a las
células del cuerpo. El dióxido de carbono y otros desechos lo hacen en la dirección
opuesta, desde las células al líquido intersticial, y de allí a la sangre. La sangre
entonces transporta estos desechos hacia determinados órganos –pulmones, riñones y
la piel- para su eliminación.
La sangre posee tres funciones generales:
1. Transporte. Como ya dijimos, la sangre transporta el oxígeno desde los
pulmones hacia las células del cuerpo y dióxido de carbono desde las células
hacia los pulmones, para exhalarlo con la respiración. También lleva
nutrientes desde el tracto gastrointestinal hacia las células y hormonas
desde las glándulas endocrinas hacia otras células. Por último, transporta
calor y productos de desecho hacia diferentes órganos para que sean
eliminados del cuerpo.
2. Regulación. La sangre circulante ayuda a mantener la homeostasis de
todos los líquidos corporales. Ayuda a regular el pH por medio de la
utilización de sustancias amortiguadoras (buffers). También contribuye en
el ajuste de la temperatura corporal a través de las propiedades
refrigerantes y de absorción de calor del agua presente en el plasma
sanguíneo y su flujo variable a través de la piel, donde el excedente de
calor puede perderse y ser transferido al medio ambiente. Asimismo, la
presión osmótica de la sangre influye en el contenido de agua de las
células, principalmente por las interacciones entre iones disueltos y las
proteínas.
3. Protección. La sangre puede coagularse, lo cual previene su pérdida
excesiva del aparato circulatorio tras una lesión. Más aún, sus glóbulos
blancos nos protegen de las enfermedades llevando a cabo la fagocitosis.
22
Diversas proteínas sanguíneas, como los anticuerpos contribuyen a
protegernos contra las enfermedades en una gran variedad de formas.
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
La sangre es más densa y viscosa que el agua, y al tacto resulta levemente
pegajosa. Su temperatura es de 38 ºC, alrededor de 1 ºC por encima de las
temperaturas oral o rectal, y posee un pH ligeramente alcalino cuyo valor se
encuentra entre 7,35 y 7,45. Constituye el 8 % de la masa corporal total. El volumen
sanguíneo es de entre 5 y 6 litros en un hombre adulto de talla promedio, y entre 4 y
5 litros en una mujer de talla promedio.
COMPONENTES
La sangre tiene dos componentes: 1) el plasma, es la porción líquida acuosa
que contiene sustancias disueltas, y 2) los elementos corpusculares o figurados
compuestos por células y fragmentos celulares.
Si una muestra de sangre es centrifugada en un pequeño tubo de vidrio, las
células descienden al fondo del tubo mientras que los elementos plasmáticos, más
livianos, forman una capa sobre ellas. La sangre está constituida en un 45 %
aproximadamente por elementos corpusculares, y en un 55% por plasma. Por lo
general, más del 99% de los elementos corpusculares son células llamadas, por su
color rojo, glóbulos rojos o eritrocitos. Los pálidos e incoloros glóbulos blancos o
leucocitos y las plaquetas ocupan menos del 1% del volumen sanguíneo total. Al
ser menos densos que los glóbulos rojos y más que el plasma, forman una fina capa
leucoplaquetaria entre los glóbulos rojos y el plasma en la sangre centrifugada. En
la siguiente figura se muestra la composición del plasma sanguíneo y las proporciones
de los diversos tipos de elementos corpusculares de la sangre.
PLASMA SANGUÍNEO
Cuando se quitan los elementos corpusculares de la sangre, se obtiene un
líquido amarillento llamado plasma sanguíneo (o simplemente plasma). El plasma
está compuesto por alrededor de un 91,5 % de agua, y 8,5 % de solutos, la mayoría
de los cuales (7%) son proteínas. Entre otras funciones, estas proteínas participan en
el mantenimiento de la adecuada presión osmótica sanguínea, factor importante en el
intercambio de líquido a través de las paredes de las paredes de los capilares.
Las células del hígado sintetizan gran parte de las proteínas plasmáticas, entre
las cuales está la albumina, las globulinas y el fibrinógeno. Sus funciones se
muestran en el cuadro siguiente.
23
Aparte de las proteínas, otros solutos plasmáticos comprenden electrolitos,
nutrientes, sustancias reguladoras como enzimas y hormonas, gases, y productos de
desecho como urea, ácido úrico, creatinina, amoníaco y bilirrubina.
ELEMENTOS CORPUSCULARES
Los elementos corpusculares incluyen tres componentes principales: glóbulos
rojos, glóbulos blancos y plaquetas. Los glóbulos rojos y los glóbulos blancos son
células completas; las plaquetas son fragmentos celulares.
El porcentaje del volumen total de sangre ocupado por los glóbulos rojos se
denomina hematocrito; un hematocrito de 40 % indica que el 40% del volumen
sanguíneo está compuesto por glóbulos rojos. El rango normal de hematocrito para
las mujeres adultas es de 38-46% (promedio=42); para los hombres adultos, es de
40-54% (promedio=47). La hormona testosterona, presente en mucha mayor
concentración en hombres que en mujeres, estimula la síntesis de eritropoyetina,
hormona que, a su vez, estimula la producción de glóbulos rojos. Entonces, la
testosterona contribuye al mayor hematocrito de los hombres. Una caída significativa
del hematocrito indica anemia, una cantidad de glóbulos rojos inferior a la normal. En
la policitemia, el porcentaje de glóbulos rojos es anormalmente alto, y el
24
hematocrito puede ser de 65% o incluso mayor. Esto incrementa la viscosidad de la
sangre, aumentando la resistencia al flujo y dificultando su bombeo por parte del
corazón. La viscosidad elevada también contribuye a la hipertensión arterial y al
riesgo aumentado de infarto.
FORMACIÓN DE LAS CÉLULAS SANGUÍNEAS
A pesar de que se ha determinado que ciertos linfocitos viven años, la mayor
parte de los elementos corpusculares de la sangre duran tan sólo horas, días o
semanas, y deben ser reemplazados en forma continua.
El proceso por el cual los elementos corpusculares sanguíneos se desarrollan se
denomina hemopoyesis o hematopoyesis (hemato= sangre, y poyesis=
formación). La médula ósea es la principal fuente de células sanguíneas durante toda
la vida.
La médula ósea es un tejido altamente vascularizado localizado en los huesos
del cráneo, costillas, vértebras, esternón, omóplato, cadera y en los huesos largos
como el húmero y el fémur. En la médula ósea se encuentran las llamadas células
madrepluripotenciales que tienen la capacidad de diferenciarse en diferentes tipo
celulares. Las células madre de la médula ósea se reproducen, proliferan y se
diferencian en células que darán origen a las células de la sangre. Una vez formadas
se liberan a la circulación.
25
GLÓBULO ROJO
Los glóbulos rojos o eritrocitos contienen una proteína transportadora de
oxígeno, la hemoglobina, el pigmento que le da a la sangre su color rojo. Un hombre
adulto sano tiene alrededor de 5,4 millones de glóbulos rojos por mm3 de sangre y
una mujer adulta alrededor de 4,8 millones. Para mantener el número total de
glóbulos rojos, deben entrar a la circulación nuevas células a una asombrosa
velocidad de 2 millones por segundo, un ritmo que equipara a la destrucción, también
rápida, de glóbulos rojos.
Los glóbulos rojos son discos bicóncavos, flexibles lo que les permite
deformarse sin que se rompan mientras se comprimen para pasar por los capilares
estrechos. En su membrana plasmática poseen ciertas moléculas determinantes de los
diversos grupos sanguíneos como el AB0 y el Rh.
Los glóbulos rojos carecen de núcleo y están altamente especializados para su
función de transporte de oxígeno. En su interior contienen moléculas de hemoglobina
formadas por un ion de hierro que puede combinarse reversiblemente con una
molécula de oxígeno. Cada molécula de oxígeno es capturada en los pulmones, y una
vez que el glóbulo rojo llega a los capilares tisulares, la hemoglobina libera el oxígeno
el cual difunde hacia las células, y captura dióxido de carbono.
Estas células viven tan sólo alrededor de 120 días por el desgaste que sufre su
membrana plasmática al deformarse en los capilares sanguíneos. Sin el núcleo no
pueden sintetizar nuevos componentes para reemplazar a los dañados. La membrana
se va volviendo más frágil con el tiempo, y estas células son más propensas a estallar.
Los glóbulos rojos rotos son retirados de la circulación y destruidos en el hígado y el
bazo.
GLÓBULOS BLANCOS
A diferencia de los glóbulos rojos, los glóbulos blancos o leucocitos poseen
núcleo y no contienen hemoglobina. Los glóbulos blancos se clasifican en granulares o
26
agranulares, dependiendo si tienen gránulos citoplasmáticos llenos de sustancias
químicas visibles por técnicas de tinción. Los granulocitos incluyen a los neutrófilos,
basófilos y eosinófilos; los leucocitos agranulares incluyen a los linfocitos y
monocitos.
En un cuerpo sano, son mucho menos numerosos que los glóbulos rojos; con
solamente 5.000-10.000 células por mm3 de sangre. La leucocitosis, el aumento de
la cantidad de glóbulos blancos por encima de 10.000 por mm3 es una respuesta
normal y protectora a situaciones como la invasión por microbios. Un nivel
anormalmente bajo de glóbulos blanco (menos de 5.000 por mm3) se denomina
leucopenia. Ésta no es nunca beneficiosa.
La piel y las mucosas están expuestas permanentemente a los microbios.
Algunos de estos microbios pueden invadir tejidos más profundos y causar
enfermedades. Una vez que los agentes extraños ingresaron al organismo, la función
de los glóbulos blancos es combatirlos a través de la fagocitosis o la respuesta
inmune. Para llevar a cabo estas tareas, muchos glóbulos blancos dejan la circulación
y se acumulan en los sitios de invasión del agente extraño, para ingerir microbios y
destruirlos.
PLAQUETAS
Las plaquetas (o trombocitos) se originan a partir
de unas células precursoras llamadas megacariocitos y las
cuales derivan de las células madres pluripotenciales. Los
megacariocitos se dividen en 2.000 a 3.000 fragmentos.
Cada fragmento de citoplasma encerrado por una
membrana plasmática es una plaqueta. Hay entre 150.000
y 400.000 plaquetas por cada mm3 de sangre. Tienen
forma de disco, poseen vesículas y carecen de núcleo.
Las plaquetas contribuyen a frenar la pérdida de
sangre en los vasos sanguíneos dañados formando un
tapón plaquetario. Sus gránulos contienen sustancias que, una vez liberadas,
promueven la coagulación de la sangre. Su promedio de vida es breve, por lo general
de tan sólo 5 a 9 días.
GRUPOS SANGUÍNEOS
La superficie de los glóbulos rojos contiene una variedad de antígenos
determinada genéticamente, llamados aglutinógenos y que se encuentran en
combinaciones características. Conforme a la presencia o ausencia de diversos
antígenos, la sangre se categoriza en diferentes sistemas de grupos sanguíneos.
Dentro de un determinado sistema, puede haber dos o más grupos sanguíneos
diferentes. Existen por lo menos 24 sistemas diferentes y más de 100 antígenos que
pueden ser detectados en la superficie de los glóbulos rojos.
27
SISTEMA AB0
El sistema AB0 está basado en dos antígenos llamados aglutinógenosA y B.
Las personas cuyos glóbulos rojos sólo exponen antígenos A tienen sangre del grupo
A. Aquellos que tienen solamente antígenos B son del grupo B. Los individuos que
tienen antígenos tanto A como B son del grupo AB; aquellos que no tienen antígeno
A no B son del tipo 0.
El plasma sanguíneo contiene anticuerpos llamados aglutininas que reaccionan
con los antígenos A y B si ambos son mezclados. Éstos son el anticuerpo anti-A, que
reacciona con el antígeno A, y el anticuerpo anti-B, que reacciona con el antígeno B.
Los antígenos y anticuerpos presentes en cada uno de los cuatro grupos sanguíneos
se exponen en el cuadro que figura a continuación.
No tenemos anticuerpos que reaccionen contra nuestros propios glóbulos rojos,
pero sí tenemos anticuerpos para cualquier antígeno del cual nuestros glóbulos rojos
carecen.
TRANSFUSIONES
Pese a las diferencias en los antígenos de los glóbulos rojos, reflejados en los
grupos sanguíneos, la sangre es el tejido humano más fácilmente trasplantable, lo que
permite salvar miles de vidas cada año por medio de las transfusiones. Una
transfusión es la trasferencia de sangre entera o componentes de ellas (por ej., sólo
glóbulos rojos o plasma) en la circulación. A menudo la transfusión se administra para
aliviar una anemia, aumentar el volumen sanguíneo (por ejemplo, tras una
hemorragia grave) o para mejorar la inmunidad. Sin embargo, los componentes
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normales de los glóbulos rojos de una persona pueden desencadenar una respuesta
antígeno-anticuerpo dañina para el receptor. En una transfusión incompatible, los
anticuerpos del plasma del receptor se combinan con los antígenos de los glóbulos
rojos donados, lo que causa la aglutinación de los glóbulos rojos. En la aglutinación
los glóbulos rojos se enlazan unos con otros, activando mecanismos que causan su
ruptura (hemólisis) con liberación de la hemoglobina que contienen al plasma
sanguíneo. La hemoglobina puede producir insuficiencia renal por bloqueo de las
membranas de filtración.
Consideremos qué ocurre si una persona con sangre del grupo A recibe una
transfusión con sangre del grupo B. La sangre del receptor (grupo A) contiene
antígenos A en los glóbulos rojos y anticuerpos anti-B en el plasma. La sangre del
donante (grupo B) contiene antígenos B y anticuerpos anti-A. En esta situación dos
cosas pueden suceder. Primero, que los anticuerpos anti-B del plasma del receptor
reconozcan los antígenos B de los glóbulos rojos del donante, causando aglutinación y
hemólisis de los glóbulos rojos. Segundo, que los anticuerpos anti-A del plasma del
donante reconozcan a los antígenos A de los glóbulos rojos del receptor, reacción
menos grave ya que los anticuerpos del donante se diluyen tanto en el plasma del
receptor que no causan aglutinación y hemólisis significativas de sus glóbulos rojos.
Las personas con sangre del grupo AB no tienen anticuerpos en su plasma por
lo que se los conoce como receptores universales. Pueden recibir sangre de
donantes con cualquiera se los cuatro tipos. No tienen anticuerpos que ataquen a los
glóbulos rojos del donante. Las personas con sangre de grupo 0 no tienen antígenos
anti-A ni anti-B en sus glóbulos rojos y se los puede llamar donadores universales, ya
que pueden donar sangre a cualquiera de los cuatro grupos del sistema AB0. Cuando
requieren sangre, estas personas del grupo 0 sólo pueden recibir sangre del grupo 0.
SISTEMA Rh
El sistema de grupos sanguíneos Rh se llama así porque el antígeno fue
descubierto en la sangre del mono Rhesus. Aquellas personas cuyos glóbulos rojos
tienen antígeno Rh son designados Rh+ (factor Rh positivo); y quienes carecen de
antígenos Rh se designan Rh- (factor Rh negativo). Normalmente, el plasma
sanguíneo no tiene anticuerpos anti-Rh. Sin embargo, si una persona Rh- recibe una
transfusión de sangre Rh+, el sistema inmunitario comienza a producir anticuerpos
anti-Rh que quedarán en circulación. Si se administra una segunda transfusión de
sangre Rh+ más adelante, los anticuerpos anti-Rh previamente formados causarán
aglutinación y hemólisis de los glóbulos rojos de la sangre donada y puede producirse
una reacción grave.
ENFERMEDAD HEMOLÍTICA DEL RECIÉN NACIDO
El problema más común con la incompatibilidad Rh, la enfermedad hemolítica
del recién nacido, puede surgir durante el embarazo. Normalmente, no existe contacto
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directo entre la sangre materna y la fetal mientras la mujer está embarazada. No
obstante, si una pequeña cantidad de sangre Rh+ del feto se filtra a través de la
placenta hacia la circulación de una madre Rh-, ésta comenzará a producir
anticuerpos anti Rh-. Dado que la mayor probabilidad de contacto de la sangre fetal
con la circulación materna ocurre durante el parto, el primer hijo no suele estar
afectado. Sin embargo, si la madre queda embarazada de nuevo, sus anticuerpos
anti-Rh pueden atravesar la placenta e ingresar en la circulación del feto. Si el feto es
Rh- no habrá problema porque la sangre Rh- no tiene antígenos Rh. En cambio, si el
feto es Rh+, puede producirse la aglutinación y hemólisis por incompatibilidad
materno-fetal.
DETERMINACIÓN DEL GRUPO SANGUÍNEO
Para evitar incompatibilidades, los técnicos de laboratorio tipifican la sangre del
paciente. En el procedimiento de determinación del grupo sanguíneo del sistema AB0,
se mezclan gotas de sangre con diferentes antisueros, es decir, con soluciones que
tienen anticuerpos. Una gota de sangre se combina con suero anti-A, que contiene
anticuerpos anti-A, los que aglutinarán son los glóbulos rojos con antígenos A. Otra
gota de sangre se mezcla con un suero anti-B, que contiene anticuerpos anti-B, y
aglutinará glóbulos rojos que posean el antígeno B. si los glóbulos rojos sólo aglutinan
cuando son mezclados con el suero anti-A, son del grupo A. Si lo hacen sólo al
mezclarse con el suero anti-B, serán del grupo B. En cambio, si ambas gotas de
sangre aglutinan, serán del grupo AB; y si ninguna de las dos aglutina, la sangre es
del grupo 0.
30
SISTEMA LINFÁTICO
Debido a las diferencias de presiones entre el plasma sanguíneo y el fluido intersticial
(liquido intercelular de los tejidos), parte del líquido plasmático es filtrado desde los
capilares hacia el espacio intersticial de los tejidos.
En condiciones normales, un porcentaje del líquido filtrado vuelve a recuperarse en el
sistema venoso por efecto de la presión, el excedente de líquido, aquel que no pudo
reabsorberse, es drenado por otros capilares que acompañan de forma paralela a los
capilares sanguíneos y de esta forma retorna el material al sistema circulatorio.
El sistema encargado de recuperar los fluidos y algunas proteínas perdidas por la
sangre en los tejidos es el sistema linfático, que los lleva nuevamente al torrente
sanguíneo.
El sistema linfático humano está formado por una red de vasos linfáticos y nódulos linfáticos. La linfa reingresa en el torrente sanguíneo a través del conducto torácico,
que se vacía en la vena subclavia izquierda y, a través del conducto linfático derecho, que se vacía en la vena subclavia derecha. Estas dos venas se vacían en la vena cava
El sistema linfático tiene algunas similitudes con el sistema venoso, pues consiste en
una red interconectada de vasos que son progresivamente más grandes. Los vasos más grandes presentan una capa de músculo liso que les permite contraerse y un sistema de válvulas que asegura el tránsito en un solo sentido del líquido. Los vasos
más pequeños no tienen pared muscular y se asemejan a los capilares a través de los cuales circula la sangre.
Los capilares linfáticos, sin embargo, son conductos ciegos que se abren en el espacio
intercelular y no forman parte de un circuito continuo. El fluido intersticial se infiltra en los capilares linfáticos, desde los cuales viaja a conductos más grandes que se vacían en dos venas que a su vez se vacían en la vena cava superior. El fluido llevado
en el sistema linfático se conoce como linfa. La composición de la linfa es similar a la
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del plasma, pero su concentración en proteínas es menor. En la linfa se transportan
al torrente sanguíneo las grasas absorbidas del tubo digestivo.
Los nódulos o ganglios linfáticos, que son una masa de tejido esponjoso, están
distribuidos en todo el sistema linfático. Tienen dos funciones: son los sitios de proliferación de los linfocitos, glóbulos blancos especializados que son efectores de la respuesta inmune, y eliminan los restos celulares y las partículas extrañas de la linfa
antes de que penetren en la sangre. La remoción de los desechos químicos, sin embargo, requiere del procesamiento de la propia sangre; esta función es
desempeñada por los riñones.
Estructura interna de un capilar linfático Ganglio linfático
32
EL SISTEMA RESPIRATORIO
El sistema respiratorio contribuye a la homeostasis encargándose del
intercambio gaseoso- oxígeno y dióxido de carbono- entre el aire atmosférico, la sangre y las células de los tejidos. También contribuyen a ajustar el pH de los líquidos
corporales.
Las células utilizan oxígeno (O2) continuamente para las reacciones metabólicas
que liberan energía de las moléculas de los nutrientes y producen ATP. Al mismo
tiempo, estas reacciones liberan dióxido de carbono (CO2). Como una cantidad excesiva de CO2 lleva a una acidez que puede ser tóxica para las células, el exceso de
CO2 debe ser eliminado en forma rápida y eficiente. Los aparatos cardiovascular y respiratorio cooperan para proveer de O2 y
eliminar el CO2. El aparato respiratorio se encarga del intercambio de gases –captación de O2 y eliminación de CO2- y el aparato cardiovascular transporta la sangre
que contiene los gases entre los pulmones y las células. La falla de cualquiera de los dos altera la homeostasis y causa la muerte celular rápida por la falta de oxígeno y la acumulación de productos de desechos. Además de intervenir en el intercambio
gaseoso, el aparato respiratorio también participa en la regulación del pH sanguíneo, contiene receptores para el sentido del olfato, filtra el aire inspirado, origina sonidos y
libera algo de agua y calor corporal en el aire espirado.
ANATOMÍA DEL APARATO RESPIRATORIO
El aparato respiratorio comprende la nariz, la faringe (garganta), la laringe, la tráquea, los bronquios y los pulmones. Sus partes se pueden clasificar de acuerdo a su estructura y función. De acuerdo con su estructura, el aparato respiratorio consta
de dos partes: 1) El aparato respiratorio superior abarca la nariz y la faringe. 2) El aparato respiratorio inferior incluye la laringe, la tráquea, los bronquios y los
pulmones. Según su función el aparato respiratorio también se puede dividir en dos partes: 1) La zona de conducción consiste en una serie de cavidades y tubos interconectados fuera y dentro de los pulmones – la nariz, la faringe, la laringe, la
tráquea, los bronquios, los bronquiolos y los bronquiolos terminales- que filtran, calientan y humectan el aire y lo conducen a los pulmones. 2) La zona respiratoria
está constituida por tejidos dentro de los pulmones donde tiene lugar el intercambio gaseoso: los bronquiolos respiratorios, los conductos alveolares, los sacos alveolares y los alvéolos, los sitios principales de intercambio de gases entre el aire y la sangre.
NARIZ
La nariz se puede dividir en una porción interna y otra externa. La porción
externa consiste en un armazón de soporte óseo y de cartílago cubierto por músculo y piel y revestido, en su interior, por mucosa. En la parte inferior de la nariz externa hay dos aberturas llamadas narinas u orificios nasales. Las estructuras internas de
la nariz externa tienen tres funciones 1) calentamiento, humectación y filtración del aire inhalado; 2) detección del estímulo olfatorio y 3) modificación de las vibraciones
vocales a medida que pasan a través de las cámaras huecas de resonancia. La
33
resonancia se refiere a la prolongación, amplificación y modificación de un sonido
mediante la vibración.
La nariz interna es una gran cavidad en la parte anterior del cráneo que se dispone en posición superior en relación con la boca; está cubierta por músculo y por
mucosa. En su parte posterior se comunica con la faringe a través de dos aberturas llamadas coanas. El paladar duro constituye el piso de la nariz interna.
El espacio dentro de la nariz interna se llama cavidad nasal. La porción anterior de la cavidad nasal justo por dentro de las narinas se denomina vestíbulo.
Cuando el aire ingresa a través de las narinas, pasa primero por el vestíbulo, cubierto por piel provista de vello grueso que filtra las partículas grandes de polvo. Tres láminas óseas, los cornetes superior, medio e inferior se extienden desde la pared
de la cavidad nasal y casi llegando al tabique.
inferior.
Anatomía de la nariz- Vista de perfil.
Los receptores olfatorios se hallan en una región de la membrana que reviste al cornete nasal medio, llamado epitelio olfatorio. La
mucosa que tapiza la cavidad nasal contiene capilares y un epitelio cilíndrico ciliado con células
caliciformes. A medida que el aire inspirado se desplaza alrededor de los cornetes y los meatos, es calentado por la sangre de los capilares. El
moco secretado por las células caliciformes humedece el aire y atrapa las partículas de polvo.
Los cilios desplazan el moco y las partículas de polvo atrapadas hacia la faringe, punto en el cual se pueden deglutir o escupir, de manera que son
eliminados del sistema respiratorio.
34
FARINGE
La faringe o garganta, es un conducto con forma de embudo de unos 13 cm. Es
posterior a las cavidades bucal y nasal, y anterior a la columna vertebral. Su pared está formada por músculo y revestida por una membrana mucosa. Constituye un conducto para el paso del aire y los alimentos, provee una cámara de resonancia para
los sonidos del habla, y alberga a las amígdalas que participan en las reacciones inmunitarias contra los invasores externos.
La faringe se puede dividir en tres regiones anatómicas: 1) la nasofaringe, 2) la
orofaringe, y 3) la laringofaringe.
La porción superior de la faringe, llamada nasofaringe, se encuentra por detrás de la cavidad nasal y se extiende hasta el paladar blando. Su pared posterior contiene la amígdala faríngea. A través de las coanas, la nasofaringe recibe el aire
desde la cavidad nasal junto con grumos de moco cargados de polvo. La nasofaringe también está cubierta con epitelio cilíndrico ciliado, y los cilios mueven el moco hacia
la parte más baja de la faringe.
La porción intermedia de la faringe, la orofaringe, yace por detrás de la cavidad
bucal y se extiende desde el paladar blando en dirección inferior hasta el hueso
hioides. Se comunica con la boca a través de la abertura conocida como, el istmo de
las fauces. Esta porción de la faringe ejerce tanto funciones respiratorias como
digestivas, y sirve como un pasaje común para el aire, los alimentos y los líquidos.
LARINGE
La laringe, es un pasaje corto que conecta la laringofaringe con la tráquea. Se
encuentra en la línea media del cuello por delante del esófago.
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La pared de la laringe está compuesta por nueve piezas de cartílago. Uno de
ellos, el cartílago tiroides (nuez de Adán) está presente tanto en hombres como en mujeres, pero por lo general es más grande en los hombres por la influencia de las
hormonas sexuales masculinas durante la pubertad.
Otro cartílago es la epiglotis, es un cartílago en forma de hoja, que puede
moverse hacia arriba y hacia abajo como una puerta trampa. Al tragar, la epiglotis desciende y cubre como una tapa la entrada a la laringe, cerrándola. El cierre de la
laringe de esta manera durante la deglución dirige los líquidos y el alimento hacia el esófago y los mantiene fuera de la laringe y de las vías aéreas. Cuando pequeñas partículas de polvo, humo, comida o líquidos pasan a la laringe, se produce el reflejo
de la tos, que por lo general expele el material.
De manera similar al revestimiento de las paredes de los órganos anteriores, la laringe, está tapizada por un epitelio cilíndrico ciliado que presenta células
caliciformes. Los cilios, a partir de este tramo, se mueven hacia arriba desplazando el moco hacia la faringe.
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La mucosa de la laringe forma dos pares de pliegues que constituyen las
cuerdas vocales.
TRÁQUEA
La tráquea es un conducto aéreo tubular que mide aproximadamente 12 cm de
largo y 2,5 cm de diámetro. Se localiza por delante del esófago y se extiende desde la laringe hasta el borde superior de la quinta vértebra torácica, donde se divide en dos
bronquios primarios derecho e izquierdo.
Está formada por 16 a 20 anillos incompletos de cartílagos semejantes a la letra
C y se hallan superpuestos. La parte abierta de cada anillo cartilaginoso mira al esófago, disposición que permite dar cabida a la ligera expansión del esófago en la
tráquea durante la deglución. El músculo traqueal une los extremos abiertos de los anillos cartilaginosos.
BRONQUIOS
En el borde superior de la quinta vértebra torácica, la tráquea se divide en un
bronquio primario derecho, que va hacia el pulmón derecho, y un bronquio primario
izquierdo, que va hacia el pulmón izquierdo. El bronquio primario derecho es más vertical, más corto y más ancho que el izquierdo.
A causa de ello, es más fácil que un cuerpo extraño aspirado entre y se aloje en el
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bronquio primario derecho. Al igual que la tráquea, los bronquios primarios tienen
anillos incompletos de cartílago y están cubiertos por epitelio cilíndrico ciliado.
En la entrada de los pulmones, los bronquios primarios se dividen para formar bronquios más pequeños, los bronquios secundarios, uno para cada lóbulo del
pulmón (el pulmón derecho tiene tres lóbulos y el pulmón izquierdo tiene dos). Los bronquios secundarios continúan ramificándose y dan lugar a bronquios aún más pequeños, llamados bronquios terciarios, que se dividen en bronquiolos. Los
bronquiolos, a su vez, se ramifican repetidamente, y los más pequeños se ramifican en tubos todavía de menor calibre, denominados bronquiolos terminales. Esta
ramificación extensa a partir de la tráquea se asemeja a un árbol invertido y comúnmente recibe el nombre de árbol bronquial.
PULMONES
Los pulmones son órganos pares, de forma cónica, situados en la cavidad
torácica. Éstos están separados uno del otro por el corazón. Dos capas de serosa llamadas en conjunto membrana pleural encierran y protegen a cada pulmón. La
capa superficial, la pleura parietal tapiza la pared de la cavidad torácica; la capa profunda, la pleura visceral, reviste a los pulmones. Entre la pleura visceral y parietal hay un pequeño espacio, la cavidad pleural, que contiene un escaso volumen de
líquido lubricante secretado por las membranas. Este líquido pleural reduce la fricción entre las membranas y permite que se deslicen suavemente una sobre la otra durante
la respiración. El líquido pleural también hace que las dos membranas se adhieran
38
entre sí como una película de agua entre dos placas de vidrio, fenómeno llamado
tensión superficial.
Los pulmones se extienden desde el diafragma hasta ligeramente por encima de las clavículas y se apoyan en las costillas hacia adelante y hacia atrás. La porción
ancha inferior del pulmón, la base, es cóncava y se amolda a la superficie convexa del diafragma. La porción angosta superior del pulmón es el vértice. La cara interna de cada pulmón contiene una región, el hilio, a través de la cual el bronquio, los
vasos sanguíneos pulmonares y los nervios entran y salen del órgano.
El pulmón izquierdo presenta una concavidad, la escotadura cardiaca, en la que descansa el corazón. Como consecuencia del espacio ocupado por el corazón, el pulmón izquierdo es un 10 % más pequeño que el pulmón derecho.
Una o dos fisuras dividen a cada pulmón en lóbulos. El pulmón derecho
presenta los lóbulos: superior, medio e inferior. El pulmón izquierdo presenta únicamente dos, los lóbulos: superior e inferior.
ALVÉOLOS
Al final del árbol bronquial se encuentran numerosos alvéolos. Un alvéolo es
una especie de celdilla con forma de copa cuya delgada pared está formada por una
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sola capa de células. En la superficie externa de los alvéolos, las arteriolas y vénulas
se dispersan en una red de capilares sanguíneos. En los alvéolos ocurre el intercambio gaseoso entre el aire que contiene y la sangre que circula por el interior
de los capilares.
Anatomía de la caja torácica humana
El tórax tiene en el interior una estructura ósea que lo conforma y le da
soporte, a esta estructura se la conoce como caja torácica o tórax óseo. Los
elementos principales que conforman la caja torácica son:
1.- Las vértebras torácicas dorsalmente. 2.- Las costillas lateralmente.
3.- El esternón y los cartílagos costales que aseguran las costillas al esternón
anteriormente.
La caja torácica tiene una forma que recuerda someramente un cono ya que
crece de ancho inferiormente, y forma una cobertura cuyas funciones principales son:
1.- Proteger los órganos vitales de la cavidad torácica como el corazón, los pulmones y los grandes vasos sanguíneos.
2.- Soporta la cintura escapular del hombro y a las extremidades superiores.
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3.- Proporciona los puntos de anclaje de muchos músculos del cuello, espalda, tórax y
hombros.
4.- Finalmente los espacios intercostales (entre las costillas) están ocupados por los músculos intercostales que levantan y deprimen el tórax durante la respiración.
Estructura de la caja torácica
VENTILACIÓN PULMONAR
En la ventilación pulmonar, el aire fluye entre la atmósfera y los alvéolos
gracias a diferencias de presión alternantes creadas por la contracción y relajación de los músculos respiratorios.
CAMBIOS DE PRESIÓN DURANTE LA VENTILACIÓN PULMONAR
El aire se desplaza hacia los pulmones cuando la presión del aire en su interior en menor que la presión atmosférica. El aire se moviliza hacia fuera de los pulmones
cuando la presión de aire dentro de éstos es mayor que la presión atmosférica.
INSPIRACIÓN
La introducción de aire en los pulmones se llama inspiración. Justo antes de cada inspiración, la presión del aire dentro de los pulmones es igual a la presión
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atmosférica, que en el nivel del mar es de alrededor de 760 milímetros de mercurio
(mm Hg) o 1 atmósfera (atm). Para que el aire fluya hacia el interior de los pulmones, la presión dentro de los alvéolos debe ser más baja que la presión atmosférica. Esta
condición se logra aumentando el volumen de los pulmones.
La presión de un gas en un compartimiento cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente. Esto significa que si el tamaño de un recipiente cerrado aumenta, la presión del gas en el interior del recipiente disminuye, y que si el
tamaño del recipiente disminuye, la presión en su interior aumenta. Esta relación inversa entre el volumen y la presión, llamada ley de Boyle y Mariotte, puede
demostrarse de la siguiente manera: supongamos que se coloca un gas en un cilindro que tiene un pistón móvil y un manómetro, y que la presión inicial creada por las moléculas de gas que chocan contra las paredes del recipiente es 1 atm. Si el pistón
desciende, el gas se comprime a un volumen menor, de tal manera que el mismo número de moléculas de gas golpea más veces contra las paredes por tener un área
menor. El manómetro muestra que la presión se duplica cuando se comprime el gas a la mitad de su volumen original. En otras palabras, el mismo número de moléculas en la mitad del volumen provocan el doble de presión. De manera inversa, si el pistón se
eleva para incrementar el volumen, la presión disminuye. Por consiguiente, la presión de un gas varía inversamente con el volumen.
Las diferencias de presión provocadas por los cambios en el volumen de los
pulmones obligan al aire a entrar en éstos cuando inspiramos y a salir cuando espiramos. Para que ocurra la inspiración, los pulmones deben expandirse, lo cual
aumenta su volumen y disminuye la presión en ellos por debajo de la presión atmosférica. El primer paso en la expansión de los pulmones durante la inspiración normal implica la contracción de los principales músculos inspiratorios, el diafragma
y los músculos intercostales externos.
El músculo más importante de la inspiración es el diafragma, el músculo esquelético con forma de cúpula que forma el piso de la cavidad torácica. La contracción del diafragma hace que se aplane y baje su cúpula. Esto aumenta el
diámetro vertical de la caja torácica. Durante la inspiración normal, el diafragma desciende alrededor de 1 cm y ello produce una diferencia de presión 1 a 3 mm Hg y
la inspiración de 500 ml de aire. En la ventilación forzada, el diafragma puede descender hasta 10 cm, lo cual da lugar a una diferencia de presión de 100 mm Hg y
la inspiración de 2 a 3 litros de aire.
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La contracción del diafragma es responsable del 75 % del aire que ingresa en los pulmones en una ventilación normal.
Los músculos que siguen en orden de importancia en la inspiración son los
músculos intercostales externos. Cuando éstos se contraen, elevan las costillas. Como resultado, hay un aumento en los diámetros anteroposterior y lateral de la cavidad torácica. La contracción de los músculos intercostales es responsable del 25
% del aire que entra en los pulmones durante la ventilación normal.
¿De qué manera la expansión del tórax modifica el volumen de los pulmones?
Durante la expansión del tórax, la pleura parietal y la visceral se suelen adherir
estrechamente por la tensión superficial creada por las superficies húmedas en
contacto. A medida que la cavidad torácica se expande, la pleura parietal que tapiza la cavidad es llevada hacia afuera en todas las direcciones, y la pleura visceral y los
pulmones son arrastrados con ella. Al aumentar el volumen de los pulmones de esta manera, la presión en su
interior, llamada presión alveolar (intrapulmonar), cae de 760 a 758 mm Hg. Se establece de este modo una diferencia de presión entre la atmósfera y los alvéolos.
Como el aire fluye de la región de mayor presión a la de menor presión, tiene lugar la inspiración.
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ESPIRACIÓN
La expulsión del aire, llamada espiración, también se debe a un gradiente de
presión, pero en este caso el gradiente es en la dirección opuesta: la presión en los pulmones es mayor que la presión atmosférica. La espiración normal, a diferencia de la espiración, es un proceso pasivo porque no involucra ninguna contracción muscular.
En lugar de ésta, la espiración es producto de la retracción elástica de la pared del tórax y los pulmones, que tienen una tendencia natural a retraerse nuevamente
después de su expansión. La espiración comienza cuando los músculos inspiratorios se relajan. Cuando el
diafragma se relaja, la cúpula se mueve hacia arriba a causa de su elasticidad. Cuando los intercostales se relajan, descienden las costillas. Estos movimientos
disminuyen los diámetros, vertical, lateral y anteroposterior de la cavidad torácica, lo cual reduce el volumen pulmonar. A su vez, la presión alveolar aumenta a cerca de 762 mm Hg. El aire fluye entonces del área de mayor presión en los alvéolos al área
de menor presión en la atmósfera.
HEMATOSIS
El intercambio de gases respiratorios entre la sangre y los alvéolos se define como hematosis pulmonar, pero también ocurre un intercambio gaseoso entre los
gases respiratorios de la sangre y las células de otros tejidos, en ese caso hablamos de la hematosis celular.
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El intercambio oxígeno y de dióxido de carbono, tanto en la hematosis celular como pulmonar, ocurre por difusión pasiva, la cual es gobernada por el
comportamiento de los gases como lo describe la ley de Dalton. Esta ley es importante para entender cómo se mueven los gases por difusión según diferencias
de presión. LEY DE LOS GASES: LEY DE DALTON
De acuerdo con la ley de Dalton, en una mezcla de gases, cada gas ejerce su
propia presión como si ningún otro estuviera presente. La presión de un gas específico en una mezcla se llama presión parcial (PX): el subíndice es la fórmula química del gas. La presión total de la mezcla se calcula simplemente sumando todas las
presiones parciales. El aire atmosférico es una mezcla de gases- nitrógeno (N2), oxígeno (O2), vapor de agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2)- más otros gases
presentes en pequeñas cantidades. La presión atmosférica es la suma de las presiones parciales de todos esos gases:
Presión atmosférica (760mm Hg)= PN2 + PO2 + PH2O+ PCO2 + Potros gases
Podemos determinar la presión parcial ejercida por cada componente de la mezcla multiplicando el porcentaje del gas en la mezcla por la presión total ejercida por ésta. El aire atmosférico contiene 78,6% de nitrógeno, 20,9 % de oxígeno, 0,04%
de dióxido de carbono y 0,06 % de otros gases; también está presente una cantidad variable de vapor de agua, cerca del 0,4 % en un día fresco y seco.
Esas presiones parciales de los gases determinan el desplazamiento del O2 y
del CO2 entre la atmósfera y los pulmones, entre los pulmones y la sangre, y entre la sangre y las células del organismo. Cada gas difunde a través de una membrana
permeable desde el área donde su presión parcial es mayor hacia el área donde su presión parcial es menor. Cuanto mayor es la diferencia en la presión parcial, más rápida es la tasa de difusión.
El intercambio pulmonar de gas es la difusión del O2 del aire de los alvéolos de
los pulmones a la sangre de los capilares pulmonares y la difusión del CO2 en la dirección contraria. La hematosis convierte la sangre desoxigenada (con bajo
contenido de oxígeno) proveniente del lado derecho del corazón en sangre oxigenada (saturada con oxígeno) que vuelve al lado izquierdo del corazón.
A medida que la sangre fluye a través de los capilares pulmonares, capta O2 del aire alveolar y desprende CO2 hacia éste.
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Como muestra la figura anterior, el O2 se difunde desde el aire alveolar, donde
su presión parcial es de 100 mm Hg hacia la sangre en los capilares pulmonares, donde la PO2 es sólo de 40 mm Hg en una persona en reposo. Si ha estado haciendo
ejercicio, la PO2 será aún más baja porque las fibras musculares en contracción están usando más O2. La difusión continúa hasta que la PO2 de la sangre capilar pulmonar
aumenta hasta alcanzar la PO2 del aire alveolar, 100 mm Hg. El CO2, mientras tanto, difunde en dirección contraria. La PCO2 de la sangre
desoxigenada es de 46 mm Hg en una persona en reposo, mientras que la PCO2 del aire alveolar es de 40 mm Hg. A causa de esta diferencia, el dióxido de carbono
difunde desde la sangre desoxigenada hacia los alvéolos hasta que la PCO2 de la sangre disminuye a 40 mm Hg. Por lo tanto la sangre oxigenada que vuelve al lado izquierdo del corazón tiene un PCO2de 40 mmHg. Durante la hematosis celular, la difusión de los
gases ocurre de manera inversa.
BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA
Curtis, H. y Barnes, N. Biología. Ed. Médica Panamericana. Bs. As. 1993
Castro y otros. Actualizaciones en Biología. EUdeBa. 1993
Tortora; Derrickson .Principios de Anatomía y Fisiología. Ed. Médica
Panamericana.11ª Edición.
Alberts. Biología molecular de la célula. Ediciones Omega. 5ta Edición.