Hospital Universitario La Zarzuela Madrid
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El sistema cardiovascular o circulatorio se compone de corazón, que es su órgano principal, vasos sanguíneos, que se dividen en tres tipos principales: las arterias, las venas y los capilares, y las células sanguíneas. Su principal función es llevar los alimentos y el oxígeno a los tejidos, y recoger los desechos metabólicos que se han de eliminar después en la orina por los riñones así como el aire exhalado en los pulmones, rico en dióxido de carbono.
Desde los albores de la humanidad, ha existido cierta fascinación por dicho sistema, en concreto, por el corazón. Desde muy antiguo han existido denominaciones más o menos precisas para este órgano tan relevante. Así, la palabra sánscrita era hrid o “saltador” en referencia a los saltos que éste órgano lleva a cabo con los esfuerzos y emociones. En la tradición hindú se representa el centro de energía (chakra) del corazón como un ciervo en actitud de saltar. Parece que una variante de la palabra hrid, dió lugar al término griego καρδíα y al latino cor, de donde derivan los vocablos que empleamos actualmente en nuestro idioma y en muchos otros.
Asimismo, la relevancia de este órgano se ha visto reflejada en representaciones artísticas y simbólicas hace ya 15000 años. Los primeros modelos cardiacos conocidos se remontan a los antiguos egipcios y olmecas. Las culturas antiguas consideraban el corazón como el asiento del alma, el espíritu y la inteligencia. Las primeras expresiones artísticas anatómicas fueron creadas por Leonardo Da Vinci en el siglo XV y los primeros modelos en cera fueron desarrollados por anatomistas italianos en el siglo XVII. Desde entonces, el conocimiento médico y la utilización del corazón como figura artística o sentimental no ha parado de crecer, siendo hoy en día un concepto fundamental, tanto en salud o medicina, como en la cultura y la vida social en general.
En las próximas líneas, esbozaremos los conceptos principales de cómo es y cómo funciona el sistema cardiovascular o circulatorio.
El corazón es un complejo órgano muscular cavitado emplazado en el tórax, en el mediastino medio, ligeramente hacia el lado izquierdo, apoyado en el diafragma, cuya principal función es ser la bomba que mueve la sangre por los vasos sanguíneos de manera que lleguen adecuadamente los elementos
nutricionales y el oxígeno que este fluido porta a todos los tejidos del organismo. Del tamaño aproximadamente de un puño cerrado, puede pesar alrededor de 300 gramos en un hombre adulto, tiene una forma variable en movimiento, pero que cuando está parado se asemeja a una “pirámide triangular”, cuyo vértice se dirige hacia abajo, hacia la izquierda y hacia delante.
El corazón se encuentra englobado en una especie de saco (pericardio), que lo rodea como si fuera una bolsa y a través del cual se relaciona con las vísceras adyacentes como por ejemplo los pulmones. Las siguientes figuras lo ilustran:
Preparación anatómica donde se aprecia el corazón en el centro, envuelto en el pericardio y sus relaciones con las vísceras adyacentes. La flecha roja señala la punta del corazón (apex cordis). Las flechas azules marcan los pulmones. La flecha negra se encuentra a la altura de la arteria aorta. El asterisco marca el detalle de una costilla.
No obstante, hay que añadir que el corazón también posee otras funciones aparte de las meramente circulatorias, destacando la endocrina o de producción de sustancias relevantes en el funcionamiento del organismo (ej. péptidos natriuréticos..), cuyo repaso excede los propósitos de este capítulo.
En su interior cuenta con 4 cavidades principales, 2 aurículas y 2 ventrículos. Clásicamente, se ha dividido en cavidades derechas (en el lado derecho y anteriores) e izquierdas (en el lado izquierdo y posteriores). El tránsito sanguíneo de una cavidad a otra del corazón se regula mediante la interposición de una especie de “puertas unidireccionales”, las válvulas cardiacas.
El corazón derecho está conformado por la aurícula derecha, que recibe la sangre que retorna del resto del cuerpo por las venas cavas y el ventrículo derecho. Ambas cavidades están separadas por la válvula tricúspide. El ventrículo derecho envía la sangre a los pulmones, a través de la válvula pulmonar que comunica con la arteria pulmonar principal y se bifurca en pulmonar derecha e izquierda, respectivamente.
El corazón izquierdo cuenta con la aurícula izquierda, que recibe la sangre oxigenada procedente de los pulmones, a través de 4 venas pulmonares, y que comunica con el ventrículo izquierdo por la válvula mitral. El ventrículo izquierdo bombea la sangre a todo el cuerpo, a través de la válvula aórtica, justo detrás de la que se origina la arteria aorta. Las cavidades principales del corazón y sus válvulas se muestran en la figura 2.
Además, de forma simplificada, es preciso señalar que las cavidades cardiacas tienen 3 capas. La más interior, se conoce como endocardio, la media, miocardio,
principalmente muscular, y la externa, que se conoce como epicardio, se encuentra en estrecha relación con el pericardio que rodea el corazón, figura 1.
Preparación anatómica donde se pueden apreciar las aurículas (flechas azules) y los ventrículos (flechas rojas). Nótese la importante trabeculación y como las cavidades izquierdas, sobre todo el ventrículo, presenta una pared claramente más gruesa, entre otras diferencias, debido a que esta parte del corazón trabaja con presiones mucho más altas, afrontando la presión arterial. Las otras flechas apuntan a las válvulas auriculoventriculares, la válvula tricúspide (flecha blanca) en el lado derecho y la mitral en el izquierdo (flecha negra); el asterisco se encuentra en el septo interventricular.
Evidentemente, como el resto de órganos, el corazón cuenta con su propio sistema de vasos, arteriales y venosos. Los vasos arteriales, o arterias coronarias que le aportan la sangre oxigenada se originan en la porción inicial de la aorta (gran arteria que surgen del corazón y reparte la sangre por todo el cuerpo, dando lugar a diferentes ramas, véase más adelante), justo después de la válvula aórtica, figura 3
Preparación anatómica que muestra en primer plano la válvula aórtica, con sus tres valvas y el origen de las arterias coronarias principales. La flecha blanca señala la arteria coronaria izquierda y la flecha negra la arteria derecha.
Cuando se produce algún estrechamiento u obstrucción a nivel de las mencionadas arterias coronarias se produce la enfermedad conocida como cardiopatía isquémica, la responsable de la angina de pecho (dolor) y de los infartos de miocardio (un paso más, que conlleva necrosis o muerte celular).
La anatomía de las arterias coronarias se detalla, de manera simplificada en la figura 4, que muestra unas fotos de coronariografía (obtención de imágenes con rayos por cateterismo, introduciendo contraste yodado en los orígenes arteriales u “ostia coronaria”).
Coronariografía sin lesiones significativas.
A) Muentra las ramas principales de la coronaria izquierda, que irriga habitualmente más del 75% del miocardio, cara anterior, septo y lateral.
B) Presenta las de la coronaria derecha, de la que depende la cara inferoposterior del ventrículo izquierdo y generalmente el ventrículo derecho.
Una vez que la sangre ha trascurrido por las arterias principales, figura 5, dado que el sistema vascular se va ramificando, como si fuera un árbol, el fluido se adentra en conductos progresivamente menores hasta llegar a unos vasos de muy pequeño tamaño y fina pared. Dichos vasos, los capilares, permiten el intercambio de oxígeno y nutrientes, así como de productos de desecho, a nivel celular, para que la sangre que cruza a su través, una vez ha realizado su función, vuelva de nuevo al corazón –a la aurícula derecha- a través de las venas (cavas en la circulación sistémica o seno coronario en la circulación coronaria) que la impulsará de nuevo a los pulmones para que se oxigene de nuevo, vuelva al corazón, esta vez a su lado izquierdo y se repita el ciclo una y otra vez, miles de veces, todos los días. Así los vasos de gran tamaño que salen (o sacan sangre) del corazón se llaman arterias y los que regresan (o devuelven la sangre) se conocen como venas. Así vemos que la diferencia, tanto anatómica, como funcional, es muy marcada entre arterias y venas.
Existen pruebas diagnósticas que nos permiten visualizar las arterias coronarias en su interior. Esto es útil para diagnosticar problemas a dicho nivel (ej. trombos, disecciones o roturas de pared de los vasos, etc..), cuando no queda muy claro con la coronariografía convencional, como la de la figura. La figura muestra una imagen tridimensional, a nivel de la descendente anterior, de una de estas técnicas (tomografía de coherencia óptica u OCT por sus siglas
en inglés). La flecha blanca marca la guía, una especie de raíl por el que se desplaza la “cámara” que se introduce dentro de la arteria, mediante un cateterismo, para obtener las imágenes. La flecha negra señala una ramificación del vaso, que en lo que se aprecia en la imagen es de características normales.
El corazón late habitualmente unas 100.000 veces al día, bombeando aproximadamente unos 400 cc de sangre en cada latido, en un varón adulto, e impulsando, en reposo, unos 5 litros por minuto, parámetro que se conoce como gasto cardiaco y que, en personas entrenadas realizando ejercicio, puede sobrepasar con creces los 20 litros por minuto. Esto da una idea de las enormes cantidades de sangre que un corazón mueve a lo largo de un año, y a lo largo de una vida.
Se trata de una compleja bomba muscular, aspirante e impelente, perfectamente adaptada a su función y diseñada para trabajar de forma ininterrumpida. Para poder llevar a cabo su función de bombeo, lógicamente, precisa que su anatomía esté preservada (por ejemplo, miocardio sano, válvulas normofuncionantes) y recibir un aporte sangre adecuado a sus necesidades.
El musculo cardiaco, o miocardio, aún muy similar al musculo esquelético (ej el bíceps del brazo), presenta una serie de peculiaridades, que lo hacen único en el organismo y que explican que sea capaz de llevar a cabo una tarea tan ardua exitosamente. Las células miocárdicas o miocardiocitos, se contraen en respuesta a un potencial de acción (estímulo eléctrico).
Este impulso eléctrico, de manera muy resumida, hace que la membrana celular se modifique permitiendo el paso a su interior, de unos determinados iones (átomos con carga eléctrica), que interaccionan con diversas estructuras intracelulares (organelas) haciendo que aumente el calcio (Ca2+) dentro de la célula, el cual se une a una estructura filamentosa en una porción conocida como troponina, lo que induce la interacción entre unas proteínas de la mencionada estructura fibrilar (actina y miosina), logrando el acortamiento de la misma (contracción o sístole). Posteriormente y mediante la utilización de energía, se produce la relajación de la miofibrilla (diástole),
Ventriculografía izquierda. Imágenes de cateterismo donde se muestra cómo bombea el corazón, contrayéndose en sístole (A) y relajándose posteriormente
o diástole (B), momento en el que se produce el llenado de sangre del ventrículo y se prepara para el siguiente latido. VI: ventrículo izquierdo.
Para este proceso se necesita energía y oxígeno. Si no es suficiente, no se lleva a cabo adecuadamente, y el corazón no se contrae/relaja bien, fracasando como bomba, lo que es una de las causas de lo que conocemos como insuficiencia cardiaca y puede doler (angina). En fases temporales más avanzadas, si no se restaura el aporte, se produce un infarto porque la célula, que no funcionaba, se muere (necrosis) y se rompe, saliendo parte del contenido celular a la sangre (ej las troponinas).
Por eso, cuando hay un paciente con un infarto, los médicos medimos dicha troponina en sangre para ayudarnos a hacer el diagnóstico así como para estimar el tiempo y el tamaño del infarto.
Para conseguir una contracción efectiva, el corazón presenta un diseño específico, con una conformación de los miocitos de una manera determinada y con una anatomía concreta como hemos visto previamente. Para llevar a cabo la contracción de forma eficiente el corazón genera dichos impulsos eléctricos en unos lugares específicos de su anatomía, a una velocidad concreta y reparte la electricidad por una especie de “carreteras eléctricas” que se encuentran entre las fibras musculares, lo que se conoce como sistema de conducción, figura 7, y es el responsable de que la electricidad pase de unas células a otras ordenadamente, como cuando se hace “la ola” en un campo de fútbol.
Sistema de conducción, que se muestra en verde y supone las zonas de paso preferencial de la electricidad. En condiciones normales, existen unas células
en la aurícula derecha (nodo sinusal, flecha blanca) que producen estímulos eléctricos, entre 60-100 veces por minuto, en reposo. Dicho impulso se trasmite por las aurículas, lo que hace que se contraigan (amarillo). Después, la electricidad cruza a los ventrículos unos milisegundos después a través de un pasaje (nodo auriculoventricular y haz de His, flecha roja, que se divide distalmente en rama derecha y en rama izquierda) concreto y se reparte por los ventrículos de una forma intencionada por el sistema de Purkinje, lo que hace que éstos se contraigan de abajo arriba (ondas en amarillo) y se bombee la sangre más eficientemente, además de no coincidir en el tiempo con la contracción auricular. AD: aurícula derecha. AI: aurícula izquierda. VD: ventrículo derecho. VI: ventrículo izquierdo.
Primero se contraen las aurículas, lo que ayuda a que se llenen de sangre los ventrículos y luego, lo hacen los ventrículos, lo que impulsa la sangre a los pulmones (ventrículo derecho) y al resto del cuerpo (ventrículo izquierdo).
Cuando este sistema no funciona adecuadamente, por causas cardiacas o extracardiacas, se producen las arritmias. La transmisión de este impulso eléctrico por el sistema de conducción y por los miocitos se puede estudiar por diferentes técnicas y es la idea fundamental del famoso electrocardiograma, ampliamente utilizado hoy en día, figuras 8 y 9.
Ejemplo de un electrocardiograma de superficie, en ritmo sinusal a un poco menos de 100 latidos por minuto. El ritmo “normal” del corazón, en el que la
parte del corazón que lleva la estimulación es el nodo sinusal. Lo sabemos porque hay una onda, la onda p, (flecha sin relleno) que marca el comienzo de la contracción auricular y que indica que la electricidad proviene, probablemente, del nodo sinusal. La flecha negra, marca el complejo QRS, que corresponde con el inicio de la contracción ventricular (sístole, raya negra abajo). La raya azul, marcaría la diástole (relajación ventricular izquierda).
Los vasos sanguíneos suponen un medio continuo que debe hacer llegar a todos los tejidos del organismo los nutrientes y el oxígeno que precisen, a través de la sangre así como retornarla al punto de partida. La sangre pues, el contenido del sistema circulatorio, resulta el principal medio de transporte a través de todo el organismo de infinidad de sustancias, nutrientes, hormonas, productos de desecho, fármacos y multitud de células, entre las que debemos destacar los
leucocitos, responsables de la inmunidad y glóbulos rojos, responsables del transporte de oxígeno, mediante la hemoglobina que también ocasiona la pigmentación de dicho fluido, lleva a cabo gran cantidad de funciones. La complejidad de la sangre y sus acciones, que aún líquida, es un tejido más, al fin y al cabo, excede los propósitos de este capítulo.
Los vasos sanguíneos, que podría decirse que funcionan como tuberías “inteligentes” se dividen en arterias, venas y capilares. Decimos que son inteligentes porque son capaces de contraerse y por tanto variar el volumen de líquido que alojan en su interior en función de las necesidades del cuerpo. Así, las arterias, con pared usualmente más muscular, son vasos principalmente de conductancia; los capilares, de pequeño tamaño permiten el intercambio de sustancias con los tejidos, pues sólo tienen una capa celular (endotelio); se estima que hay más de 60.000 kilómetros de ellos, en todo el cuerpo. Por último, tenemos las venas, que retornan la sangre al corazón y pueden actúan muchas veces como reservorio de sangre, que se moviliza cuando es necesario.
Así, las arterias, que trabajan con presiones mayores (sobre todo las sistémicas) están compuestas por paredes gruesas y resistentes y están formadas por tres capas; una interna o endotelial, una media con fibras musculares y elásticas; y una externa de fibras conjuntivas. La composición exacta varía en función del tamaño y la localización de la arteria, pero la estructura básica es común, figura 9. Algunas técnicas con gran poder de resolución nos permiten apreciar muy bien la mencionada estructura trilaminar de las arterias, en la vida real, figura 10.
Preparación anatómica que muestra el corazón (abajo) y la emergencia de la arteria aorta que se ha abierto, de forma que se aprecia la estructura macroscópica de su pared y su relación con la arteria principal pulmonar. Las flechas señalan los grandes vasos que surgen del arco aórtico, en negro la flecha señala el origen de la arteria innominada, la flecha blanca la carótida izquierda y la azul marca el origen de la arteria subclavia izquierda.
Imagen de tomografía de coherencia óptica (OCT por sus siglas en inglés) de una arteria coronaria. La flecha azul señala una zona donde se pueden apreciar perfectamente las 3 capas que componen la arteria, intima, media –más gruesa y la más externa, la adventicia. La flecha blanca indica la sonda que toma las imágenes y el asterisco el artefacto que produce la guía coronaria (el raíl) por de donde transcurre la sonda dentro del vaso. Hay que destacar que se observan algunas zonas en la que la clara diferenciación trilaminar se ha perdido, por ejemplo, en el cuadrante inferior derecho, hallazgo indicativo de aterosclerosis incipiente.
Con todo, el sistema circulatorio se puede decir que se divide en dos grandes circuitos. El primero, de baja presión y menor tamaño, que busca oxigenar la sangre se conoce como circulación menor o pulmonar y el otro, la dirigida a repartir la sangre, que ya está oxigenada por todo el organismo y de traerla de vuelta al corazón, la circulación sistémica. El corazón es el punto de confluencia de ambas circulaciones, figura 11.
Esquema de la circulación de la sangre. Nótese en rojo las partes del sistema con sangre oxigenada y que las arterias sacan sangre del corazón, mientras que las venas la llevan de vuelta. Por último, para estudiar estas estructuras, utilizamos medios invasivos (por ejemplo coronariografía, como hemos visto) y no invasivos (ecocardiograma, tomografía computada, resonancia magnética), figuras 12 y 13.
Resonancia magnética cardiaca, con programación del plano de en 4 cámaras (abajo) desde el eje corto (arriba). Esta técnica permite estudiar el corazón y las arterias y venas principales, así como las estructuras colindantes con mucha precisión, además de permitir un estudio funcional y sobre todo caracterizar el tejido afectado.
Ecocardiograma transesofágico en 3 dimensiones a nivel de la válvula mitral. Debido a la cercanía del esófago, desde esta estructura se puede estudiar el corazón con mucho mayor detalle, introduciendo una sonda a su través. Esta técnica (así como el estudio transtorácico) permite el estudio anatómico y funcional del corazón. Con reconstrucciones en 3 dimensiones es posible analizar las relaciones entre las estructuras y son de especial utilidad de cara a programar cirugías o intervenciones percutáneas que requieren un conocimiento preciso de las mismas previamente.
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