Fisiología Humana PDF

Grado en Ciencias de la Actividad Física y del Deporte Fisiología Humana Bloque III. Fisiología cardiovascular 8. El sistema cardiovascular y la actividad eléctrica cardiaca Dr. David Ramiro Cortijo [email protected] Contenidos El corazón y los tejidos cardiacos. Electrofisiología...

Grado en Ciencias de la Actividad Física y del Deporte Fisiología Humana Bloque III. Fisiología cardiovascular 8. El sistema cardiovascular y la actividad eléctrica cardiaca Dr. David Ramiro Cortijo [email protected] Contenidos El corazón y los tejidos cardiacos. Electrofisiología cardiaca: potenciales de acción de cardiomiocitos y de células marcapasos. Acoplamiento excitación-contracción en la fibra muscular cardiaca. El electrocardiograma (ECG). El Sistema Cardiovascular Funciones esenciales. 1. Abastecer de sangre a los tejidos 2. Proporcionar los nurientes esenciales a las células para su metabolismo Corazón 3. Recoger sustancias de desecho para su posterior eliminación (bomba) Funciones homeostaticas. 4. Regulación de la presión arterial Vasos sanguíneos 5. Regulación de la temperatura Arterias (distribución) 6. Transporte hormonal Capilares (intercambio) 7. Ajustes fisiológicos: hemorragias, ejercicio, postura Venas (recogida) El Sistema Cardiovascular: Circulación es doble y cerrada CIRCULACION PULMONAR CO2 O2 CIRCULACION SISTEMICA CO2 O2 El Sistema Cardiovascular: Circulación es doble y cerrada El Sistema Cardiovascular: Corazon y tejido cardiaco Corazón: Órgano hueco de la cavidad torácica izquierda que tiene aprox. el tamaño de un puño PARED CARDIACA Tipos de células musculares cardiacas 1. Cardiomiocitos=Células contráctiles del miocardio (músculo cardiaco) 2. Tejido especializado de excitación y conducción (Epicardio) El Sistema Cardiovascular: Tejido muscular cardiaco estriado y sincitial Tipos de células musculares cardiacas 1. Cardiomiocitos=Células contráctiles del miocardio (músculo cardiaco) 2. Tejido especializado de excitación y conducción Repasa El Sistema Cardiovascular: Tejido muscular cardiaco estriado y sincitial Tipos de células musculares cardiacas 1. Cardiomiocitos=Células contráctiles del miocardio (músculo cardiaco) 2. Tejido especializado de excitación y conducción Propiedades del tejido cardíaco 1. Excitabilidad  cardiomiocitos y excitables 2. Conducción  cardiomiocitos y excitables 3. Contractilidad  cardiomiocitos 4. Automatismo  excitables Actividad Eléctrica Cardiaca: Electrofisiología Cardiaca Para que la eyección sea eficiente, las aurículas deben activarse y contraerse antes que los ventrículos, y los ventrículos deben contraerse desde la punta hasta la base → secuencia especifica y controlada Los potenciales de acción de… 1. …los cardiomiocitos generan contracción, fuerza y presión 2. …las células de conducción distribuyen automáticamente los potenciales de acción de forma “simultanea” iniciándose en el marcapasos (nodo sino-auricular, SA) Potencial de acción del cardiomiocito Fase despolarizante (Fase 0). Apertura de canales rapidos Na+-voltaje Fase repolarizante inicial (Fase 1). Cierre de canales rapidos Na+-voltaje Apertura de canales transitorios K+-voltaje Fase de meseta (Fase 2). Cierre de canales transitorios K+-voltaje Apertura de canales Lentos Ca2+-voltaje Apertura de canales lentos K+-voltaje Fase de repolarizacion (Fase 3). Cierre de canales Lentos Ca2+-voltaje Apertura de canales lentos y rapidos K+-voltaje Potencial de acción del cardiomiocito Canales de Ca2+ dependientes de voltaje Recordar el potencial de acción Tipo “L” Transitorios Rectificadores lentos Rectificadores lentos y rapidos Rápidos Rectificación interna Repasa Actividad Eléctrica Cardiaca: Electrofisiología Cardiaca El potential de acción del nodo sino-auricular: 1. Automatismo: genera espontáneamente potenciales de acción sin una aferencia nerviosa (sin una motoneurona) 2. Potenciales de membrana en reposo inestable 3. Carece de meseta Potencial de acción de las celulas excitables: marcapasos Fase despolarizacion espontanea (fase 4). Potenciales marcapasos Cierre de canales K+-voltaje Apertura de canales “Funny” Na+-voltaje Fase despolarizante (Fase 0). Apertura de canales Transitorios Ca2+-voltaje Fase de repolarizacion (Fase 3). Cierre de de canales Transitorios Ca2+-voltaje Apertura de canales lentos y rapidos K+-voltaje Potencial de acción de las celulas excitables: marcapasos Hay otras células de marcapasos latente (producir fase 4) Nodo auriculo-ventricular Haz de His La velocidad de la despolarización de la fase 4 determina la frecuencia cardiaca Fibras de Purkinje El Sistema Nervioso Autónomo (parasimpático; n. vago) pueden controlar la fase 4 del nodo SA Potencial de acción de las celulas excitables: marcapasos y Sistema nervioso autonomo Noradrenalina:  permeabilidad al Ca2+ y abre canales F de Na+ Efecto cronotropico positivo=Produce más potenciales de acción por unidad de tiempo →  Frecuencia Cardiaca Acetilcolina:  permeabilidad al K+ y  la permeabilidad al Ca2+ Efecto cronotropico negativo=Produce menos potenciales de acción por unidad de tiempo →  Frecuencia Cardiaca Conducción del impulso nervioso Actividad Eléctrica Cardiaca Potencial de acción Potencial de acción marcapasos Tipo celular Cardiomiocitos Excitables (marcapasos) Reposo-Potencial de membrana Ascenso automático y espontaneo Fase 4. Apertura de Na+-voltaje F Fase 0. Ascendente Rápida Moderado despolarizante Apertura de Na+-voltaje Apertura de Ca2+-voltaje T Fase 1. Cierre de Na+-voltaje NO HAY Repolarizante inicial Apertura K+-voltaje T Flujo de corriente neto 0 → estabilidad Fase 2. Cierre de K+-voltaje T NO HAY Meseta Apertura Ca2+-voltaje L Apertura K+-voltaje L Fase 3. Cierre de Ca2+-voltaje L Cierre de Ca2+-voltaje T Repolarizacion Apertura K+-voltaje L y Rápidos Apertura K+-voltaje L y Rápidos Acoplamiento excitación-contracción en la fibra muscular cardiaca No hay sumación. No hay tétanos. No hay reclutamiento de unidades motoras Musculo esquelético Repasa Acoplamiento excitación-contracción en la fibra muscular cardiaca Repasa Actividad eléctrica cardiaca: El electrocardiograma (ECG) La propagación de la despolarización a través del miocardio produce diferencias de potencial que pueden ser detectadas a través de electrodos en la piel y que veremos en forma de ondas en el ECG Actividad eléctrica cardiaca: El electrocardiograma (ECG) 10 electrodos → 12 derivaciones (fotos eléctricas del corazón)  Grado en Ciencias de la Actividad Física y del Deporte Fisiología Humana Bloque III. Fisiología cardiovascular 9. El ciclo cardiaco y la hemodinámica Dr. David Ramiro Cortijo [email protected] Contenidos El ciclo cardiaco: volumen sistólico y fracción de eyección. Gasto cardiaco y su regulación. Principios de hemodinámica. Modelo funcional del sistema cardiovascular. Principios que regulan el flujo sanguíneo. El ciclo cardiaco: Como consecuencia de la actividad eléctrica cardiaca, se produce la contracción y relajación del musculo cardiaco. Las cámaras del corazón se relajan (y se llenan de sangre) durante la diástole y se contraen para expulsar la sangre durante la sístole. El ciclo cardíaco se produce de forma simultánea en el lado derecho e izquierdo del corazón. Pero las presiones que se generan dentro de los ventrículos son distintas (+presión en el VI) El ciclo cardiaco: El flujo unidireccional a través del corazón está asegurado por dos conjuntos de válvulas Las aurículas se comunican con los ventrículos por válvulas, que evitan el retorno de la sangre a la aurícula cuando el ventrículo se contrae = MITRAL Y TRICUSPIDE La sangre pasa desde los ventrículos a la circulación. El reflujo de sangre desde las arterias pulmonares y la aorta hacia los ventrículos se evita por las válvulas PULMONAR y AORTICA (válvulas semilunares). (bicuspide) El ciclo cardiaco: El ciclo cardiaco: El ciclo cardiaco: Presión aorta Presión aurícula Presión ventrículo Volumen ventrícular Isoeléctrica El ciclo cardiaco: Presión aorta Presión aurícula Presión ventrículo Volumen ventrícular El ciclo cardiaco: Presión aorta Presión aurícula Presión ventrículo Volumen ventrícular Se contraen los ventrículos, pero NO se eyecta sangre CONTRACCION ISOVOLUMETRICA El ciclo cardiaco: Presión aorta Presión aurícula Presión ventrículo Volumen ventrícular El ciclo cardiaco: Presión aorta Presión aurícula Presión ventrículo Volumen ventrícular Se relajan los ventrículos, pero NO entra sangre RELAJACION ISOVOLUMETRICA El ciclo cardiaco: Presión aorta Presión aurícula Presión ventrículo Volumen ventrícular El ciclo cardiaco: El ciclo cardiaco: El ciclo cardiaco: Volumen Sistólico (VS) o volumen de Eyección Volumen de sangre que el corazón expulsa hacia la aorta durante la sístole (en cada latido) En reposo  70-80 mL 𝑉𝑆 Fracción de eyección (FE): 𝐹𝐸 = ≈ 55 − 60% 𝑉𝑇𝐷 Relación entre el volumen expulsado en cada contracción y el volumen previo del ventrículo (volumen telediastólico; VTD) Es una medida para determinar la eficacia del corazón Gasto cardiaco (GC; volumen/minuto) Volumen de sangre expulsado por unidad de tiempo (minuto) Depende de: Frecuencia cardiaca (FC; latidos/min) 𝐺𝐶 = 𝐹𝐶 × 𝑉𝑆 ≈ 5 𝐿/𝑚𝑖𝑛 Volumen sistólico (VS; mL) CONTRACTILIDAD MIOCARDICA: Ley de Frank-Starling Controlado por el metabolismo corporal A mayor llenado del ventrículo durante la diástole mayor volumen eyectado durante la sístole Gasto cardiaco: regulación El corazón recibe inervación del sistema nervioso autónomo, tanto por su rama simpática como parasimpática Sistema Nervioso Autónomo Simpático Gasto cardiaco: regulación El corazón recibe inervación del sistema nervioso autónomo, tanto por su rama simpática como parasimpática Sistema Nervioso Autónomo Parasimpático Gasto cardiaco: regulación El corazón recibe inervación del sistema nervioso autónomo, tanto por su rama simpática como parasimpática 𝑮𝑪 = 𝑭𝑪 × 𝑽𝑺 FC Sistema Nervioso VS GC Cronotropismo  Simpático   POSITIVO  Parasimpático /  NEGATIVO Inotropismo: algo que afecta a la contractibilidad del músculo. Positivo cuando mejora la capacidad de contracción muscular, Negativo indica disminución de esta capacidad El simpático podría tener efectos ionotrópicos positivos sobre el corazón. Sin embargo, el parasimpático no tiene efectos ionotrópicos Gasto cardiaco: regulación  Hemodinámica: Vasos sanguíneos Varían en: DESDE EL CORAZON HACIA EL CORAZON 1. Diámetro 2. Grosor 3. Proporción de histología Histología: Endotelio  Fibras elásticas  Musculo liso  Tejido conectivo Modelo general del funcionamiento del Sistema Cardiovascular Arterias elásticas: reservorio de presión durante la diástole Arteriolas: control del flujo sanguíneo a cada órgano Venas Retorno venoso ayudado por: Bomba musculo-esquelética Respiración (presión negativa) Venas: reservorio de volumen sanguíneo Hemodinámica: Principios que regulan el flujo sanguíneo Flujo sanguíneo (Q): volumen de sangre que circula a través de un tejido en un periodo de tiempo (ml/min) ∆𝑷𝒓𝒆𝒔𝒊𝒐𝒏𝒆𝒔 𝑭𝒍𝒖𝒋𝒐 (𝑸) = 𝑹𝒆𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 8 ∗ 𝑣𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑎𝑛𝑔𝑟𝑒 ∗ 𝐿 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 = 𝜋𝑟 2 La sangre fluye por gradiente de presión (de más a menos). La presión se genera en el VI (120 mmHg) y cae por el sistema vascular. Cuanto más alejado del VI menos presión La AD debe tener una presión cercana a 0 mmHg Hemodinámica: Principios que regulan el flujo sanguíneo ∆𝑃 8∗∗𝐿 Viscosidad de la sangre () y Diferencia de Presiones (P) constante 𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜 (𝑄) = 𝑅= 𝑅 𝜋𝑟 2 Q= X mL/min L= y r= (esta al cuadrado)→ R= → Q=  L= y r= → R= → Q=  L= y r= → R= → Q=   CAPILARES  Hemodinámica: flujo sanguíneo y resistencia vascular Los capilares son los vasos de menor calibre (r) y por tanto los que ofrecen mayor resistencia. La velocidad de la sangre es menor en las zonas de capilares. Esto facilita el intercambio de nutrientes y productos de desecho con las células adyacentes. Capilares: control de la resistencia vascular periférica Mismo volumen pasando por más tubos =  sección transversal Flujo sanguino constante NO PULSATIL Puede que el musculo de la arteriola precapilar se contraiga y cierre los esfínteres musculares =  Sección transversal  Resistencia  Presión  Grado en Ciencias de la Actividad Física y del Deporte Fisiología Humana Bloque III. Fisiología cardiovascular 10. Regulación de la presión arterial y la microcirculación Dr. David Ramiro Cortijo [email protected] Contenidos Presión arterial y su regulación. Microcirculación e intercambio en los capilares. El sistema linfático. Presión arterial: Fuerza que ejerce la sangre contra las paredes de los vasos sanguíneos 𝑷𝑷 𝑷𝑨𝑴 = 𝑷𝑨𝑫 + 𝟑 𝑷𝑷 = 𝑷𝑨𝑺 − 𝑷𝑨𝑫 Presión arterial: Regulación de la presión arterial 𝑷𝑨𝑴 = 𝑮𝑪 × 𝑹𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝒑𝒆𝒓𝒊𝒇𝒆𝒓𝒊𝒄𝒂 Control de la presión arterial 1. Control nervioso: Corto plazo a) Reflejo Barorreceptor b) Reflejo Quimiorreceptor 2. Sistema Renina-Angiotensina-Aldosterona (SRAA): Largo plazo Control de la presión arterial: Reflejo Barorreceptor NERVIOSO A CORTO PLAZO CENTRO VASOMOTORES CENTRO VASOMOTORES CARDIOVASCULARES CARDIOVASCULARES Procesa la información y coordina la respuesta Sistema Nervioso Autónomo (Simpático y Parasimpático) Neurona eferente Neurona aferente (manda la respuesta) (lleva información) SENSORES DE PRESION ARTERIAL Control de la presión arterial: Reflejo Barorreceptor NERVIOSO A CORTO PLAZO Los barorreceptores se Centro  Presión estiran menos =  su cardiovascular arterial actividad de descargas Bulbar SNA-Simpatico NA SNA-Parasimpatico ACh Arteriolas y Receptores Receptores Receptores Ventrículos Nodo SA Feedback Venas α β1 Muscarinico negativo Vasoconstricción Fuerza de contracción FC Resistencia total periférica GC  Presión arterial Control de la presión arterial: Reflejo Quimiorreceptor NERVIOSO A CORTO PLAZO CENTRO VASOMOTORES CENTRO VASOMOTORES CARDIOVASCULARES CARDIOVASCULARES Procesa la información y coordina la respuesta CUERPOS CAROTIDEOS Sistema Nervioso Autónomo Participación en la Seno carotideo Simpático respiración (barorreceptor) Neurona eferente Neurona aferente (manda la respuesta) (lleva información) CUERPOS SENSORES DE PRESION AORTICOS PARCIAL DE GASES PpO2 PpCO2 Control de la presión arterial: Reflejo Quimiorreceptor Control de la presión arterial: Reflejo Quimiorreceptor Control de la presión arterial: Reflejo Quimiorreceptor NERVIOSO A CORTO PLAZO Hipoxia Los quimiorreceptores se Centro Participación en la  PpO2 activan =  su actividad de cardiovascular respiración arterial descargas Bulbar Isquemia =  SNA-Simpatico NA SNA-Parasimpatico ACh FLUJO CEREBRAL  PpCO2 Arteriolas y Receptores Receptores Venas α Nodo SA arterial Muscarinico Hay quimiorreceptores en el propio Vasoconstricción FC Transitoria bulbo raquídeo (centrales) que son más sensibles al CO2 y al pH Resistencia total periférica  Presión arterial Control de la presión arterial: Sistema Renina-Angiotensina-Aldosterona HORMONAL A LARGO PLAZO Especialmente relevante en situaciones de disminución del volumen sanguíneo (hemorragia, deshidratación) Hígado  Presión arterial La retención de Na+ conlleva absorción de H2O que aumenta la PA  Presión arterial Microcirculación: Intercambio entre los capilares La OSMOSIS es el mecanismo para la difusión de líquidos que depende de la ley de Starling El intercambio de sustancias a través de la pared capilar dependerá de: 1. La liposolubilidad de lo que quiera pasar 2. Del gradiente de difusión O2 y CO2 (liposolubles) → difusión simple 3. Área transversal Agua, iones, glucosa, aminoácidos (hidrosolubles) → hendiduras acuosas Microcirculación: Ecuación de Starling Presión neta positiva indica filtración; Presión neta negativa indica absorción 𝑴𝒐𝒗𝒊𝒎𝒊𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒅𝒆𝒍 𝒍𝒊𝒒𝒖𝒊𝒅𝒐 = 𝑲[ 𝑷𝑯𝒄𝒂𝒑𝒊𝒍𝒂𝒓 − 𝑷𝑯𝒊𝒏𝒕𝒆𝒓𝒔𝒕𝒊𝒄𝒊𝒂𝒍 − (𝑷𝝅𝒄𝒂𝒑𝒊𝒍𝒂𝒓 − 𝑷𝝅𝒊𝒏𝒕𝒆𝒓𝒔𝒕𝒊𝒄𝒊𝒂𝒍 )] Microcirculación: Ecuación de Starling Presión neta positiva indica filtración; Presión neta negativa indica absorción 𝑷𝒓𝒆𝒔𝒊𝒐𝒏 𝒏𝒆𝒕𝒂 = 𝑷𝒓𝒆𝒔𝒊𝒐𝒏 𝒉𝒊𝒅𝒓𝒐𝒔𝒕𝒂𝒕𝒊𝒄𝒂 𝑷𝑯 − 𝑷𝒓𝒆𝒔𝒊𝒐𝒏 𝒄𝒐𝒍𝒐𝒊𝒅𝒐𝒔𝒎𝒐𝒕𝒊𝒄𝒂 (𝑷𝝅 ) PH=40 mmHg PH=15 mmHg P=25 mmHg P=25 mmHg Pneta=+15 FILTRACION Pneta=-10 ABSORCION Sistema linfático La circulación linfática desempeña un papel regulando el volumen del líquido intersticial. El filtrado neto de agua y solutos que salen de los capilares sanguíneos es captado por los vasos linfáticos y de vuelto a la circulación sanguínea cerca de la vena subclavica.