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Published by Marvin's Underground Latino USA, 2018-08-12 12:59:45

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CAPÍTULO 31 La sangre como fluido circulatorio y la dinámica del flujo sanguíneo y linfático 585

CUADRO 3113 Causas del aumento en el volumen RESUMEN DEL CAPÍTULO

de líquido intersticial y edema ■ La sangre consiste en una suspensión de eritrocitos, leucocitos y
plaquetas en un líquido rico en proteínas conocido como plasma.
Aumento en la presión de filtración
■ Las células sanguíneas se originan en la médula ósea y están
Constricción venular sujetas a renovación regular; la mayoría de las proteínas
plasmáticas se sintetiza en el hígado.
Aumento de presión venosa (insuficiencia cardiaca, válvulas con
insuficiencia, obstrucción venosa, aumento del volumen del líquido ■ La hemoglobina, almacenada en los eritrocitos, transporta
extracelular (ECF) total, efecto de la gravedad, etc.) oxígeno a los tejidos periféricos. La hemoglobina fetal está
especializada para facilitar la difusión de oxígeno de la madre al
Descenso del gradiente de presión osmótica a través del capilar feto durante el desarrollo. Las formas mutantes de hemoglobina
causan anomalías eritrocíticas y anemia.
Disminución de concentración plasmática de proteína
■ Oligosacáridos de estructuras complejas, específicos por grupos
Acumulación de sustancias con actividad osmótica en el espacio de individuos, constituyen la base del sistema ABO de grupos
intersticial sanguíneos. Los oligosacáridos del grupo sanguíneo AB, así como
otras moléculas de grupo sanguíneo, pueden inducir la
Aumento de la permeabilidad capilar producción de anticuerpos en sujetos no expuestos antes, luego de
transfusiones inapropiadas, con consecuencias potencialmente
Sustancia P graves consecutivas a la aglutinación de los eritrocitos.

Histamina y sustancias relacionadas ■ La sangre fluye del corazón a las arterias y las arteriolas, de allí a
los capilares y, al final, a vénulas y venas para regresar al corazón.
Cininas, etc. Cada segmento de la vasculatura tiene propiedades contráctiles
específicas y mecanismos reguladores con una participación
Flujo linfático inadecuado fisiológica. Los principios físicos de la presión, la tensión de la
pared y el calibre vascular regulan el flujo sanguíneo en cada
El líquido intersticial tiende a acumularse en las regiones en segmento de la circulación.
declive por efecto de la gravedad. En posición vertical, los capilares
de las piernas están protegidos de la presión arterial alta por las arte- ■ La transferencia de oxígeno y nutrientes de la sangre a los tejidos,
riolas, pero la presión venosa elevada se transmite a ellos por las así como la recolección de desechos metabólicos, ocurre sólo en
vénulas. Las contracciones del músculo estriado preservan la pre- los lechos capilares.
sión venosa baja porque bombean la sangre al corazón (véase antes)
cuando el individuo se mueve; sin embargo, si permanece de pie por ■ El líquido también sale de la circulación a través de las paredes
periodos prolongados, al final se acumula líquido y aparece el ede- capilares. Una parte se reabsorbe; el resto entra al sistema linfático,
ma. Los tobillos también se hinchan durante viajes prolongados el cual al final drena en las venas subclavias para regresar al
cuando los viajeros permanecen sentados por largo tiempo con los líquido a la corriente sanguínea.
pies en declive. La obstrucción venosa contribuye al edema en estas
situaciones. ■ La hipertensión es el aumento en la presión sanguínea media, casi
siempre crónica y frecuente en los seres humanos; puede tener
Siempre que hay retención anómala de sal en el organismo, consecuencias graves si no se trata. Casi todos los casos de
también se retiene agua. La sal y el agua se distribuyen en todo el hipertensión son de causa desconocida, pero varias mutaciones
líquido extracelular y, como el volumen de líquido intersticial génicas explican modalidades inusuales de la enfermedad y
aumenta, como consecuencia hay predisposición al edema. La reten- aportan información sobre los mecanismos que controlan la
ción de sal y agua es un factor en el edema presente en la insuficien- dinámica del sistema circulatorio y su integración a otros órganos.
cia cardiaca, la nefrosis y la cirrosis, pero también existen variaciones
en los mecanismos que regulan el desplazamiento de líquido a través PREGUNTAS DE OPCIÓN MÚLTIPLE
de las paredes capilares en estas enfermedades. Por ejemplo, en la
insuficiencia cardiaca congestiva, la presión venosa casi siempre se Para todas las preguntas seleccione la mejor respuesta, a menos que se
eleva, con un incremento consecuente en la presión capilar. En la especifique otra indicación.
cirrosis hepática, la presión oncótica es baja porque la síntesis hepá-
tica de proteínas plasmáticas disminuye y, en la nefrosis, la presión 1. ¿Cuál de los siguientes tiene el área transversal total más grande de
oncótica es baja por la pérdida de grandes cantidades de proteína en todo el cuerpo?
la orina.
A) Arterias.
Otra causa de edema es el drenaje linfático inadecuado. El ede- B) Arteriolas.
ma originado por la obstrucción linfática se denomina linfedema y C) Capilares.
el líquido de este edema tiene un alto contenido proteínico. Si persis- D) Vénulas.
te, causa un trastorno inflamatorio crónico que conduce a la fibrosis E) Venas.
del tejido intersticial. Una causa de linfedema es la mastectomía
radical, durante la cual se extirpan los ganglios linfáticos axilares y 2. El flujo linfático del pie
esto reduce el drenaje linfático. En la filariasis, los gusanos parásitos
migran a los linfáticos y los obstruyen. Con el tiempo, la acumula- A) aumenta cuando un individuo se levanta de decúbito y se pone
ción de líquido más la reacción del tejido dan origen a la hinchazón de pie.
masiva, casi siempre en las piernas o el escroto (elefantiasis).
B) se incrementa si se masajea el pie.
C) aumenta cuando la permeabilidad capilar disminuye.
D) se reduce si las válvulas de las piernas son incompetentes.
E) disminuye con el ejercicio.

586 SECCIÓN V Fisiología cardiovascular

3. La presión en un capilar del músculo estriado es de 35 mmHg en 7. Un farmacólogo descubre un fármaco que estimula la producción
el extremo arteriolar y de 14 mmHg en el venular. La presión de receptores para factor de crecimiento endotelial vascular. Está
intersticial es de 0 mmHg. La presión coloidosmótica es de emocionado porque este compuesto podría ser valioso en el
25 mmHg en el capilar y de 1 mmHg en el intersticio. La fuerza tratamiento de
neta que produce el movimiento del líquido a través de la pared
capilar en el extremo arteriolar es de A) cardiopatía coronaria.
B) cáncer.
A) 3 mmHg hacia afuera del capilar. C) enfisema.
B) 3 mmHg hacia el interior del capilar. D) diabetes insípida.
C) 10 mmHg hacia afuera del capilar. E) dismenorrea.
D) 11 mmHg hacia afuera del capilar.
E) 11 mmHg hacia adentro del capilar. 8. ¿Por qué cambia la respuesta dilatadora a la acetilcolina inyectada,
a otra respuesta constrictora con daño al endotelio?
4. La velocidad del flujo sanguíneo
A) Se genera más sodio.
A) es mayor en los capilares que en las arteriolas. B) Se genera más bradicinina.
B) es mayor en las venas que en las vénulas. C) El daño hace que disminuya el pH de las capas restantes de la
C) es mayor en las venas que en las arterias.
D) cae a cero en la aorta descendente durante la diástole. arteria.
E) se reduce en un área constreñida de un vaso sanguíneo. D) El daño aumenta la producción de endotelina por el endotelio.
E) El daño interfiere en la producción de óxido nítrico por el
5. Cuando aumenta el radio de los vasos de resistencia, ¿cuál de los
siguientes se incrementa? endotelio.

A) Presión sanguínea sistólica. BIBLIOGRAFÍA ADICIONAL
B) Presión sanguínea diastólica.
C) Viscosidad sanguínea. Curry, RE, Adamson RH: Vascular permeability modulation at the cell,
D) Hematócrito. microvessel, or whole organ level: towards closing gaps in our
E) Flujo sanguíneo capilar. knowledge. Cardiovasc Res 2010;87:218.

6. Paciente de 30 años de edad que acude a su médico familiar y de Montalembert M: Management of sickle cell disease. Br Med J
refiere cefalea y vértigo. Un estudio sanguíneo indica que su 2008;337:626.
hematócrito es de 55% y se diagnostica policitemia. ¿Cuál de las
variables siguientes también debería aumentar? Miller JL: Signaled expression of fetal hemoglobin during development.
Transfusion 2005;45:1229.
A) La presión sanguínea media.
B) El radio de los vasos de resistencia. Perrotta S, Gallagher PG, Mohandas N: Hereditary spherocytosis.
C) El radio de los vasos de capacitancia. Lancet 2008;372:1411.
D) La presión venosa central.
E) El flujo sanguíneo capilar. Semenza GL: Vasculogenesis, angiogenesis, and arteriogenesis:
Mechanisms of blood vessel formation and remodeling. J Cell
Biochem 2007;102:840.

Mecanismos reguladores CAPÍTULO
cardiovasculares
32

OBJETIVOS ■ Esbozar los mecanismos neurales que controlan la presión sanguínea arterial y la
frecuencia cardiaca, incluidos los receptores; vías aferentes y eferentes; vías
Después de revisar este integradoras centrales, así como mecanismos efectores implicados.
capítulo, el lector será
capaz de: ■ Describir los efectos directos del dióxido de carbono y la hipoxia sobre el área
rostral ventrolateral del bulbo raquídeo.

■ Describir cómo contribuye el proceso de autorregulación al control del calibre
vascular.

■ Identificar los factores paracrinos y las hormonas que regulan el tono vascular, sus
fuentes y mecanismos de acción.

INTRODUCCIÓN (cuadro 32-1). También aumenta en los tejidos activos por efecto
de metabolitos vasodilatadores de producción local, se modifica
Los seres humanos y otros mamíferos han desarrollado múltiples por sustancias secretadas en el endotelio y se somete a la regulación
mecanismos reguladores cardiovasculares. Estos mecanismos sistémica de sustancias vasoactivas circulantes y los nervios que
aumentan el suministro sanguíneo a los tejidos activos e incremen- llegan a las arteriolas. Asimismo, el calibre de los vasos de
tan o disminuyen la pérdida de calor corporal mediante la redistri- capacitancia se modifica por las sustancias vasoactivas circulantes y
bución de la sangre. En presencia de desafíos como una hemorragia, a los nervios vasomotores. Los mecanismos reguladores sistémicos
preservan el flujo sanguíneo al corazón y al cerebro. Cuando el tienen acción sinérgica con los procesos locales y ajustan las
desafío que se enfrenta es grave, el flujo hacia estos órganos se respuestas vasculares en todo el cuerpo.
mantiene a expensas de la circulación en el resto del organismo.
Los términos vasoconstricción y vasodilatación casi siempre
Los ajustes circulatorios se realizan mediante la modificación del se utilizan para referirse a la constricción y la dilatación de los
gasto de la bomba (corazón), cambio en el diámetro de los vasos de vasos de resistencia. Los cambios en el calibre de las venas se
resistencia (sobre todo las arteriolas) o modificación de la cantidad denominande manera específica venoconstricción y venodilata-
de sangre acumulada en los vasos de capacitancia (las venas). La ción.
regulación del gasto cardiaco se describe en el capítulo 30. El
calibre de las arteriolas se ajusta en parte por autorregulación

CONTROL NERVIOSO DEL SISTEMA en todas partes del organismo para mediar la vasoconstricción. Ade-
CARDIOVASCULAR más de su inervación vasoconstrictora, los vasos de resistencia del
músculo estriado están inervados por fibras vasodilatadoras, las cua-
INERVACIÓN DE LOS VASOS les aunque viajan con los nervios simpáticos, son colinérgicas (siste-
SANGUÍNEOS ma vasodilatador colinérgico simpático). Los nervios mencionados
son inactivos en el reposo, pero se activan durante el estrés o el ejer-
La mayor parte de los vasos constituyen ejemplos de órganos efecto- cicio. No se cuenta con pruebas de un sistema vasodilatador colinér-
res del sistema autónomo que reciben fibras de la división simpática, gico simpático en seres humanos; es más probable que la dilatación
pero no de la parasimpática del sistema nervioso autónomo. Las de los vasos de músculo estriado en respuesta a la activación del sis-
fibras noradrenérgicas simpáticas terminan en los vasos sanguíneos tema nervioso simpático dependa de las acciones de la adrenalina

587

588 SECCIÓN V Fisiología cardiovascular

liberada por la médula suprarrenal. La activación de los receptores CUADRO 321 Resumen de factores que afectan
adrenérgicos β2 en los vasos que llevan sangre al músculo estriado
induce la vasodilatación. el calibre de las arteriolas

Se conocen algunas excepciones de la norma de que sólo el sis- Vasoconstricción Vasodilatación
tema nervioso simpático controla el músculo liso de vasos. Las arte-
rias en el tejido eréctil de los órganos de la reproducción, del útero y Factores locales
algunos vasos de la cara y los vasos de las glándulas salivales, tam-
bién pueden ser controlados por nervios parasimpáticos. Descenso de temperatura local Aumento de CO2 y decremento
Autorregulación de O2
Aunque las arteriolas y los otros vasos de resistencia tienen Aumento de K+, adenosina, lactato
inervación más densa, todos los vasos sanguíneos, salvo los capilares
y las vénulas, contienen músculo liso y reciben fibras nerviosas Descenso de pH local
motoras de la división simpática del sistema nervioso autónomo. Las
fibras que llegan a los vasos de resistencia regulan el flujo sanguíneo Aumento de temperatura local
en los tejidos y la presión sanguínea. Las fibras que van a los vasos de
capacitancia venosa varían el volumen de sangre “almacenada” en las Productos endoteliales
venas. La inervación de la mayoría de las venas es escasa, pero las
esplácnicas están bien inervadas. La venoconstricción se produce Endotelina-1 Óxido nítrico
por estímulos que también activan los nervios vasoconstrictores de
las arteriolas. El descenso resultante en la capacidad venosa aumenta Liberación local de serotonina Cininas
el retorno venoso, lo cual desplaza la sangre a la parte arterial de la plaquetaria
circulación.
Tromboxano A2 Prostaciclina
Cuando se seccionan los nervios simpáticos (simpatectomía),
se dilatan los vasos sanguíneos. Uno de los muchos factores que Agentes neurohumorales circulantes
median la constricción o la vasodilatación de los vasos es un cambio
en el nivel de actividad (aumento o disminución) en los impulsos de Adrenalina (salvo en músculo Adrenalina en músculo estriado e
nervios simpáticos (cuadro 32-1). estriado e hígado) hígado

INERVACIÓN DEL CORAZÓN Noradrenalina Proteína relacionada con el gen de
la calcitonina
El corazón es un ejemplo de órgano efector que recibe influencias Arginina vasopresina Sustancia P
antagónicas de las divisiones simpáticas y parasimpáticas del sistema Angiotensina II Histamina
nervioso autónomo. La liberación de noradrenalina desde los ner- Sustancia de tipo digital Péptido auricular natriurético
vios simpáticos posganglionares activa los receptores adrenérgicos endógena
β1 del corazón, en particular en los nódulos sinoauricular (SA), Neuropéptido Y Péptido intestinal vasoactivo
auriculoventricular (AV), el tejido de conducción de His-Purkinje y Factores neurales
el tejido contráctil de aurículas y ventrículos. En respuesta a la esti-
mulación de nervios simpáticos, aumentan la frecuencia cardiaca Aumento en la descarga de Disminución de la descarga de los
(cronotropismo); la velocidad de transmisión en el tejido de con- nervios simpáticos nervios simpáticos
ducción del corazón (dromotropismo) y la potencia de la contrac-
ción ventricular (inotropismo). Por otra parte, la liberación de Activación de nervios
acetilcolina desde los nervios parasimpáticos posganglionares vasodilatadores colinérgicos
(como el neumogástrico) activa los receptores nicotínicos del cora- simpáticos para la vasculatura
zón, en particular en los nódulos SA y AV y el músculo auricular. En del músculo esquelético de las
respuesta a la estimulación del nervio neumogástrico, disminuye la extremidades
frecuencia cardiaca, la velocidad de transmisión por el nódulo AV y
la contractilidad auricular. carga vagal tónica (tono vagal) en seres humanos y otros animales
de gran peso. Después de la administración de antagonistas de los
La descripción anterior es una explicación demasiado simplista receptores colinérgicos nicotínicos como la atropina, la frecuencia
del control de la función del corazón por parte del sistema nervioso cardiaca en seres humanos aumenta desde 70 latidos, que es la cifra
autónomo. En las terminaciones de los nervios de ese tipo se detec- normal en reposo, a 150 a 180 latidos por minuto (lpm), porque nin-
tan receptores adrenérgicos y colinérgicos que modulan la libera- gún elemento antagoniza al tono simpático. En humanos en quienes
ción del transmisor desde las terminaciones nerviosas. Por ejemplo, se bloquean los sistemas noradrenérgico y colinérgico la frecuencia
la liberación de acetilcolina desde las terminaciones del nervio neu- es de casi 100 lpm.
mogástrico inhibe la liberación de noradrenalina de las terminacio-
nes de nervios simpáticos, de modo que ello intensifica los efectos de CONTROL CARDIOVASCULAR
activación del nervio vago o neumogástrico en el corazón.
El aparato cardiovascular está sometido a influencias nerviosas que
Se advierte un grado moderado de descarga tónica en los ner- provienen de diversas zonas del tronco encefálico, prosencéfalo y
vios simpáticos del corazón en reposo, pero se advierte enorme des- corteza insular. Dicho tronco recibe incluso retroalimentación de
receptores sensitivos en los vasos (como barorreceptores y quimio-
receptores). En la figura 32-1 se muestra un modelo simplificado
del circuito de control por retroalimentación. El aumento en las
señales nerviosas del tallo encefálico a los nervios simpáticos reduce

CAPÍTULO 32 Mecanismos reguladores cardiovasculares 589

Barorreceptores no adrenalina. La compresión neurovascular de la región rostral
ventrolateral del bulbo raquídeo se ha vinculado a veces con hiper-
Presión Tallo tensión esencial en seres humanos (Recuadro clínico 32-1).
arterial encefálico
La actividad de las neuronas de la parte rostral ventrolateral del
Frecuencia cardiaca bulbo raquídeo depende de muchos factores (cuadro 32-2). No sólo
incluye las fibras muy importantes de los barorreceptores arteriales y
Volumen por latido venosos, sino también las fibras de otras partes del sistema nervioso,
y de quimiorreceptores carotídeos y aórticos. Además, algunos estí-
Diámetro vascular mulos actúan de manera directa sobre el área vasomotora.

FIGURA 321 Control de la presión arterial por Hay haces descendentes desde la corteza cerebral (sobre todo la
corteza límbica) al área vasomotora, los cuales tienen un relevo en el
retroalimentación. La señal excitadora del tallo encefálico a los nervios hipotálamo. Estas fibras son las encargadas del aumento en la pre-
simpáticos que van al corazón y a la vasculatura, aumenta la frecuencia sión sanguínea y la taquicardia que producen las emociones, como la
cardiaca y el volumen por latido, y disminuye el diámetro vascular. En excitación sexual y la ira. Las conexiones entre el hipotálamo y el
conjunto, estos efectos aumentan la presión arterial, lo cual activa el área vasomotora son recíprocas, con aferentes del tallo encefálico
reflejo barorreceptor para reducir la actividad en el tallo encefálico. que cierran el circuito.

el diámetro vascular (constricción arteriolar), incrementa el volu- La distensión pulmonar induce vasodilatación y descenso de la
men por latido y la frecuencia cardiaca, lo cual contribuye a la eleva- presión sanguínea. Esta respuesta está mediada por las aferentes
ción de la presión sanguínea. A su vez, esto origina un aumento en la vagales de los pulmones que inhiben la señal vasomotora. Por lo
actividad de los barorreceptores, los cuales emiten señales al tallo general, el dolor causa aumento de la presión arterial por impulsos
encefálico para disminuir las señales nerviosas hacia los nervios aferentes de la formación reticular, que convergen en la región ros-
simpáticos. tral ventrolateral del bulbo raquídeo. Sin embargo, el dolor intenso y
prolongado tal vez origine vasodilatación y lipotimia. Tal vez la acti-
La vasoconstricción y el descenso en la cantidad de sangre en vidad en las aferentes de músculos en el ejercicio tenga un efecto
los reservorios venosos casi siempre acompañan a los aumentos en presor similar a través de la vía hacia la parte rostral ventrolateral del
la constricción arteriolar, aunque los cambios en los vasos de capaci- bulbo raquídeo. La respuesta presora a la estimulación de nervios
tancia no siempre son paralelos a las variaciones en los vasos de aferentes somáticos se denomina reflejo somatosimpático.
resistencia. En presencia de un incremento en la actividad nerviosa
simpática en el corazón y la vasculatura, casi siempre hay un decre- El bulbo raquídeo es un sitio importante de origen de señales
mento relacionado en la actividad de las fibras vagales que van al excitadoras hacia las neuronas motoras vagales cardiacas en el
corazón. Por el contrario, un descenso en la actividad simpática núcleo ambiguo (fig. 32-3). En el cuadro 32-3 se resumen las situa-
genera vasodilatación, reducción de la presión sanguínea y aumento ciones que influyen en la frecuencia cardiaca. En general, los estímu-
en el almacenamiento sanguíneo en los reservorios venosos. Por lo los que aumentan esta última también elevan la presión sanguínea,
general hay un descenso concomitante en la frecuencia cardiaca, mientras aquellos que disminuyen la frecuencia cardiaca, reducen la
pero esto se debe sobre todo a la estimulación de la inervación vagal presión arterial. Sin embargo, hay excepciones, como la hipotensión
del corazón. y la taquicardia generadas por la estimulación de los receptores auri-
culares de estiramiento y la generación de hipertensión y bradicardia
CONTROL BULBAR DEL APARATO por el aumento en la presión intracraneal.
CARDIOVASCULAR
BARORRECEPTORES
Una de las principales fuentes de señales excitadoras de los nervios
simpáticos que controlan la vasculatura son las neuronas situadas Los barorreceptores son receptores de estiramiento en las paredes
cerca de la superficie pial en el bulbo raquídeo, en su parte rostral del corazón y los vasos sanguíneos. Los receptores del seno carotí-
ventrolateral (RVLM; fig. 32-2). A veces, esta región se denomina deo y el cayado aórtico vigilan la circulación arterial. También exis-
área vasomotora. Los axones de las neuronas de la región rostral ten receptores en las paredes de las aurículas derecha e izquierda, a
ventrolateral del bulbo raquídeo se dirigen en sentido dorsal y la entrada de la vena cava superior, la vena cava inferior y las venas
medial, luego descienden en la columna lateral de la médula espinal pulmonares, así como en la circulación pulmonar. El conjunto de
a la columna gris intermediolateral (IML) toracolumbar. Aquéllas estos receptores en la parte de baja presión de la circulación se deno-
contienen feniletanolamina N-metiltransferasa (PNMT; cap. 7), mina receptores cardiopulmonares.
pero parece que el transmisor excitador que secretan es glutamato y
El seno carotídeo es una pequeña dilatación de la arteria caróti-
da interna, justo arriba de la bifurcación de la arteria carótida primi-
tiva en sus ramas externa e interna (fig. 32-4). Los barorreceptores se
ubican en esta dilatación; asimismo, se encuentran en la pared del
cayado aórtico. Los receptores se sitúan en la adventicia de los vasos.
Las fibras nerviosas aferentes del seno carotídeo forman una rama
distinta del nervio glosofaríngeo, el nervio del seno carotídeo. Las
fibras del cayado aórtico forman una rama del nervio vago, el nervio
depresor aórtico.

590 SECCIÓN V Fisiología cardiovascular Bulbo raquídeo
NTS
Aferentes
del barorreceptor

(Glu)

(GABA)

IX (Glu) RVLM
X CVLM

Seno IVLM
carotídeo
Vía
Cayado
aórtico bulboespinal
(Glu)
Corazón
Médula
IML torácica

Neurona Médula
simpática suprarrenal
preganglionar

(Ach)

Neurona simpática Arteriola
posganglionar (NE) o vénula

FIGURA 322 Vías básicas implicadas en el control bulbar de la terminan las fibras aferentes barorreceptoras es el núcleo del fascículo
solitario (NTS). Los neurotransmisores putativos en las vías se indican
presión arterial. La porción rostral ventrolateral del bulbo raquídeo entre paréntesis. Ach, acetilcolina; GABA, ácido aminobutírico γ; Glu,
(RVLM) constituye uno de los principales puntos de impulsos excitadores glutamato; IML, columna gris intermediolateral; IVLM, parte ventrolateral
que llegan a los nervios simpáticos que controlan la función de los vasos intermedia del bulbo raquídeo; NE, noradrenalina; NTS, núcleo del haz
sanguíneos. Dichas neuronas reciben impulsos inhibidores de los que les solitario; IX, nervio glosofaríngeo; X, nervio vago.
llegan de los barorreceptores por medio de una neurona inhibidora en la
porción ventrolateral caudal del bulbo raquídeo (CVLM). El sitio en que

Los barorreceptores se estimulan por distensión de las estructu- ACTIVIDAD NERVIOSA
ras en las cuales se localizan; por ello, emiten señales a mayor veloci- DE LOS BARORRECEPTORES
dad cuando se eleva la presión en las estructuras mencionadas. Sus
fibras aferentes pasan por los nervios glosofaríngeo y vago hacia el Éstos son más sensibles a la presión pulsátil que a la presión constante.
bulbo raquídeo. La mayoría termina en el núcleo del haz solitario Un declive en la presión del pulso sin cambio en la presión media redu-
(NTS) y el transmisor excitador que secretan es el glutamato (fig. ce la velocidad de descarga del barorreceptor, lo cual da lugar a un
32-2). Las proyecciones excitadoras (glutamato) se extienden del aumento de la presión sanguínea y taquicardia. Con cifras normales de
núcleo del haz solitario a la parte ventrolateral caudal del bulbo presión arterial (presión media cercana a 100 mmHg), aparece una sal-
raquídeo (CVLM), donde estimulan a las neuronas inhibidoras va de potenciales de acción en una sola fibra del barorreceptor durante
secretoras de ácido aminobutírico γ (GABA) que se proyectan a la la sístole, pero hay pocos potenciales de acción en la diástole temprana
región rostral ventrolateral del bulbo raquídeo. Las proyecciones (fig. 32-5). Con presiones medias menores, este cambio fásico en la acti-
excitadoras también se extienden del núcleo del haz solitario a las vación es aún más marcado, con actividad sólo durante la sístole. Con
neuronas motoras vagales en el núcleo ambiguo y el núcleo motor estas presiones bajas, la velocidad general de activación se reduce de
dorsal (fig. 32-3). Por tanto, el aumento en la descarga del barorre- manera considerable. El umbral para inducir actividad en el nervio del
ceptor inhibe la descarga tónica de los nervios simpáticos y excita los seno carotídeo es cercano a 50 mmHg; la acción máxima ocurre con 200
nervios vagales del corazón. Estos cambios nerviosos generan vaso- mmHg con actividad a través del ciclo cardiaco.
dilatación, venodilatación, caída de la presión sanguínea, bradicar-
dia y descenso del gasto cardiaco. Cuando se aísla un seno carotídeo y se perfunde, y hay desnerva-
ción de los demás barorreceptores, no hay descarga en las fibras afe-

CAPÍTULO 32 Mecanismos reguladores cardiovasculares 591

RECUADRO CLÍNICO 32-1 CUADRO 322 Factores que afectan la actividad de la región

Hipertensión esencial y compresión rostral ventrolateral del bulbo
neurovascular de la parte rostral ventrolateral
del bulbo raquídeo (RVLM) Estimulación directa

En casi 80% de los pacientes con presión arterial alta, se desco- CO2
noce la causa de la hipertensión; en estos casos, se dice que tie- Hipoxia
nen hipertensión esencial (cap. 31). Hay datos disponibles que
apoyan la idea de que la compresión neurovascular de la parte Señales excitadoras
rostral ventrolateral del bulbo raquídeo se relaciona con hiper-
tensión esencial en algunos sujetos. Por ejemplo, las personas Corteza a través del hipotálamo
con un schwannoma (neuroma del acústico) o un meningioma Sustancia gris periacueductal mesencefálica
que esté muy cerca de RVLM tienen también hipertensión arte- Formación reticular del tallo encefálico
rial. La angiografía por resonancia magnética (MRA) se ha usado Vías del dolor
para comparar la incidencia de compresión neurovascular en Aferentes somáticas (reflejo somatosimpático)
sujetos hipertensos y normotensos, y para relacionar los índices Quimiorreceptores carotídeos y aórticos
de actividad nerviosa simpática con la presencia o la ausencia de
compresión. Algunos de estos estudios mostraron mayor inci- Señales inhibidoras
dencia de la coexistencia de compresión neurovascular e hiper-
tensión esencial, en comparación con otras modalidades de Corteza a través del hipotálamo
hipertensión o presión arterial normal; sin embargo, otros mos- Región ventrolateral caudal del bulbo
traron la presencia de compresión en sujetos normotensos. Por Núcleos del rafe caudal bulbar
otro lado, hubo marcada relación positiva entre la presencia de Aferentes de distensión pulmonar
compresión neurovascular y aumento de la actividad simpática. Barorreceptores carotídeos, aórticos y cardiopulmonares

AVANCES TERAPÉUTICOS Con base en la descripción previa, resulta evidente que los baro-
receptores del lado arterial de la circulación, sus conexiones aferen-
En el decenio de 1970, el doctor Peter Jannetta, un neu- tes con las áreas cardiovasculares bulbares y las vías eferentes de
rocirujano de Pittsburgh, Pennsylvania, desarrolló una estas áreas constituyan un mecanismo de retroalimentación refleja
técnica para la “descompresión microvascular” del bulbo que estabiliza la presión sanguínea y la frecuencia cardiaca. Cual-
raquídeo en el tratamiento de la neuralgia del trigémino
y el espasmo hemifacial, que él atribuía a la compresión Núcleo AP
pulsátil de las arterias vertebral y cerebral posteroinfe- dorsal motor
rior sobre el V y el VII pares craneales. El desplazamiento NTS
de las arterias para alejarlas de los nervios conducía a la
reversión de los síntomas neurológicos en muchos XII
casos. Algunos de estos pacientes también eran hiper-
tensos y tuvieron reducciones posoperatorias en la pre- Núcleo Pir
sión arterial. Más tarde, unos cuantos estudios en seres ambiguo Nervio vago
humanos hallaron que la descompresión quirúrgica de
la parte rostral ventrolateral del bulbo raquídeo a veces Corazón
aliviaba la hipertensión. Han surgido también señala-
mientos que la hipertensión cede después de descom-
presión quirúrgica en sujetos con un schwannoma o
meningioma muy junto a un RVLM.

rentes del seno perfundido y no se origina caída de la presión FIGURA 323 Vías básicas participantes en el control bulbar de la
sanguínea ni de la frecuencia cardiaca del animal cuando la presión de
perfusión es menor de 30 mmHg (fig. 32-6). En el seno carotídeo, con frecuencia cardiaca mediante el nervio vago. Las neuronas en el
presiones de perfusión de 70 a 110 mmHg hay una relación casi lineal núcleo del fascículo solitario (NTS) establecen proyecciones y excitan las
entre la presión de perfusión y la reducción súbita de la presión san- neuronas parasimpáticas preganglionares cardiacas, más bien en el
guínea sistémica y la frecuencia cardiaca. Con presiones de perfusión núcleo ambiguo. Algunas se ubican también en el núcleo motor dorsal
mayores de 150 mmHg ya no hay un aumento adicional en la respues- del vago; sin embargo, este último contiene sobre todo neuronas
ta, tal vez porque la frecuencia de descarga del barorreceptor y el gra- motoras vagales que se proyectan al tubo digestivo. AP, área postrema;
do de inhibición de la actividad nerviosa simpática son máximos. Pir, pirámide; XII, núcleo del hipogloso.

592 SECCIÓN V Fisiología cardiovascular A. Nervio del seno A.
carótida carotídeo que carótida
CUADRO 323 Factores que afectan la frecuencia cardiaca externa externa
derecha va al izquierda
Frecuencia cardiaca acelerada por: n. glosofaríngeo
A. A.
Descenso de actividad en barorreceptores arteriales carótida Receptores carótida
Aumento de actividad en receptores de estiramiento auricular interna del seno carotídeo interna
Inspiración derecha izquierda
Excitación N. neumogástrico
Ira
La mayoría de los estímulos dolorosos A. carótidas
Hipoxia primitivas
Ejercicio
Hormonas tiroideas Receptores
Fiebre del cayado
aórtico
Frecuencia cardiaca disminuida por:

Aumento en la actividad de los barorreceptores arteriales
Espiración
Temor
Aflicción
Estimulación de las fibras del dolor en el nervio trigémino
Aumento de presión intracraneal

quier caída en la presión sanguínea sistémica disminuye la descarga N. depresor
inhibidora en los nervios amortiguadores, con un incremento com- aórtico
pensador en la presión sanguínea y el gasto cardiaco. Cualquier
aumento en la presión induce dilatación de las arteriolas y reduce el FIGURA 324 Áreas barorreceptoras en el seno carotídeo y el
gasto cardiaco hasta que la presión sanguínea regresa a su nivel nor-
mal previo. cayado aórtico. Un conjunto de barorreceptores (receptores de
distensión o estiramiento) está situado en el seno carotídeo, que es una
REAJUSTE DE BARORRECEPTORES pequeña dilatación dentro de la arteria carótida interna, exactamente
por arriba de la bifurcación de la arteria carótida primitiva en sus ramas
En la hipertensión crónica, el mecanismo reflejo barorreceptor se interna y externa. Los receptores mencionados reciben fibras de una
“reajusta” para mantener una presión sanguínea alta, en lugar de la rama del nervio glosofaríngeo que es el nervio del seno carotídeo. Un
normal. En estudios de perfusión en animales con hipertensión segundo grupo de barorreceptores están en la pared del cayado aórtico;
experimental, el incremento de la presión en el seno carotídeo aisla- reciben fibras de una rama del nervio neumogástrico que es el nervio
do reduce la presión sistémica elevada; el descenso en la presión de depresor aórtico.
perfusión incrementa la presión alta (fig. 32-6). Se sabe poco sobre
cómo y por qué ocurre esto, pero el reajuste se presenta pronto en entre la presión y la disminución de la frecuencia cardiaca (mayor
animales de experimentación; también éste se revierte con rapidez, intervalo RR). Los barorreceptores son muy importantes en el con-
tanto en animales de experimentación como en situaciones clínicas. trol de la presión arterial a corto plazo. La activación del reflejo per-
mite los ajustes rápidos en la presión arterial como respuesta a
FUNCIÓN DE LOS BARORRECEPTORES cambios súbitos en el volumen sanguíneo, el gasto cardiaco o la
EN EL CONTROL DE LA PRESIÓN resistencia periférica durante el ejercicio.
SANGUÍNEA A CORTO PLAZO
Al principio, la presión arterial se eleva de manera súbita des-
Los cambios en la frecuencia del pulso y la presión arterial que ocu- pués de la sección bilateral de los nervios barorreceptores o de lesio-
rren en seres humanos cuando se ponen de pie o se acuestan, se nes bilaterales del núcleo del haz solitario. Sin embargo, luego de un
deben en mayor medida a los reflejos barorreceptores. La función de tiempo la presión arterial media regresa casi a los niveles de control,
los receptores puede probarse mediante la vigilancia de los cambios pero hay enormes fluctuaciones en la presión durante el día. La eli-
en la frecuencia cardiaca en función del aumento de la presión arte- minación del reflejo barorreceptor impide que un individuo respon-
rial durante la infusión del agonista adrenérgico α fenilefrina. En la da a los estímulos que provocan cambios súbitos en el volumen
figura 32-7 se muestra una respuesta normal; desde una presión sanguíneo, el gasto cardiaco o la resistencia periférica, incluidos los
sistólica aproximada de 120 a 150 mmHg, hay una relación lineal ejercicios y los cambios posturales. A largo plazo, el cambio en la
presión arterial causado por la pérdida del reflejo barorreceptor se
denomina hipertensión neurógena.

CAPÍTULO 32 Mecanismos reguladores cardiovasculares 593

Presión 1 800
aórtica
fásica Intervalo RR (ms) 1 600 Pendiente = 33.3 ms/mmHg–1
1 400 Umbral = 124 mmHg

Presiones arteriales medias (mmHg) 50
1 200

75 1 000

800
100

600

125 80 100 120 140 160
Presión sistólica (mmHg)

200 FIGURA 327 Descenso mediado por el barorreflejo en la

0 0.5 1.0 1.5 2.0 frecuencia cardiaca durante la infusión de fenilefrina en un sujeto
Tiempo (s) humano. Nótese que los valores del intervalo RR del
electrocardiograma, los cuales se grafican en el eje vertical, guardan una
FIGURA 325 Descargas (líneas verticales) en una sola fibra proporción inversa con la frecuencia cardiaca. (Con autorización de Kotrly K y

nerviosa aferente del seno carotídeo con varios niveles de presión cols.: Effects of fentanyl-diazepam-nitrous oxide anaesthesia on arterial baroreflex
arterial media, graficadas contra los cambios en la presión aórtica control of heart rate in man. Br J Anaesth 1986;58:406.)
en el tiempo. Los barorreceptores son muy sensibles a los cambios en
la presión del pulso, como se muestra en el registro de la presión aórtica incrementa, y disminuye con la respiración con presión positiva, lo
fásica. (Con autorización de Levy MN & Pappano AJ: Cardiovascular Physiology, 9th ed. cual indica que estos barorreceptores responden sobre todo a la dis-
tensión de las paredes auriculares. Los ajustes circulatorios reflejos
Mosby, 2007.) iniciados por el aumento en la descarga de la mayoría, si no en todos
estos receptores, incluyen vasodilatación y reducción súbita de la
RECEPTORES AURICULARES presión arterial. Sin embargo, la frecuencia cardiaca se incrementa,
DE ESTIRAMIENTO en lugar de disminuir.
Y CARDIOPULMONARES
Los receptores en las superficies endocárdicas de los ventrículos
Los receptores de estiramiento en las aurículas son de dos tipos: los se activan durante la distensión ventricular. La respuesta es bradicar-
que emiten descargas sobre todo durante la sístole auricular (tipo A) dia vagal e hipotensión, comparable a un reflejo barorreceptor. Es
y aquellos que generan descargas principalmente al final de la diás- probable que los receptores de estiramiento del ventrículo izquierdo
tole, al momento del llenado auricular máximo (tipo B). La descarga participen en la preservación del tono vagal que conserva la frecuen-
de los barorreceptores tipo B aumenta cuando el retorno venoso se cia cardiaca baja en reposo. Se conocen varias sustancias inductoras
de los reflejos por la activación de quimiorreceptores cardiopulmo-
nares y probablemente participen en varios trastornos cardiovascu-
lares (Recuadro clínico 32-2).

80% de descenso en la MANIOBRA DE VALSALVA
presión arterial sistémica
70 La función de los receptores puede valorarse mediante la vigilancia
de los cambios en el pulso y la presión arterial que ocurren como
60 respuesta a periodos breves de pujo (espiración forzada contra la
glotis cerrada: la maniobra de Valsalva). Ésta ocurre normalmente
50 durante la tos, la defecación y el levantamiento de objetos pesados.
La presión arterial se eleva al principio del pujo (fig. 32-8) porque el
40 incremento de la presión intratorácica se agrega a la presión de la
sangre en la aorta. Luego cae porque la presión intratorácica alta
30 comprime las venas, lo cual disminuye el retorno venoso y el gasto
cardiaco. Los descensos en la presión arterial y la presión del pulso
20 inhiben a los barorreceptores; esto genera taquicardia y aumento en
la resistencia periférica. Cuando la glotis se abre y la presión intrato-
10 rácica regresa a la normalidad, el gasto cardiaco se restaura, pero los
vasos periféricos están constreñidos. Por tanto, la presión arterial se
0 50 100 150 200 eleva por arriba de lo normal, lo que estimula a los barorreceptores y
Presión en el seno carotídeo (mmHg) causa bradicardia y descenso en la presión hasta valores normales.

FIGURA 326 Caída de la presión arterial sistémica producida por

incremento de varios valores de la presión en el seno carotídeo
aislado. Línea continua: respuesta en un mono normal. Línea
punteada: respuesta en un mono hipertenso que demuestra el reajuste
del barorreceptor (flecha).

594 SECCIÓN V Fisiología cardiovascular

RECUADRO CLÍNICO 32-2

Receptores cardiopulmonares quimiosensibles estancamiento de la sangre en las extremidades inferiores y dis-
minuye el volumen sanguíneo intracardiaco (también llamado
Desde hace casi 150 años, se sabe que la activación de las fibras síncope postural). Este fenómeno se exagera si se combina con
vagales C quimiosensibles en la región cardiopulmonar (p. ej., deshidratación. Los barorreceptores del seno carotídeo perciben
región yuxtacapilar de los alveolos, ventrículos, aurículas, grandes la hipotensión arterial resultante y las fibras aferentes de estos
venas y arteria pulmonar) causa bradicardia marcada, hipotensión receptores desencadenan las señales autonómicas que aumen-
y un periodo breve de apnea seguido de respiración rápida y tan la frecuencia cardiaca y la contractilidad. Sin embargo, los
superficial. Este patrón de respuesta se llama reflejo de Bezold- receptores de presión en la pared del ventrículo izquierdo res-
Jarisch y recibió los nombres de los individuos que comunicaron ponden con la emisión de señales que producen bradicardia
por primera vez estos datos. Tal reflejo puede inducirse con diver- paradójica y descenso de la contractilidad; lo que causa hipoten-
sas sustancias, incluidas capsaicina, serotonina, fenilbiguanida y sión marcada y súbita. Asimismo, las personas sienten mareo y
veratridina. Aunque al principio se consideró una curiosidad far- podrían experimentar pérdida breve del estado de conciencia.
macológica, cada vez hay más evidencia que apoya la idea de que
el reflejo de Bezold-Jarisch se activa durante algunas situaciones AVANCES TERAPÉUTICOS
fisiopatológicas. Por ejemplo, este reflejo puede activarse durante
la isquemia y la reperfusión miocárdicas como resultado del La intervención de mayor importancia en personas que
aumento en la producción de radicales de oxígeno y por agentes experimentan crisis de síncope neurógeno es evitar la
usados como contraste radiográfico para la angiografía coronaria. deshidratación y las situaciones que inducen el hecho
Esto quizá contribuya a la hipotensión que con frecuencia es una adverso. Los episodios del síncope se pueden disminuir
complicación resistente de esta enfermedad. La activación de en frecuencia o evitar, con una ingestión mayor de cloruro
receptores cardiopulmonares quimiosensibles tal vez también sea de sodio en los alimentos o por administración de minera-
parte de un mecanismo de defensa que protege a las personas de locorticoides. El síncope vasovagal se ha tratado con
peligros químicos tóxicos. La activación de los reflejos cardiopul- antagonistas de los receptores adrenérgicos β y diso-
monares puede reducir la cantidad de contaminantes inspirados piramida, antiarrítmico que antagoniza los conductos de
absorbidos en la sangre, lo cual protege los órganos vitales de la sodio. También se han utilizado los marcapasos cardiacos
toxicidad potencial de dichos contaminantes y facilita su elimina- para estabilizar la frecuencia cardiaca durante episodios
ción. Por último, el síndrome de lentitud cardiaca con hipotensión que normalmente desencadenarían bradicardia.
(síncope vasovagal) se ha atribuido a la activación del reflejo de
Bezold-Jarisch. El síncope vasovagal puede aparecer después de
permanecer mucho tiempo en posición vertical, lo cual genera

+40

Presión 0
esofágica
(cmH2O)

–40

Inicio Final 10 s

200

Presión
arterial
(mmHg)

0

FIGURA 328 Diagrama de la respuesta al pujo (maniobra de en la aorta. Luego cae porque la presión intratorácica alta comprime las
venas, lo cual reduce el retorno venoso y el gasto cardiaco. (Cortesía de M.
Valsalva) en un varón normal, registrada con una aguja en la arteria
braquial. La presión arterial se eleva al principio del esfuerzo porque el McIlroy.)
aumento de la presión intratorácica se agrega a la presión de la sangre

CAPÍTULO 32 Mecanismos reguladores cardiovasculares 595

En pacientes que no tienen un sistema nervioso simpático fun- La elevación de la presión parcial de dióxido de carbono esti-
cional, se producirán aún cambios de la frecuencia cardiaca porque mula la parte rostral ventrolateral del bulbo raquídeo, pero el efecto
están intactos los barorreceptores y los neumogástricos. Sin embar- directo de la hipercapnia es la vasodilatación. Por consiguiente, las
go, en pacientes con insuficiencia autonómica, un síndrome en el acciones central y periférica tienden a cancelarse entre sí. La hiper-
cual se altera la función autonómica, no hay cambios en la frecuen- ventilación moderada, que disminuye de modo significativo la pre-
cia cardiaca. Por razones que aún se desconocen, los individuos con sión de dióxido de carbono en la sangre, origina vasoconstricción
hiperaldosteronismo primario tampoco presentan los cambios en la cutánea y cerebral en seres humanos, pero hay poco cambio en la
frecuencia cardiaca y el aumento en la presión arterial cuando la pre- presión arterial. La exposición a altas concentraciones de dióxido de
sión intratorácica regresa a la normalidad. Su respuesta a la manio- carbono se relaciona con vasodilatación cutánea y cerebral marcada,
bra de Valsalva se normaliza luego de extirpar el tumor secretor de pero en otras regiones hay vasoconstricción y, casi siempre, aumento
aldosterona. lento en la presión arterial.

REFLEJO QUIMIORRECEPTOR REGULACIÓN LOCAL
PERIFÉRICO
AUTORREGULACIÓN
Los quimiorreceptores arteriales periféricos en los cuerpos carotí-
deos y aórticos tienen índices muy altos de flujo sanguíneo. Estos La habilidad de los tejidos para controlar su propio flujo sanguíneo
receptores se activan sobre todo por el descenso de la presión parcial se conoce como autorregulación. La mayoría de los lechos vascula-
de oxígeno (PaO2), pero también responden al incremento en la pre- res posee una capacidad intrínseca para compensar los cambios
sión parcial de dióxido de carbono (PaCO2) y el pH. Los quimiorre- moderados en la presión de perfusión mediante variaciones en la
ceptores ejercen sus efectos principales en la respiración, pero su resistencia vascular, de manera que el flujo sanguíneo permanece
activación también causa vasoconstricción. Los cambios en la fre- relativamente constante. Dicha capacidad está bien desarrollada en
cuencia cardiaca son variables y dependen de varios factores, inclui- los riñones (cap. 37), pero también se ha observado en mesenterio,
dos los cambios en la respiración. Un efecto directo en la activación músculo estriado, cerebro, hígado y miocardio. Quizá se deba en
del quimiorreceptor es el aumento de la actividad nerviosa vagal. No parte a la respuesta contráctil intrínseca del músculo liso al estira-
obstante, la hipoxia produce hiperpnea y aumento en la secreción de miento (teoría miogénica de la autorregulación). Conforme se ele-
catecolaminas en la médula suprarrenal, efectos que causan taqui- va la presión, los vasos sanguíneos se distienden y las fibras de
cardia y aumento del gasto cardiaco. Una hemorragia generadora de músculo liso vasculares que rodean los vasos se contraen. Si se pro-
hipotensión estimula los quimiorreceptores por el decremento del pone que el músculo responde a la tensión en la pared vascular, esta
flujo sanguíneo a los quimiorreceptores, con la anoxia consiguiente teoría podría explicar el mayor grado de contracción con presiones
por estancamiento en esos órganos. La descarga del quimiorreceptor más altas; la tensión en la pared es proporcional a la presión de dis-
contribuye a la producción de las ondas de Mayer. Éstas no deben tensión multiplicada por el radio del vaso (ley de Laplace; cap. 31), y
confundirse con las ondas de Traube-Hering, que corresponden a la conservación de una tensión de la pared determinada conforme se
fluctuaciones en la presión arterial sincronizadas con la respiración. eleva la presión, requeriría un descenso en el radio. Las sustancias
Las ondas de Mayer son oscilaciones lentas y regulares en la presión vasodilatadoras tienden a acumularse en los tejidos activos y estos
arterial que ocurren con una frecuencia aproximada de una en 20 a “metabolitos” también contribuyen a la autorregulación (teoría
40 s durante la hipotensión. En tales condiciones, la hipoxia estimu- metabólica de la autorregulación). Cuando disminuye el flujo san-
la los quimiorreceptores. La estimulación eleva la presión arterial, lo guíneo, aquéllos se acumulan y los vasos se dilatan; si el flujo sanguí-
cual mejora el flujo sanguíneo en los órganos receptores y elimina el neo aumenta, los mismos tienden a diluirse y ser arrastrados.
estímulo a los quimiorreceptores; por ello, la presión cae y se inicia
un nuevo ciclo. METABOLITOS
VASODILATADORES
QUIMIORRECEPTORES
CENTRALES Los cambios metabólicos que producen vasodilatación incluyen el
descenso en la presión de oxígeno y el pH en la mayoría de los teji-
Cuando la presión intracraneal aumenta, se afecta el riego sanguíneo dos. Estos cambios inducen relajación de las arteriolas y los esfínte-
a las neuronas de la parte rostral ventrolateral del bulbo raquídeo; la res precapilares. En particular, una caída focal en la presión de
hipoxia y la hipercapnia locales incrementan su descarga. Esto activa oxígeno puede iniciar un programa de expresión génica vasodilata-
los quimiorreceptores centrales situados en la superficie ventrolate- dora consecutiva a la producción de factor 1α inducible por hipoxia
ral del bulbo raquídeo. El aumento resultante en la presión arterial (HIF-1α), un factor de transcripción con múltiples blancos. Los
sistémica (reflejo de Cushing) tiende a restaurar el flujo sanguíneo aumentos en la presión de dióxido de carbono y la osmolalidad tam-
al bulbo raquídeo. En un intervalo considerable, la elevación de la bién dilatan los vasos. La acción dilatadora directa del CO2 es más
presión arterial es proporcional a la de la presión intracraneal. El pronunciada en la piel y el cerebro. Los efectos vasoconstrictores
incremento en la presión arterial induce un descenso reflejo en la mediados por mecanismos nerviosos de la hipoxia y la hipercapnia
frecuencia cardiaca a través de los barorreceptores arteriales. Por tal sistémicas, a diferencia de la hipoxia y la hipercapnia locales, ya se
razón, es característica la bradicardia y no la taquicardia en pacien- trataron antes. Un aumento en la temperatura ejerce un efecto vaso-
tes con hipertensión intracraneal.

596 SECCIÓN V Fisiología cardiovascular

dilatador y la elevación térmica en los tejidos activos (por el calor del demostrado que es valiosa en la prevención de infarto al miocardio,
metabolismo) quizá contribuya a la vasodilatación. El potasio es otra angina inestable, episodios isquémicos transitorios y apoplejía.
sustancia acumulada de forma local y tiene actividad dilatadora
demostrada a causa de la hiperpolarización de las células musculares ÓXIDO NÍTRICO
lisas vasculares. Asimismo, el lactato contribuye a la dilatación. En
tejidos lesionados, la histamina liberada de las células dañadas Hace 20 años, una observación fortuita condujo al descubrimiento
aumenta la permeabilidad capilar. Por tanto, tal vez ésta sea la cau- de que el endotelio tiene una función clave en la vasodilatación.
sante de parte de la hinchazón en las áreas inflamadas. Es factible Muchos estímulos diferentes actúan sobre las células endoteliales
que la adenosina tenga actividad vasodilatadora en el músculo car- para producir factor de relajación derivado del endotelio (EDRF),
diaco, pero no en el músculo estriado; también inhibe la liberación una sustancia conocida hoy como óxido nítrico (NO). Este último
de noradrenalina. se sintetiza a partir de arginina (fig. 32-9) en una reacción catalizada
por la óxido nítrico sintasa (NOS). Se han identificado tres isofor-
VASOCONSTRICCIÓN LOCALIZADA mas de esta enzima: óxido nítrico sintasa 1 (NOS 1), en el sistema
nervioso; óxido nítrico sintasa 2 (NOS 2), la cual se encuentra en los
Las arterias y las arteriolas lesionadas se constriñen con fuerza. Pare- macrófagos y otras células inmunitarias, y óxido nítrico sintasa 3
ce que la constricción se debe en parte a la liberación local de sero- (NOS 3), hallada en las células endoteliales. La NOS 1 y la NOS 3 se
tonina de las plaquetas que se adhieren a la pared vascular en el área activan por medio de agentes que aumentan la concentración intra-
dañada. Las venas lesionadas se constriñen. celular de calcio, incluidos los vasodilatadores acetilcolina y bradici-
nina. La óxido nítrico sintasa de las células inmunitarias no se activa
El descenso en la temperatura del tejido causa vasoconstricción con calcio, sino mediante citocinas. El óxido nítrico formado en el
y esta respuesta local al frío participa en la regulación de la tempera- endotelio difunde a las células de músculo liso, donde activa la gua-
tura (cap. 17). nilil ciclasa soluble que produce 3,5-monofosfato de guanosina cícli-
co (cGMP; fig. 32-9), el cual a su vez media la relajación del músculo
SUSTANCIAS SECRETADAS liso vascular. El óxido nítrico se desactiva con hemoglobina.
POR EL ENDOTELIO
La adenosina, el péptido natriurético auricular (ANP) y los
CÉLULAS ENDOTELIALES receptores H2 para histamina causan relajación del músculo liso vas-
cular, independiente del endotelio. Sin embargo, la acetilcolina, la
Como se indicó en el capítulo 31, las células endoteliales constituyen
un tejido grande e importante. Secretan muchos factores de creci- L-arginina + O2 + NADPH
miento y sustancias vasoactivas. Estas últimas incluyen prostaglan-
dinas y tromboxanos, óxido nítrico y endotelinas. Ach Ca2+ NOS Tiol
Tetrahidro-
PROSTACICLINA Y TROMBOXANO A2 Bradicinina
biopterina
La prostaciclina se genera en las células endoteliales y, el tromboxa- Fuerza FAD
no A2, en las plaquetas a partir de un precursor común, el ácido ara- de corte FMN
quidónico, mediante la vía de la ciclooxigenasa. El tromboxano A2
promueve la agregación plaquetaria y la vasoconstricción, en tanto Citrulina + NO + NADP
la prostaciclina inhibe la agregación plaquetaria y fomenta la vasodi-
latación. El equilibrio entre el tromboxano A2 plaquetario y la pros- Guanilil GTP
taciclina favorece la agregación plaquetaria localizada y la formación ciclasa cGMP
subsiguiente del coágulo (cap. 31), al tiempo que previene la exten- soluble
sión excesiva del coágulo y mantiene el flujo sanguíneo alrededor de
éste. Relajación del músculo liso

El balance entre tromboxano A2 y prostaciclina puede desviarse FIGURA 329 Síntesis de óxido nítrico a partir de arginina en las
hacia la prostaciclina con la administración de dosis bajas de ácido
acetilsalicílico. Este fármaco produce inhibición irreversible de la células endoteliales y su acción mediante la estimulación de la
ciclooxigenasa por acetilación de un residuo de serina en su sitio guanilil ciclasa soluble y la generación de monofosfato de
activo. Es obvio que esto disminuye la producción de tromboxano guanosina cíclico (cGMP) para inducir relajación de las células
A2 y prostaciclina. Sin embargo, las células endoteliales generan nue- musculares vasculares. La forma endotelial de la óxido nítrico sintasa
va ciclooxigenasa en cuestión de horas, mientras las plaquetas no (NOS) se activa por aumento en la concentración intracelular de calcio, y
pueden sintetizar la enzima y el valor se eleva sólo conforme las pla- se genera un incremento por efecto de la acetilcolina (Ach), la
quetas nuevas ingresan a la circulación. Éste es un proceso lento por- bradicinina o las fuerzas de corte que actúan sobre la membrana celular.
que la vida media de las plaquetas es de casi cuatro días. Por tanto, la El tiol, la tetrahidrobiopterina, el dinucleótido de flavina y adenina (FAD)
utilización de cantidades pequeñas de ácido acetilsalicílico por y el mononucleótido de flavina (FMN) son cofactores necesarios. Como
periodos prolongados disminuye la formación de coágulos y se ha paso siguiente, se difunde el óxido nítrico a células de músculo liso
vecinas, en la pared del vaso (cuadro inferior), difunde a través de la
membrana plasmática y activa la guanilil ciclasa soluble para inducir un
incremento de cGMP celular y relajación de músculo liso. NADPH, fosfato
de dinucleótido de dihidronicotinamida adenina; NADP, fosfato de
dinucleótido de nicotinamida y adenina; GTP, trifosfato de guanosina.

CAPÍTULO 32 Mecanismos reguladores cardiovasculares 597

histamina a través de los receptores H1, la bradicinina, el péptido conocen las funciones relativas del óxido nítrico, el monóxido de
intestinal vasoactivo (VIP), la sustancia P y algunos otros polipépti- carbono y el H2S.
dos actúan a través del endotelio; varios vasoconstrictores cuya
acción es directa sobre el músculo liso vascular, inducirían una cons- ENDOTELINAS
tricción mucho mayor si sus efectos no se limitaran por su habilidad
para inducir al mismo tiempo la liberación de óxido nítrico. Cuando Las células endoteliales producen endotelina-1, uno de los vaso-
el flujo a un tejido aumenta de manera súbita por la dilatación arte- constrictores más potentes aislados hasta ahora. Las endotelinas 1
riolar, las arterias grandes que llegan al tejido también se dilatan. (ET-1), 2 (ET-2) y 3 (ET-3) son integrantes de una familia de tres
Esta dilatación inducida por el flujo se debe a la liberación local de polipéptidos similares con 21 aminoácidos. Cada molécula está
óxido nítrico. Asimismo, los productos de la agregación plaquetaria codificada en un gen distinto. La estructura única de las endotelinas
propician la liberación de óxido nítrico y la vasodilatación resultante se parece a la de las sarafotoxinas, polipéptidos que se encuentran en
ayuda a conservar permeables los vasos sanguíneos con endotelio el veneno de una serpiente, el áspid israelí de madriguera.
intacto. Esto contrasta con los vasos sanguíneos lesionados, en los
cuales el endotelio se daña en el sitio de la lesión, las plaquetas se ENDOTELINA 1
agregan y producen vasoconstricción (cap. 31).
En las células endoteliales, el producto del gen para endotelina 1 se
Hay más pruebas de una participación fisiológica del óxido procesa hasta una prohormona de 39 aminoácidos, la endotelina 1
nítrico en la observación de que los ratones carentes de óxido nítrico grande, que posee alrededor de 1% de la actividad de la endotelina
sintasa 3 son hipertensos. Esto sugiere que la liberación tónica de 1. La prohormona se divide en un enlace triptófano-valina (Trp-Val)
óxido nítrico sintasa es necesaria para mantener la presión arterial para formar endotelina 1 por acción de la enzima convertidora de
normal. endotelina. Pequeñas cantidades de endotelina 1 grande y endoteli-
na 1 se secretan a la sangre, pero la mayor parte se libera de modo
El óxido nítrico también participa en la remodelación vascular local y actúa de manera paracrina.
y la angiogénesis, y es factible su acción en la patogenia de la ateroes-
clerosis. En este aspecto, es interesante que algunos pacientes con Se han clonado dos receptores distintos para endotelina, ambos
trasplante cardiaco generen una modalidad acelerada de ateroescle- acoplados con la fosfolipasa C mediante proteínas G (cap. 2). El
rosis en los vasos del trasplante y hay razón para creer que esto se receptor ETA, específico para endotelina 1, se encuentra en muchos
desencadena por daño endotelial. La nitroglicerina y otros vasodila- tejidos y media la vasoconstricción producida por endotelina 1. El
tadores muy valiosos en el tratamiento de la angina actúan mediante receptor ETB responde a las tres endotelinas y se acopla con las pro-
la estimulación de la guanilil ciclasa de la misma manera que el óxi- teínas G heterotriméricas inhibidoras (Gi). Es probable que participe
do nítrico. en la vasodilatación y parece mediar los efectos de las endotelinas en
el desarrollo (véase más adelante).
La erección del pene ocurre por liberación de óxido nítrico, con
la vasodilatación subsiguiente y la ingurgitación de los cuerpos REGULACIÓN DE LA SECRECIÓN
cavernosos (cap. 23). Esto explica la eficacia de los fármacos, como el
sildenafilo, los cuales reducen la desintegración del monofosfato La endotelina 1 no se almacena en gránulos secretores y la mayoría
cíclico de guanosina. de los factores reguladores alteran la transcripción de su gen, lo cual
cambia la secreción que ocurre poco después. Los factores que acti-
OTRAS FUNCIONES van e inhiben al gen se resumen en el cuadro 32-4.
DEL ÓXIDO NÍTRICO
FUNCIONES CARDIOVASCULARES
El óxido nítrico está presente en el cerebro y al actuar mediante el
cGMP, es importante en la función cerebral (cap. 7). Es necesario Como se indicó antes, parece que la endotelina 1 es sobre todo un
para la actividad antimicrobiana y citotóxica de varias células infla- regulador paracrino del tono vascular. Sin embargo, ésta no se eleva
matorias, aunque el efecto neto en la inflamación y la lesión hística en la hipertensión; en ratones en los que se realizó bloqueo génico
depende de la cantidad y la cinética de la liberación, lo cual a su vez de un alelo del gen para endotelina 1, la presión arterial en realidad
es una consecuencia de la isoforma específica de óxido nítrico sinta- se eleva, en lugar de disminuir. No obstante, la concentración de la
sa implicada. En el tubo digestivo, aquél es importante para la relaja- endotelina-1 circulante se incrementa en la insuficiencia cardiaca
ción del músculo liso. Otras funciones del óxido nítrico se mencionan congestiva y después del infarto al miocardio; por ello, quizá partici-
en otras partes de este libro. pe en la fisiopatología de estas enfermedades.

MONÓXIDO DE CARBONO OTRAS FUNCIONES
DE LAS ENDOTELINAS
La producción de monóxido de carbono (CO) a partir de hem se
muestra en la figura 28-4. La enzima HO2, que cataliza la reacción, se La endotelina 1 se encuentra en el cerebro y los riñones, además de
encuentra en los tejidos cardiovasculares y cada vez hay más eviden- las células endoteliales. La endotelina 2 se produce sobre todo en
cia de que al igual que el óxido nítrico, el monóxido de carbono riñones e intestino. La endotelina 3 se encuentra en la sangre y exis-
genera dilatación local de los vasos sanguíneos. Resulta interesante
que el sulfuro de hidrógeno (H2S) surja también como un tercer
transmisor gaseoso que regula el tono vascular, aunque aún se des-

598 SECCIÓN V Fisiología cardiovascular

CUADRO 324 Regulación de la secreción de endotelina-1 KII KI

mediante la transcripción de su gen Lys Arg Pro Pro Gly Phe Ser Pro Phe Arg

Estimulantes Aminopeptidasa

Angiotensina II Arg Pro Pro Gly Phe Ser Pro Phe Arg
Catecolaminas
Factores de crecimiento KII KI
Hipoxia
Insulina FIGURA 3210 Cininas. La lisilbradicinina (arriba) puede
LDL oxidada
HDL convertirse en bradicinina (abajo) por acción de la aminopeptidasa. Los
Fuerza de corte péptidos son desactivados por la cininasa I (KI) o la cininasa II (KII) en
Trombina los sitios indicados por las flechas cortas.

Inhibidores La lisilbradicinina puede convertirse en bradicinina por acción de la
aminopeptidasa. Ambos péptidos se metabolizan hasta fragmentos
NO inactivos por efecto de la cininasa I, una carboxipeptidasa que eli-
ANP mina la arginina (Arg) del extremo carboxil. Además, la dipepti-
PGE2 dilcarboxipeptidasa cininasa II desactiva la bradicinina y la
Prostaciclina lisilbradicinina mediante la eliminación de fenilalanina-arginina
(Phe-Arg) del extremo carboxil. La cininasa II es la misma enzima
ANP, péptido natriurético auricular; HDL, lipoproteína de alta densidad; que la enzima convertidora de angiotensina, que elimina la histidi-
LDL, lipoproteína de baja densidad; NO, óxido nítrico; PGE2, prostaglandina E2, na-leucina (His-Leu) del extremo carboxil de la angiotensina I.
VIP, péptido intestinal vasoactivo.
La bradicinina y la lisilbradicinina se forman a partir de dos
ten altas concentraciones en cerebro. Asimismo, ésta se halla en proteínas precursoras: cininógeno de alto peso molecular y el cini-
riñones y tubo digestivo. Las endotelinas son abundantes en el encé- nógeno de bajo peso molecular (fig. 32-11). Se constituyen por
falo y a temprana edad, se generan en los astrocitos y las neuronas; se corte y empalme alternativo de un solo gen situado en el cromosoma
encuentran también en los ganglios de la raíz dorsal, células del asta 3. Las proteasas llamadas calicreínas liberan a los péptidos de sus
ventral, corteza, hipotálamo y células cerebelares de Purkinje. Tam- precursores. En los seres humanos, éstas son productos de una fami-
bién participan en la regulación del transporte a través de la barrera lia de tres genes ubicados en el cromosoma 19. Hay dos tipos de ca-
hematoencefálica. Se conocen receptores para endotelina en las licreínas: calicreína plasmática, que circula en forma inactiva y,
células mesangiales (cap. 37) y el polipéptido tiene una función en la calicreína hística, que parece encontrarse sobre todo en las mem-
retroalimentación tubuloglomerular. branas apicales de las células encargadas del transporte transcelular
de electrólitos. La calicreína hística se halla en muchos tejidos,
Los ratones con deleción de ambos alelos del gen para endoteli- incluidos glándulas sudoríparas y salivales, páncreas, próstata, intes-
na 1 manifiestan anomalías craneofaciales graves y mueren debido a tino y riñones. La calicreína hística actúa sobre el cininógeno de alto
insuficiencia respiratoria cuando nacen; también tienen megacolon peso molecular para formar bradicinina y, sobre el cininógeno de
(enfermedad de Hirschsprung), al parecer porque las células que bajo peso molecular, para constituir lisilbradicinina. Cuando se acti-
debieran formar el plexo mientérico no migran a la parte distal del va, la calicreína plasmática actúa sobre el cininógeno de alto peso
colon (véase cap. 27). Además, las endotelinas participan en el cierre molecular y forma bradicinina.
del conducto arterioso al nacer.
La calicreína plasmática inactiva (precalicreína) se convierte
en la modalidad activa, calicreína, por acción del factor XII activo, el

REGULACIÓN HORMONAL XII XIIa Coagulación
SISTÉMICA
Calicreína Precalicreína
Muchas hormonas circulantes afectan al sistema vascular. Las hor- plasmática
monas vasodilatadoras incluyen cininas, péptido intestinal vasoacti- Bradicinina
vo y péptido natriurético auricular. Las hormonas vasoconstrictoras Cininógeno de HMW Lisilbradicinina
circulantes incluyen vasopresina, noradrenalina, adrenalina y angio- Cininógeno de LMW
tensina II.
Calicreína
CININAS hística

En el organismo existen dos péptidos vasodilatadores relacionados FIGURA 3211 Formación de las cininas a partir de los
llamados cininas. Uno es el nonapéptido bradicinina, el otro es el
decapéptido lisilbradicinina, también llamado calidina (fig. 32-10). cininógenos de alto peso molecular (HMW) y de bajo peso
molecular (LMW).

CAPÍTULO 32 Mecanismos reguladores cardiovasculares 599

cual inicia la parte intrínseca de la cascada de coagulación. La cali- para preservar el volumen del líquido extracelular (cap. 20). Ade-
creína también activa al factor XII en un ciclo de retroalimentación más, hay sistemas de renina-angiotensina en muchos órganos dife-
positiva, y el cininógeno de alto peso molecular tiene una acción rentes, así que es probable su presencia en las paredes vasculares. La
activadora del factor XII (fig. 32-12). angiotensina II generada en las paredes vasculares quizá sea impor-
tante en algunas modalidades de hipertensión clínica. La función del
Las actividades de ambas cininas se parecen a las de la histami- angiotensinógeno II en la regulación cardiovascular se demuestra
na. De forma predominante son paracrinas, aunque también se ampliamente con el uso difundido de los llamados inhibidores de la
identifican cantidades pequeñas en la sangre circulante. Éstas gene- enzima convertidora de angiotensina como fármacos antihiperten-
ran contracción del músculo liso visceral, pero relajan el músculo sores.
liso vascular a través del óxido nítrico, lo cual reduce la presión arte-
rial. También aumentan la permeabilidad capilar, atraen leucocitos y La urotensina-II, polipéptido aislado originalmente de la
causan dolor cuando se inyectan bajo la piel. Dichas cininas se for- médula espinal de peces, aparece en tejido cardiaco y vascular de
man durante la secreción activa en las glándulas sudoríparas, las humanos; es uno de los vasoconstrictores de mamíferos más poten-
glándulas salivales y la porción exocrina del páncreas; tal vez tam- tes que se conocen y está en fase de estudio su participación en muy
bién causen el aumento del flujo sanguíneo cuando los tejidos secre- diversas enfermedades y estados patológicos diferentes en humanos.
tan sus productos de manera activa. Por ejemplo, se ha señalado el incremento de los niveles de urotensi-
na II y su receptor en sujetos con hipertensión e insuficiencia cardia-
Se han identificado dos receptores para bradicinina, B1 y B2. ca y pudieran ser marcadores de enfermedad en dichas entidades y
Treinta y seis por ciento de sus residuos de aminoácidos es idéntico en otras más.
y ambos se acoplan con proteínas G. Quizás el receptor B1 medie los
efectos generadores del dolor de las cininas, pero se sabe poco sobre RESUMEN DEL CAPÍTULO
su distribución y función. El receptor B2 tiene homología marcada
con el receptor H2 y se encuentra en muchos tejidos diferentes. ■ Las neuronas de la parte rostral ventrolateral del bulbo raquídeo
se proyectan al haz intermediolateral toracolumbar y liberan
HORMONAS NATRIURÉTICAS glutamato hacia las neuronas simpáticas preganglionares que
inervan al corazón y los vasos sanguíneos.
Hay una familia de péptidos natriuréticos participantes en la regula-
ción vascular; dicha familia incluye el péptido natriurético auricular ■ El núcleo del haz solitario emite la principal señal excitadora a las
(ANP) secretado por el corazón, el péptido natriurético cerebral neuronas motoras vagales cardiacas en el núcleo ambiguo.
(BNP) y el péptido natriurético tipo C (CNP). Éstos se liberan como
respuesta a la hipervolemia. Los péptidos natriuréticos auricular y ■ El seno carotídeo y los barorreceptores depresores aórticos están
cerebral circulan, mientras el tipo C actúa sobre todo en el ámbito inervados por ramas del IX y X pares craneales, respectivamente
paracrino. En general, estos péptidos contrarrestan la acción de (nervios depresores glosofaríngeo y aórtico). Estos receptores son
varios agentes vasoconstrictores y disminuyen la presión arterial. muy sensibles a los cambios en la presión del pulso, pero también
Los péptidos natriuréticos auricular y cerebral también coordinan el responden a cambios en la presión arterial media.
control del tono vascular mediante la homeostasis del líquido y los
electrólitos por sus efectos en riñones. ■ Los nervios de los barorreceptores terminan en el núcleo del
haz solitario y liberan glutamato. Las neuronas del núcleo del haz
VASOCONSTRICTORES CIRCULANTES solitario (NTS) se proyectan a la parte ventrolateral caudal del
bulbo raquídeo y al núcleo ambiguo, y liberan glutamato. Las
La vasopresina es un vasoconstrictor potente, pero cuando se inyec- neuronas de dicha región ventrolateral caudal del bulbo raquídeo
ta en personas normales se presenta un descenso compensador en el se proyectan a la parte rostral ventrolateral del mismo y liberan
gasto cardiaco; por ello, cambia poco la presión arterial. Su función ácido aminobutírico γ. Esto induce un descenso de la actividad
en la regulación de la presión arterial se describe en el capítulo 17. simpática y aumento de la acción vagal (o sea, el reflejo
barorreceptor).
La noradrenalina tiene acción vasoconstrictora generalizada,
mientras la adrenalina dilata los vasos en músculo estriado e hígado. ■ La activación de los quimiorreceptores periféricos en los cuerpos
La falta de importancia relativa de la noradrenalina circulante, a carotídeo y aórtico por la disminución en la presión parcial de
diferencia de la noradrenalina liberada en los nervios vasomotores, oxígeno o el aumento en la presión parcial de dióxido de carbono
se señala en el capítulo 20, en el cual se describen con detalle las origina un incremento de la vasoconstricción. Los cambios en la
acciones cardiovasculares de las catecolaminas. frecuencia cardiaca son variables y dependen de diversos factores,
incluidos los cambios en la respiración.
La angiotensina II tiene un efecto vasoconstrictor generalizado.
Se forma por acción de la enzima convertidora de angiotensina ■ Además de varias señales nerviosas, las neuronas de la parte
sobre la angiotensina I, la cual se libera por el efecto de la renina rostral ventrolateral del bulbo raquídeo se activan de manera
proveniente de los riñones en el angiotensinógeno circulante (cap. directa por la hipoxia y la hipercapnia.
38). A su vez, la secreción de la renina aumenta cuando cae la pre-
sión arterial o cuando se reduce el volumen del líquido extracelular ■ La mayoría de los lechos vasculares tiene una habilidad intrínseca
(ECF); por esto, la angiotensina II ayuda a mantener la presión arte- para reaccionar a los cambios en la presión arterial dentro de
rial. Asimismo, esta molécula incrementa la ingestión de agua y esti- cierto intervalo, mediante la modificación de la resistencia
mula la secreción de aldosterona; el aumento en la formación de vascular para conservar el flujo sanguíneo estable. Esta propiedad
angiotensina II es parte del mecanismo homeostásico que opera se conoce como autorregulación.

■ Los factores locales, como la presión de oxígeno, el pH, la
temperatura y los productos metabólicos, contribuyen a la
regulación vascular; muchos generan vasodilatación para
restaurar el flujo sanguíneo.

600 SECCIÓN V Fisiología cardiovascular

■ El endotelio es una fuente importante de mediadores vasoactivos D) El GABA es liberado por neuronas de CVLM que establecen
que actúan para contraer o relajar el músculo liso vascular. proyecciones con RVLM.

■ Tres mediadores gaseosos (óxido nítrico, monóxido de carbono y E) El glutamato es liberado por las neuronas CVLM que
sulfuro de hidrógeno) son reguladores importantes de la establecen proyecciones con NTS.
vasodilatación.
5. Una mujer de 53 años con una neumopatía crónica que presenta
■ Las endotelinas y la angiotensina II producen vasoconstricción y dificultad para respirar. Sus cifras de PO2 y PCO2 arteriales eran de
tal vez participen en la patogenia de algunas presentaciones de 50 y 60 mm Hg, respectivamente. De los señalamientos siguientes
hipertensión. respecto a quimiorreceptores: ¿cuál es el acertado?

PREGUNTAS DE OPCIÓN MÚLTIPLE A) Los quimiorreceptores periféricos son muy sensibles a
incrementos pequeños de PCO2 arterial.
Para todas las preguntas seleccione la mejor respuesta, a menos que se
especifique otra indicación. B) La activación de los quimiorreceptores arteriales hace que
disminuya la tensión arterial.
1. Cuando un feocromocitoma (tumor de la médula suprarrenal)
libera súbitamente gran cantidad de adrenalina a la circulación, se C) Los quimiorreceptores periféricos están situados en NTS.
espera que la frecuencia cardiaca del paciente D) Los quimiorreceptores centrales se activan cuando aumenta la

A) aumente porque el incremento de la presión arterial estimula tensión intracraneal, lo cual hace que disminuya la corriente
los barorreceptores carotídeos y aórticos. sanguínea al bulbo raquídeo.
E) Los quimiorreceptores centrales son activados por incrementos
B) se incremente porque la adrenalina tiene un efecto de pH hístico.
cronotrópico directo en el corazón.
6. Varón de 55 años de edad que acudió a su médico familiar y le
C) aumente por el incremento de la descarga parasimpática al señaló que mostraba disfunción eréctil. Se le recetó Viagra y en las
corazón. visitas de vigilancia señaló que había mejorado
extraordinariamente con tal tratamiento su capacidad de lograr
D) disminuya porque el aumento de la presión arterial estimula los una erección sostenida. De los siguientes mediadores vasoactivos:
quimiorreceptores carotídeos y aórticos. ¿cuál aumentaría su acción en este paciente?

E) disminuya por el aumento en la descarga parasimpática tónica A) Histamina.
al corazón. B) Endotelina-1.
C) Prostaciclina.
2. Varón de 65 años que había presentado crisis frecuentes de síncope D) Óxido nítrico.
al levantarse de la cama por la mañana. Se diagnosticó E) Péptido natriurético auricular.
hipotensión ortostática por funcionamiento deficiente de sus
reflejos barorreceptores. La activación de este tipo de reflejos: BIBLIOGRAFÍA ADICIONAL

A) Interviene principalmente en la regulación a corto plazo de la Ahluwalia A, MacAllister RJ, Hobbs AJ: Vascular actions of natriuretic
tensión arterial. peptides. Cyclic GMP-dependent and -independent mechanisms.
Basic Res Cardiol 2004;99:83.
B) Hace que se acelere la frecuencia cardiaca por inhibición de las
motoneuronas cardiacas vagales. Benarroch EE: Central Autonomic Network. Functional Organization
and Clinical Correlations. Futura Publishing, 1997.
C) Inhibe las neuronas en el CVLM.
D) Excita las neuronas en el RVLM. Chapleau MW, Abboud F (editors): Neuro-cardiovascular regulation:
E) Actúa sólo en situaciones en que aumenta en grado From molecules to man. Ann NY Acad Sci 2001;940.

extraordinario la presión arterial. Charkoudian N, Rabbitts JA: Sympathetic neural mechanisms in
human cardiovascular health and disease. Mayo Clinic Proc
3. Una mujer de 45 años cuya presión arterial era de 155/95, acudió a 2009;84:822.
consulta para revisión. Era la primera vez que acudía y la primera
vez que se le practicaba ese tipo de maniobra en los últimos años. de Burgh Daly M: Peripheral Arterial Chemoreceptors and Respiratory-
El médico sugirió que comenzara a medir ella misma en su hogar Cardiovascular Integration. Clarendon Press, 1997.
la presión arterial. Cabría esperar que aumente la actividad de
nervios simpáticos: Haddy FJ, Vanhouttee PM, Feletou M: Role of potassium in regulating
blood flow and blood pressure. Am J Physiol Regul Integr Comp
A) Si se activaran los receptores de glutamato en NTS. Physiol 2006;290:R546.
B) Si se activaran los receptores de GAMA en RVLM.
C) Si se activaran los receptores de glutamato en CVLM. Loewy AD, Spyer KM (editors): Central Regulation of Autonomic
D) Durante lapsos de estrés. Function. Oxford University Press, 1990.
E) Cuando la persona pasa de la posición erecta al decúbito.
Marshall JM: Peripheral chemoreceptors and cardiovascular regulation.
4. De los neurotransmisores siguientes: ¿cuáles corresponden Physiol Rev 1994;74:543.
exactamente a la vía del sistema autónomo?
Paffett ML, Walker BR: Vascular adaptations to hypoxia: Molecular and
A) Las neuronas del NTS que envían proyecciones a RVLM cellular mechanisms regulating vascular tone. Essays Biochem
liberan GABA. 2007;43:105.

B) El glutamato es liberado por las neuronas de CVLM que Ross B, McKendy K, Giaid A: Role of urotensin II in health and disease.
establecen proyecciones con IML. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2010;298:R1156.

C) El GABA es liberado por las neuronas NTS que establecen Trouth CO, Millis RM, Kiwull-Schöne HF, Schläfke ME: Ventral
proyecciones con el núcleo ambiguo. Brainstem Mechanisms and Control of Respiration and Blood
Pressure. Marcel Dekker, 1995.

Circulación por regiones CAPÍTULO
especiales
33

OBJETIVOS ■ Definir las características especiales de la circulación en cerebro, vasos coronarios,
piel y feto, así como su regulación.
Después de revisar este
capítulo, el lector será ■ Describir cómo se forma y reabsorbe el líquido cefalorraquídeo (LCR), y su función
capaz de: en la protección del cerebro contra lesiones.

■ Comprender cómo la barrera hematoencefálica impide la entrada de sustancias
específicas al encéfalo.

■ Identificar cómo las arterias coronarias satisfacen las necesidades de oxígeno del
miocardio contráctil y las consecuencias de su oclusión.

■ Listar las reacciones vasculares de la piel y los reflejos que las producen.

■ Comprender cómo el feto recibe el oxígeno y los nutrientes en el útero, así como
los fenómenos circulatorios requeridos para una transición a la vida independiente
después del nacimiento.

INTRODUCCIÓN La circulación portal de la hipófisis anterior se describe en el
capítulo 18; la circulación pulmonar, en el capítulo 35; la circula-
En el cuadro 33-1 se muestra la distribución del gasto cardiaco en ción renal, en el 37 y, la circulación del área esplácnica, sobre todo
las diversas partes del organismo en reposo en una persona del intestino y el hígado, en los capítulos 25 y 28. En este capítulo
normal. Los principios generales descritos en los capítulos se analizan las circulaciones especiales en cerebro, corazón, piel,
precedentes se aplican a la circulación en todas estas regiones, pero placenta y feto.
los suministros vasculares de muchos órganos tienen característi-
cas especiales adicionales que son importantes para su fisiología.

CIRCULACIÓN CEREBRAL: mismo lado. En estados normales, no hay cruzamiento, tal vez por-
CONSIDERACIONES que la presión es igual en ambos lados. Incluso cuando no ocurre así,
ANATÓMICAS los conductos anastomóticos en el polígono no permiten un flujo
muy alto. La oclusión de una arteria carótida, sobre todo en sujetos
VASOS de edad avanzada, a menudo causa síntomas graves de isquemia
cerebral. Hay anastomosis precapilares entre los vasos cerebrales,
El flujo arterial principal al cerebro humano deriva de cuatro arte- pero el flujo a través de estos conductos casi siempre es insuficiente
rias: dos carótidas internas y dos vertebrales. En seres humanos, las para mantener la circulación y evitar el infarto, en caso de oclusión
arterias carótidas tienen mayor importancia cuantitativa. Las arte- de una arteria cerebral.
rias vertebrales se unen para formar la arteria basilar; ésta junto con
las carótidas forman el polígono de Willis debajo del hipotálamo. En seres humanos, el drenaje venoso del cerebro mediante
Dicho polígono es el origen de seis grandes vasos que riegan la cor- venas profundas y senos durales llega sobre todo a las venas yugula-
teza cerebral. Las sustancias inyectadas en una arteria carótida se res internas, aunque una pequeña cantidad de sangre venosa drena
distribuyen casi de manera exclusiva en el hemisferio cerebral del por los plexos venosos oftálmico y pterigoideo, a través de las venas
emisarias de la piel cabelluda y por el sistema de venas paravertebra-
les en el conducto espinal.

601

602 SECCIÓN V Fisiología cardiovascular

CUADRO 331 Flujo sanguíneo en reposo y consumo de oxígeno de varios órganos en un varón adulto

de 63 kg con presión sanguínea media de 90 mmHg y consumo de oxígeno de 250 ml/min

Flujo de sangre Diferencia Consumo de Resistencia Porcentaje del total
arteriovenosa oxígeno (unidades R)a

Región Masa ml/ ml/100 g/ de oxígeno ml/ ml/100 Absoluta Por kg Gasto Consumo de
(kg) min min (ml/L) min g/min 3.6 9.4 cardiaco oxígeno
Hígado 4.3 1.3
2.6 1 500 57.7 34 51 2.0 7.2 27.8 20.4
Riñones 0.3 1 260 420.0 18 6.0 11.7 10.1 23.3 7.2
1.4 14 46 3.3 6.4 42.1 13.9 18.4
Cerebro 3.6 750 54.0 12 0.3 198.4 8.6 4.8
31.0 462 12.8 62 50 0.2 15.6 20.0
Piel 840
2.7 25
Músculo
estriado 60

Músculo 0.3 250 84.0 114 29 9.7 21.4 6.4 4.7 11.6
cardiaco
23.8 336 1.4 129 44 0.2 16.1 383.2 6.2 17.6
Resto del
organismo 63.0 5 400 8.6 46 250 0.4 1.0 63.0 100.0 100.0

Todo el cuerpo

a Las unidades R son la presión (mmHg) dividida entre el flujo sanguíneo (ml/s).
Con autorización de Bard P (ed.): Medical Physiology, 11th ed. Mosby, 1961.

Los vasos cerebrales tienen varias características anatómicas úni- también hay poco transporte vesicular. Sin embargo, hay múltiples sis-
cas. En los plexos coroideos, se observan brechas entre las células endo- temas de transporte en las células capilares. Los capilares cerebrales
teliales de la pared capilar, pero las células epiteliales coroideas que las están rodeados por los pies terminales de los astrocitos (fig. 33-1).
separan del líquido cefalorraquídeo (LCR) se conectan entre sí median- Estos pies terminales se aplican de manera estrecha a la lámina basal de
te uniones intercelulares herméticas. Los capilares de la sustancia cere- los capilares, pero no cubren toda la pared capilar y se observan espa-
bral se parecen a los capilares no fenestrados en el músculo (cap. 31), cios de unos 20 nm entre dichos pies (fig. 33-2). No obstante, los pies
pero hay uniones herméticas entre las células endoteliales que limitan terminales inducen las uniones intercelulares herméticas en los capila-
el paso de sustancias por una ruta paracelular. Además, existen relati- res (cap. 31). El protoplasma de los astrocitos se encuentra alrededor de
vamente pocas vesículas en el citoplasma endotelial y se supone que las sinapsis, donde parece aislar las sinapsis cerebrales unas de otras.

Núcleo Mitocondria

1 Difusión liposoluble, Glucosa,
2 transporte mediado etc.
4
por portador

3 Pie
terminal
FIGURA 331 Relación de astrocito fibroso (3) con un capilar (2) y
glial
una neurona (4) en el cerebro. Los pies terminales de los procesos de
los astrocitos forman una membrana discontinua alrededor del capilar Unión intercelular
(1). Las prolongaciones del astrocito también envuelven la neurona. hermética

(Adaptada de Krstic RV: Die Gewebe des Menschen und der Säugetiere. Springer, 1978.) FIGURA 332 Transporte a través de los capilares

cerebrales. Sólo las sustancias liposolubles libres se pueden desplazar
en forma pasiva a través de las células endoteliales. Los solutos
hidrosolubles como la glucosa necesitan mecanismos de transporte
activo. Se excluyen las proteínas y las lipoproteínas (lípidos ligados a
proteínas.)

CAPÍTULO 33 Circulación por regiones especiales 603

INERVACIÓN CUADRO 332 Concentración de varias sustancias

Hay tres sistemas de nervios que llegan a los vasos sanguíneos cere- en LCR y plasma humanos
brales. Los cuerpos de las neuronas simpáticas posganglionares ubi-
cados en los ganglios cervicales superiores y sus terminaciones Na+ Sustancia LCR Plasma Índice
contienen noradrenalina. Muchas poseen neuropéptido Y. Las neu- 147.0 150.0 LCR/
ronas colinérgicas que tal vez se originen en los ganglios esfeno- K+ (meq/kg plasma
palatinos, inervan los vasos cerebrales; las neuronas colinérgicas H2O) 2.9 4.6
posganglionares de los vasos sanguíneos contienen acetilcolina. Mg2+ 0.98
Muchas muestran también péptido intestinal vasoactivo (VIP) y el (meq/kg 2.2 1.6
péptido histidilmetionina 27 (PHM-27) (cap. 7). Estos nervios ter- Ca2+ H2O) 0.62
minan sobre todo en arterias grandes. Los nervios sensitivos se 2.3 4.7
encuentran en arterias más distales; los cuerpos celulares de éstos Cl– (meq/kg 1.39
se hallan en los ganglios del trigémino y contienen sustancia P, neu- H2O) 113.0 99.0
rocinina A y péptido relacionado con el gen de calcitonina (CGRP). HCO3– 0.49
La sustancia P, este último péptido, el péptido intestinal vasoactivo y PCO2 (meq/kg 25.1 24.8
el péptido histidilmetionina 27 causan vasodilatación, mientras el pH H2O) 50.2 39.5 1.14
neuropéptido Y es vasoconstrictor. El contacto o la tracción sobre 7.33 7.40
los vasos cerebrales causa dolor. (meq/kg 1.01
H2O) 1.28
LÍQUIDO CEFALORRAQUÍDEO LCR ...
(meq/L)
FORMACIÓN Y ABSORCIÓN
(mmHg)
El LCR llena los ventrículos y el espacio subaracnoideo. En seres
humanos, el volumen del líquido cefalorraquídeo es cercano a 150 Osmolalidad (mosm/kg 289.0 289.0 1.00
ml y la velocidad de su producción es de casi 550 ml/día. Por tanto, H2O)
éste se recambia casi 3.7 veces en un día. En experimentos con ani- Proteína (mg/100 ml) 20.0 6000.0 0.003
males, se calculó que 50 a 70% del líquido cefalorraquídeo se forma Glucosa (mg/100 ml) 64.0 100.0 0.64
en los plexos coroideos y el resto se produce alrededor de los vasos P inorgánico (mg/100 ml) 3.4 4.7 0.73
sanguíneos y en las paredes ventriculares. Se supone que en seres Urea (mg/100 ml) 12.0 15.0 0.80
humanos, la situación será similar. El líquido cefalorraquídeo de los Creatinina (mg/100 ml) 1.5 1.2 1.25
ventrículos fluye por los orificios de Magendie y Luschka a través de Ácido úrico (mg/100 ml) 1.5 5.0 0.30
la cisterna magna hacia el espacio subaracnoideo y se absorbe por las Colesterol (mg/100 ml) 0.2 175.0 0.001
vellosidades aracnoideas hacia las venas, sobre todo a los senos
venosos cerebrales. Las vellosidades consisten en proyecciones de célula epitelial. Las acuaporinas permiten el movimiento de agua
membrana aracnoides y de endotelio de los senos fusionados que para equilibrar los gradientes osmóticos. La composición del LCR
sobresalen en los senos venosos. Vellosidades similares, pero más (cuadro 33-2) es la misma que la del líquido extracelular (ECF) cere-
pequeñas, se proyectan hacia las venas alrededor de las vías nervio- bral, el cual en los seres humanos vivos comprende hasta 15% del
sas espinales. Tal vez estas proyecciones contribuyan a la salida del volumen cerebral. En adultos, al parecer hay una comunicación libre
LCR hacia la sangre venosa por un proceso conocido como flujo entre el líquido intersticial cerebral y el LCR, aunque las distancias
global, que es unidireccional. Sin embargo, estudios recientes sugie- de difusión desde algunas partes del cerebro a este líquido son apre-
ren que, al menos en animales, una vía más importante para la reab- ciables. Por consiguiente, el equilibrio puede tardar cierto tiempo y
sorción de dicho líquido hacia la corriente sanguínea es por la lámina algunas zonas del cerebro tal vez tengan microambientes extracelu-
cribiforme, que se sitúa por arriba de la nariz, y de allí a los linfáticos lares con diferencias transitorias con respecto al LCR.
cervicales. Sin embargo, la reabsorción a través de válvulas unidirec-
cionales (con estructura incierta) en las vellosidades aracnoideas, La presión lumbar normal de este último es de 70 a 180 mmH2O.
quizás asuma una función más importante si se eleva la presión del Hasta con cifras de presión mucho mayores a éstas, su velocidad de
LCR. De igual manera, cuando se acumula una cantidad anormal de formación es independiente de la presión intraventricular. Sin
este último, se manifiestan los conductos de agua acuaporina en el embargo, la absorción es proporcional a la presión (fig. 33-3). Con
plexo coroideo y los vasos microscópicos del cerebro como adapta- una presión de 112 mmH2O, que es la presión promedio normal del
ción compensadora. LCR, la filtración y la absorción son iguales. Por debajo de una pre-
sión cercana a 68 mmH2O, la absorción se detiene. Cuando la capa-
El LCR se forma todo el tiempo en el plexo coroideo en dos cidad de reabsorción de dicho líquido disminuye, se acumulan
etapas. En la primera, el plasma se filtra de manera pasiva a través del grandes cantidades de él (hidrocefalia externa, hidrocefalia comu-
endotelio capilar coroideo. Después, la secreción de agua y iones a nicante). Éste también se acumula proximal al bloqueo y distiende
través del epitelio coroideo ejerce el control activo de la composición los ventrículos cuando se obstruyen los orificios de Luschka y
y la cantidad del LCR. Los iones bicarbonato, cloruro y potasio Magendie, o cuando hay una obstrucción dentro del sistema ventri-
entran en este último por conductos en las membranas apicales de la cular (hidrocefalia interna, hidrocefalia no comunicante).

604 SECCIÓN V Fisiología cardiovascular

1.6 Lámina
externa del
Flujo (ml/min) 1.2 cráneo
0.8 Absorción Hueso
trabecular
0.4 Formación Lámina
interna del
0 cráneo
Duramadre
0 68 100 112 200 Espacio
subdural
Presión de salida (mm del LCR) (potencial)

FIGURA 333 Formación y absorción de LCR en seres humanos Aracnoides

con varias presiones del mismo. Observe que a 112 mm del LCR, la Espacio
formación y la absorción son iguales y, a 68 mm del LCR, la absorción es subaracnoideo
cero. (Modificada con autorización de Cutler RWP, et al. Formation and absorption of Trabéculas
subaracnoideas
cerebrospinal fluid in man. Brain, 1968;91:707.)
Arteria

Piamadre

Espacios
perivasculares

Cerebro

FUNCIÓN PROTECTORA FIGURA 334 Membranas que cubren el cerebro. Se muestra su

La función más crucial del LCR (y las meninges) es proteger al cere- relación con el cráneo y el tejido cerebral. (Con autorización de Young B,
bro. La duramadre está unida con fuerza al hueso. En situaciones
normales, no hay “espacio subdural”, la aracnoides se mantiene uni- Heath JW: Wheater’s Functional Histology, 4th ed. Churchill Livingstone, 2000.)
da con la duramadre por la tensión superficial de la capa delgada de
líquido entre ambas membranas. Como se muestra en la figura 33-4, BARRERA HEMATOENCEFÁLICA
el cerebro mismo está sostenido dentro de la aracnoides por los
vasos sanguíneos y las raíces nerviosas, así como por las múltiples y Las uniones herméticas entre las células endoteliales capilares del
finas trabéculas aracnoideas fibrosas. El cerebro pesa alrededor de cerebro y entre las células epiteliales del plexo coroideo impiden el
1 400 g en el aire, pero en su “baño líquido” de LCR tiene un peso ingreso de proteínas al cerebro en los adultos y disminuyen también
neto de sólo 50 g. La flotabilidad del cerebro en el LCR hace posible la velocidad de penetración de algunas moléculas más pequeñas. Un
que sus uniones relativamente frágiles lo suspendan de manera muy ejemplo es el ingreso lento de la urea (fig. 33-5). Este intercambio
eficaz. Cuando la cabeza recibe un golpe, la aracnoides se desliza limitado único de sustancias en el cerebro se conoce como barrera
sobre la duramadre y el cerebro se mueve, pero su movimiento es hematoencefálica, un término usado con mayor frecuencia para
limitado con suavidad por la amortiguación del LCR y las trabéculas referirse a la barrera en general y, de manera más específica, a la
aracnoideas. barrera en el epitelio coroideo entre la sangre y el LCR.

El dolor producido por la deficiencia de este líquido ilustra su La difusión pasiva a través de los capilares cerebrales herméti-
importancia para sostener el cerebro. La extracción de LCR en una cos es muy limitada, el transporte vesicular es escaso. Sin embargo,
punción lumbar puede causar cefalea intensa por la disminución del hay muchos sistemas de transporte activo y mediados por portado-
mismo, ya que el encéfalo cuelga de los vasos y las raíces nerviosas, res en los capilares cerebrales. Tales sistemas desplazan sustancias
y la tracción sobre éstos estimula las fibras nerviosas. El dolor puede hacia el interior y el exterior del cerebro, aunque el movimiento fue-
aliviarse con la inyección intratecal de solución salina isotónica ra de éste suele ser más libre que hacia el interior.
estéril.
PENETRACIÓN DE SUSTANCIAS
LESIONES CEFÁLICAS AL CEREBRO

Sin la protección del LCR y las meninges, es probable que el cerebro El agua, el dióxido de carbono (CO2) y el oxígeno (O2) entran con
fuera incapaz de soportar incluso los traumatismos menores de la facilidad al cerebro, al igual que las formas liposolubles libres de hor-
vida diaria, pero con dicha protección se necesita un golpe bastante
intenso para generar daño cerebral. El encéfalo se daña más a menu-
do cuando el cráneo se fractura y el hueso se empuja hacia el tejido
nervioso (fractura craneal deprimida), cuando el cerebro se desplaza
lo suficiente para desgarrar las delicadas venas que van de la corteza
al hueso o si el cerebro se acelera con un golpe en la cabeza y se
empuja contra el cráneo o la tienda del cerebelo en el punto opuesto
al impacto (lesión por contragolpe).

CAPÍTULO 33 Circulación por regiones especiales 605

1.0 GLUT 3 Oligodendroglia

GLUT 1 55K

Concentración tejido/plasma 0.8 GLUT 1 45K
GLUT 5

0.6 Astroglia
GLUT 1

0.4 Célula 55K GLUT 1
45K
endotelial Neurona

Microglia
0.2

0 Luz de vaso
30 60 90 120 150 180 microscópico

Minutos después de iniciar la infusión GLUT 3

Músculo Cerebro LCR GLUT 5

FIGURA 335 Ingreso de urea a músculo, cerebro, médula espinal FIGURA 336 Localización de los diversos transportadores de

y LCR. La urea se proporcionó en infusión continua. glucosa (GLUT) en el cerebro. (Adaptada de Maher F, Vannucci SJ, Simpson IA:

Glucose transporter proteins in brain. FASEB J 1994;8:1003.)

monas esteroideas, mientras, en general, sus modalidades unidas a ÓRGANOS
proteína, todas las proteínas y los polipéptidos no cruzan con facili- CIRCUNVENTRICULARES
dad. La penetración pasiva rápida de dióxido de carbono contrasta
con la penetración transcelular regulada de hidrogeniones (H+) y Cuando se inyectan pigmentos que se unen con proteínas en el plas-
bicarbonato (HCO3–), lo cual tiene importancia fisiológica en la ma, éstos tiñen muchos tejidos pero no afectan la mayor parte del
regulación de la respiración (cap. 35). cerebro. Sin embargo, cuatro pequeñas áreas en o cerca del tallo
encefálico captan el pigmento. Estas áreas son: 1) la hipófisis poste-
La glucosa es la fuente última principal de energía para las célu- rior (neurohipófisis) y la parte ventral adyacente de la eminencia
las nerviosas. Su difusión a través de la barrera hematoencefálica media del hipotálamo; 2) el área postrema; 3) el órgano vasculoso
sería muy lenta, pero la velocidad de transporte al LCR se incremen- de la lámina terminal (OVLT, cresta supraóptica), y 4) el órgano
ta mucho con la presencia de transportadores específicos, incluido el subfornical (SFO).
transportador de glucosa 1 (GLUT 1). El cerebro contiene dos for-
mas de este último: GLUT 1 55K y GLUT 1 45K. Ambos están codi- El conjunto de estas regiones se conoce como órganos circun-
ficados con el mismo gen, pero difieren en la magnitud de su ventriculares (fig. 33-7). Todas tienen capilares fenestrados y, por su
glucosilación. El transportador de glucosa 1 se encuentra en altas permeabilidad, se dice que están “fuera de la barrera hematoencefá-
concentraciones en los capilares cerebrales (fig. 33-6). Los lactantes lica”. Algunos de éstos funcionan como órganos neurohemáticos; o
con deficiencia congénita de dicho transportador generan concen- sea, áreas en las cuales los péptidos secretados por neuronas entran
traciones bajas de glucosa en el LCR en presencia de glucosa plasmá- en la circulación. Otros contienen receptores para muchos péptidos
tica normal; presentan crisis convulsivas y retraso en el desarrollo. diferentes y otras sustancias, y funcionan como zonas quimiorrecep-
Además, en la barrera hematoencefálica se encuentran los transpor- toras en las que las sustancias de la sangre circulante pueden desen-
tadores para hormonas tiroideas; varios ácidos orgánicos; colina; cadenar cambios en la función cerebral sin penetrar la barrera
precursores de ácido nucleico, y aminoácidos neutros, básicos y áci- hematoencefálica. Por ejemplo, el área postrema es una zona activa-
dos. dora quimiorreceptora que inicia el vómito como respuesta a cam-
bios químicos en el plasma (cap. 27). Dicha área también participa
Diversos fármacos y péptidos en realidad cruzan los capilares en el control cardiovascular y, en muchas especies, la angiotensina II
cerebrales, pero se transportan pronto de regreso a la sangre por circulante actúa sobre el área postrema para inducir un aumento de
medio de un transportador inespecífico para múltiples compuestos la presión arterial mediado por mecanismos neurales. La angiotensi-
en la membrana apical de las células endoteliales. La glucoproteína na II actúa sobre el órgano subfornical y quizá también en el órgano
P es un miembro de la familia de los casetes para unión con trifosfa- vasculoso de la lámina terminal para aumentar el consumo de agua.
to de adenosina (ATP) que transportan varias proteínas y lípidos a Además, parece que este último es el sitio del osmorreceptor que
través de las membranas celulares (cap. 2). Los ratones con ausencia controla la secreción de vasopresina (cap. 38); hay evidencia indica-
de este transportador tienen porcentajes mucho más altos de las dora de que la interleucina (IL) 1 circulante causa fiebre por acción
dosis sistémicas utilizadas de varios agentes quimioterapéuticos, en esta zona.
analgésicos y péptidos opioides en el cerebro en comparación con
los testigos. Si pueden perfeccionarse fármacos que inhiban este El órgano subcomisural (fig. 33-7) tiene una relación estrecha
transportador, podrían ser valiosos en el tratamiento de tumores con la glándula pineal y sus rasgos histológicos se parecen a los de
cerebrales y otras enfermedades del sistema nervioso central (SNC), los órganos circunventriculares. Sin embargo, no tiene capilares
en las cuales es difícil introducir las cantidades adecuadas de los
compuestos terapéuticos al cerebro.

606 SECCIÓN V Fisiología cardiovascular

RECUADRO CLÍNICO 33-1

SFO PI Implicaciones clínicas de la barrera
SCO hematoencefálica

OVLT Los médicos deben conocer el grado en que los fármacos
penetran al cerebro para tratar de manera inteligente las enfer-
NH medades en el sistema nervioso central. Por ejemplo, tiene
relevancia clínica que las aminas dopamina y serotonina pe-
AP netren muy poco al tejido cerebral, pero sus precursores ácidos
respectivos, L-dopa y 5-hidroxitriptófano, entran con facilidad
FIGURA 337 Órganos circunventriculares. Se muestra la (caps. 7 y 12). Otra consideración clínica importante es que la
barrera hematoencefálica tiende a romperse en áreas de infec-
neurohipófisis (NH), el órgano vasculoso de la lámina terminal (OVLT), el ción o lesión. Los tumores propician la aparición de vasos san-
órgano subfornical (SFO) y el área postrema (AP) en un corte sagital del guíneos nuevos y los capilares formados carecen de contacto
cerebro humano; PI, pineal; SCO, órgano subcomisural. con los astrocitos normales. Por tanto, no hay uniones interce-
lulares herméticas y los vasos pueden incluso estar fenestra-
dos. La falta de barrera ayuda a identificar la ubicación de los
tumores; las sustancias, como la albúmina marcada con yodo
radiactivo penetran el tejido cerebral normal con gran lentitud,
pero entran en el tejido tumoral, lo cual hace que el tumor
resalte como una isla de radiactividad en el cerebro normal cir-
cundante. La barrera hematoencefálica también puede inte-
rrumpirse de manera temporal con los aumentos súbitos en la
presión arterial o con la inyección intravenosa de líquidos
hipertónicos.

fenestrados, no es muy permeable y no posee una función conocida.
Por el contrario, la pineal y la adenohipófisis muestran capilares
fenestrados y se hallan fuera de la barrera hematoencefálica, pero
ambas son glándulas endocrinas y no forman parte del cerebro.

FUNCIÓN DE LA BARRERA experimentación, y no se cuenta con datos detallados sobre la per-
HEMATOENCEFÁLICA meabilidad pasiva de la barrera hematoencefálica humana. Sin
embargo, en lactantes con ictericia grave, con concentraciones plas-
La barrera hematoencefálica actúa para mantener la constancia del máticas altas de bilirrubina libre y un sistema hepático inmaduro de
ambiente neuronal en el sistema nervioso central (Recuadro clínico conjugación de bilirrubina, la bilirrubina libre entra en el cerebro y,
33-1). Incluso las variaciones ligeras en las concentraciones de iones en presencia de asfixia, daña los ganglios basales (kernícterus). La
potasio, calcio, magnesio e hidrógeno, así como de otros iones pue- contraparte de esta situación en etapas ulteriores de la vida es el sín-
den tener consecuencias trascendentales. La constancia de la com- drome de Crigler-Najjar, en el que hay deficiencia congénita de glu-
posición del líquido extracelular en todas las partes del organismo se curonil transferasa. Estas personas pueden tener cifras muy altas de
preserva con múltiples mecanismos homeostáticos (caps. 1 y 38), bilirrubina libre en sangre y desarrollan encefalopatía. En otros tras-
pero por la sensibilidad de las neuronas corticales al cambio iónico, tornos, la concentración de bilirrubina libre casi nunca es lo bastan-
no es sorprendente la aparición de una defensa adicional para prote- te alta para causar daño cerebral.
gerlas. Otras funciones de la barrera hematoencefálica incluyen pro-
tección del cerebro contra toxinas endógenas y exógenas en la FLUJO SANGUÍNEO CEREBRAL
sangre, así como prevención del escape de neurotransmisores hacia Y SU REGULACIÓN
la circulación general.

DESARROLLO DE LA BARRERA MÉTODO DE KETY
HEMATOENCEFÁLICA
Según el principio de Fick (cap. 30), el flujo sanguíneo de cualquier
En animales de experimentación, muchas moléculas pequeñas órgano puede medirse mediante la cuantificación de una sustancia
penetran al encéfalo con más facilidad durante el periodo fetal y determinada (Qx) eliminada de la corriente sanguínea por el órgano,
neonatal que en el adulto. Con base en esto, a menudo se refiere que por unidad de tiempo; luego el valor obtenido se divide por la dife-
la barrera hematoencefálica es inmadura al nacer. Los seres huma- rencia de concentración de la sustancia entre la sangre arterial y la
nos son más maduros cuando nacen que las ratas y otros animales de sangre venosa del órgano ([Ax] – [Vx]). Por tanto:

CAPÍTULO 33 Circulación por regiones especiales 607

Presión Cráneo CBF 100
intracraneal
Cerebro, 50
Constricción médula espinal
local y y LCR 70 140
dilatación Presión arterial (mmHg)
de las
arteriolas FIGURA 339 Autorregulación del flujo sanguíneo cerebral (CBF)
cerebrales
en condiciones de estado estable. La línea azul muestra la alteración
Presión arterial media producida durante la autorregulación.
a nivel cerebral

Viscosidad sanguínea Columna
vertebral
Presión venosa media
a nivel cerebral

FIGURA 338 Resumen esquemático de los factores que afectan sangre se desplaza hacia los pies y disminuye la presión arterial al
nivel de la cabeza. Sin embargo, la presión venosa también cae, junto
el flujo sanguíneo cerebral general. con la presión intracraneal, por lo cual la presión en los vasos dismi-
nuye y el flujo sanguíneo se altera mucho menos de lo que ocurriría
Flujo sanguíneo cerebral (CBF) = Qx de otra manera. Por el contrario, durante la aceleración descendente,
la fuerza que actúa hacia la cabeza (g negativa) incrementa la presión
[Ax] – [Vx] arterial al nivel de la cabeza, pero la presión intracraneal también se
eleva, por lo que los vasos tienen un soporte y no se rompen. Los
En clínica, esto puede aplicarse si se usa óxido nitroso (N2O) vasos cerebrales están protegidos de la misma manera durante el
inhalado (método de Kety). El flujo sanguíneo cerebral promedio pujo relacionado con la defecación o el parto.
en adultos jóvenes es de 54 ml/100 g/min. El cerebro del adulto pro-
medio pesa 1 400 g, por lo que el flujo cerebral completo es cercano AUTORREGULACIÓN
a 756 ml/min. Nótese que el método de Kety proporciona un valor
promedio para las áreas perfundidas del cerebro porque no aporta Como se observa en otros lechos vasculares, la autorregulación es
información sobre diferencias regionales en el flujo sanguíneo. Ade- prominente en el encéfalo (fig. 33-9). Este proceso, por el cual se
más, sólo puede medir el flujo en las partes perfundidas del cerebro. conserva el flujo a muchos tejidos en valores relativamente constan-
Si se obstruye el flujo sanguíneo a una región del encéfalo, el flujo tes a pesar de las variaciones en la presión de perfusión, se describe
medido no cambia porque el área sin perfusión no capta el óxido en el capítulo 31. En el cerebro, la autorregulación preserva el flujo
nitroso. sanguíneo cerebral con presiones arteriales entre 65 y 140 mmHg.

A pesar de las marcadas fluctuaciones locales del flujo sanguí- FUNCIÓN DE LOS NERVIOS
neo cerebral según la actividad neural, la circulación cerebral está VASOMOTORES
regulada de tal modo que el flujo total permanece relativamente Y SENSITIVOS
constante. Los factores involucrados en la regulación del flujo se
resumen en la figura 33-8. La inervación de los grandes vasos cerebrales por nervios simpáticos
y parasimpáticos posganglionares, y la inervación distal adicional
FUNCIÓN DE LA PRESIÓN por los nervios sensitivos ya se describieron antes. Los nervios tam-
INTRACRANEAL bién controlan el tono de manera indirecta, mediante la liberación
de sustancias paracrinas de los astrocitos. Sin embargo, la función
En adultos, el cerebro, la médula espinal y el LCR están encerrados precisa de estos nervios aún es tema de debate. Se argumenta que
en un estuche óseo rígido, junto con los vasos cerebrales. La cavidad existe descarga adrenérgica cuando la presión arterial se eleva
craneal normal contiene el encéfalo, que pesa alrededor de 1400 g, mucho. Esto reduce el aumento pasivo resultante en el flujo sanguí-
75 ml de sangre y 75 ml de LCR. Como este último y el tejido cere- neo y ayuda a proteger la barrera hematoencefálica de la interrup-
bral son incompresibles, el volumen de la sangre, el LCR y el cerebro ción que, de otra manera, podría ocurrir (antes). Por tanto, las
deben ser relativamente constantes dentro del cráneo en cualquier descargas vasomotoras influyen en la autorregulación. Con la esti-
momento determinado (doctrina de Monro-Kellie). Lo que es más mulación simpática, el flujo constante, o bien, la parte en meseta de
importante, los vasos cerebrales se comprimen siempre que la pre- la curva presión-flujo se extiende a la derecha (fig. 33-9); o sea, tal
sión intracraneal se eleva. Cualquier cambio en la presión venosa vez haya mayores incrementos en la presión sin que se eleve el flujo.
induce pronto un cambio similar en la presión intracraneal. Por tan- Por otro lado, el vasodilatador hidralazina y el inhibidor de la enzi-
to, un incremento en la presión venosa reduce el flujo sanguíneo ma convertidora de angiotensina (ECA) captopril reducen la longi-
cerebral, tanto por descenso de la presión de perfusión efectiva como
por compresión de los vasos cerebrales. Esta relación ayuda a com-
pensar los cambios en la presión sanguínea arterial en la cabeza. Por
ejemplo, si el cuerpo se acelera hacia arriba (gravedad positiva), la

608 SECCIÓN V Fisiología cardiovascular

FIGURA 3310 Actividad en el cerebro humano en cinco niveles izquierdo, y el cerebelo (cortes 4 y 5) en el lado derecho. Púrpura claro,
acción moderada; púrpura intensa, activación marcada. (Basada en
horizontales distintos mientras un sujeto genera un verbo
apropiado para cada sustantivo presentado por el examinador. Esta gammagramas de tomografía por emisión de positrones [PET] en Posner MI, Raichle ME:
tarea mental activa la corteza frontal (cortes 1 a 4), el giro del cíngulo Images of Mind. Scientific American Library, 1994.)
anterior (corte 1) y el lóbulo temporal posterior (corte 3) del lado

tud de la meseta. Por último, el acoplamiento neurovascular puede tra un ejemplo. En sujetos despiertos, pero en reposo, el flujo sanguí-
ajustar la perfusión local como respuesta a los cambios en la activi- neo es mayor en las regiones premotora y frontal. Ésta es la parte del
dad cerebral (véase más adelante). cerebro que se cree tiene vinculación con la decodificación y el aná-
lisis de las señales aferentes, así como con la actividad intelectual.
FLUJO SANGUÍNEO EN VARIAS Durante el cierre voluntario de la mano derecha, el flujo aumenta en
PARTES DEL CEREBRO el área de la mano de la corteza motora izquierda y las áreas sensiti-
vas correspondientes en el giro poscentral. Sobre todo cuando los
Una ventaja importante en los decenios recientes ha sido el perfec- movimientos se realizan en secuencia, el flujo se incrementa tam-
cionamiento de técnicas para vigilar el flujo sanguíneo regional en bién en el área motora complementaria. Cuando los sujetos hablan,
seres humanos vivos y despiertos. Entre los métodos más valiosos hay un aumento en el flujo sanguíneo bilateral en las áreas sensitivas
están la tomografía por emisión de positrones (PET) y las técnicas y motoras de cara, lengua y boca, además de la corteza premotora
relacionadas, en las cuales se usa un radioisótopo para marcar un superior en el hemisferio categórico (casi siempre el izquierdo).
compuesto que luego se inyecta. La llegada y la eliminación del mar- Cuando el habla es estereotipada, las áreas de Broca y de Wernicke
cador se vigilan con detectores de centelleo situados sobre la cabeza. no presentan elevación del flujo, pero si el habla es creativa (o sea,
Como el flujo sanguíneo está muy vinculado con el metabolismo cuando implica ideas), el flujo se incrementa en esas dos áreas. La
cerebral, la captación local de 2-desoxiglucosa también es un buen lectura genera aumentos diseminados del flujo sanguíneo. La solu-
índice de flujo sanguíneo (véase más adelante y cap. 1). Si la 2-des- ción de problemas, el razonamiento y la ideación motora sin movi-
oxiglucosa se marca con un emisor de positrones de vida media cor- miento origina elevaciones en áreas seleccionadas de las cortezas
ta, como 18F, 11O u 15O, es posible vigilar su concentración en premotora y frontal. Cuando se anticipa una tarea cognitiva, muchas
cualquier parte del cerebro. de las zonas cerebrales que se activarán durante la tarea, lo hacen con
anticipación, como si el cerebro produjera un modelo interno de la
Otra técnica valiosa es la imagen por resonancia magnética tarea esperada. En sujetos diestros, el flujo sanguíneo en el hemisfe-
(MRI); se basa en la detección de señales resonantes de distintos teji- rio izquierdo es mayor si se lleva a cabo una tarea verbal y el flujo
dos en un campo magnético. La imagen por resonancia magnética sanguíneo al hemisferio derecho es mayor cuando se efectúa una
funcional (fMRI) mide la cantidad de sangre en el área del tejido. tarea espacial (Recuadro clínico 33-2).
Cuando las neuronas se activan, su aumento de descarga altera el
potencial del campo local. Un mecanismo que aún no se conoce des- METABOLISMO CEREBRAL
encadena un aumento en el flujo sanguíneo local y de oxígeno. El Y NECESIDADES DE OXÍGENO
incremento en la sangre oxigenada se detecta mediante una fMRI.
La imagen conseguida con tomografía por emisión de positrones CAPTACIÓN Y LIBERACIÓN
puede usarse para medir no sólo el flujo sanguíneo, sino la concen- DE SUSTANCIAS EN EL CEREBRO
tración de moléculas, como dopamina, en varias regiones del cere-
bro vivo. Por otro lado, la imagen por resonancia magnética Si se conoce el flujo sanguíneo cerebral, es posible calcular el consu-
funcional no implica el uso de radiactividad. Por consiguiente, pue- mo o la producción cerebral de oxígeno, dióxido de carbono, glucosa
de usarse a intervalos frecuentes para medir cambios en el flujo san- o cualquier otra sustancia presente en la corriente sanguínea, al mul-
guíneo regional en un individuo particular. tiplicar el flujo sanguíneo cerebral por la diferencia de la concentra-
ción de la sustancia entre la sangre arterial y la sangre venosa cerebral
En las personas en reposo, el flujo sanguíneo promedio en la (cuadro 33-3). Cuando se calcula de esta manera, un valor negativo
sustancia gris es de 69 ml/100 g/min, en comparación con 28 ml/100 indica que el cerebro produce la sustancia.
g/min en la sustancia blanca. Una característica impresionante de la
función cerebral es la variación marcada en el flujo sanguíneo local
con los cambios en la actividad cerebral. En la figura 33-10 se mues-

CAPÍTULO 33 Circulación por regiones especiales 609

RECUADRO CLÍNICO 33-2 CUADRO 333 Utilización y producción de sustancias

Cambios en el flujo sanguíneo cerebral en el cerebro humano in vivo
en la enfermedad
Sustancia Captación (+) Total/min
Se sabe que varias entidades patológicas se acompañan de o salida (–) por 100 g
cambios localizados o generales en el flujo sanguíneo cerebral, de cerebro/min
como revelan el gammagrama de la tomografía por emisión de
positrones y las técnicas de imagen por resonancia magnética Sustancia utilizada
funcional. Por ejemplo, los focos epilépticos presentan hiper-
emia durante las crisis convulsivas, mientras se reduce el flujo Oxígeno +3.5 ml +49 ml
sanguíneo en otras partes del cerebro. Entre dichas crisis, el flu-
jo a veces se halla reducido en los focos generadores de crisis Glucosa +5.5 mg +77 mg
convulsivas. El flujo parietooccipital disminuye en pacientes
con síntomas de agnosia (cap. 11). En la enfermedad de Alz- Glutamato +0.4 mg +5.6 mg
heimer, el cambio más temprano es la reducción del metabolis-
mo y el flujo sanguíneo en la corteza parietal superior, con Sustancias producidas
extensión ulterior a la corte-za temporal y, por último, a la fron-
tal. Se observa ausencia relativa de afección de los giros pre- Dióxido de carbono –3.5 ml –49 ml
central y poscentral, los ganglios basales, el tálamo, el tallo
encefálico y el cerebelo. En la enfermedad de Huntington, el Glutamina –0.6 ml –8.4 mg
flujo sanguíneo se reduce en el núcleo caudado a ambos lados,
y esta alteración del flujo se produce en una fase temprana de Sustancias no usadas ni producidas en estado alimentado: lactato, piruvato,
la enfermedad. cetonas totales y cetoglutarato α.

En maniacodepresivos (curiosamente no ocurre en pacien- gradientes iónicos a través de las membranas celulares y transmitir
tes con depresión unipolar), existe un descenso general en el impulsos eléctricos, proviene de esta fuente. La glucosa entra al cere-
flujo sanguíneo cortical cuando los pacientes están deprimi- bro por medio del transportador de glucosa 1 en los capilares cere-
dos. Se tiene alguna evidencia de que en la esquizofrenia se brales (véase antes). Luego, otros transportadores la distribuyen en
reduce el flujo sanguíneo en los lóbulos frontal, los lóbulos las neuronas y células gliales.
temporales y los ganglios basales. Por último, durante el aura
de personas con migraña, inicia una disminución del flujo san- La glucosa se capta de la sangre en grandes cantidades y el
guíneo en la corteza occipital que se extiende hacia adelante, a cociente respiratorio del tejido cerebral es de alrededor de 0.95 a 0.99
los lóbulos temporal y parietal. en personas normales. Un hecho importante es que la mayoría de las
células cerebrales no necesita insulina para utilizar la glucosa. En
CONSUMO DE OXÍGENO general, el uso de glucosa en reposo es paralelo al flujo sanguíneo y
el consumo de oxígeno. Esto no significa que la fuente total de ener-
El consumo de oxígeno del cerebro humano (índice metabólico gía sea siempre la glucosa. Durante la inanición prolongada, hay uti-
cerebral para oxígeno, CMRO2) promedia 20% del consumo corpo- lización apreciable de otras sustancias. De hecho, la evidencia indica
ral total de este gas en reposo (cuadro 33-1). El encéfalo es en extre- que hasta 30% de la glucosa captada en condiciones normales se
mo sensible a la hipoxia, y la oclusión de su aporte sanguíneo origina convierte en aminoácidos, lípidos y proteínas, y que las sustancias
estado de inconsciencia en tan sólo 10 s. Las estructuras vegetativas distintas a glucosa se metabolizan para obtener energía durante
del tallo encefálico son más resistentes a la hipoxia que la corteza las crisis convulsivas. También hay alguna utilización de aminoáci-
cerebral y quizá los pacientes se recuperen de accidentes, como un dos de la circulación, aunque la diferencia arteriovenosa de amino-
paro cardiaco y otros trastornos que causan hipoxia bastante prolon- ácidos a través del cerebro casi siempre es diminuta.
gada, con funciones vegetativas normales pero deficiencias intelec-
tuales graves y permanentes. En el capítulo 24, se describen las consecuencias de la hipoglu-
cemia, desde el punto de vista de la función nerviosa.
Los ganglios basales tienen un índice muy alto de consumo de
oxígeno; pueden ocasionarse síntomas de la enfermedad de Parkin- ELIMINACIÓN DE GLUTAMATO
son y deficiencias intelectuales con la hipoxia crónica. El tálamo y el Y AMONIACO
colículo inferior también son muy susceptibles al daño hipóxico
(Recuadro clínico 33-3). La captación cerebral de glutamato está más o menos equilibrada
con la salida de glutamina. El glutamato que entra en el cerebro, cap-
FUENTES ENERGÉTICAS ta el amoniaco y sale como glutamina. La conversión glutamato-
glutamina en el encéfalo, la reacción opuesta a la renal que genera
La glucosa es la fuente final principal de energía para el cerebro; en parte del amoniaco que ingresa a los túbulos, sirve como mecanismo
situaciones normales, 90% de la energía necesaria para mantener los destoxificador para conservar el cerebro libre de amoniaco. Este
compuesto es muy tóxico para las células nerviosas; se cree que la
intoxicación por amoniaco es una causa importante para síntomas
neurológicos extraños en el coma hepático (cap. 28).

610 SECCIÓN V Fisiología cardiovascular

RECUADRO CLÍNICO 33-3 Arteria Arteria

Apoplejía coronaria derecha coronaria izquierda

Cuando se interrumpe el riego sanguíneo a una parte del cere- Rama circunfleja
bro, la isquemia daña o mata las células del área, lo cual origina
los signos y los síntomas de una apoplejía. Hay dos tipos gene- Rama
rales de ésta: hemorrágico e isquémico. El primero se presenta descendente
cuando una arteria o arteriola cerebral se rompe, a veces en el anterior
sitio de un pequeño aneurisma, aunque no siempre es así. El
segundo aparece si está afectado el flujo en un vaso por placas Ramas
ateroescleróticas sobre las cuales se forman trombos. Quizá septales
también los trombos surjan en otro sitio (p. ej., en las aurículas
de los pacientes con fibrilación auricular) y lleguen al cerebro Rama
como émbolos, donde se alojan e interrumpen el flujo. Antes, marginal
era poco lo que podía hacerse para modificar la evolución de
una apoplejía y sus consecuencias. Sin embargo, hoy ha queda- Rama
do claro que en la penumbra, el área que rodea el daño cere- marginal
bral más grave, la isquemia reduce la captación de glutamato
en los astrocitos; este aumento local de glutamato genera Rama descendente posterior
daño excitotóxico y muerte de las neuronas (cap. 7).
FIGURA 3311 Arterias coronarias y sus ramas principales en
AVANCES TERAPÉUTICOS
seres humanos. (Con autorización de Ross G: The cardiovascular system. En:
El activador hístico de plasminógeno, que es el fármaco
para lisis de coágulos (t-PA) (cap. 31) genera gran benefi- Essentials of Human Physiology. Ross G [ed.]. Copyright © 1978 por Year Book Medical
cio en las apoplejías. En animales de experimentación, Publishers.)
los fármacos que impiden el daño excitotóxico también
disminuyen de manera significativa los efectos de la des cardiacas. Éstos incluyen los arteriosinusoidales, los sinusoidales
apoplejía y se encuentran en estudios en seres humanos parecidos a capilares que conectan las arteriolas con las cavidades;
fármacos que producirían dicho efecto. Sin embargo, las venas de Tebesio que conectan los capilares con las cavidades, y
habría que administrar t-PA y posiblemente el tratamien- unos cuantos vasos arterioluminales, pequeñas arterias que se
to antiexcitotóxico desde la fase inicial de una apoplejía vacían de manera directa en las cavidades. Hay unas cuantas anasto-
para obtener máximo beneficio; lo anterior es la razón mosis entre las arteriolas coronarias y las arteriolas extracardiacas,
por la cual la apoplejía se ha tornado una entidad en que sobre todo alrededor de las aberturas de las grandes venas. Las
son de máxima importancia el diagnóstico y el trata- anastomosis entre las arteriolas coronarias en los seres humanos sólo
miento rápidos. Además, es muy importante identificar permiten el paso de partículas menores de 40 μm de diámetro, pero
si la apoplejía es de tipo trombótico o hemorrágico, por- la evidencia indica que estos conductos crecen y aumentan en núme-
que en esta última está contraindicada la disolución del ro en pacientes con enfermedad coronaria.
coágulo.
Arterias Arterias

extracoronarias coronarias

Arteriolas Arteriolas

CIRCULACIÓN CORONARIA Capilares Vasos
arterioluminales
CONSIDERACIONES Vasos
ANATÓMICAS arteriosinusoidales Venas

Las dos arterias coronarias que irrigan el miocardio surgen de los Venas
senos detrás de dos de las cúspides de la válvula aórtica en la raíz de Seno coronario de Tebesio
la aorta (fig. 33-11). Las contracorrientes (remolino) preservan las o venas cardiacas
valvas alejadas de los orificios de las arterias y permanecen permea-
bles durante todo el ciclo cardiaco. La mayor parte de la sangre veno- anteriores
sa regresa al corazón a través del seno coronario y las venas cardiacas
anteriores (fig. 33-12), las cuales drenan en la aurícula derecha. Ade- Cavidades cardiacas
más, hay otros vasos que se vacían de manera directa en las cavida-
FIGURA 3312 Diagrama de la circulación coronaria.

CAPÍTULO 33 Circulación por regiones especiales 611

GRADIENTES DE PRESIÓN 120
Y FLUJO EN LOS VASOS
CORONARIOS Presión aórtica 100
(mmHg)
El corazón es un músculo que al igual que el estriado, comprime sus 80
vasos sanguíneos cuando se contrae. La presión dentro del ventrícu-
lo izquierdo es un poco más alta que en la aorta durante la sístole Flujo sanguíneo coronario fásico 100
(cuadro 33-4). Por consiguiente, el flujo ocurre en las arterias que (ml/min)
irrigan la porción subendocárdica del ventrículo izquierdo sólo 80
durante la diástole, aunque la fuerza se disipa lo suficiente en las 60
regiones más superficiales del miocardio ventricular izquierdo para
hacer posible cierto flujo en esta región durante todo el ciclo cardia- 40
co. Como la diástole es más corta cuando la frecuencia cardiaca es Coronaria
alta, el flujo coronario ventricular izquierdo se reduce en la taquicar-
dia. Por otro lado, la diferencia de presión entre la aorta y el ven- 20 izquierda
trículo derecho, y la diferencia entre la aorta y las aurículas son un 0
poco mayores en el curso de la sístole que durante la diástole. Por
tanto, el flujo coronario en esas partes del corazón no disminuye de 15
modo apreciable durante la sístole. El flujo en las arterias coronarias
derecha e izquierda se muestra en la figura 33-13. Como en la por- 10
ción subendocárdica del ventrículo no hay flujo sanguíneo durante
la sístole, esta región es proclive al daño isquémico y es el sitio más 5 Coronaria
frecuente de infarto al miocardio. El flujo sanguíneo al ventrículo derecha
izquierdo disminuye en pacientes con estenosis valvular aórtica por-
que la presión en el ventrículo izquierdo debe ser mucho más alta 0
comparada con la de la aorta para expulsar la sangre. Por ende, los
vasos coronarios sufren una compresión intensa durante la sístole. Tiempo (s) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Los pacientes con esta enfermedad tienen tendencia particular a
presentar síntomas de isquemia miocárdica, en parte por esta com- FIGURA 3313 Flujo sanguíneo en las arterias coronarias
presión y en parte porque el miocardio requiere más oxígeno para
expulsar la sangre a través de la válvula aórtica estrecha. El flujo izquierda y derecha durante varias fases del ciclo cardiaco. La sístole
coronario también disminuye cuando la presión diastólica aórtica es ocurre entre las dos líneas verticales punteadas. (Con autorización de Berne
baja. El incremento de la presión venosa en trastornos, como la insu-
ficiencia cardiaca congestiva, reduce el flujo coronario por el decre- RM, Levy MN: Physiology, 2nd ed. Mosby, 1988.)
mento de la presión de perfusión coronaria efectiva (Recuadro
clínico 33-4). cular. Los radionúclidos como talio-201 (201Tl) entran a las células
miocárdicas mediante la Na, K- ATPasa y se equilibran con la reser-
El flujo sanguíneo coronario se ha medido mediante la inser- va intracelular de potasio. Durante los primeros 10 a 15 min después
ción de un catéter en el seno coronario, con aplicación del método de de la inyección intravenosa, el talio-201 se distribuye de modo direc-
Kety al corazón, con la suposición de que el contenido de óxido tamente proporcional al flujo sanguíneo miocárdico, y las áreas de
nitroso de la sangre venosa coronaria es típico para todo el efluente isquemia pueden detectarse por su captación baja. A menudo, la
miocárdico. El flujo coronario en reposo en los seres humanos es captación de este isótopo se determina poco después del ejercicio y
cercano a 250 ml/min (5% del gasto cardiaco). Se han usado varias de nuevo varias horas más tarde para revelar las áreas en las cuales el
técnicas que utilizan radionúclidos, marcadores radiactivos que se esfuerzo afecta el flujo. Por el contrario, el tejido infartado capta los
revelan con detectores de radiación sobre el pecho, para detectar radiofármacos, como el pirofosfato estanoso de tecnecio-99m
áreas de isquemia e infarto, así como para valorar la función ventri- (99mTc-PYP) de manera selectiva por algún mecanismo desconoci-
do, lo cual hace que los infartos resalten como “manchas calientes”
CUADRO 334 Presión en la aorta y los ventrículos derecho en los centelleogramas torácicos. La angiografía coronaria puede
combinarse con la medición de la eliminación de xenón-133 (133Xe)
(VD) e izquierdo (VI) en la sístole y la diástole (véase antes) para permitir el análisis detallado del flujo sanguíneo
coronario. El medio de contraste radiopaco se inyecta primero en las
Presión (mmHg) en Diferencia arterias coronarias y se usan rayos X para delinear su distribución.
de presión (mmHg) Luego, la cámara angiográfica se cambia por la cámara de centelleo y
se mide la eliminación de xenón-133.
entre aorta y
VARIACIONES EN EL FLUJO
Aorta VI VD VI VD CORONARIO

Sístole 120 121 25 –1 95 En reposo, el corazón extrae 70 a 80% del oxígeno de cada unidad de
80 80 sangre suministrada (cuadro 33-1). El consumo de oxígeno sólo
Diástole 80 0 0 puede incrementarse de manera significativa si se aumenta el flujo
sanguíneo. Por tanto, no es sorprendente que el flujo sanguíneo se

612 SECCIÓN V Fisiología cardiovascular

RECUADRO CLÍNICO 33-4

Enfermedad coronaria fibrinólisis mediante la regulación en descenso de la producción
de plasmina (cap. 31). Hoy parece que la ateroesclerosis tiene
Cuando se reduce el flujo en una arteria coronaria hasta el punto también un componente inflamatorio importante. Las lesiones
que el miocardio que irriga experimenta hipoxia, se produce angi- de la enfermedad contienen células inflamatorias y existe una
na de pecho (cap. 30). Si la isquemia miocárdica es grave y prolon- relación positiva de las concentraciones altas de proteína C reac-
gada, se presentan cambios irreversibles en el músculo y el tiva y otros marcadores inflamatorios en la circulación con el
resultado es el infarto al miocardio. Muchas personas tienen infarto al miocardio subsiguiente.
angina sólo durante el esfuerzo y el flujo sanguíneo es normal en
reposo. Otras manifiestan restricción más grave del flujo sanguí- AVANCES TERAPÉUTICOS
neo y también presentan dolor de angina en reposo. Las arterias
coronarias con obstrucciones parciales pueden constreñirse más El tratamiento del infarto miocárdico ayuda a restaurar el
por vasoespasmo, lo cual causa infarto miocárdico. Sin embargo, flujo a las áreas afectadas lo más rápido posible, al tiempo
hoy está claro que el origen más frecuente del infarto al miocardio que se disminuye la lesión por perfusión. Sobra decir que
es la rotura de una placa ateroesclerótica o una hemorragia den- las medidas terapéuticas deben iniciarse lo más pronto
tro de ésta, lo cual desencadena la formación de un coágulo que posible para evitar los cambios irreversibles en la función
obstruye la coronaria en el sitio de la placa. Los cambios electro- cardiaca. En el cuadro agudo a menudo se utilizan fárma-
cardiográficos en el infarto miocárdico se describen en el capítulo cos antitrombóticos, aunque pueden generar problemas y
29. Cuando las células miocárdicas mueren, dejan escapar enzi- hacer que aumente la mortalidad por la hemorragia, si más
mas a la circulación; la medición de los aumentos en las enzimas y adelante se necesitan operaciones en el corazón. Entre los
las isoenzimas séricas generadas por las células miocárdicas infar- procedimientos mecánicos/quirúrgicos contra la arterio-
tadas también tiene un sitio importante en el diagnóstico del patía coronaria, se encuentran la angioplastia con globo,
infarto al miocardio. Las enzimas cuantificadas con mayor fre- implantación de endoprótesis para conservar la permeabi-
cuencia hoy en día son el isómero MB de la creatina cinasa (CK- lidad en los vasos, o ambas técnicas, o cirugía de deriva-
MB), la troponina T y la troponina I. El infarto al miocardio es una ción arterial coronaria con injerto para “esquivar” los
causa muy frecuente de muerte en países desarrollados por la fre- segmentos bloqueados (CABG).
cuencia de la ateroesclerosis. Además, existe relación entre la ate-
roesclerosis y los valores circulantes de lipoproteína (a) (Lp[a]).
Esta última posee una cubierta externa de apo(a). Interfiere con la

incremente cuando se eleva el metabolismo miocárdico. El calibre FACTORES NERVIOSOS
de los vasos coronarios y, por consiguiente, el índice del flujo coro-
nario, depende no sólo de los cambios de presión en la aorta, tam- Las arteriolas coronarias contienen receptores adrenérgicos α y
bién lo hace por los factores químicos y nerviosos. Asimismo, la receptores adrenérgicos β, los cuales median la vasoconstricción y la
circulación coronaria posee autorregulación considerable. vasodilatación, respectivamente. La actividad de los nervios nor-
adrenérgicos del corazón y las inyecciones de noradrenalina causan
FACTORES QUÍMICOS vasodilatación coronaria. Sin embargo, la adrenalina eleva la fre-
cuencia cardiaca y la fuerza de la contracción miocárdica; la vasodi-
La estrecha relación entre el flujo sanguíneo coronario y el consumo latación se debe a la producción de metabolitos vasodilatadores en el
miocárdico de oxígeno indica que uno o más de los productos del miocardio por el incremento de su actividad. Cuando se bloquean
metabolismo genera dilatación coronaria. Se sospecha que los facto- los efectos inotrópicos y cronotrópicos de la descarga noradrenérgi-
res que tienen esta función incluyen falta de oxígeno y elevación de ca con un antagonista adrenérgico β, la estimulación de los nervios
las concentraciones locales de dióxido de carbono, hidrogeniones, noradrenérgicos o la inyección de noradrenalina en animales no
iones potasio, lactato, prostaglandinas, nucleótidos de adenina y sujetos anestesiados induce vasoconstricción coronaria. Por tanto, el
adenosina. Tal vez varios o todos estos metabolitos vasodilatadores efecto directo de la estimulación noradrenérgica es la constricción,
actúan de manera integrada, redundante o de ambas formas. La más que la dilatación de los vasos coronarios. Por otro lado, la esti-
asfixia, la hipoxia y las inyecciones intracoronarias de cianuro mulación de las fibras vagales al corazón dilata las coronarias.
aumentan el flujo sanguíneo coronario 200 a 300% en corazones
desnervados o intactos, y la característica común a estos tres estímu- Cuando cae la presión sanguínea sistémica, el efecto general del
los es la hipoxia de las fibras miocárdicas. Se produce un incremento aumento reflejo en la descarga noradrenérgica es el aumento en el
similar en el flujo del área con riego de una arteria coronaria si ésta flujo sanguíneo coronario consecutivo a los cambios metabólicos en
se ocluye y luego se libera. Tal hiperemia reactiva es similar a la el miocardio en un momento en que los vasos cutáneos, renales y
observada en la piel (véase más adelante). La evidencia sugiere que esplácnicos están constreñidos. De este modo, la circulación cardia-
en el corazón aquélla se debe a la liberación de adenosina. ca, como la cerebral, se conserva pese a la alteración del flujo en
otros órganos.

CAPÍTULO 33 Circulación por regiones especiales 613

CIRCULACIÓN CUTÁNEA Médula espinal Neurona sensitiva

La cantidad de calor que se pierde del cuerpo es regulada en gran Terminaciones
medida por la variación en el volumen sanguíneo que fluye por la en la piel
piel. Los dedos de pies y manos, las palmas de las manos y los lóbulos
de las orejas presentan conexiones anastomóticas bien inervadas
entre arteriolas y vénulas (anastomosis arteriovenosas, cap. 31). El
flujo sanguíneo como respuesta a los estímulos termorreguladores
puede variar desde 1 hasta 150 ml/100 g de piel por minuto, y se ha
propuesto que estas variaciones son posibles porque la sangre es
capaz de desviarse a través de las anastomosis. Los plexos venoso y
capilar subdérmicos constituyen un reservorio sanguíneo de alguna
importancia, y la piel es uno de los pocos sitios donde pueden verse
las reacciones de los vasos sanguíneos.

REACCIÓN BLANCA Conducción ortodrómica
Conducción antidrómica
Cuando un objeto puntiagudo se desplaza con suavidad sobre la piel, Dirección de los impulsos
las líneas de contacto se vuelven pálidas (reacción blanca). Parece
que el estímulo mecánico inicia la contracción de los esfínteres pre- Terminaciones
capilares, y la sangre drena de los capilares y pequeñas venas. La res- cerca de la arteriola
puesta aparece en unos 15 s.
FIGURA 3314 Reflejo axónico.
RESPUESTA TRIPLE
HIPEREMIA REACTIVA
Cuando la piel se frota con más firmeza con un instrumento puntia-
gudo, en lugar de la reacción blanca se observa enrojecimiento en el Una respuesta de los vasos sanguíneos presente en muchos órganos,
sitio, el cual aparece en unos 10 s (reacción roja). Luego de unos pero visible en la piel, es la hiperemia reactiva, un aumento en la
cuantos minutos, le sigue inflamación local y enrojecimiento motea- cantidad de sangre en una región cuando se restablece su circulación
do difuso alrededor de la lesión. El enrojecimiento inicial se debe a después de un periodo de oclusión. Si se ocluye el riego sanguíneo a
la dilatación capilar, una respuesta directa de los capilares a la pre- una extremidad, las arteriolas cutáneas distales a la oclusión se dila-
sión. La inflamación (roncha) es edema local causado por el aumen- tan. Cuando la circulación se restablece, la sangre que fluye hacia los
to en la permeabilidad de los capilares y las vénulas poscapilares, con vasos dilatados hace que la piel adquiera un color rojo intenso. El
la subsiguiente extravasación de líquido. El enrojecimiento que se oxígeno de la atmósfera puede difundir una distancia corta a través
extiende fuera de la lesión (eritema) se debe a la dilatación arterio- de la piel, y se evita la hiperemia reactiva si la circulación de la extre-
lar. Esta respuesta en tres partes (la reacción roja, roncha y eritema) midad se ocluye en una atmósfera de oxígeno al 100%. Por ende,
se llama respuesta triple y es parte de la reacción normal a la lesión quizá la dilatación arteriolar se debe al efecto local de la hipoxia.
(cap. 3). Persiste después de la simpatectomía total. Por otro lado, el
eritema está ausente en la piel con anestesia local y en la piel desner- RESPUESTAS GENERALIZADAS
vada después de la degeneración de nervios sensitivos, pero surge
justo después del bloqueo o la sección nerviosa por arriba del sitio de La estimulación nerviosa noradrenérgica así como la adrenalina y la
la lesión. Esto, junto con otra evidencia, indica que tal fenómeno se noradrenalina circulantes constriñen los vasos sanguíneos cutáneos.
debe a un reflejo axónico, una respuesta en la cual los impulsos ini- No se conocen fibras nerviosas vasodilatadoras que se extiendan a
ciados en los nervios sensitivos por la lesión son relevados en senti- los vasos cutáneos; por ello, la vasodilatación aparece por un descen-
do antidrómico por otras ramas de las fibras nerviosas sensitivas so en el tono constrictor y por la producción local de metabolitos
(fig. 33-14). Ésta es la única situación en el cuerpo en la cual hay vasodilatadores. El color y la temperatura de la piel también depen-
datos sustanciales de un efecto fisiológico por conducción antidró- den del estado de los capilares y las vénulas. En la piel fría, azul o
mica. El transmisor liberado en la terminación central de las neuro- gris, las arteriolas se hallan contraídas y los capilares dilatados; en la
nas de las fibras sensitivas C es la sustancia P (cap. 7), y esta última piel roja y tibia, ambos se encuentran dilatados.
junto con el péptido relacionado con el gen de calcitonina se encuen-
tran en todas las regiones de las neuronas. Ambos transmisores dila- Como los estímulos dolorosos causan descarga noradrenérgica
tan las arterias y, además, la sustancia P causa extravasación de difusa, una lesión dolorosa da lugar a vasoconstricción cutánea
líquido. Ya se crearon antagonistas no peptídicos eficaces de la sus- generalizada, además de la respuesta local triple. Cuando la tempe-
tancia P, los cuales disminuyen la extravasación. Por tanto, en apa- ratura corporal se eleva durante el ejercicio, los vasos sanguíneos
riencia estos péptidos causan la roncha. cutáneos se dilatan a pesar de la descarga noradrenérgica continua
en otras partes del organismo. La dilatación de los vasos cutáneos
como respuesta al incremento de la temperatura hipotalámica reba-
sa otra actividad refleja. El frío causa vasoconstricción cutánea; no

614 SECCIÓN V Fisiología cardiovascular

obstante, en el frío intenso es posible la prevalencia de la vasodilata- guíneo del útero se incrementa 20 veces durante el embarazo, el
ción superficial. Esta vasodilatación es la causa de la apariencia rubi- tamaño del producto de la concepción aumenta mucho más, cambia
cunda observada en un día frío. de una sola célula a un feto más una placenta que pesan 4 a 5 kg al
término en seres humanos. Por consiguiente, se extrae más oxígeno
El estado de choque es más profundo en pacientes con tempe- de la sangre uterina durante la última parte del embarazo y la satura-
raturas altas por la vasodilatación cutánea; los pacientes en estado ción de oxígeno en la sangre uterina cae. Tal vez la hormona libera-
de choque no deben entibiarse hasta el punto que su temperatura dora de corticotropina tiene una participación importante para
corporal se eleve. A veces, esto es un problema porque algunos regular en ascenso el flujo sanguíneo uterino, así como en el momen-
legos bien intencionados leyeron en libros de primeros auxilios que to final del parto.
“los pacientes lesionados deben mantenerse tibios” y apilan cober-
tores sobre las víctimas de accidentes que se encuentran en estado PLACENTA
de choque.
La placenta es el “pulmón fetal” (figs. 33-16 y 33-17). Su porción
CIRCULACIÓN materna es, en efecto, un gran seno sanguíneo. En este “lago”, se pro-
PLACENTARIA Y FETAL yectan las vellosidades de la porción fetal que contienen las peque-
ñas ramas de las arterias y la vena umbilicales fetales (fig. 33-16). La
CIRCULACIÓN UTERINA sangre fetal capta oxígeno y el dióxido de carbono se elimina hacia la
circulación materna a través de las paredes de las vellosidades, de
El flujo sanguíneo del útero es paralelo a la actividad metabólica del manera análoga al intercambio de oxígeno y dióxido de carbono en
miometrio y el endometrio, y experimenta fluctuaciones cíclicas los pulmones (cap. 35). Sin embargo, las capas celulares que cubren
vinculadas con el ciclo menstrual en no embarazadas. La función de las vellosidades son más gruesas y menos permeables comparadas
las arterias espirales y basilares del endometrio en la menstruación con las membranas alveolares en los pulmones; por ello, el intercam-
se describe en el capítulo 22. Durante el embarazo, el flujo sanguíneo se bio es mucho menos eficaz. La placenta también es la vía por la cual
incrementa con rapidez conforme el útero aumenta de tamaño entran todos los materiales nutritivos en el feto; por ella, los dese-
(fig. 33-15). No hay duda que los metabolitos vasodilatadores se chos fetales se descargan en la sangre materna.
generan en el útero, como en otros tejidos activos. En el embarazo
temprano, la diferencia arteriovenosa de oxígeno en el útero es Amnios
pequeña y se ha sugerido que los estrógenos actúan sobre los vasos
sanguíneos para elevar el flujo sanguíneo uterino más allá de las Tabique
necesidades hísticas de oxígeno. Sin embargo, aunque el flujo san- Arterias umbilicales

Parto Vena
umbilical

Unidades relativas Flujo sanguíneo uterino Cordón umbilical
Peso fetal Corion

Vellosidad

Saturación de O2 Sangre Espacio
venosa intervelloso
uterina Arteriola espiral
Placa basal
Sangre Placa coriónica
venosa Endometrio
uterina
Miometrio
Parto
FIGURA 3316 Diagrama de un corte a través de la placenta
Tiempo después de la concepción
humana que muestra la forma en que las vellosidades fetales se
FIGURA 3315 Cambios en el flujo sanguíneo uterino y la proyectan en los senos maternos. (Con autorización de Benson RC: Handbook

cantidad de oxígeno en sangre venosa del útero durante el of Obstetrics and Gynecology, 8th ed. y modificada a trevés de Netter. Originalmente
embarazo. (Tomada de Barcroft H. Modificada y redibujada con autorización de Keele publicada por Appleton & Lange. Copyright © 1983 McGraw-Hill.)

CA, Neil E: Samson Wright’s Applied Physiology, 12th ed. Oxford University Press, 1971.)

CAPÍTULO 33 Circulación por regiones especiales 615

Placenta Cuerpo Cuerpo
Cuerpo

Cavidades FO Cavidades Cavidades
izquierdas izquierdas izquierdas
del corazón del corazón del corazón

DA DA Pulmones
Pulmones Pulmones

Cavidades Cavidades Cavidades
derechas derechas derechas
del corazón del corazón del corazón

FETO RECIÉN NACIDO ADULTO

FIGURA 3317 Diagrama de la circulación del feto, el recién nacido y el adulto. DA, conducto arterioso; FO, agujero oval. (Redibujada con

autorización de Born GVR et al.; Changes in the heart and lungs at birth. Cold Spring Harbor Symp Quant Biol 1954;19:102.)

CIRCULACIÓN FETAL RESPIRACIÓN FETAL

En la figura 33-17, se presenta un diagrama de la organización de la Los tejidos de los mamíferos fetales y neonatos muestran una resis-
circulación en el feto; 55% del gasto cardiaco fetal pasa por la placen- tencia notable, pero poco comprendida, a la hipoxia. Sin embargo, la
ta. Se cree que la sangre de la vena umbilical en los seres humanos saturación de oxígeno en la sangre materna placentaria es tan baja
tiene una saturación de oxígeno de 80%, comparada con 98% de la que el feto podría sufrir daño hipóxico si los eritrocitos fetales no
saturación en la circulación arterial del adulto. El conducto venoso tuvieran una mayor afinidad por el oxígeno que los eritrocitos del
(fig. 33-18) deriva parte de esta sangre directamente a la vena cava adulto (fig. 33-19). Los eritrocitos fetales contienen hemoglobina
inferior; el resto se mezcla con la sangre portal del feto. La sangre fetal (hemoglobina F), en tanto las células del adulto poseen hemo-
venosa portal y sistémica de éste sólo presenta una saturación de globina de adulto (hemoglobina A). La causa de la diferencia en la
26%, y la saturación de la sangre mixta en la vena cava inferior se afinidad por el oxígeno entre ambas radica en que la hemoglobina F
aproxima a 67%. La mayor parte de la sangre que ingresa al corazón se une con 2,3-difosfoglicerato con menor eficacia comparada con la
por la vena cava inferior se desvía de manera directa a la aurícula hemoglobina A. El descenso en la afinidad por el oxígeno causado
izquierda a través del agujero oval permeable. Casi toda la sangre de por la unión con 2,3-difosfoglicerato se describe en el capítulo 31.
la vena cava superior entra en el ventrículo derecho y se expulsa
hacia la arteria pulmonar. La resistencia de los pulmones colapsados CAMBIOS EN LA CIRCULACIÓN
es alta y la presión de la arteria pulmonar es varios milímetros de FETAL Y LA RESPIRACIÓN AL NACER
mercurio más alta comparada con la de la aorta; por esto, la mayor
parte de la sangre de la arteria pulmonar pasa por el conducto arte- A causa del conducto arterioso persistente y el agujero oval permea-
rioso hacia la aorta. De esta manera, la sangre relativamente insatu- ble (fig. 33-18), las cavidades izquierda y derecha del corazón bom-
rada del ventrículo derecho se dirige al tronco y la parte inferior del bean en paralelo en el feto y no en serie como ocurre en el adulto. Al
cuerpo fetal, mientras la cabeza recibe la sangre mejor oxigenada del nacer, la circulación placentaria se corta y la resistencia periférica se
ventrículo izquierdo. Desde la aorta, una porción de la sangre se incrementa de manera súbita. Mientras tanto, el lactante presenta
bombea a las arterias umbilicales y de regreso a la placenta. La satu- asfixia cada vez mayor. Por último, el sujeto jadea varias veces y los
ración de oxígeno de la sangre en la parte inferior de la aorta y las pulmones se expanden. La presión intrapleural negativa tan marca-
arterias umbilicales del feto es cercana a 60%. da (–30 a –50 mmHg) durante los jadeos contribuye a la expansión

616 SECCIÓN V Fisiología cardiovascular

Vena cava Aurícula izquierda Conducto 22 Feto
superior arterioso 20
18
Agujero Contenido de O2 (ml/100 ml)
oval Madre
16
Aurícula Vena Arteria 14
derecha cava inferior pulmonar 12
Ventrículo
Ventrículo izquierdo 10
derecho 8
Aorta 6
Conducto venoso 4
2
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
PO2 (mmHg)

FIGURA 3319 Curvas de disociación de la hemoglobina en la

sangre materna y fetal humana.

Vena Arterias el cierre con infusión de fármacos inhibidores de la ciclooxigenasa.
porta umbilicales También es posible que el óxido nítrico participe en la preservación
de la permeabilidad ductal en estas circunstancias.
Vena
umbilical

Desde RESUMEN DEL CAPÍTULO
la placenta
■ El LCR se produce sobre todo en el plexo coroideo del cerebro, en
A la placenta parte por mecanismos de transporte activo en las células
epiteliales coroideas. El líquido se reabsorbe a la corriente
FIGURA 3318 Circulación en el feto. La mayor parte de la sangre sanguínea para conservar la presión adecuada en presencia de la
producción continua.
oxigenada que llega al corazón a través de la vena umbilical y la vena
cava inferior se desvía por el agujero oval y se bombea por la aorta a la ■ La penetración de las sustancias circulantes al cerebro está
cabeza, mientras la sangre desoxigenada que regresa por la vena cava estrictamente controlada. El agua, el dióxido de carbono y el
superior se bombea por la arteria pulmonar y el conducto arterioso a los oxígeno cruzan de manera libre. Otras sustancias (como la
pies y las arterias umbilicales. glucosa) requieren mecanismos de transporte específicos,
mientras la entrada de macromoléculas es insignificante. La
pulmonar, pero quizá también participen otros factores. La acción eficacia de la barrera hematoencefálica para impedir la entrada de
de succión del primer respiro más la constricción de las venas umbi- xenobióticos está sostenida por la salida activa mediada por la
licales exprimen hasta 100 ml de sangre de la placenta (“transfusión glucoproteína P.
placentaria”).
■ La circulación coronaria aporta oxígeno al miocardio contráctil.
Una vez que los pulmones se expanden, la resistencia vascular Los productos metabólicos y las señales nerviosas inducen
pulmonar cae a menos de 20% del valor que tenía en el útero y el vasodilatación según se requiera para el requerimiento de
flujo sanguíneo pulmonar aumenta mucho. El retorno sanguíneo de oxígeno. La obstrucción de las arterias coronarias puede producir
los pulmones eleva la presión de la aurícula izquierda, lo cual cierra lesión irreversible del tejido cardiaco.
el agujero oval al empujar la valva que la guarda contra el tabique
interauricular. El conducto arterioso se constriñe unas cuantas horas ■ El control del flujo sanguíneo cutáneo es una faceta clave en la
después del nacimiento; esto genera un cierre funcional; el cierre regulación de la temperatura y es sostenido por derivaciones en
anatómico permanente ocurre entre las 24 y 48 h siguientes por el varios niveles mediante anastomosis arteriovenosas. La hipoxia,
engrosamiento extenso de la íntima. El mecanismo que produce la los reflejos axónicos y las señales simpáticas constituyen factores
constricción inicial comprende el incremento de la tensión de O2 determinantes para el flujo por la vasculatura cutánea.
arterial y la bradicinina, que es liberada de los pulmones durante su
distensión inicial. Además, hay concentraciones altas de vasodilata- ■ La circulación fetal aporta oxígeno y nutrientes al feto en
dores en el conducto in utero, sobre todo prostaglandina F2α, y la crecimiento, a través de la placenta que se une al feto por el
síntesis de estas prostaglandinas se bloquea a causa de la inhibición cordón umbilical y a la circulación materna por vasos sanguíneos
de la ciclooxigenasa al nacer. En muchos lactantes prematuros, el que emergen de la pared uterina para además eliminar productos
conducto no se cierra de forma espontánea, pero puede inducirse de desecho. Las características anatómicas únicas de la circulación
fetal, así como también las propiedades bioquímicas de la
hemoglobina fetal sirven para asegurar el suministro adecuado de
oxígeno, sobre todo a la cabeza. Al nacer, el agujero oval y el
conducto arterioso se cierran; por ello, los pulmones neonatales
sirven ya como sitio para el intercambio de oxígeno.

CAPÍTULO 33 Circulación por regiones especiales 617

PREGUNTAS DE OPCIÓN MÚLTIPLE 5. ¿Cuál de los siguientes no dilata las arteriolas de la piel?
A) Aumento de temperatura corporal.
Para todas las preguntas seleccione la mejor respuesta, a menos que se B) Adrenalina.
especifique otra indicación. C) Bradicinina.
D) Sustancia P.
1. ¿En cuál de los siguientes vasos se encuentra normalmente la PO2 E) Vasopresina.
más baja?
6. Un lactante del género masculino llega al hospital por presentar
A) Arteria materna. crisis convulsivas. Durante la valoración, se descubre que la
B) Vena uterina materna. temperatura corporal y la glucosa plasmática son normales, pero la
C) Vena femoral materna. glucosa del LCR es de 12 mg/100 ml (normal, 65 mg/100 ml). Una
D) Arteria umbilical. posible explicación de este trastorno es
E) Vena umbilical. A) activación constitutiva del transportador de glucosa 3 en las
neuronas.
2. La diferencia de presión entre el corazón y la aorta es menor en B) deficiencia de transportador de glucosa dependiente de sodio 1
en los astrocitos.
A) el ventrículo izquierdo durante la sístole. C) deficiencia del transportador de glucosa 5 en los capilares
B) el ventrículo izquierdo durante la diástole. cerebrales.
C) el ventrículo derecho durante la sístole. D) deficiencia del transportador de glucosa 1 55K en los capilares
D) el ventrículo derecho durante la diástole. cerebrales.
E) la aurícula izquierda durante la sístole. E) deficiencia del transportador de glucosa 1 45K en la microglia.

3. Es probable que la inyección de activador hístico del plasminógeno BIBLIOGRAFÍA ADICIONAL
(t-PA) sea más provechosa
Begley DJ, Bradbury MW, Kreater J (editors): The Blood–Brain
A) después de al menos un año de recuperación no complicada Barrier and Drug Delivery to the CNS. Marcel Dekker, 2000.
luego de la oclusión de una arteria coronaria.
Birmingham K (editor): The heart. Nature 2002;415:197.
B) después de al menos dos meses de reposo y recuperación Duncker DJ, Bache RJ: Regulation of coronary blood flow during
ulterior de la oclusión de una arteria coronaria.
exercise. Physiol Rev 2008;88:1009.
C) durante la segunda semana después de la oclusión de una Hamel E: Perivascular nerves and the regulation of cerebrovascular
arteria coronaria.
tone. J Appl Physiol 2006;100:1059.
D) en el curso del segundo día luego de la oclusión de una arteria Johanson CE, Duncan JA 3rd, Klinge PM, et al. Multiplicity of
coronaria.
cerebrospinal fluid functions: New challenges in health and disease.
E) durante la segunda hora posterior a la oclusión de una arteria Cerebrospinal Fluid Res 2008;5:10.
coronaria. Ward JPT: Oxygen sensing in context. Biochim Biophys Acta
2008;1777:1.
4. ¿Cuáles de los siguientes órganos tiene el mayor flujo sanguíneo
por 100 g de tejido?

A) Cerebro.
B) Miocardio.
C) Piel.
D) Hígado.
E) Riñones.



S E C C I Ó N V I Fisiología de la respiración

La principal función del pulmón es la respiración, que comprende del entorno externo y su suministro a los tejidos, y también la
la captación de O2 y eliminación de CO2 del organismo en su tota- extracción simultánea de CO2 de los tejidos y su expulsión a dicho
lidad. En reposo un ser humano normal respira 12 a 15 veces por entorno. En los comentarios, se explora la importancia decisiva
minuto y con cada respiración, se movilizan en promedio, 500 ml del pH en el intercambio de gases y la capacidad del pulmón para
de aire, la cifra se transforma en 6 a 8 L de aire inspirado y espirado contribuir a la regulación del equilibrio acidobásico de la sangre.
en ese lapso. Una vez que el aire llega a planos profundos del pul- Se utilizan mejor los comentarios de las respuestas respiratorias a
món y concretamente a los alveolos, la difusión simple permite las alteraciones de las concentraciones de oxígeno y de bióxido
que el oxígeno se incorpore a la sangre de los capilares pulmona- de carbono, causadas por cambios ambientales, fisiológicos o de
res y que entre bióxido de carbono en los alveolos, sitio del cual se ambos tipos, para entender mejor el control global de la capta-
expulsa en la espiración. Con un cálculo sencillo, cada minuto se ción coordinada de O2 y la excreción de CO2.
incorporan al cuerpo 250 ml de oxígeno y son excretados 200 ml
de bióxido de carbono. Además del O2 que entra en el aparato La regulación de la respiración es un fenómeno muy complejo y
respiratorio, el aire inspirado también tiene muy diversas sustan- además de incluir las descargas repetitivas de neuronas que acti-
cias, como partículas que es necesario filtrar en la mejor forma, van y controlan los movimientos musculares que distienden y
eliminar o realizar ambas funciones, para conservar el buen fun- contraen los pulmones, también comprende una serie de asas de
cionamiento pulmonar. Por último, a pesar de que cada persona retroalimentación que intensifican/disminuyen la retracción según
tiene algún grado de control en la respiración, gran parte de la el contenido de gases de la sangre. El capítulo final de esta sec-
función minuto a minuto que incluye los ajustes finos necesarios ción inicia con una revisión de algunos de los factores fundamen-
para la función apropiada de los pulmones, no dependen del con- tales que intervienen en la regulación de la respiración, como se
trol voluntario. En esta sección se revisan los conceptos básicos en comentó. Se exponen ejemplos específicos de anormalidades res-
que se fundamentan los aspectos importantes del control y el piratorias comunes y la forma en que se vinculan con alteraciones
resultado de la respiración, asimismo se destacan algunas funcio- en la regulación de la respiración, para conocer mejor las asas
nes importantes en la fisiología del aparato respiratorio. de retroalimentación complejas que intervienen en la regulación de
la respiración.
El aparato respiratorio se encuentra en contacto con el entorno
externo por medio de la zona alta de las vías respiratorias que con- Los pulmones son órganos complejos y son muchas las unidades
duce a estructuras tubulares antes de llegar a las zonas de intercam- funcionales que pueden mostrar deterioro; en consecuencia, hay
bio gaseoso (los alveolos). La función de los pulmones es facilitada una lista grande de enfermedades que alteran sus funciones.
por diversas características anatómicas que permiten su distensión Dichos trastornos incluyen infecciones comunes (y poco comu-
y retracción, con lo que se logra el desplazamiento de gases al resto nes) de las vías respiratorias, asma, enfermedad pulmonar obs-
del cuerpo y de él, de regreso al medio exterior. Entre los elementos tructiva crónica (EPOC), síndrome de dificultad respiratoria aguda,
que intervienen en tales funciones están la pared del tórax; los hipertensión pulmonar, cáncer de pulmón y otras más. Nunca se
músculos respiratorios (que aumentan y disminuyen el volumen de insistirá demasiado en la pesada carga que impone a la salud el
la cavidad torácica); las áreas cerebrales que controlan los músculos; conjunto heterogéneo de tales trastornos. Si se utiliza la EPOC
y las vías y nervios que unen el cerebro con los músculos. Por último, como ejemplo, en Estados Unidos las estimaciones conservado-
los pulmones, a través de la sangre oxigenada y el bióxido de carbo- ras indican que más de 12 millones de adultos tienen tal trastor-
no que por ella retorna, permiten el desplazamiento de gases a no. La EPOC ocupa el cuarto lugar como causa de muerte (y su
otros órganos y tejidos corporales. En el primer capítulo de esta sec- frecuencia va en aumento), y es un factor que contribuye a un
ción se revisa la estructura anatómica y celular del aparato respirato- número igual de fallecimientos que no dependen de ella. A pesar
rio y la forma en que en su complejidad contribuye a las funciones de que las estrategias terapéuticas de la EPOC que en gran medi-
de la respiración. La revisión también plantea la necesidad de medi- da se basan en los esfuerzos incesantes de investigación y conoci-
ciones básicas que definan y permitan la distensión y retracción pul- mientos más amplios, que han contribuido a la mejoría en el estilo
monares y algunas de las funciones extrarrespiratorias que son de vida, aún no se cuenta con elementos para erradicar las causas
esenciales para la función satisfactoria de los pulmones. principales. Los conocimientos incesantes y cada vez más amplios
de la fisiología de la respiración y la función pulmonar (y también
Los comentarios incluirán después una revisión general de la fun- la disfunción) genera oportunidades para plantear nuevas estra-
ción primaria del aparato respiratorio que es la captación de O2 tegias para el tratamiento de EPOC y varias neumopatías más.

619



Introducción CAPÍTULO
a la estructura
y la mecánica pulmonar 34

OBJETIVOS ■ Describir las vías tubulares por las cuales pasa aire del exterior a los alveolos y las
células que revisten cada una de las estructuras en cuestión.
Después de revisar este
capítulo, el lector será ■ Describir los principales músculos que intervienen en la respiración y la
capaz de: participación de cada uno.

■ Definir los índices básicos de volumen pulmonar y señalar valores aproximados de
cada uno en un adulto normal.

■ Definir la distensibilidad pulmonar y la resistencia de vías respiratorias.
■ Comparar las circulaciones pulmonar y general, y describir algunas de las

principales diferencias entre ambas.
■ Describir las funciones básicas de defensa y metabólicas de los pulmones.
■ Definir la tensión parcial y calcular la que corresponde a cada uno de los gases

importantes en la atmósfera a nivel del mar.

INTRODUCCIÓN za con los aspectos básicos de anatomía y de fisiología celular que
contribuyen al aparato respiratorio y algunas de sus características
La estructura del aparato respiratorio está adaptada en forma única propias. También comprende comentarios de la forma en que la
y particular a su función primaria que es el transporte de gases al estructura anatómica se vincula con la mecánica básica de la
interior del cuerpo y de él, al exterior. Además, el aparato respirato- respiración, y también aporta algunos datos de la fisiología
rio contiene un gran volumen de tejido expuesto constantemente al extrarrespiratoria del aparato pulmonar.
entorno externo, con lo que surge la posibilidad de infecciones y
lesiones. Por último, dicho aparato tiene en su interior sangre que
fluye en un circuito propio y peculiar. El capítulo presente comien-

ANATOMÍA DE LOS PULMONES genos inhalados, sustancias tóxicas, y partículas. Con tal dato en
mente es fácil entender que además del olfato, la nariz y la zona alta
Regiones del aparato respiratorio de las vías respiratorias desempeñan dos funciones cruciales más en
el transporte de aire que son: 1) filtrar grandes partículas para impe-
El aparato respiratorio puede ser subdividido en tres regiones inter- dir que lleguen a las vías conductoras y los alveolos y 2) calentar y
conectadas, con arreglo al flujo por ellas: la zona superior o alta; las humidificar el aire conforme se interna en el organismo. Las partícu-
vías conductoras; y las vías terminales o alveolos (conocidos tam- las que tienen más de 30-50 μm de diámetro no son inspiradas por
bién como parénquima pulmonar o tejido acinar). La zona alta de la nariz, en tanto que las que tienen 5-10 μm pasan por la nasofarin-
las vías respiratorias comprende sistemas de entrada que son la nariz ge y llegan a la zona conductora. Muchas de estas últimas se deposi-
y la cavidad nasal y la boca, que desembocan en la faringe. La laringe tan en las membranas mucosas de la nariz y la faringe. Por el
va de la zona inferior de la faringe para integrar la zona alta de las impulso que las inducen, no “siguen” la corriente de aire, en su tra-
vías respiratorias. La nariz es el punto primario por el cual entra el yectoria curva hasta los pulmones, y llegan a las amígdalas y ade-
aire inspirado; por esa razón, el epitelio de la mucosa que revista las noides o muy cerca de ellas, que son cúmulos importantes de tejido
vías nasofaríngeas está expuesto a la máxima concentración de alér- linfoide inmunológicamente activo que están en la retrofaringe.

621

622 SECCIÓN VI Fisiología de la respiración

Zona conductora Nombre de las ramas Número de
Tráquea tubos en
A Zona respiratoria Bronquios cada rama
500 1
Bronquiolos
Bronquiolos terminales 2
Bronquiolos respiratorios
Conductos alveolares 4
8
16
32

6 = 104

5 = 105

400

Sacos alveolares 8 = 106
B
Área transversal total (cm2) 300

200 Zona FIGURA 341 Zonas conductora y respiratoria de las vías
Zona conductora respiratoria
respiratorias. A) Modelo vaciado en resina del árbol respiratorio de los
100 humanos, en que se advierten las ramificaciones dicotómicas que
comienzan a nivel de la tráquea. En el pulmón izquierdo se destacan las
Bronquiolos arterias (rojas) y venas (azules) pulmonares adicionadas. B) Se
terminales esquematizan las configuraciones de ramificación de las vías
respiratorias desde la zona conductora a la transicional y la respiratoria
5 10 15 20 23 (no se incluyen todas las divisiones, y los esquemas no están a escala).
C Generaciones (de las vías respiratorias) Las cifras señalan en promedio el número de vías después de la
ramificación de cada generación. C) El área transversal total de las vías
respiratorias aumenta rápidamente, conforme se efectúa la transición de
la conductora a la respiratoria. (A, con autorización de Fishman AP: Fishman’s

Pulmonary Diseases and Disorders, 4th ed. McGraw Hill Medical, 2008; B y C, con

autorización de West JB, Respiratory Physiology: The Essentials, 7th ed. Williams & Wilkins,

2005.)

Vías conductoras mucosa está sobre una fina membrana basal y más abajo de ella, está
la lámina propia. Se conoce a tal conjunto como “mucosa de vías
Las vías conductoras comienzan en la tráquea y se ramifican de respiratorias”. Debajo del epitelio están células de músculo liso, y en
manera dicotómica para ampliar enormemente el área de superficie forma similar, el tejido conjunto de recubrimiento tiene “intercala-
de los pulmones. Las primeras 16 divisiones de vías forman la zona do” cartílago que predomina más bien en las zonas de las vías con-
conductora de pulmones, que transporta gases desde la zona supe- ductoras de mayor calibre. El epitelio es seudoestratificado y contiene
rior, descrita en párrafos anteriores (fig. 34-1) y también de regreso varios tipos de células que incluyen las ciliadas y secretoras (como
a las mismas. las caliciformes y los ácinos glandulares) que aportan componentes
básicos para la inmunidad innata de las vías respiratorias, y células
Las ramas las componen bronquios, bronquiolos y bronquiolos basales que actúan como células “progenitoras” durante lesiones. A
terminales. La zona de conducción posee innumerables células espe- medida que las vías conductoras cambian su estructura y llegan a los
cializadas que tienen otras funciones además de servir como con- bronquiolos terminales y transicionales, también se modifica la
ducto del aire al parénquima pulmonar (fig. 34-2). El epitelio de la

CAPÍTULO 34 Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar 623

Tráquea/bronquio Bronquiolo Alveolo

Moco/agente Capilar Capilar Agente tensioactivo
tensioactivo Tabique
Epitelio Glándula interalveolar
Cartílago
Membrana basal Célula epitelial de tipo I
L. propia Célula epitelial de tipo II
Capa de músculo liso
Capilar
Capa
fibrocartilaginosa

FIGURA 342 Transición celular desde la zona conductora hasta transición en el tejido mesenquimatoso basal y la estructura capilar. (Con

el alveolo. Las transiciones epiteliales van de la capa seudoestratificada autorización de Fishman AP: Fishman’s Pulmonary Diseases and Disorders, 4th ed.
con glándulas submucosas, pasan por el epitelio cuboide y llegan hasta McGraw Hill Medical, 2008.)
el epitelio plano escamoso. También se producen cambios con la

estructura histológica de las vías de conducción. En el epitelio de los ciliar, y en él oscilan de manera típica con ritmo de 10 a 15 herzios.
bronquiolos y bronquiolos terminales no se detectan glándulas En la zona más alta de la capa periciliar y los cilios en movimiento
secretoras; el músculo liso tiene una participación y una actividad está una capa de moco que es una mezcla compleja de proteínas y
más notables, y en gran medida no se identifica cartílago, en el tejido polisacáridos secretados por células, glándulas o ambas estructuras
subyacente. Una fracción importante del epitelio de las últimas especializadas, en la vía de conducción; la combinación anterior per-
zonas de la vía conductora lo componen células claras que son célu- mite el atrapamiento de partículas extrañas (en el moco) y su trans-
las de epitelio cúbico no ciliadas que secretan marcadores importan- porte hasta expulsarlas de las vías respiratorias (impulsadas por el
tes para la defensa inmunitaria y pueden actuar como elementos latido ciliar). El mecanismo ciliar puede desplazar partículas y elimi-
progenitores después de lesión. narlas de los pulmones con una velocidad mínima de 16 mm/min.
Cuando hay deficiencia de la motilidad ciliar como ocurre en los
Las células epiteliales en la vía de conducción secretan molécu- fumadores o como consecuencia de otras situaciones ambientales o
las diversas que participan en la defensa del pulmón. Dichas células deficiencias genéticas, prácticamente no se produce el transporte de
en la zona mencionada generan inmunoglobulinas secretoras (IgA), moco, situación que puede originar sinusitis crónica, infecciones
colectinas (incluidas las proteínas tensioactivas [SP-A y SP-D]), las pulmonares repetitivas y bronquiectasia. Algunas de las manifesta-
defensinas y otros péptidos y proteasas, y especies de oxígeno y de ciones anteriores se manifiestan en la fibrosis quística (Recuadro
nitrógeno reactivas. Las secreciones mencionadas actúan de manera clínico 34-1).
directa como antimicrobianos para que las vías respiratorias no sean
afectadas por infecciones. Las células epiteliales de las vías mencio- Las paredes de los bronquios y los bronquiolos reciben fibras
nadas también secretan quimiocinas y citocinas que reclutan a las del sistema nervioso autónomo. Las neuronas en las vías respirato-
células inmunitarias tradicionales y otras células efectoras inmunita- rias captan estímulos mecánicos o la presencia de sustancias inde-
rias, en el sitio de las infecciones. Las partículas de menor tamaño seables en las vías mencionadas como polvos inhalados, aire frío,
que llegan desde la zona superior de las vías respiratorias y que tie- gases nocivos y humo de cigarrillos.
nen ~2-5 μm de diámetro, por lo común quedan en las paredes de
los bronquios en la zona en que el flujo de aire se lentifica a su paso Las neuronas mencionadas envían señales a los centros respira-
por conductos de menor calibre. De ese modo, dichas partículas des- torios para que se contraigan los músculos de la respiración e inicien
encadenan la constricción bronquial y la tos refleja. Como otra posi- los reflejos de estornudo o tos. Los receptores se adaptan rápidamen-
bilidad, pueden ser expulsadas de los pulmones por la “escalera te si son estimulados de manera continua, hasta limitar el estornudo
mucociliar”. El epitelio de las vías respiratorias desde el tercio ante- y la tos en situaciones normales. Los receptores β2 median la bron-
rior de la nariz hasta el comienzo de los bronquiolos respiratorios es codilatación; también incrementan la producción de secreciones
de tipo ciliado (fig. 34-2). Los cilios están bañados por líquido peri- bronquiales (p. ej., moco), en tanto que los receptores adrenérgicos
α1 inhiben las secreciones.

624 SECCIÓN VI Fisiología de la respiración

RECUADRO CLÍNICO 34-1

Fibrosis quística ro a través de la pared de las vías respiratorias. Cabría esperar
también disminución de la resorción de Na+ y en las glándulas
En personas de raza blanca la fibrosis quística es uno de los tras- sudoríparas. Sin embargo, en las pulmonares se intensifica de tal
tornos genéticos más comunes: más de 3% de la población esta- forma que salen de las vías respiratorias sodio y agua, y con ello
dounidense es portadora de este trastorno recesivo autosómico. quedan espesas y adherentes otras secreciones. Todo lo anterior
disminuye la capa periciliar que inhibe la función del mecanismo
El gen anormal en la fibrosis quística está situado en el brazo mucociliar de eliminación y altera el entorno local para aminorar
largo del cromosoma 7 y codifica el regulador de conductancia la eficacia de las secreciones antimicrobianas.
transmembrana de la fibrosis quística (CFTR; cystic fibrosis
transmembrane conductance regulator), un canal regulado por AVANCES TERAPÉUTICOS
cloruro situado en la membrana apical de diversos epitelios de
secreción y absorción. El número de mutaciones identificadas en Los tratamientos tradicionales de la fibrosis quística se
el gen CFTR que ocasiona la fibrosis quística es grande (>1 000), y ocupan de algunas de sus manifestaciones. Se utilizan la
en la actualidad se han agrupado las mutaciones en cinco clases fisioterapia y los mucolíticos para fluidificar el moco espe-
(I-V) con base en su función celular. Las mutaciones de clase I no so e inducir el libre tránsito de aire en los pulmones. Los
permiten la síntesis de la proteína; las de clase II incluyen defectos antibióticos se emplean para evitar infecciones nuevas y
en el “procesamiento” de la proteína; las de clase III bloquean la controlar las crónicas. Los broncodilatadores y los antiinfla-
regulación por el canal; las de clase IV muestran alteraciones de la matorios se usan para expandir y “limpiar” las vías respira-
conductancia en el canal iónico; las de clase V muestran menor torias. Las enzimas pancreáticas y los complementos
síntesis de la proteína. La intensidad del defecto varía con la clase nutritivos se usan para mejorar la absorción de nutrientes
y con la mutación individual. La mutación más frecuente que ori- e inducir el aumento de peso. Ante la mutación “unigénica”
gina la fibrosis quística es la pérdida del residuo fenilalanínico en de la enfermedad, se ha explorado con minuciosidad la
posición del aminoácido 508 de la proteína (∆F508), mutación de genoterapia, pero no se han obtenido buenos resultados.
clase II que limita la cantidad de proteína que llega a la membrana En fecha reciente se han planteado y estudiado en investi-
plasmática. gaciones clínicas fármacos que actúan en los defectos
moleculares y son muy promisorios para mejorar los trata-
Una de las consecuencias de la fibrosis quística es la aparición mientos.
de infecciones pulmonares repetitivas, en particular por Pseudo-
monas aeruginosa, y finalmente la destrucción progresiva y fatal
de los pulmones. También queda suprimida la secreción de cloru-

Vías respiratorias a nivel alveolar funciones celulares. Una función fundamental de las células mencio-
nadas es la producción del agente tensioactivo (fig. 34-3D). Las células
En el tramo que media entre la tráquea y los alveolos las vías se divi- mencionadas también forman los cuerpos lamelares (laminares) típi-
den 23 veces. Las últimas siete generaciones forman las zonas transi- cos que son organelos con membrana que contienen espirales de fos-
cional y respiratoria en donde se produce el intercambio gaseoso y folípidos, y son secretados en el interior de los alveolos por exocitosis.
están compuestas de bronquiolos transicionales y respiratorios, con- Los tubos de lípido llamado mielina tubular se forman a partir de los
ductos alveolares y alveolos (fig. 34-1A,B). Las divisiones múltiples cuerpos extruidos y la mielina tubular a su vez forma una capa de
mencionadas incrementan enormemente el área transversal total de fosfolípidos. Estos últimos, después de ser secretados en la sustancia
las vías respiratorias y va de 2.5 cm2 en la tráquea, a 11 800 cm2 en los tensioactiva recubren los alveolos con una disposición en que sus colas
alveolos (fig. 34-1C). Como consecuencia, la velocidad de flujo en las hidrófobas de ácidos grasos “migran” al interior del alveolo; la capa de
vías de menor calibre disminuye a cifras pequeñísimas. La transición agentes tensoactivos interviene de manera importante en la conserva-
desde la región conductora hasta la respiratoria, que termina en los ción de la estructura alveolar al disminuir la tensión superficial (véase
alveolos, también incluye modificaciones en las disposiciones y adelante). Esta última es inversamente proporcional a la concentra-
arquitectura celulares (fig. 34-2 y fig. 34-3). Los humanos tienen 300 ción de agente tensioactivo por unidad de área. Las moléculas tensio-
millones de alveolos y el área total de las paredes alveolares en contac- activas se desplazan conforme los alveolos se ensanchan durante la
to con los capilares en los dos pulmones se acerca a 70 m2. inspiración y se intensifica la tensión superficial, en tanto que tal sepa-
ración disminuye cuando se desplazan a distancias más cercanas y se
Los alveolos están revestidos de dos tipos de células epiteliales. juntan durante la espiración. Algunos de los complejos de proteína-
Las células de tipo I son células planas con grandes extensiones cito- líquido en los agentes tensioactivos son captados por endocitosis en
plásmicas; son las células primarias de revestimiento de los alveolos y las células alveolares de tipo II, y reciclados.
cubren, en promedio, 95% de la superficie epitelial de estos últimos.
Las células de tipo II (neumocitos granulosos) son más gruesos y Los alveolos se encuentran rodeados de capilares pulmonares.
contienen innumerables cuerpos de inclusión laminares. Estas últimas En muchas áreas, el aire y la sangre están separados solamente por el
células abarcan sólo 5% del área de superficie, pero representan, en epitelio alveolar y el endotelio capilar, de tal forma que la distancia
promedio, 60% de las células epiteliales en los alveolos. Las células de promedio es de 0.5 μm (fig. 34-3). Los alveolos también contienen
tipo II son importantes en la reparación alveolar y también en otras otras células especializadas que incluyen los macrófagos alveolares

CAPÍTULO 34 Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar 625

Capilares ma

Bronquiolo Conducto alveolar Alveolo cf
respiratorio en
Poro a
Alveolo alveolar

a epI cap

Alveolo cf

A C

Endotelio Aire alveolar Células Membrana Espacio aéreo
capilar de tipo II basal
SF

TM N
N

Eritrocito Intersticio LB

Plasma Macrófago
intracapilar alveolar

CB
Células de tipo I

Eritrocito Aparato
Célula de Golgi Ácidos grasos
Célula de tipo I Aire alveolar de tipo II N RER Colina
B Glicerol
D
FIGURA 34-3 Células importantes en el alveolo del adulto Aminoácidos,

humano. A) En todos los cortes transversales de la zona respiratoria se etc.
identifica la relación entre los capilares y el epitelio respiratorio. En este
esquema se han señalado sólo cuatro de los 18 alveolos. B) amplificación alveolar de tipo II y son secretados por exocitosis al líquido que reviste
de la zona delimitada en (A) en que se identifica la relación íntima entre los alveolos. El material liberado del cuerpo laminar es transformado en
los capilares, el intersticio y el epitelio alveolar. C) Micrografía electrónica mielina tubular (TM), y esta última es el punto de origen de la capa
en que se muestra el área típica presentada en (B). El capilar pulmonar superficial de fosfolípidos (SF). El agente tensioactivo es captado por
(cap) en el tabique contiene plasma con eritrocitos. Se destaca la íntima endocitosis por los macrófagos alveolares y las células epiteliales de tipo
aposición de las membranas endotelial y del epitelio pulmonar, II. N, núcleo; RER, retículo endoplásmico rugoso; CB, cuerpo compuesto.
separadas en algunos sitios por algunas fibras adicionales de tejido (A) Con autorización de Greep RO, Weiss L. Histology, 3rd ed New York: McGraw-Hill,
conjuntivo (cf ); en, núcleo de la célula endotelial; epl, núcleo de la célula
epitelial alveolar de tipo I; a, espacio alveolar; ma, macrófago alveolar. 1973; B) Con autorización de Widmaier EP, Raff H, Strang KT: Vanders’s Human Physiology.
D) Formación y metabolismo del agente tensioactivo en la célula de tipo
II. Los cuerpos laminares (LB) se forman en las células del epitelio The Mechanisms of Body Function, 11th ed. McGraw-Hill, 2008; C) Burri PA: Development

and growth of the human lung. En: Handbook of Physiology, Section 3. The Respiratory

System. Fishman AP, Fisher AB (editors). American Physiological Society, 1985; y

D) Wright JR: Metabolism and turnover of lung surfactant. Am Rev Respir Dis 135:426,

1987.)

pulmonares (PAM o AM), linfocitos, plasmacitos, células neuroen- para ser objeto de ataque inmunológico, y secretan sustancias que
docrinas y células cebadas. Los PAM (pulmonary alveolar macropha- atraen a los granulocitos a los pulmones y también otras que estimu-
ges), son componentes importantes del sistema de defensa pulmonar. lan la formación de granulocitos y monocitos en la médula ósea. La
A semejanza de otros macrófagos, las células en cuestión provienen función de PAM también puede mostrar deterioro si las células
originalmente de la médula ósea. Muestran fagocitosis activa e ingie- “ingieren” grandes cantidades de sustancias en el humo de cigarri-
ren partículas pequeñas que “evadieron” la “escalera mucociliar” y llos u otros irritantes, y pueden liberar productos lisosómicos en el
llegaron a los alveolos. También “procesan” los antígenos inhalados, espacio extracelular, que causan inflamación.

626 SECCIÓN VI Fisiología de la respiración

Músculos de la respiración cervical se puede emprender tal medida, porque quedan indemnes
(que no han sufrido ningún daño) los nervios frénicos que se distri-
Los pulmones se encuentran dentro de la cavidad torácica, limitada buyen en el diafragma; estos nervios provienen del tercer a quinto
por la caja costal y la columna vertebral. Ambos órganos están segmentos cervicales. Por lo contrario, individuos con parálisis de
rodeados por músculos diversos que contribuyen a la respiración ambos nervios frénicos, pero con inervación intacta de sus músculos
(fig. 34-4). El desplazamiento del diafragma genera 75% de los cam- intercostales, muestran “dificultad” moderada de la respiración, pero
bios del volumen intratorácico durante la inspiración tranquila. ella basta para conservar la vida. El escaleno y el esternocleidomas-
Dicho gran músculo, fijado a toda la abertura inferior de la caja torá- toideo en el cuello son músculos inspiratorios accesorios que elevan
cica, describe una curva sobre el hígado y se mueve hacia abajo a la caja torácica durante la respiración profunda “fatigosa” o disneica.
semejanza de un pistón, cuando se contrae. La distancia de su movi-
miento varía de 1.5 cm incluso a 7 cm con la inspiración profunda. Cuando los músculos espiratorios se contraen disminuye el
volumen intratorácico y aparece espiración forzada. Los intercosta-
El diafragma tiene tres segmentos: la porción costal, compuesta les internos poseen dicha acción, porque tienen un trayecto oblicuo
de fibras musculares fijadas a las costillas alrededor del estrecho infe- descendente y retrógrado de una costilla a otra, y en consecuencia,
rior de la caja torácica; la porción crural (relativo al músculo), com- tiran de la caja costal hacia abajo cuando se contraen. Las contrac-
puesta de fibras fijadas a los ligamentos a lo largo de las vértebras; y ciones de los músculos de la pared anterior del abdomen también
el tendón central, en el que se insertan las fibras costales y crurales. intervienen en la espiración al desplazar la caja torácica hacia abajo
El tendón central también es la parte inferior del pericardio. Las y adentro y al incrementar la tensión intraabdominal, que impulsa el
fibras crurales pasan en uno u otro lado del esófago y lo comprime diafragma hacia arriba.
cuando ellas se contraen. Las porciones costal y crural reciben fibras
de partes diferentes del nervio frénico y se pueden contraer de Para que el aire penetre en las vías conductoras debe pasar a través
manera separada. Por ejemplo, en el vómito y el eructo la tensión de la glotis, que es la zona que incluye y está entre una y la otra de las
intraabdominal aumenta al contraerse las fibras costales, pero las cuerdas vocales, en el interior de la laringe. Los músculos abductores
fibras crurales permanecen relajadas y ello permite que el material en la laringe se contraen tempranamente en la inspiración lo cual sepa-
pase del estómago al esófago y tal vez al exterior. ra las cuerdas vocales y abre la glotis. Durante la deglución o las arca-
das (reflejo nauseoso), la contracción refleja de los músculos aductores
Los otros músculos inspiratorios importantes son los inter- cierra la glotis e impide que alimentos, líquidos o vómitos sean bron-
costales externos que siguen un trayecto descendente oblicuo y coaspirados y llevados a los pulmones. En sujetos inconscientes o
hacia adelante, de costilla a costilla. Las costillas actúan como pivote, anestesiados el cierre de la glotis puede ser incompleto y a veces el
como si fueran articuladas en bisagra en el dorso, de tal forma que material de vómito penetra en la tráquea y origina una reacción infla-
cuando las intercostales internas se contraen, elevan las costillas matoria en los pulmones (neumonía por broncoaspiración).
inferiores, impulso que desplaza al esternón hacia afuera y agranda
el diámetro anteroposterior del tórax. También aumenta el diámetro Pleura pulmonar
transverso, aunque en menor grado. El diafragma o los músculos
intercostales externos solos conservan la ventilación adecuada en el La cavidad pleural actúa como una zona con líquido lubricante que
sujeto en reposo. La sección de la médula espinal por arriba del ter- permite los movimientos pulmonares dentro de la cavidad torácica
cer segmento cervical es letal y es infructuosa la respiración artifi- (fig. 34-5A). La pleura tiene dos capas que contribuyen a su cavidad:
cial, pero si la sección se hace por debajo del quinto segmento

Esternocleidomastoideo
Trapecio
Escaleno

Intercostales Intercostales BC
externos internos
Intercostales guiones en C es el perfil de los pulmones en espiración completa.
paraesternales Recto Obsérvese la diferencia en el volumen intratorácico. (A) Reproducida con
anterior del
Diafragma abdomen autorización de Fishman AP: Fishman’s Pulmonary Diseases and Disorders, 4th ed.
McGraw Hill Medical, 2008; B, C con autorización de Comroe JH Jr: Physiology of
A Oblicuo Respiration, 2nd ed. Year Book, 1974.)
mayor
Oblicuo
menor

Transverso
del abdomen

FIGURA 344 Músculos y movimiento en la respiración.

A) Esquema de los músculos de la respiración que rodean la caja
torácica. El diafragma y los intercostales desempeñan una función
importante en la respiración. B) y C) Radiografías del tórax en la
espiración total (B) y en la inspiración plena (C). La línea blanca de

CAPÍTULO 34 Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar 627

AB

Vértice Fibras Fibras
periféricas axiles
Primera costilla
Pleura parietal Fibras
Pleura visceral septales

Ligamento
pulmonar

Seno
costodiafragmático

FIGURA 345 Espacio pleural y fibras conjuntivas. A) Esquema haces de fibras conjuntivas del pulmón. Se observan las fibras axiles a lo
largo de las vías respiratorias, las fibras periféricas en la pleura y las fibras
frontal del pulmón dentro de la caja costal. Se identifican la pleura septales. (Reproducida con autorización de Fishman AP: Fishman’s Pulmonary Diseases
parietal y visceral y los plegamientos pleurales alrededor de los lóbulos
pulmonares, que incluyen el espacio pleural. B) El esquema destaca los and Disorders, 4th ed. McGraw Hill Medical, 2008.)

la pleura parietal y la pleura visceral. La primera es una membrana monares. Las venas bronquiales vacían su contenido en la vena áci-
que recubre la cavidad torácica que contiene los pulmones. La gos. La circulación bronquial aporta nutrientes a la tráquea hasta los
segunda es una membrana que reviste la superficie pulmonar. El bronquiolos terminales y también los suministra a la pleura y gan-
líquido pleural (~15 a 20 ml) forma una capa fina entre las membra- glios linfáticos hiliares. Hay que destacar que los conductos linfáti-
nas mencionadas e impide la fricción entre ellas durante la inspira- cos son más abundantes en los pulmones que en cualquier otro
ción y la espiración. órgano. Los ganglios linfáticos están dispuestos en el árbol bronquial
y llegan a los bronquios que tienen ~5 mm de diámetro. El tamaño
El pulmón por sí mismo contiene un espacio libre de gran mag- de los ganglios linfáticos varía de 1 mm en la periferia bronquial a 10
nitud, en promedio 80% es aire. Aunque esto maximiza el área de mm en el trayecto de la tráquea. Dichos ganglios están conectados
superficie para el intercambio de gases también obliga a que cuente por vasos linfáticos y permiten el flujo unidireccional de linfa hasta
con una red de apoyo extensa que conserve la forma y función pul- las venas subclavias.
monares. El tejido conjuntivo dentro de la pleura visceral posee tres
capas que son útiles para “apoyar” el pulmón. Las fibras elásticas que MECÁNICA DE LA RESPIRACIÓN
están junto al mesotelio recubren eficazmente los tres lóbulos del
pulmón derecho y los dos lóbulos del pulmón izquierdo (fig. 34-5B). INSPIRACIÓN Y ESPIRACIÓN
Una capa profunda de fibras finas que sigue el contorno de los alveo-
los brinda apoyo a los sacos aéreos individuales. Entre las dos capas Los pulmones y la pared torácica son estructuras elásticas. En cir-
separadas está tejido conjuntivo, en el cual están intercaladas células cunstancias normales, entre ambas partes sólo se detecta una fina
individuales para apoyo, conservación y función de los pulmones. capa de líquido (espacio intrapleural). Los pulmones se deslizan
fácilmente sobre la pared del tórax, pero oponen resistencia al ser
Sangre y linfa en los pulmones separados de ella en la misma forma que lo hacen dos placas de
vidrio que se deslizan entre sí pero resisten la separación. La tensión
La circulación pulmonar y la circulación bronquial contribuyen a en el “espacio” entre los pulmones y la pared torácica (tensión intra-
la corriente sanguínea del pulmón. En la primera (fig. 34-6) prácti- pleural) es subatmosférica (fig. 34-7). Los pulmones se distienden
camente toda la sangre corporal pasa por la arteria pulmonar y de cuando se expanden en el neonato y al final de una espiración tran-
ahí a la red de capilares de la víscera, en donde es oxigenada y devuel- quila, la tendencia que muestran a “retraerse” desde la pared del
ta a la aurícula izquierda, a través de las venas pulmonares. Las arte- tórax es equilibrada por la tendencia contraria de la pared del tórax,
rias pulmonares se ramifican estrictamente en sentido paralelo a los también a retraerse. Si se abre la pared torácica se colapsan los pul-
bronquios, hasta los bronquiolos respiratorios. Sin embargo, las mones y en caso de que éstos pierdan su elasticidad el tórax se
venas pulmonares están “espaciadas” entre los bronquios, en su vía expande y asume la forma de “tonel”.
de regreso al corazón. La circulación bronquial, separada y de menor
volumen, incluye las arterias bronquiales que nacen de las arterias La inspiración es un fenómeno activo. La contracción de los
sistémicas; forman capilares que vacían su contenido en las venas músculos que participan en ella hace que aumente el volumen intra-
bronquiales o establecen anastomosis con los capilares o venas pul-

628 SECCIÓN VI Fisiología de la respiración

12 12

12 12
14 14

1200/80

24

2 98

25 120
0 0

RV LA
120
AB 80

FIGURA 346 Circulación pulmonar. A, B) Esquemas de la relación 20
10 30
de las ramas principales de las arterias (A) y las venas pulmonares (B) con
el árbol bronquial. LA = aurícula izquierda; RV = ventrículo derecho. C
C) Las zonas representativas de la corriente sanguínea se marcan con las
cifras correspondientes de tensión sanguínea (mmHg). (A, B, reproducidas

con autorización de Fishman AP: Fishman’s Pulmonary Diseases and Disorders, 4th ed.
McGraw-Hill Medical, 2008; C, con autorización de Comroe JH Jr: Physiology of
Respiration, 2nd ed. Year Book, 1974.)

Inspi- Espi- +2 torácico. La tensión intrapleural en la base de los pulmones que en
ración ración +1 circunstancias normales es de −2.5 mmHg, aproximadamente (en
Presión en relación con la presión atmosférica) en el comienzo de la inspiración
alveolos disminuye a −6 mmHg, en promedio. Los pulmones son “arrastra-
dos” a una posición más expandida. La tensión en el interior de las
0 vías respiratorias se torna levemente negativa y fluye aire al interior
de los pulmones. Al final de la inspiración la retracción pulmonar
-1 comienza a devolver al tórax a la posición de espiración, en la cual las
tensiones de retracción de los pulmones y la pared del tórax se equi-
Presión -2 Presión libran (véase adelante). La tensión en las vías respiratorias se torna
intrapleural (mmHg) levemente positiva y así sale aire de los pulmones. La espiración
durante la respiración tranquila tiene carácter pasivo en cuanto a que
-3 no se contrae músculo alguno que disminuya el volumen intratoráci-
co. Sin embargo, en la porción inicial de la espiración aparece una
-4 moderada contracción de los músculos inspiratorios, misma que
-5 ejerce una acción de “frenado” en las fuerzas de retracción y lentifica
-6 la espiración. Los esfuerzos inspiratorios potentes disminuyen la ten-
sión intrapleural a cifras incluso de −30 mmHg y así producen grados
Volumen de la res- 0.6 correspondientemente mayores de inflación pulmonar. Al intensifi-
piración carse la ventilación también aumenta la magnitud de la desinflación
0.4 pulmonar, por la contracción activa de los músculos que intervienen
Volumen en la espiración y que disminuyen el volumen intratorácico.
(L)
CUANTIFICACIÓN DE LOS FENÓMENOS
0.2 RESPIRATORIOS

0 Los espirómetros actuales permiten la medición directa del gas inspi-
0 1 2 34 rado y espirado. Los volúmenes de gases varían con la temperatura y
la presión (tensión) y también varía la cantidad de vapor de agua en
Tiempo (s) ellos; por ambas situaciones, los dispositivos en cuestión tienen la

FIGURA 347 Presiones en los alveolos y el espacio pleural en

relación con la presión atmosférica durante la inspiración y la
espiración. La línea de guiones señala lo que la presión intrapleural
sería en caso de que no actuara la resistencia de vías respiratorias y de
tejidos; la curva continua está “desviada” a la izquierda por acción de la
resistencia. Se expresa gráficamente con fin comparativo el volumen
respiratorio durante la inspiración/espiración.

CAPÍTULO 34 Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar 629

capacidad de corregir las mediciones respiratorias que abarcan el Volumen (L) 6 FVC
volumen que corresponde a un conjunto conocido de situaciones 5
corrientes. Es importante destacar que las mediciones precisas depen- 4
den notoriamente de la capacidad del técnico de instar de manera 3
apropiada al paciente para que utilice de manera plena el aparato. Las 2 FEV1
técnicas actuales de análisis de gases permiten las mediciones rápidas 1
y fiables de la composición de mezclas gaseosas y el contenido gaseo-
so de lípidos corporales. Por ejemplo, los electrodos de O2 y CO2, 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
sondas pequeñas sensibles a O2 o CO2, se introducen en la vía respi-
ratoria o en un vaso sanguíneo protegidos y se registran de manera Tiempo (s)
continua PO2 y PCO2. La valoración a largo plazo de la oxigenación
se realiza por métodos no penetrantes con un oxímetro de pulsos FIGURA 349 Volumen de gas espirado por un adulto normal
que se coloca fácilmente en la yema de un dedo o el lóbulo de la oreja.
durante una espiración forzada en que se muestran FEV1 y la
Volúmenes y capacidades pulmonares capacidad vital forzada (FVC). Es posible calcular con los datos de la
gráfica el volumen espiratorio forzado en 1 segundo (FEV1) con la
La cuantificación importante de la función pulmonar se logra por proporción FVC (FEV1/FVC) (4 L/5 L = 80%). (Con autorización de Crapo RO:
medio del desplazamiento del volumen de aire durante la inspira-
ción, la espiración o ambas funciones. Las capacidades pulmonares Pulmonary-function testing. N Engl J Med 1994; 331:25. Copyright © 1994,
denotan las subdivisiones que contienen dos o más volúmenes. En la Massachusetts Medical Society.)
figura 34-8 se señalan los volúmenes y capacidades registrados en
un espirómetro en una persona sana. La espirometría diagnóstica se pulmones funcionantes. El término capacidad pulmonar vital (en
utiliza para valorar la función pulmonar de los pacientes, para com- promedio, 3.5 L), expresa la cantidad máxima de aire espirado de un
pararla con la población normal o con cifras previas obtenidas del pulmón totalmente inflado o el nivel inspiratorio máximo (represen-
mismo paciente. La cantidad de aire que penetra los pulmones con ta TV + IRV + ERV). La capacidad inspiratoria (aproximadamente
cada inspiración (o la que sale con cada espiración) durante la respi- 2.5 L), es la cantidad máxima de aire inspirado desde el final de la
ración tranquila recibe el nombre de volumen circulante o de final espiración (IRV + TV). La capacidad residual funcional (FRC,
de la espiración (TV, tidal volume). Las cifras típicas de TV están en functional residual capacity aproximadamente 2.5 L) es el volumen
el orden de 500 a 750 ml. El aire inspirado con el esfuerzo inspirato- de aire que permanece en los pulmones después de espirar en una
rio máximo, y que rebasa TV, es el volumen de reserva inspiratorio respiración normal (RV + ERV).
(IRV; inspiratory reserve volume típicamente unos 2 L) y el aire que
queda en los pulmones después de un esfuerzo inspiratorio máximo Se han utilizados mediciones dinámicas de los volúmenes y
es el volumen residual (ERV, residual volume en promedio 1.3 L). capacidades pulmonares para conocer la disfunción pulmonar.
Cuando se juntan los cuatro componentes anteriores, el resultado es La capacidad vital forzada (FVC; forced vital capacity), que es la
la capacidad pulmonar total (unos 5 litros). Esta última puede divi- máxima cantidad de aire que se puede espirar después de un esfuer-
dirse en capacidades alternativas, que son útiles para definir a los zo inspiratorio máximo, es medida a menudo en clínica en la forma
de razón de la función pulmonar. Aporta información útil sobre la
Volumen Capacidad potencia de los músculos de la respiración y de otros aspectos de
de reserva la función pulmonar. Se conoce como FEV1 (volumen espiratorio
inspiratoria (IRV) inspiratoria forzado en un segundo; fig. 34-9) a la fracción de la capacidad vital
espirada durante el primer segundo de una espiración forzada. La
(IC) razón FEV1/FVC (FEV1/FVC) es un recurso útil para identificar
algunos tipos de enfermedades de vías respiratorias (Recuadro clí-
Volumen en L Volumen Capacidad Capacidad nico 34-2). Otras mediciones dinámicas comprenden el volumen
circulante vital pulmonar total respiratorio por minuto (RMV, respiratory minute volume) y la
(VC) ventilación voluntaria máxima (MVV, maximal voluntary ventila-
(TLC) tion). Normalmente el RMV se acerca a 6 L (500 ml/respiración × 12
respiraciones/min). La MVV es el volumen máximo de gas que con
(TV) un esfuerzo voluntario entra y sale de los pulmones durante un
minuto. En forma típica, se mide en un periodo de 15 segundos y se
Volumen de reserva extrapola al minuto; los valores normales varían de 140 a 180 L/min
espiratoria (ERV) en el caso de varones adultos sanos. Los cambios en RMV y MVV en
un paciente pueden denotar alguna disfunción pulmonar.
Volumen residual Capacidad
(RV) residual funcional

(FRC)

Tiempo, s DISTENSIBILIDAD DE LOS PULMONES
Y DE LA PARED TORÁCICA
FIGURA 348 Mediciones de volúmenes pulmonares y
La distensibilidad surge cuando un tejido tiende a recuperar su
capacidades. Los volúmenes respiratorios se registraron con posición original después de que dejó de actuar en él una fuerza apli-
espirómetro, y las capacidades pulmonares se obtuvieron de registros cada. Después de la inspiración durante la respiración tranquila (p.
volumétricos. Consúltese el texto en cuanto a definiciones. (Con ej., una FRC), los pulmones tienden a colapsarse y la pared del tórax

autorización de Fishman AP: Fishman’s Pulmonary Diseases and Disorders, 4th ed.
McGraw Hill Medical, 2008.)

630 SECCIÓN VI Fisiología de la respiración

RECUADRO CLÍNICO 34-2

Alteración del flujo de aire en enfermedades: de la razón FEV1/FVC en el caso de pacientes con enfermedad obs-
tructiva (50%), en comparación con los que tienen enfermedad
Espirogramas representativos que miden el volumen/tiempo restrictiva (90%), expone las mediciones “definitorias” para valorar
(segundos) en sujetos con perfiles normal (A), obstructivo (B) las dos enfermedades. Los trastornos obstructivos originan una
o restrictivo (C). Se destacan las diferencias en FEV1, FVC y disminución extraordinaria en FVC y en FEV1/FVC, en tanto que los
FEV1/FVC (se incluyen en la franja inferior). Fishman’s Pulmonary restrictivos hacen que haya pérdida de FVC sin pérdida en FEV1/
FVC. Hay que destacar que los ejemplos incluidos son “ideales” y
Diseases and Disorders, capítulo 34, figura 34-16. algunas entidades patológicas generan cifras “mixtas”.

Mediciones del flujo de aire en enfermedades Enfermedad obstructiva: asma
obstructivas y restrictivas
El asma se caracteriza por sibilancias episódicas o crónicas, tos y
En el ejemplo incluido en este recuadro, se plantea que en un suje- una sensación de opresión torácica como consecuencia de la
to sano, FVC es, en promedio, de 4.0 L y FEV1, en promedio 3.3 broncoconstricción. Muchos aspectos de la enfermedad no se
litros. La razón FEV1/FVC calculada es de 80%, aproximadamente. conocen en detalle, pero en ella se advierten tres anormalidades
Los individuos con enfermedades obstructivas o restrictivas pue- de las vías respiratorias: la obstrucción de vías respiratorias, es
den presentar disminución de FVC, en el orden de 2.0 L en el ejem- parcialmente reversible (como mínimo); inflamación de dichas
plo de este caso. Sin embargo, la medición de FEV1 tiende a variar vías e hiperreactividad de las mismas a diversos estímulos. Se ha
en grado significativo de una y otra enfermedades. En los cuadros identificado un vínculo con la alergia y a menudo aumentan los
obstructivos los pacientes tienden a generar una curva inclinada niveles de IgE plasmáticos. Las proteínas liberadas por los eosinó-
lenta y constante en FVC, por lo cual FEV1 es pequeño, del orden de filos en la reacción inflamatoria pueden dañar el epitelio de las
1.0 L en el ejemplo. Sin embargo, en individuos con cuadros restric- vías comentadas y contribuir a la hiperreactividad. Los eosinófilos
tivos el flujo de aire tiende a ser rápido en el comienzo y rápida- y las células cebadas liberan leucotrienos, lo cual agrava la bron-
mente se “nivela” para alcanzar FVC. FEV1 resultante es mucho coconstricción. Otras aminas, neuropéptidos, quimiocinas e
mayor, del orden de 1.8 L en este ejemplo, a pesar de que FVC es interleucinas actúan en el músculo liso de bronquios o generan
equivalente (compárense B y C en el diagrama). El cálculo rápido inflamación y pudieran participar en el asma.

AVANCES TERAPÉUTICOS

Los receptores β2 adrenérgicos median la broncodilatación
y por tal razón, los agonistas β2 adrenérgicos desde hace
mucho han sido el elemento básico del tratamiento contra
los ataques asmáticos leves o moderados. Los corticoeste-
roides inhalados y administrados por vía sistémica se utili-
zan incluso en casos poco intensos o moderados, para
aplacar la inflamación; son muy eficaces pero sus efectos
adversos pueden generar problemas. También han sido
útiles en algunos casos los agentes que bloquean la sínte-
sis de leucotrienos o sus receptores CysLT1.

tiende a expandirse. La interacción entre las retracciones de los pul- negativa que ofrece la pared del tórax (Pw) y la tensión levemente
mones y la del tórax se demuestra en personas vivas por medio de un positiva que proviene de los pulmones (PL). PTR es positiva cuando
espirómetro que tiene una válvula poco después de la pieza bucal. existen grandes volúmenes, y negativa cuando privan volúmenes
Esta última contiene un dispositivo manométrico. Una vez que el
sujeto inhala un volumen particular se cierra la válvula y con ello la menores. La distensibilidad del pulmón y la pared del tórax se mide
vía respiratoria. En este punto se relajan los músculos de la respira-
ción en tanto se registra la tensión en las vías respiratorias. La técni- en la vertiente oblicua de la curva PTR o en la forma de cambio del
ca se repite después de inspirar o espirar de manera activa varios volumen pulmonar por unidad de cambio de la tensión de vías res-
volúmenes. La curva de tensión de vías respiratorias que se obtiene piratorias (ΔV/ΔP). Normalmente se mide dentro de límites tensio-
de este modo, al compararla gráficamente con el volumen es la lla-
mada curva de presión-volumen del aparato respiratorio total (PTR nales en que la curva de tensión de relajación es la más “pronunciada”
en la fig. 34-10). La tensión es de cero en el volumen pulmonar, que
corresponde al volumen de gas en los pulmones en FRC (volumen u oblicua y los valores normales son en promedio 0.2 L/cmH2O en
de relajación). Como es posible advertir en la figura 34-10, esta ten- el adulto sano. Sin embargo, la distensibilidad depende del volumen
sión de relajación es la suma del componente de tensión levemente
pulmonar y por ello varía. En un ejemplo extremo, la persona que
tiene sólo un pulmón tiene en promedio la mitad de ΔV, en lo refe-
rente a una ΔP particular. La distensibilidad también es un poco

mayor cuando se mide durante la desinflación que cuando se cuan-

tifica en la inflación. En consecuencia, se obtienen más datos al exa-

CAPÍTULO 34 Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar 631

6 PW PL Resistencia de vías respiratorias

La resistencia de vías respiratorias se define como el cambio tensio-

Volumen pulmonar (L) PTR nal (ΔP) dfleujloos(aV·lv).eDolaodsaallaa boca, dividida entre el cambio en la velo-
4 cidad de estructura del árbol bronquial y con ello,

H la vía para el desplazamiento del aire que contribuye a su resistencia,

G BC es difícil aplicar fórmulas matemáticas de movimiento a través del
D
árbol mencionado. Sin embargo, las mediciones en que es posible

2 F AE comparar la tensión alveolar y la intrapleural con la tensión real (p.

ej., fig. 34-7, conjunto medio) indican la contribución de la resisten-

cia de las vías respiratorias. Ésta aumenta de manera significativa

0 conforme disminuye el volumen pulmonar. Asimismo, bronquios y
-20
0 +20 bronquiolos contribuyen en grado importante a la resistencia men-
Presión transmural (cmH2O)
cionada. Por lo expuesto, la contracción del músculo de fibra lisa que

reviste las vías bronquiales hará que aumente la resistencia de las vías

FIGURA 3410 Curvas de presión/volumen en el pulmón. Las respiratorias, lo cual dificultará la respiración.

curvas de presión/volumen del aparato respiratorio total (PTR), los Participación del agente tensioactivo
pulmones (PL) y el tórax (Pw) están en una misma gráfica, con los
volúmenes estándar correspondientes a la capacidad residual funcional en la tensión superficial alveolar
y el volumen ventilatorio. La presión transmural se conoce al restar la
presión intrapleural, de la presión intrapulmonar, en el caso de los Un factor importante que modifica la retracción de los pulmones es
pulmones; al restar la presión exterior o barométrica, de la presión la tensión superficial de la capa de líquido que recubre los alveolos.
intrapleural en el caso de la pared del tórax, y al restar la presión La magnitud de tal componente, según el nivel de los volúmenes
barométrica, de la presión intrapulmonar en el caso del aparato pulmonares, se mide al extraer los pulmones del cuerpo de un ani-
respiratorio total. A partir de estas curvas, se puede conocer el trabajo mal de experimentación y distenderlos en forma alterna con solu-
elástico total y real que se produce con la respiración (consúltese el ción salina y con aire, en tanto se mide la tensión intrapulmonar. La
texto). (Con autorización de Mines AH: Respiratory Physiology, 3rd ed. Raven Press. solución salina aminora casi a cero la tensión superficial y por ello la
curva de tensión/volumen obtenida con ella mide sólo la elasticidad
1993.) tisular (fig. 34-12), en tanto que la curva obtenida con el aire mide la
elasticidad tisular y la tensión superficial. La diferencia entre las dos
minar toda la curva de tensión/volumen. La curva se desplaza hacia curvas es mucho menor cuando los volúmenes pulmonares son
abajo y a la derecha (disminuye la distensibilidad) en caso de edema menores. Dichas diferencias también son manifiestas en las curvas
pulmonar y fibrosis intersticial pulmonar (fig. 34-11). La fibrosis generadas durante la inflación y la desinflación; la diferencia ha sido
pulmonar es una neumopatía restrictiva progresiva en que el pul- llamada histéresis y como aspecto notable, no se encuentra presente
món se torna rígido con cicatrices. La curva se desplaza hacia arriba en las curvas generadas con solución salina. El entorno alveolar y
y a la izquierda (aumenta la distensibilidad) en el enfisema. específicamente los factores secretados que ayudan a disminuir la

8 Enfisema

7 100 Solución salina Aire

6 Normal
Volumen pulmonar (L)
Volumen

(% de distensión máxima)
5
4 50 Def

3 Fibrosis Inf

2 0
10 20 30 40
1
Presión (cmH2O)
0
10 20 30 40 FIGURA 3412 Curvas de presión/volumen en los pulmones de
Presión transmural (cmH2O)
un gato después de extraerlos del cuerpo. Solución
FIGURA 3411 Curvas de presión/volumen espiratorias estáticas salina: pulmones inflados y desinflados con solución salina para
disminuir la tensión superficial y así poder medir la elasticidad tisular.
de los pulmones en personas normales y en sujetos con enfisema y Aire: los pulmones inflados (Inf ) y desinflados (Def ) con aire “generan”
fibrosis pulmonar intensa. (Con autorización de Pride NB, Macklem PT: Lung un índice de la elasticidad hística y la tensión superficial. (Con autorización

mechanics in disease. En: Handbook of Physiology Section 3. The Respiratory System Vol III, de Morgan TE: Pulmonary surfactant. N Engl J Med 1971;284:1185.)
parte 2. Fishman AP (editor), American Physiological Society, 1986.)

632 SECCIÓN VI Fisiología de la respiración

tensión superficial y evitan que los alveolos se colapsen, contribuyen RECUADRO CLÍNICO 34-3
a dicho factor (histéresis).
Agente tensioactivo
La tensión superficial baja en el caso de que los alveolos sean
pequeños depende de la presencia de agente tensioactivo en el líquido El agente tensioactivo es importante en el neonato. El feto realiza
que los recubre. El agente mencionado es una mezcla de dipalmitoil- movimientos respiratorios en el útero, pero sus pulmones están
fosfatidilcolina (DPPC, dipalmitoylphosphatidylcholine), otros lípidos colapsados hasta que nace. Una vez que nació, el producto hace
y proteínas. Si la tensión superficial no permanece en límites bajos algunos movimientos inspiratorios potentes y los pulmones
cuando los alveolos disminuyen de tamaño durante la espiración, se se expanden. El agente tensioactivo hace que los pulmones no se
colapsarán con arreglo a la ley de Laplace. En las estructuras esféricas colapsen de nuevo. La deficiencia del agente es una causa impor-
como el alveolo, la tensión de distensión es igual a dos veces la tensión tante del síndrome de dificultad respiratoria del infante
dividida entre el radio (P = 2T/r); si T no disminuye conforme amino- (IRDS; infant respiratory distress syndrome; conocido también
ra el r, la tensión supera la tensión de distensión. El agente tensioactivo como enfermedad de las membranas hialinas), cuadro pulmo-
también interviene para evitar el edema pulmonar; se ha calculado nar grave que aparece en pequeños que nacieron antes de que
que si no estuviera presente, la tensión superficial no antagonizada sea funcional el agente tensioactivo. La tensión superficial en los
dentro del alveolo generaría una fuerza de 20 mmHg que facilitaría el pulmones de los neonatos con tales características es grande y
trasudado de líquido, de la sangre al interior de los alveolos. en muchas zonas hay colapso de los alveolos (atelectasia). Un
factor más en IRDS es la retención de líquido en los pulmones.
La formación de la película de fosfolípido es facilitada en grado Durante la vida fetal las células epiteliales pulmonares secretan
sumo por las proteínas en el agente tensioactivo; el material contiene cloruro con el líquido. Al nacer, las células en cuestión cambian y
cuatro proteínas peculiares: proteínas tensioactivas (SP)-A, SP-B, absorben sodio, por medio de los canales epiteliales de dicho ion
SP-C y SP-D. SP-A es una gran glucoproteína que dentro de su estruc- (ENaC) y se absorbe líquido con el sodio. La inmadurez duradera
tura tiene un dominio similar a colágeno. Desempeña múltiples fun- de ENaC contribuye a las anormalidades en IRDS.
ciones que incluyen regulación de la captación retroalimentaria del
agente tensioactivo por las células del epitelio alveolar de tipo II que la La producción excesiva/la disregulación de las proteínas
secretan. SP-B y SP-C son proteínas de menor tamaño y constituyen tensioactivas culmina también en la dificultad respiratoria y es
los miembros proteínicos indispensables de la capa monomolecular la causa de la proteinosis alveolar pulmonar (PAP, pulmonary
del agente tensioactivo. A semejanza de SP-A, SP-D es una glucopro- alveolar proteinosis).
teína. No hay certeza de su función total, pero participa de manera
importante en la organización de SP-B y SP-C en la capa de agente AVANCES TERAPÉUTICOS
tensioactivo. SP-A y SP-D son miembros de la familia de las colectinas,
proteínas que intervienen en la inmunidad innata en las vías conduc- El tratamiento de IRDS por lo común se realiza con agen-
toras y también en los alveolos. En el Recuadro clínico 34-3 se expo- te tensioactivo como forma de reposición. Como dato
nen algunos aspectos clínicos de los agentes tensioactivos. interesante, la reposición del agente no ha generado
buenos resultados en investigaciones clínicas de adultos
TRABAJO DE LA RESPIRACIÓN que tienen la dificultad respiratoria causada por disfun-
ción del agente comentado.
Los músculos respiratorios “trabajan” cuando distienden los tejidos
elásticos de la pared del tórax y los pulmones (trabajo elástico; que en total de energía durante el ejercicio. El trabajo de la respiración
promedio es de 65% del trabajo total), para desplazar tejidos inelásti- aumenta enormemente en enfermedades como el enfisema, el asma
cos (resistencia de viscosidad; 7% del total) y desplazar aire por las y la insuficiencia congestiva cardiaca con disnea y ortopnea. Los
vías respiratorias (resistencia de vías respiratorias; 28% del total). La músculos respiratorios tienen relaciones de longitud/tensión simila-
tensión multiplicada por el volumen (g/cm2 × cm3 = g × cm) tiene las res a los de otros músculos de fibra estriada y miocárdica y cuando
mismas dimensiones que el trabajo (fuerza × distancia), razón por la sufren distensión muy intensa se contraen con menor potencia.
cual se puede calcular el trabajo de la respiración a partir de la curva También presentan fatiga e ineficacia (“falla de bomba”) que culmina
de tensión/volumen que se muestra en la figura 34-10. El trabajo en ventilación inadecuada.
elástico total necesario para la inspiración está representado por el
área ABCA. Es importante destacar que la curva de tensión de la DIFERENCIAS EN LA VENTILACIÓN
relajación del aparato respiratorio total difiere de la que corresponde Y FLUJO SANGUÍNEO EN DIFERENTES
a los pulmones solos. El trabajo elástico real necesario para incre- PARTES DEL PULMÓN
mentar el volumen de los pulmones solos corresponde al área
ABDEA. El grado de trabajo elástico necesario para inflar todo el Con el sujeto en posición erecta, la ventilación por unidad de volu-
aparato respiratorio es menor que el grado necesario para inflar los men pulmonar es mayor en la base de los pulmones que en su vérti-
dos pulmones, porque parte del trabajo proviene de la energía elásti- ce. La explicación de lo anterior es que al inicio de la inspiración, la
ca almacenada en el tórax. La energía elástica perdida por el tórax tensión intrapleural es menos negativa en la base que en el vértice
(área AFGBA) es igual a la que “ganan” los pulmones (área AEDCA). (fig. 34-13), y como la diferencia de tensión intrapleural intrapul-

Las estimaciones del trabajo total de la respiración tranquila
varían de 0.3 a 0.8 kg-m/min. Dicha cifra aumenta extraordinaria-
mente durante el ejercicio, pero el “costo” energético de la respira-
ción en personas normales representa menos de 3% del consumo

CAPÍTULO 34 Introducción a la estructura y la mecánica pulmonar 633

–10 cmH2O CUADRO 341 Efecto de las variaciones en la frecuencia

Presión y profundidad respiratorias, en la ventilación alveolar
intrapleural
Frecuencia respiratoria 30/min 10/min
–2.5 cmH2O
Volumen ventilatorio 200 ml 600 ml

Volumen por minuto 6L 6L

100% Ventilación alveolar (200 – 150) × 30 (600 – 150) × 10
= 1 500 ml = 4 500 ml
Volumen pulmonar
50% un varón que pesa 150 libras (68 kg), solamente los primeros 350 ml
de los 500 ml inspirados con cada respiración en el reposo se mezcla-
0 rá con el aire en los alveolos. Por lo contrario, con cada espiración,
+10 0 –10 –20 –30 los primeros 150 ml espirados son gas que ocupó el espacio muerto
y sólo los últimos 350 ml serán gas de los alveolos. En consecuencia,
Presión intrapleural (cmH2O) la ventilación alveolar, es decir, la cantidad de aire que llega por
minuto a los alveolos, es menor que el RMV. Es importante destacar
FIGURA 3413 Presiones intrapleurales en un sujeto erecto y su que dado el espacio muerto, la respiración superficial y rápida pro-
duce mucha menor ventilación alveolar que la respiración lenta y
efecto en la ventilación. Adviértase que ante el hecho de que la profunda con el mismo RMV (cuadro 34-1).
presión intrapulmonar sea atmosférica, la presión intrapleural más
negativa en el vértice permite que los pulmones queden en una Es importante diferenciar entre el espacio muerto anatómico
posición más expandida al comienzo de la inspiración. Nuevos (volumen del aparato respiratorio que excluye a los alveolos) y el
incrementos en el volumen por unidad (de incremento) en la presión espacio muerto total (fisiológico) (volumen de gas que no se equi-
intrapleural son menores que los que privan en la base, porque el libra con la sangre es decir, ventilación desperdiciada). En sujetos
pulmón expandido es más rígido. (Con autorización de West JB: Ventilation/Blood sanos, los dos espacios muertos son idénticos y es posible calcularlos
con arreglo al peso corporal. Sin embargo, en estados patológicos,
Flow and Gas Exchange. 5th ed. Blackwell, 1990.) no ocurrirá intercambio entre el gas en alguno de los alveolos y la
sangre, y algunos de ellos pueden estar ventilados en exceso. El volu-
monar es menor que en el vértice, hay menor expansión del pulmón. men de gas en alveolos que no reciben sangre y cualquier volumen
Por lo contrario, en el vértice del pulmón se expandirá más, es decir, de aire en los alveolos que rebase al necesario para arterializar la
será mayor el porcentaje del volumen pulmonar máximo. Dada la sangre en los capilares alveolares, es parte del volumen gaseoso del
rigidez del pulmón, el incremento del volumen pulmonar por uni- espacio muerto (sin equilibrio). El espacio muerto anatómico se
dad de incremento de la tensión es menor cuando dicho órgano des- mide por el análisis de las curvas de N2 de una sola respiración (fig.
de el comienzo está más expandido, y en consecuencia, la ventilación 34-14). Desde la zona media de la inspiración la persona respira con
es mayor en la base. El flujo de sangre también es mayor en la base la mayor profundidad posible O2 puro para después expulsarlo de
que en el vértice. El cambio relativo del flujo sanguíneo del vértice a manera uniforme en tanto se mide continuamente el contenido
la base es mayor que el cambio relativo en la ventilación, de tal forma de N2 del gas expulsado. El gas inicial expulsado (fase I) es el que lle-
que la razón ventilación/riego es menor en la base y mayor en el nó el espacio muerto y que en consecuencia no contiene N2; después
vértice. de ello le sigue una mezcla de gas del espacio muerto y gas alveolar

Las diferencias de ventilación y de riego, del vértice a la base del Concentración de N2 (%) 6 Volumen pulmonar (L) 0
pulmón han sido atribuidas comúnmente a la fuerza de gravedad:
tienden a desaparecer en el decúbito dorsal y el peso del pulmón, 30
según cabría esperar, genera tensión en la base, en la posición erecta.
Sin embargo, se ha observado que las desigualdades de la ventilación III IV
y del flujo sanguíneo en los seres humanos persiste en grado extraor-
dinario en el estado ingrávido (es decir, que no está sometido a la II CV RV
fuerza de gravedad) espacial. Por tal razón, es posible que también I
intervengan otros factores en la génesis de las desigualdades. 0
DS
ESPACIO MUERTO Y VENTILACIÓN
DESIGUAL FIGURA 3414 Curva de N2 de una sola respiración. Desde la

El intercambio gaseoso en el aparato respiratorio acontece sólo en etapa media de la inspiración el sujeto respira profundamente O2 puro
los segmentos terminales de las vías respiratorias, razón por la cual pero lo espira de manera constante. Se muestran los cambios en la
el gas que ocupa el resto de dicho aparato no está disponible para concentración de N2 del gas expulsado durante la espiración, y las fases
intercambio gaseoso con la sangre de los capilares pulmonares. En de la curva se marcan con numerales romanos. Como aspecto notable, la
circunstancias normales, el volumen (en ml) de este espacio muerto región I representa el espacio muerto (DS); I y II son una mezcla de DS y
anatómico es casi igual al peso corporal en libras. Como ejemplo, en gas alveolar; la transición de III-IV es el volumen de cierre (CV) y el final
de IV es el volumen residual (RV).

634 SECCIÓN VI Fisiología de la respiración

(fase II) y después por gas alveolar (fase III). El volumen del espacio CUADRO 342 Propiedades de los gases
muerto es el volumen del gas espirado desde la inspiración máxima,
hasta la zona media de la fase II. P =nRVT (tomado de la ecuación de estado de gas ideal)

La fase III de la curva de N2 de una sola respiración termina en La presión de un gas es proporcional a su temperatura y al número de moles por
el volumen de cierre (CV, closing volume), y es seguido por la fase volumen; P, presión; n, número de moles; R, constante gaseosa; T, temperatura
IV durante la cual aumenta el contenido de N2 del gas espirado. CV absoluta; V, volumen.
es el volumen pulmonar por arriba de RV, en el cual las vías respira-
torias en las zonas más bajas (declive) de los pulmones comienzan a La composición del aire seco es de 20.98% de O2; 0.04% de CO2,
obturarse porque hay en ellas una menor tensión transmural. El gas 78.06% de N2 y 0.92% de otros constituyentes inertes como el argón
en la zona superior de los pulmones tiene mayor cantidad de N2 que y el helio. La presión barométrica (PB) a nivel del mar es de 760
el que está en las zonas inferiores en declive, porque los alveolos en
las zonas altas están más distendidos desde el inicio de la inspiración mmHg (1 atmósfera). En consecuencia, la presión parcial (indicada
de O2, y en consecuencia, el N2 en ellos está menos diluido con O2.
También es importante destacar que en casi todas las personas nor- por el símbolo P) de O2 en el aire seco es de 0.21 × 760 o 160 mmHg
males, la fase III tiene (gráficamente) una oblicuidad levemente a nivel del mar. PN2 y de los otros gases inertes es de 0.79 × 760, o
positiva incluso antes de alcanzar la fase IV, y ello denota que incluso 600 mmHg, y PCO2 es de 0.0004 × 760 o 0.3 mmHg. El vapor de
durante la fase III hay aumento gradual de la proporción de gas espi- agua en el aire en casi todos los climas hace que disminuyan dichos
rado que proviene de las zonas superiores en que abunda relativa-
mente N2, en los pulmones. porcentajes y en consecuencia, también las presiones parciales, en

El espacio muerto total se calcula a partir de la PCO2 del aire grado mínimo. El aire equilibrado con agua está saturado con vapor
espirado, de la PCO2 de la sangre arterial y TV. El volumen ventila-
torio (VT) multiplicado por PCO2 del aire espirado (PeCO2) es igual de agua y el aire inspirado está saturado para el momento en que
a PCO2 arterial (PaCO2) multiplicado por la diferencia entre TV y el
espacio muerto (VD) al que se agrega PCO2 del aire inspirado llega a los pulmones. La PH2O a temperatura corporal (37°C), es de
(PiCO2) multiplicado por VD (ecuación de Bohr): 47 mmHg. En consecuencia, las presiones parciales a nivel del mar

PeCO2 × VT = PaCO2 × (VT − VD) + PiCO2 × VD de los demás gases en el aire que llega a los pulmones son PO2, 150
mmHg; PCO2, 0.3 mmHg y PN2 (incluidos los demás gases inertes),
El término PiCO2 × VD es tan pequeño que se le puede descar- de 563 mmHg.
tar, y resolver la ecuación en lo que toca a VD, en la cual VD = VT −
(PeCO2 × VT)/(PaCO2). El gas difunde de áreas de alta presión a otras de presión baja y

Por ejemplo, si PeCO2 = 28 mmHg; PaCO2 = 40 mmHg y VT = la velocidad de difusión depende del gradiente de concentración y
500 ml; en consecuencia, VD = 150 ml.
de la naturaleza de la barrera entre las dos áreas. Cuando una mezcla
La ecuación también puede utilizarse para medir el espacio
muerto anatómico si uno reemplaza la PaCO2 por PCO2 alveolar de gases se pone en contacto con un líquido y se permite que se equi-
(PaCO2), que es PCO2 de los últimos 10 ml de gas espirado. PCO2 es
un promedio de gas de los diferentes alveolos en proporción a su libre con él, cada gas de la mezcla se disuelve en el líquido en una
ventilación, independientemente de si recibieron sangre de la circu-
lación; lo anterior es diferente de lo que ocurre con la PaCO2, que es magnitud que depende de su presión parcial y su solubilidad en él.
el gas equilibrado solamente con alveolos “que recibieron sangre”
(“perfundidos”) y en consecuencia en sujetos con alveolos con defi- La presión parcial de un gas en un líquido es aquella que, con la fase
ciencia de riego, es mayor que PCO2.
gaseosa en equilibrio con el líquido, produciría la concentración de
INTERCAMBIO DE GASES
EN LOS PULMONES moléculas gaseosas que aparecen en el líquido.

PRESIONES PARCIALES MUESTREO DE AIRE ALVEOLAR

A diferencia de los líquidos, los gases se expanden para llenar el En teoría, en un varón sano de 70 kg, todo el gas espirado proviene
volumen que les corresponde y el volumen ocupado por un número de los alveolos (aire alveolar), con excepción de 150 ml (que corres-
preciso de moléculas de gas a una temperatura y presión particular ponden al espacio muerto), pero se produce una mezcla entre el gas
(idealmente) es el mismo, independientemente de la composición del espacio muerto y el que corresponde al aire alveolar (fig. 34-14).
del gas. El término presiones parciales se utiliza a menudo para des- Una fracción ulterior del gas espirado, en consecuencia, es la frac-
cribir a los gases de la respiración. La presión de un gas es proporcio- ción que se usa para análisis. Por empleo de aparatos modernos con
nal a su temperatura y al número de moles que ocupan un volumen una válvula automática adecuada es posible reunir los últimos 10 ml
particular (cuadro 34-2). La presión que ejerce por cualquier gas espirados durante la respiración tranquila. La composición del gas
solo en una mezcla de gases (su presión parcial) es igual a la presión alveolar se compara con la del gas inspirado y espirado, en la figura
total multiplicada por la fracción de la cantidad total de gas que 34-15.
representa.
La PaO2 se puede calcular con el empleo de la ecuación de gas
alveolar:

(PAO2= PIO2 FIO2 + 1– FIO2 (
– PACO2 R

en la que FiO2 es la fracción de moléculas de O2 en el gas seco; PiO2
es PO2 inspirado y R es la velocidad de intercambio respiratorio; es
decir el flujo de moléculas de CO2 a través de la membrana alveolar,
por minuto, dividido entre el flujo de moléculas de O2 a través de la
membrana, por minuto.


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