Un viaje a través del sistema circulatorio humano

En reposo, un corazón humano típico bombea 70 ml en cada latido y late alrededor de 70 veces por minuto. Por lo tanto, el corazón bombea, aproximadamente, 5 litros de sangre por minuto. Hoy vamos a examinar algunas características del sistema de vasos que recorre esa sangre tras ser impulsada por el corazón.

Muchos animales tienen sistemas circulatorios. Son dispositivos que permiten comunicar las diferentes partes del organismo para transportar entre ellas nutrientes, deshechos, gases respiratorios, calor e información. Un sistema cardiovascular -como también se le llama- consta de una o varias bombas de impulsión –o corazones- y de un conjunto de conductos, a los que llamamos vasos sanguíneos, que llevan la sangre desde el corazón hasta los tejidos y, de vuelta, desde los tejidos al corazón. Hay dos tipos de sistemas circulatorios, abiertos y cerrados. En los sistemas abiertos los vasos que proceden del corazón se van ramificando hasta que se abren a los espacios y cavidades internas del organismo, vertiendo en ellos la sangre que portan. Posteriormente, esa sangre es recogida por las venas, que la conducen hasta el corazón. Los moluscos bivalvos, por ejemplo, tienen un sistema abierto. Su configuración no permite un control muy estricto sobre los flujos que bañan de sangre unos y otros tejidos. Además, son sistemas de baja presión, lo que tiene diversas consecuencias, de las que nos ocuparemos en otro momento.

Los sistemas cerrados conducen la sangre a través de los tejidos por un sistema de capilares y de esa misma forma retorna al sistema venoso y de ahí al corazón. No obstante, a su paso por los tejidos, parte del plasma sanguíneo se filtra al espacio intersticial llevando consigo sustancias disueltas con destino a las células, y del mismo modo retorna a los capilares, con sustancias de deshecho procedentes de aquellas. Estos son sistemas de alta presión hidrostática.

En los metazoos hay una variedad enorme de sistemas circulatorios. Pueden tener uno o varios corazones, aunque en este segundo caso lo más habitual es que uno de ellos sea el principal y los otros sean auxiliares. Y la arquitectura del conjunto del sistema así como la configuración de los vasos puede ser también muy diferente.

El sistema cardiovascular humano está constituido por dos circuitos, el de la circulación pulmonar por un lado y el de la general o sistémica por el otro. Su corazón tiene cuatro cámaras. Con cada contracción, la sangre es impulsada, desde el ventrículo derecho hacia los pulmones (circulación pulmonar) y desde el ventrículo izquierdo hacia el resto de órganos y tejidos (circulación sistémica), y retorna de los pulmones y del resto del organismo hasta la aurícula izquierda y la aurícula derecha, respectivamente. En lo sucesivo me referiré a la circulación sistémica.

Solemos considerar siete tipos de vasos sanguíneos en el sistema circulatorio general: arteria aorta, arterias, arteriolas, capilares, vénulas, venas, y venas cava. Pero en realidad hay ciertas dosis de arbitrariedad en esta clasificación, pues la ramificación de los vasos hasta llegar a los capilares y su posterior reagrupamiento hasta confluir en las venas cava es gradual y las fronteras son imprecisas entre unos y otros.

Al transitar desde la arteria aorta a través del sistema arterial hasta los capilares, la sangre va circulando cada vez más lentamente, porque el flujo se mantiene constante a lo largo de todo el circuito, pero al irse ramificando las arterias, la sección superficial del conjunto aumenta. O sea, el mismo volumen de sangre que circula por unidad de tiempo lo hace más lentamente cuando la sección superficial total de los vasos aumenta. La sangre sale del corazón a través de la aorta (radio interno: 1,2 cm; sección superficial: 4,5 cm2) a una velocidad1 de unos 30 cm s-1. Conforme se ramifican las arterias y la sección aumenta (hasta llegar a unos 500 cm2 del conjunto de las arteriolas), la velocidad disminuye hasta 1,5 cm s-1. A lo largo de los capilares (varios miles de millones con sección superficial agregada de entre 3500 y 4500 cm2) la velocidad se reduce hasta mínimos de 0,02 cm s-1. Pero al transitar hacia vénulas y venas, vuelve a aumentar, pues la sección superficial de estas es menor; llega a reducirse a 100 cm2 en las venas de grosor intermedio, a 30 cm2 en las grandes venas y a algo menos de 10 cm2 en las venas cava. Como consecuencia de ello, la velocidad se eleva hasta los 6 cm s-1, aproximadamente, con que reingresa en el corazón. Como puede comprobarse, la velocidad de la sangre por el sistema venoso es significativamente inferior a la del sistema arterial.

Para hacernos una idea de lo que implican los datos aportados hasta el momento, merece la pena reparar en el hecho de que, en reposo, la sangre -todo el volumen de sangre corporal- tarda aproximadamente un minuto en atravesar el corazón o, lo que es lo mismo, que el corazón bombea toda la sangre en un minuto. Eso es así porque el gasto cardiaco en reposo es, como se ha dicho al comienzo, de 5 litros por minuto, y el volumen de sangre es de aproximadamente 5 litros. Pero en situación de actividad física intensa ese tiempo se reduce ¡a 15 segundos!

Por otra parte, si reparamos en el tiempo que tarda la sangre en desplazarse por las diferentes partes del sistema, se puede estimar que un glóbulo rojo tarda 3 s en llegar del corazón a la muñeca, por ejemplo, mientras que para atravesar un capilar de 0,5 mm de longitud, ese mismo eritrocito tarda 1 s, tiempo suficiente para intercambiar O2 y CO2. Ha de tenerse en cuenta que en caso de que haya una elevada demanda metabólica (por una mayor actividad), el número total de capilares abiertos aumenta de forma importante, lo que permite ampliar la sección superficial total y dar cabida así al mayor flujo de sangre que bombea el corazón, sin que el tránsito a través de los tejidos se tenga por qué acelerar o lo haga de forma moderada.

Por último, si nos fijamos en la distribución de la sangre, el sistema venoso es el que en todo momento alberga un mayor volumen en su seno. Considerando la que circula por el circuito sistémico (y descontando el corazón), las venas contienen entre un 60 y un 70% de la sangre, entre un 20 y un 30% se halla en las arterias, y el resto, el 10% se encuentra en arteriolas, capilares y vénulas. O sea, a pesar del elevado número y la gran sección superficial agregada de estos minúsculos vasos, son de longitud tan corta que su capacidad para albergar sangre es mínima. El sistema venoso no es solo el que más sangre alberga, sino que es también el que más variaciones de volumen sufre cuando el volumen total de sangre en el organismo varía.

Notas:

1 Los manuales de fisiología suelen dar ese o valores superiores de velocidad en la aorta, aunque no especifican las condiciones en que han sido determinados. El cálculo a partir de un flujo de sangre típico de condiciones de reposo (gasto cardíaco, Vb: 5 ml min-1) y de la sección superficial de 4,5 cm2, arroja un valor de 18 cm s-1. No obstante, no hay que perder de vista varios elementos. Por un lado, el flujo sanguíneo a través de la aorta es laminar pulsátil. Es pulsátil porque la velocidad de la sangre varía en función del momento en que se encuentre el corazón en su ciclo de contracciones, ya que solo recibe sangre durante la fase sistólica del ventrículo izquierdo (que en reposo puede llegar a alcanzar una velocidad de 90 cm s-1 ), pudiendo haber un leve reflujo durante la fase diastólica. Además, en condiciones de flujo laminar, como es el caso, no todo el fluido va a la misma velocidad, aunque en este caso el perfil de velocidades no es tan marcado como en los vasos donde el flujo es laminar continuo. Y por supuesto, si el nivel de actividad se eleva, aumenta el flujo y a la vez, la velocidad de la sangre.

2 En la anotación Corazones se ofrece información relativa a las bombas de impulsión -el o los corazones- que forman parte de los sistemas circulatorios.

Agradecimiento:

Mi compañero y amigo Jon Irazusta (@irazusta_jon) me ha ayudado a aclarar algunas discrepancias entre los datos de la literatura relativos a los elementos tratados en la nota anterior y me ha recordado los tiempos que tarda la sangre en pasar por el corazón.

Sobre el autor: Juan Ignacio Pérez (@Uhandrea) es catedrático de Fisiología y coordinador de la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU

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