Anatomía y funcionamiento del Aparato Cardiocirculatorio

El cuerpo humano está formado por millones de células especializadas en diferentes funciones y que constituyen los distintos sistemas y aparatos que forman el organismo.

Estos sistemas y aparatos tienen misiones interrelacionadas entre sí y fundamentales para el funcionamiento del conjunto. El aparato digestivo facilita la llegada de los nutrientes necesarios para la vida de cadacélula, al mismo tiempo elimina aquellas sustancias de desecho innecesarias para laalimentación. El aparato respiratorio se encarga del aporte de oxígeno (O2) utilizado en la combustión de los nutrientes, también de la eliminación del anhídrido carbónico (CO2) producido durante el metabolismo de la célula. El riñón limpiará la sangre y eliminará al exterior, con la orina, conducida por los tubos excretores (uréteres, vejiga y uretra) los productos nocivos para el organismo formados en lacombustión celular.

El Sistema Nervioso con una central (el cerebro) y una complicada red nerviosa, al igual que una gran computadora, se encarga de coordinar el funcionamiento de todos los sistemas y aparatos, incluido el cardiovascular

En cualquier ciudad organizada, y el cuerpo humano es una perfecta organización, es necesario un conjunto de vías de comunicación que facilite la llegada de los alimentos (y de oxígeno) a cada grupo deelementos que están trabajando. En elorganismo se realiza a través de un enorme sistema de tuberías que forman el aparato circulatorio. Estas tuberías se ramifican de una forma casi infinita con el fin de alcanzar a todas las células del cuerpo. Dentro de ellas circula la sangre, elemento líquido que transporta diferentes sustancias (nutrientes y de desecho) y células con diferentes cometidos. Los glóbulos rojos (hematíes) se encargan de transportar el oxígeno y el anhídrido carbónico, las plaquetas tienen como misión fundamental el reparar las posibles lesiones que se produzcan en el sistema de cañerías, con el fin de taponar las mismas formando trombos (coágulos), mientras que los glóbulos blancos tienen una labor fundamentalmente defensiva.

La sangre se mueve dentro del sistema de tubos de distribución gracias al corazón que no es más que una bomba muscular que al contraerse expulsa la mayor parte de su contenido.

El corazón está formado por cuatro cavidades, dos aurículas y dos ventrículos. Cada aurícula está conectada con su correspondiente ventrículo a través de unas compuertas (válvulas) que sólo permiten el paso de la sangre en dirección anterógrada. La válvula que comunica la aurícula y el ventrículo derecho se llama tricúspide, y la que comunica las cavidades izquierda la mitral

La contracción del ventrículo izquierdo impulsa un volumen de sangre (volumen de expulsión) hacia una gran tubería y a través de una válvula llamada aórtica. Esta, conocida como arteria aorta, se encargará de distribuir la sangre por todo el organismo, después de múltiples ramificaciones. Es como la red de cañerías de una gran ciudad, que se encarga de conducir el agua a cualquier domicilio por pequeño que este fuese.

La arteria aorta canaliza sangre rica en oxígeno que favorece el metabolismo celular del cerebro a través de las arterias carótidas, de los brazos por las humerales, de las piernas por las femorales, etc.

Existen otras tuberías que se encargan de hacer regresar la sangre hacia el corazón tras el metabolismo celular. La célula ha utilizado el oxígeno para la combustión de los nutrientes y ha producido anhídrido carbónico que es preciso eliminar. El torrente sanguíneo rico en CO2 regresa a través de una red de cañerías (venas) que van desaguando, como ocurre con los ríos, en otras de calibre cada vez mayor, de forma que ingresan en el corazón como dos grandes venas llamadas cavas. La cava superior recoge toda la sangre venosa, rica en CO2, de la cabeza y las extremidades superiores. La cava inferior la del resto del cuerpo.

Las venas cavas llegan a la aurícula derecha, y la sangre por ellas conducida al ventrículo del mismo lado, atravesando la válvula tricúspide. El ventrículo impulsa la sangre hacia los pulmones, pasando la válvula pulmonar, por una tubería que se ramifica en dos, una para cada pulmón, y que se llama arteria pulmonar. En cada pulmón las arterias se ramifican como un gran árbol.

Las más pequeñas ramificaciones sueltan el CO2 que regresa a la atmósfera a través del aparato respiratorio, y recogen el oxígeno. Es necesario recordar que son los glóbulos rojos los encargados del transporte de dichas sustancias.

La sangre rica en oxígeno regresa al corazón, por cuatro venas (dos de cada pulmón) que desembocan en la aurícula izquierda. A través de la válvula mitral llega al ventrículo izquierdo que, al contraerse, reinicia el ciclo.

Este mecanismo se repite con una frecuencia media de 60-80 veces por minuto. Si consideramos que el volumen de sangre expulsado en cada contracción es de aproximadamente 60-80 cc tendremos como consecuencia que el corazón moviliza aproximadamente cinco litros de sangre por minuto (gasto cardíaco por minuto), en condiciones normales o de reposo. En resumen:

GC. = VL x FC

G.C. = gasto cardíaco por minuto; V.L. = volumen latido de expulsión; F.C. = frecuencia cardíaca por minuto

Durante el esfuerzo, el gasto cardíaco puede multiplicarse por cuatro o por cinco. Este aumento se efectúa fundamentalmente por un incremento en la frecuencia cardíaca, que en personas jóvenes puede sobrepasar las 200 pulsaciones por minuto. El volumen latido también puede llegar a duplicarse en los sujetos sanos y, sobre todo, en los atletas de alto nivel.

El aumento del gasto cardíaco con el ejercicio físico es consecuencia de los mayores requerimientos energéticos por parte de la musculatura que está trabajando. Existe un aumento en el aporte de sangre por unidad de tiempo (hasta 20 litros por minuto) y, por tanto, de nutrientes y de oxígeno.

El corazón es la máquina que, aumentando su frecuencia de latidos, consigue mantener el flujo de sangre que los músculos precisan para la realización del esfuerzo.

Tratándose de un músculo que trabaja, también precisará más energía y, por tanto, de un mayor aporte de sangre. Las arterias encargadas de nutrir la víscera cardíaca son las dos primeras derivaciones de la aorta, que se denominan coronarias, derecha e izquierda según su localización de salida. La coronaria izquierda después de un corto recorrido (tronco de la coronaria izquierda) se divide en dos grandes ramas: la descendente anterior y la circunfleja.

Quedan así formadas las tres arterias coronarias responsables de la irrigación de otras tantas zonas o territorios del corazón.

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Modificaciones Cardiovasculares del Entrenamiento

AJUSTES CARDIOCIRCULATORIOS DURANTE EL EJERCICIO

La presente monografía analiza los esfuerzos físicos en sujetos sanos, no deportistas de alta competición, y en pacientes con cardiopatías. Es por ello, que durante la misma se expondrán, de forma fundamental, las modificaciones producidas por los deportes de tipo aeróbico o dinámico, que son los más recomendados en este tipo de personas.

El aumento de trabajo, en un amplio grupo muscular, origina unas necesidades metabólicas más elevadas. Como consecuencia de ello se producen modificaciones cardíacas, respiratorias y vasculares, e importantes cambios en la irrigación de los distintos sistemas y aparatos del organismo. Las modificaciones serán distintas según se analicen los músculos que trabajan y los que permanecen en reposo.

En los músculos que trabajan se produce un aumento del calibre de las arterias (vasodilatación), con el fin de incrementar el flujo de sangre y de nutrientes. Dicho flujo puede ser hasta quince veces superior al de reposo. Esta vasodilatación en la zona muscular activa se debe a «llamadas» producidas por factores locales. El aumento de calibre de las arterias estará directamente relacionado con la intensidad del trabajo efectuado y, por tanto, en función de las mayores necesidades de energía. También se produce una vasodilatación de la red venosa, encargada de regresar hacia el corazón y los pulmones la sangre rica en CO2 y pobre en O2.

Mientras tanto, el cerebro ha recibido información del aumento de trabajo de un grupo muscular. Esta perfecta computadora da órdenes para que los vasos (arterias y venas) de otras zonas (músculos en reposo, región abdominal, etc.) disminuyan su calibre y la sangre se distribuya hacia las zonas de mayor trabajo. Esta redistribución es muy importante y una reacción compensadora fundamental, durante el ejercicio. Se produce una disminución del flujo hacia el riñón, el hígado, bazo y, sobre todo, a nivel intestinal, y un aumento hacia los músculos en movimiento.

El corazón responde a los mandatos del sistema nervioso con un aumento de la frecuencia cardíaca y de la fuerza de contracción de los ventrículos. Como consecuencia lógica, existen unas mayores necesidades de nutrientes y de oxígeno por parte de este músculo.

Las modificaciones cardiovasculares para un ejercicio ligero son las hasta ahora descritas. Sin embargo, cuando el esfuerzo es intenso o se mantiene mucho tiempo, se ponen en marcha otras adaptaciones. Éstas son consecuencia del calor producido durante el trabajo muscular, del mismo modo que ocurre en cualquier máquina que trabaja.

La pérdida de calor se produce como consecuencia de una vasodilatación cutánea, y por el mandato de los llamados centros termorreguladores localizados en el cerebro. La mayor cantidad de sangre que pasa por la piel facilitará la pérdida de temperatura del organismo actuando como un refrigerante. Qué duda cabe, que la temperatura ambiente y el grado de humedad puede favorecer o no la pérdida de calor. Es un hecho demostrado que los mejores tiempos, en carreras de fondo, se consiguen con temperaturas ambiente bajas y cercanas a los 5 ºC. Una dificultad en la «refrigeración» secundaria al calor precisará de un mayor paso de sangre a nivel cutáneo, y un «robo» de flujo sanguíneo a nivel de los músculos en movimiento y, como consecuencia, peores marcas.

La redistribución de la sangre durante el ejercicio tal y como se ha expuesto, demuestra lo equivocado y peligroso que puede ser algunos patrones de conducta de muchas personas que quieren perder peso.

Es bastante habitual que realicen ejercicios después de las comidas. Durante la digestión existe un mayor aporte de sangre hacia el aparato digestivo, con el fin de recoger los alimentos necesarios para el funcionamiento del cuerpo. La práctica deportiva precisará de más sangre hacia los músculos que trabajan, con «robo digestivo» y las consecuentes complicaciones (corte de digestión). Los efectos negativos se agudizarán si el ejercicio es intenso y prolongado, por la necesaria refrigeración cutánea.

La realización de ejercicio, en verano, para perder peso nos muestra con demasiada frecuencia a personas obesas corriendo al mediodía (40º de temperatura) y con ropas de invierno o incluso de plástico. La enorme dificultad para la refrigeración del organismo que trabaja puede producir complicaciones muy graves.

Existen, por otra parte, cambios a nivel respiratorio como consecuencia de que el ejercicio aumenta, de forma considerable, la absorción de O2 y la eliminación de CO2. Se produce un aumento de la ventilación, gracias al incremento en el número de respiraciones por minuto y del volumen corriente (cantidad de aire que ingresa en los pulmones en cada inspiración).

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EFECTOS DEL ENTRENAMIENTO DINÁMICO

La práctica habitual de ejercicio físico produce cambios en distintos aparatos y sistemas, que en principio mejoran la calidad de vida de la persona que la realiza, y en muchos casos puede evitar o retrasar la aparición de diversas enfermedades. Pueden ser resumidos en diferentes apartados:

1. El aumento en la capacidad física o funcional es la respuesta habitual de cualquier persona, sana o no, que realice el entrenamiento. Está en relación al nivel previo, a la intensidad y duración del entrenamiento y a la edad del sujeto. En personas sanas sedentarias la capacidad física puede aumentar hasta un 30 por ciento, pero en algunos casos, como ocurre en las personas que han permanecido en reposo por períodos de tiempo superiores a tres semanas, las ganancias se sitúan en un 100 por 100.

La capacidad física máxima de una persona puede ser medida y equivale al llamado consumo máximo de oxígeno (VO2 máx). Indica el volumen, en litros de oxígeno, utilizado por el organismo en un minuto. Se puede cuantificar a partir de la ventilación pulmonar (aire que ingresa en los pulmones en un minuto), midiendo directamente las fracciones de oxígeno en el aire inspirado y espirado.

Las investigaciones sobre el consumo de oxígeno han demostrado que, en ausencia de enfermedad pulmonar, está directamente relacionado con el gasto cardíaco (cantidad de sangre que el corazón moviliza por minuto) y con la extracción de oxígeno en la fibra muscular, por unidad de tiempo.

El consumo máximo de oxígeno (capacidad física máxima) se acompañará de un aumento límite en el gasto cardíaco máximo y en la extracción de oxígeno, para el funcionamiento metabólico de las fibras musculares, a nivel máximo.

El gasto cardíaco por minuto depende, como ya se indicó, del volumen latido de expulsión y de la frecuencia cardíaca por minuto.

La frecuencia cardíaca máxima que un sujeto puede alcanzar durante un esfuerzo extenuante depende de la edad y, tras diversos estudios, se ha visto que puede ser calculada de una forma muy simple:

Frecuencia cardíaca máxima = 220 ­ edad

La frecuencia cardíaca máxima no varía con el entrenamiento, por lo que el aumento en el gasto cardíaco tras el mismo dependerá de un mayor volumen de expulsión. Éste puede llegar a duplicarse en los atletas jóvenes, pero es muy poco significativo en los adultos y puede decirse que no existe en los enfermos cardíacos y en los ancianos.

La extracción de oxígeno a nivel de la fibra muscular puede ser medida calculando el oxígeno que conducen las arterias tras haber pasado por el pulmón y el que queda en las venas, tras haberlo cedido para el metabolismo celular. A esta medición se le denomina diferencia arteriovenosa de oxígeno.

La diferencia arteriovenosa de oxígeno aumenta de una forma muy significativa tras el entrenamiento aeróbico. Las biopsias musculares (análisis de pequeños trozos de músculo), antes y después de entrenamiento, han demostrado que existe un incremento en el tamaño y número de las mitocondrias que son los pequeños hornos existentes en las células para «cocinar» los elementos nutrientes. Un aumento en las mismas por unidad celular origina una mayor capacidad de trabajo.

Si resumimos podremos decir que en base a la siguiente fórmula (de Quick):

Consumo máximo de oxígeno = frecuencia cardiaca máxima * volumen latido máximo* diferencia arteriovenosa máxima

La mejoría obtenida con el entrenamiento se produce fundamentalmente a nivel de la fibra muscular. Tiene gran importancia a la hora de considerar que los enfermos con cardiopatías muy severas pueden obtener beneficios en su calidad de vida, tras realizar programas de ejercicio físico.

Existe clara evidencia que para cargas de trabajo submáximas (no extenuantes) idénticas, el sujeto entrenado presenta una reducción en el aporte de sangre hacia los músculos ejercitados, y que se ha encontrado en valores del 15 al 30%.

Es consecuencia de la mayor extracción de oxígeno por unidad muscular y ocasiona un menor trabajo cardíaco para los esfuerzos de la vida cotidiana.

2. Tras el entrenamiento se produce un descenso en la frecuencia cardiaca de reposo y a nivel de ejercicio submáximo. Por ejemplo, una persona que antes del entrenamiento tenía una frecuencia de pulso de 80 por minuto y que al hacer un esfuerzo consistente en subir dos pisos de escaleras pasaba a 120, tras el mismo puede descender a 70 y a 100 respectivamente.

En las personas sanas existirá una menor sensación subjetiva de fatiga. En el paciente con angina de pecho, el dolor suele presentarse a un mismo nivel de frecuencia cardiaca. Si apareciera a 120 por minuto, en el ejemplo apuntado, la persona enferma tendría molestias al subir un piso y podría quedar asintomatico después del entrenamiento.

También se ha demostrado que existe un descenso en las cifras de tensión arterial, tanto en reposo como en el esfuerzo. En la mayoría de las personas con hipertensión arterial leve, las cifras pueden controlarse con pautas dietéticas y de ejercicio físico, sin necesidad de tratamiento medicamentoso.

El descenso en la frecuencia cardiaca y la tensión arterial durante un mismo esfuerzo da lugar a un menor trabajo del corazón. El aumento de la frecuencia cardiaca origina unas mayores necesidades de oxígeno por parte de la fibra cardiaca, y el incremento en la tensión arterial, traduce una mayor resistencia por parte de las arterias al vaciamiento del ventrículo izquierdo.

3. En el sujeto sano, y sobre todo en los atletas, aumenta la capilaridad muscular (mayor número de arterias por unidad muscular entrenada), favoreciendo la oxigenación. A nivel cardíaco se ha encontrado un aumento en el calibre de las arterias, favoreciendo la irrigación del miocardio.

Tiene interés, en gran medida anecdótico, los hallazgos de la autopsia practicada a Clarence De Mar, conocido en USA como Mr. Maraton. Durante los 49 años de su actividad deportiva finalizó más de 1.000 carreras de larga distancia, incluyendo 100 maratones de 42 km o superiores. Murió como consecuencia de un cáncer. El diámetro de las arterias coronarias era 2 o 3 veces superior al habitual en los corazones de similar peso.

En los pacientes con lesiones obstructivas de las arterias femorales, responsables de la irrigación de las extremidades inferiores, se ha demostrado que el entrenamiento favorece la aparición de circulación colateral. Este tipo de circulación son nuevas vías que, rodeando la zona obstructiva, favorece el riego de las piernas.

Existe evidencia, según los experimentos realizados en animales, de que el ejercicio habitual puede facilitar la aparición de circulación colateral cuando existe obstrucción de las arterias coronarias. Se demuestra sacrificando al animal y estudiando profusamente el corazón.

Este hecho, encontrado en algunos casos, es muy difícil de demostrar en el hombre, ya que requeriría la repetición de cateterismos (coronariografías), hecho dudosamente justificable desde el punto de vista ético.

4. El entrenamiento modifica de forma favorable los niveles de grasas en la sangre. Disminuye el colesterol total, el LDL-colesterol (colesterol «malo») y los triglicéridos y aumenta el HDL-colesterol (colesterol «bueno»).

Este conjunto de acciones son beneficiosas al interferir de forma positiva en la aparición de ateroesclerosis. Se incrementa la actividad fibrinolítica del plasma, o capacidad para disolver los coágulos sanguíneos.

5. Permite un mejor control de las cifras de glucosa, en pacientes diabéticos disminuyendo las necesidades y las dosis de insulina o antidiabéticos orales. El ejercicio físico está aconsejado por los Endocrinólogos, porque además favorece la pérdida de peso, ya que la obesidad suele ser muy frecuente en esta enfermedad.

6. Aumenta los niveles de hormona del crecimiento de gran importancia en los niños.

7. Disminuye la pérdida de calcio de los huesos, y aumenta la flexibilidad articular, sumamente importante en ancianos y en mujeres a partir de la menopausia.

8. La práctica habitual de ejercicio disminuye el hábito tabáquico, con incidencia beneficiosa sobre la ateroesclerosis.

9. El entrenamiento disminuye el trabajo respiratorio, al mejorar la cinética del diafragma, músculo fundamental en la respiración. Se produce una menor sensación de fatiga con el esfuerzo.

10. Es un hecho constatado por los psiquiatras que el ejercicio disminuye los niveles de ansiedad y depresión, y aumenta la autoconfianza y las ganas de vivir.

La mayor parte de los beneficios descritos no se consiguen con el entrenamiento anaeróbico o estático puro. Este último aumenta la fuerza muscular, comprimiendo las arterias que van en su interior, aumentando las resistencias al vaciado del corazón y puede ser peligroso en los pacientes coronarios al incrementar el trabajo cardíaco de forma desproporcionada.