Volumen minuto circulatorio y circulación sistémica

LO ESENCIAL DE LA CIRCULACIÓN

·         Sólo hay un circuito.

·         Toda la sangre contiene oxígeno.

·         Toda la sangre contiene carbónico.

·         Lo más importante es el flujo.

 Sólo hay un circuito.

 Lo fundamental del descubrimiento de Harvey es que la sangre circula, es decir que realiza un movimiento gracias al cual pasa con determinada frecuencia por el mismo sitio. Esto nos puede hacer creer que hay mucha cuando en realidad es que está volviendo a pasar la misma que estuvo hace un momento. Aunque la sangre se está produciendo y destruyendo continuamente esto ocurre en una cantidad mucho menor de lo que clásicamente se creía ya que circula.

 En el organismo de una persona normal hay, aproximadamente 70 ml de sangre por kg de peso.  Una persona de 50 kg tendría tres litros y medio de sangre y otra de 70 kg tendría casi cinco litros. Estas cifras son valores promedio y dependen además de otros factores como el sexo, la edad y el estado nutricional.

 No se debe confundir el volumen de sangre con el flujo sanguíneo. El volumen es la CANTIDAD de sangre que se mide normalmente en litros (también se podría medir en unidades de masa como el kg). El flujo es la cantidad de sangre que pasa por un determinado lugar del circuito en la unidad de tiempo y se suele medir en litros por segundo (aunque es mas corriente hacerlo en litros o mililitros por minuto). Por lo tanto el flujo es la CANTIDAD que pasa en el TIEMPO y depende del volumen de sangre que el ventrículo expulsa en cada latido (volumen de eyección) y del número de latidos cada minuto (o frecuencia cardiaca). Conceptualmente el volumen sería el equivalente a la distancia entre dos puntos y el flujo sería equivalente a la velocidad a la que se recorre esa distancia. Así el flujo seria, como la velocidad lo es de la distancia, la primera derivada del volumen respecto del tiempo.

Para un adulto normal el volumen de eyección es de unos 70 mililitros y si la frecuencia cardiaca es de 70 latidos por minuto el flujo sanguíneo será 0,082 l/s. La misma cifra expresada en l/min es 4,9 lo que explica que se utilice esta unidad habitualmente aunque no sea del sistema standard. Debe quedar claro que el parecido entre el volumen de sangre 4,9 litros y el flujo 4,9 l/m es puramente circunstancial y que aunque el volumen de sangre varía poco en el organismo (aumenta con la altitud, por ejemplo y puede aumentar o disminuir con enfermedades, por ejemplo las anemias) el flujo se modifica de manera importante en muchas ocasiones tanto normales (por ejemplo el ejercicio) como anormales (por ejemplo la insuficiencia cardiaca). Puesto que el flujo puede cambiar con el tiempo su derivada respecto al tiempo se puede denominar aceleración volumétrica, a falta de un nombre mejor.

El volumen de sangre está contenido en los vasos del sistema circulatorio y es por ellos por los que circula constituyendo un sistema cerrado con un circuito único. Cuando se habla de que existe una circulación menor o circulación pulmonar y otra mayor o circulación sistémica se ha de entender como DOS ARCOS de un circuito ÚNICO y que se diferencian y parecen dos circuitos, desde un punto de vista anatómico, porque cada arco parte del corazón y vuelve a éste. En el arco pulmonar la sangre pasa del corazón (ventrículo derecho) al pulmón y vuelve al corazón (aurícula izquierda) y en cambio en el arco sistémico la sangre pasa desde el corazón (ventrículo izquierdo)  a todo el organismo para volver al corazón (aurícula derecha).  Pero en realidad el circuito sólo se cierra cuando la sangre de la aurícula derecha pasa al ventrículo derecho y recorre el arco pulmonar para volver al ventrículo izquierdo (de donde salió) desde la aurícula izquierda. Por este motivo toda la polémica sobre quien y cuando se descubrió la circulación pulmonar debe entenderse teniendo en cuenta que la circulación pulmonar no se pudo descubrir porque en sentido estricto no existe, sólo existe un circuito y solo una circulación.

De la misma manera cuando se habla de circulación renal se entiende que se trata de la que recorre  la sangre desde la arteria renal por el riñón hasta la vena renal. En realidad, para que se cierre el circuito la sangre procedente del riñón habrá de llegar al corazón derecho, recorrer el arco pulmonar y volver desde el corazón izquierdo hasta la arteria renal. Lo mismo ocurre con los demás territorios como el cutáneo, cerebral, visceral ya que se trata de un sistema de vasos situados en paralelo originados todos como ramas o subramas de la aorta y que tras pasar por el territorio en cuestión  desembocan en el sistema de las cavas.

El siguiente esquema muestra como es el circuito que recorre la sangre en el humano.

Arriba y  la derecha se encuentra el arco pulmonar (ventrículo derecho hasta aurícula izquierda) y abajo y a la izquierda el arco sistémico. Puesto de esta manera es fácil comprobar que solamente hay un circuito, pero para eso hemos tenido que disecar el corazón para separar el derecho del izquierdo. El asunto es fascinante cuando se estudia desde el punto de vista del desarrollo embriológico del aparato circulatorio pero nos llevaría muy lejos su análisis en este momento. Si le interesa el tema  busque embriología cardiaca en la red.

Toda la sangre contiene oxígeno.

En el esquema (dentro de las limitaciones de un esquema) se ha representado a escala el contenido de oxígeno que tiene la sangre en cada parte del recorrido en una persona sana. Se mide en ml de oxígeno que hay en 100 ml de sangre y para ello se toma una muestra de sangre del sujeto y se pasa a  un lugar herméticamente cerrado donde se extrae todo el oxígeno que hay en la muestra (directamente mediante procedimientos físico-químicos o modernamente, mediante un sensor adecuado). Es importante observar que en todos los puntos de la circulación la sangre sea venosa o arterial contiene bastante oxígeno.

El contenido de oxígeno es máximo en las venas (venas son los vasos que llevan sangre al corazón) pulmonares (sangre arterial) que recogen la sangre que se ha oxigenado en los capilares pulmonares, se mantiene alto durante su paso por el sistema arterial (arterias son los vasos que llevan sangre desde el corazón a los tejidos)  y se consume en parte en los tejidos razón por la cual el contenido de oxigeno es más bajo en las venas sistémicas (sangre venosa) y se mantiene bajo hasta que llega a los capilares pulmonares. La sangre arterial contiene aproximadamente 20 ml de oxígeno en 100 ml de sangre, pero la sangre venosa puede tener hasta 15 ml de oxígeno en 100 ml de sangre ya que los tejidos vienen a consumir unos 5 ml de oxigeno de cada 100 ml de sangre que llega a ellos. En promedio una persona cuyo sistema circulatorio aporta 5 litros de sangre cada minuto dispone de 5000*20/100 = 1000 ml/min de oxígeno y devuelve 5000*15/100=750 ml/min de oxígeno en la sangre venosa siendo el consumo 5000*5/100=   250 ml/min. Todo ello en promedio para el colectivo de adultos sanos en reposo.

Cuando un territorio entra en un estado de mayor actividad, los mecanismos reguladores del organismo provocan un cambio en el flujo sanguíneo del territorio y estos valores se modifican aumentando el flujo del territorio y por lo tanto el aporte de oxígeno pero, además, los tejidos activos del territorio extraen más oxígeno  lo que puede llegar a causar (a pesar del  aporte de oxígeno aumentado) una caída mayor del contenido de oxígeno en la sangre venosa hasta niveles del orden de solo 5 ml de oxígeno cada 100 ml de sangre. Incluso en atletas entrenados la máxima extracción de oxígeno es del orden del 85% por lo tanto hasta en condiciones de competición extrema la sangre venosa sigue llevando, por lo menos el 15% del oxígeno que lleva la arterial.

Toda la sangre contiene carbónico Y SIEMPRE más que oxígeno.

En efecto medido de la misma forma que el oxígeno, en ml cada 100 ml de sangre arterial hay entre 48 y 50 ml de CO2 (frente a 20 de oxigeno) aumentando hasta un promedio de 52-54 ml de CO2 cada 100 ml de sangre venosa (frente a 15 de oxígeno). De hecho en condiciones normales el carbónico producido por los tejidos es un volumen muy parecido al de oxigeno consumido y lo mismo ocurre en los pulmones donde se elimina tanto CO2 como oxigeno se incorpora a la sangre.

También es importante comprender que cualquier tipo de sangre, arterial o venosa, igual que contiene oxigeno contiene carbónico, siendo en ambos casos la diferencia del orden de unos 5 ml cada 100 ml de sangre. Es lo que se denomina DAV o diferencia arteria venosa de contenido y varía según las condiciones de actividad del territorio que se considere.

Igualmente es importante comprender que si lo que se mide es la presión parcial de ambos gases las cosas cambian y entonces la regla es que la presión parcial de oxigeno es mayor que la de carbónico en la sangre arterial y similar o un poco menor en la sangre venosa.

La explicación está en la distinta manera en que se transportan por la sangre ambos gases. La solubilidad de ambos es diferente, mucho mayor la del carbónico. Por su parte éste se transporta en su mayor parte como bicarbonato, mientras que el oxígeno lo hace unido a la hemoglobina. Finalmente ambos procesos interaccionan y se modifican mutuamente.

Una forma que permite apreciar  fácilmente la relación entre las presiones parciales de ambos gases y el contenido en sangre  es representar, con la misma escala, las curvas de titulación de O2 y CO2 y que se obtienen representando el contenido de oxigeno o de carbónico frente a la presión parcial del gas.

En la imagen se comprueba fácilmente como el contenido de carbónico en sangre arterial o venosa es siempre superior al de oxigeno y como la variación de presiones parciales es mayor en el caso del oxigeno que en el del carbónico.  Otro aspecto importante es que, en el rango de variación fisiológico, la curva de titulación del carbónico es casi una línea recta, mientras que la del oxígeno es como una parábola.

Lo más importante es el flujo.

La función del sistema cardiovascular es transportar sangre a los tejidos y de éstos al corazón. Esto se logra porque el corazón (fundamentalmente los ventrículos) funcionan como un tipo especial de bomba hidráulica. La energía necesaria para mover la sangre procede de la contracción cardiaca en la sístole que al disminuir el volumen de una cámara cerrada que es el propio ventrículo genera un gradiente de presión que es el que permite mover la sangre frente a la fuerza que opone el propio desplazamiento del fluido y la estructura del circuito (resistencia). En su forma más simple se puede expresar mediante la relación: Q=P/R

Dónde Q es el flujo (ml/min), P el gradiente de presión (mmHg)  y R la resistencia (UAR)

La relación es similar a la utilizada para la corriente en los circuitos eléctricos de corriente continua conocida como ley de Ohm que es:  I=V/R

Siendo I la intensidad de la corriente, V la diferencia de potencial y R la resistencia del circuito.

Aunque, en la práctica, una parte importante de la función cardiovascular se analiza, tanto en condiciones de salud como de enfermedad, lleva a cabo empleando esta relación ya que es fácil de entender y manipular, la función cardiovascular no es tan simple. En efecto el flujo no es continuo sino pulsátil, los vasos no son rectos y de tamaño constante sino ramificados, distensibles y de calibre variable y la sangre no es un fluido ni newtoniano ni homogéneo lo que obliga a introducir técnicas de análisis mas complicadas.

Como resulta que en las personas es más fácil medir la presión que medir el flujo, una parte muy importante de la función cardiovascular se refiere, tanto en salud como en la enfermedad, a los valores de presión, pero el factor importante es el flujo. Por ejemplo, dentro de los valores normales, la presión de la sangre no afecta al intercambio de gases entre ésta y los tejidos. El ejemplo más evidente es el sistema pulmonar frente a los territorios periféricos. La sangre en la circulación pulmonar se mueve en un circuito de BAJA presión y sin embargo la sangre se oxigena al recorrer el capilar pulmonar, por su parte los demás territorios son territorios de ALTA presión y esto no dificulta el intercambio desde los capilares al tejido.

Lo que resulta importante es que el aporte de nutrientes, hormonas y gases sea el adecuado y esto depende del flujo y no de la presión. De nuevo es el sistema pulmonar el mejor ejemplo. En efecto por la arteria pulmonar circula la misma cantidad de sangre por minuto que por la arteria aorta aunque la presión en el circuito pulmonar es siete veces menor que en el sistémico. Es la distinta resistencia de cada circuito lo que permite el mismo flujo con distinta presión.

De la importancia del flujo en los tejidos da idea el hecho de que, para la mayoría de éstos, existen mecanismos de regulación local que mantienen constante el flujo a pesar de que cambie la presión en los vasos que los riegan. Es lo que se conoce como mecanismos de autorregulación del flujo local. Estos mecanismos son diversos pero conducen finalmente a un cambio de resistencia que permite la constancia del flujo a pesar del cambio de presión.