Capítulo 46: Características de la circulación en diferentes órganos y sistemas

Este capítulo analiza las características diferenciales de las circulaciones muscular esquelética, cutánea, esplácnica, hepática, esplénica, cerebral y fetal. Las características generales del flujo sanguíneo y las de otros flujos regionales específicos, como el coronario, pulmonar o renal, se estudian en los capítulos correspondientes de este libro.

La musculatura esquelética constituye aproximadamente 40% de la masa corporal, y contiene el mayor lecho vascular del organismo. Durante el reposo, la mayoría de capilares musculares conducen poca o ninguna cantidad de sangre, por lo que su flujo sanguíneo bajo estas condiciones es de sólo 0.8 a 1.1 L/min (2 a 8 mL/100 g/min). Durante el ejercicio físico máximo, todos los capilares se encuentran abiertos y el flujo sanguíneo muscular (FSM) puede aumentar hasta 15 a 20 L/min (40 a 200 mL/100 g/min), lo que equivale casi a 80% del volumen minuto; por tanto, el flujo sanguíneo muscular experimenta cambios extremos relacionados, casi en su totalidad, con el aumento de la necesidad de nutrientes y oxígeno durante la actividad física, en donde el consumo de O₂, que es muy bajo en reposo (0.2 a 0.4 mL/100 g/min), aumenta de forma importante (8 a 15 mL/100 g/min) durante el ejercicio máximo.

Regulación del FSM

La regulación del FSM resulta de la integración entre mecanismos nerviosos, metabólicos, y mecánicos, así como por la actividad miogénica. En reposo, predominan los mecanismos nerviosos y miogénicos, pero durante el ejercicio predominan los metabólicos y mecánicos.

Hay gran heterogeneidad del FSM dentro y entre las distintas masas musculares durante la actividad física, lo cual permite sincronizar la entrega de oxígeno y nutrientes con las necesidades particulares de los tejidos maximizando la eficiencia del sistema. La estructura anatómica del árbol vascular es uno de los contribuyentes más importantes a estas diferencias de flujo regional en reposo; sin embargo, otros factores fisiológicos también están relacionados.

Factores metabólicos locales

Los factores metabólicos locales son parte fundamental en el aumento de flujo vascular durante el ejercicio. La disminución de oxígeno en los tejidos es el estímulo inicial, esto es, durante la actividad física, el músculo utiliza oxígeno disminuyendo rápidamente la concentración de éste en los tejidos, lo que a su vez causa vasodilatación arteriolar para compensar la carencia relativa de oxígeno. El aumento del metabolismo incrementa la PCO₂, disminuye el pH (se acumulan hidrogeniones [H⁺]) y ácido láctico, y aumenta el K⁺. Además, se liberan factores vasodilatadores como nucleótidos de adenina, adenosina, bradiquinina, histamina o acetilcolina. Todos estos factores producen una relajación de las arteriolas y los esfínteres precapilares y aumentan el flujo capilar, asegurando que el músculo reciba el aporte adecuado de O₂ y nutrientes para suplir el aumento de necesidades metabólicas durante el ejercicio, a la vez que se eliminan los productos de desecho celulares. En los músculos de contracción rápida, que dependen del metabolismo anaeróbico, la acumulación de ácido láctico e H⁺ puede producir una respuesta vasodilatadora marcada, mientras que en los músculos de contracción lenta, que dependen del metabolismo oxidativo, la vasodilatación se produce en respuesta al aumento de los otros metabolitos. La adenosina parece ser un factor principal en la vasodilatación asociada al ejercicio, la cual media sus efectos a través de cuatro diferentes receptores relacionados con la proteína G (A1, A2A, A2B y A3). La concentración de adenosina intersticial aumenta durante el ejercicio, y el bloqueo del receptor de adenosina con teofilina produce una disminución de hasta 20% del FSM. Se especula, no obstante, que la adenosina se relaciona más con la heterogeneidad o diferencias de flujo regional que con la regulación del FSM. En diversos estudios se ha demostrado que aun grandes cantidades de adenosina infundidas directamente en arterias musculares no pueden mantener la vasodilatación más de 2 h. La liberación de ATP también es un estímulo vasodilatador del FSM, que no es antagonizado con la infusión de teofilina, pero sí con la de N^G-monometil-l-arginina (inhibidor de la NO sintasa endotelial, capítulo 40), por lo que no se considera dependiente de adenosina y sí de la liberación de óxido nítrico (NO); además, ciertas prostaglandinas y la estimulación del receptor P2Y purinérgico, parecen estar implicadas en la vasodilatación producida por ATP. Otro aspecto importante es que la liberación de sustancias vasodilatadoras en el músculo por los mecanismos mencionados, sólo explican la vasodilatación de las arteriolas a ese nivel, y no la de las arterias nutricias previas que no se encuentran en relación directa con los músculos. La necesaria dilatación de estos vasos se puede explicar por dos mecanismos diferentes: el primero sugiere la posibilidad de estímulos vasodilatadores en arterias principales por factores como NO o ATP, y se le denomina vasodilatación propagada. Por otro lado, al aumentar la dilatación del lecho vascular muscular, aumenta el flujo sanguíneo de las arterias nutricias incrementando las fuerzas de cizallamiento sobre el endotelio vascular, lo que produce liberación de NO, prostaciclina y factor hiperpolarizante derivado del endotelio, dando lugar a un fenómeno similar, la denominada vasodilatación mediada por flujo (capítulo 40).

Factores mecánicos

Cuando un músculo realiza una contracción isométrica, el FSM disminuye o incluso se interrumpe si la presión ejercida por éste supera a la presión arterial. Sin embargo, cuando se realizan contracciones isotónicas rítmicas (como las realizadas al caminar), transcurre un tiempo suficiente entre cada contracción muscular y durante el periodo de relajación es cuando tiene lugar el aporte de sangre y de nutrientes. Además, durante la contracción aumentan la presión y el retorno venosos, mientras que durante la relajación disminuye la presión venosa y aumenta la diferencia de presión arteriovenosa, lo que contribuye también a aumentar el FSM. La figura 46-1 muestra cómo durante un ejercicio rítmico, a pesar de las fluctuaciones del FSM, el flujo mínimo aumenta; una vez finalizado el ejercicio, el FSM disminuye gradualmente durante varios minutos hasta que se alcanzan de nuevo los valores normales. La actividad física, además, aumenta por vía refleja el tono simpático y produce una respuesta vasoconstrictora en los músculos inactivos y en otros órganos, facilitando una distribución preferente del volumen minuto cardíaco hacia los músculos en actividad.

Regulación nerviosa

En reposo, las arteriolas del músculo esquelético son responsables de 25% de las resistencias vasculares sistémicas, y desempeñan una importante función en el control de la presión arterial cuando el volumen minuto cardíaco disminuye. Las arteriolas contienen receptores α₁-adrenérgicos vasoconstrictores, así como receptores β₂-adrenérgicos y muscarínicos M3 de acción vasodilatadora. En reposo, los vasos de resistencia musculares presentan un tono basal elevado debido al predominio del tono α₁-adrenérgico vasoconstrictor. El ejercicio y la estimulación de los barorreceptores aórticos y carotídeos inhiben el tono α₁-adrenérgico, causando vasodilatación muscular, mientras que los quimiorreceptores lo aumentan, lo que produce una respuesta vasoconstrictora. Por otra parte, durante el ejercicio también aumenta la liberación de adrenalina por la médula suprarrenal, la cual estimula los receptores β₂-adrenérgicos y aumenta el FSM. El resultado final de ambos efectos contrapuestos es que durante el ejercicio físico predomina el efecto vasodilatador que aumenta el FSM en aquellos músculos que trabajan. Por el contrario, en presencia de una hemorragia intensa se produce un aumento reflejo del tono simpático, que aumenta las resistencias vasculares musculares y ayuda a mantener la presión arterial cuando el volumen minuto cardíaco está alterado. Tras el bloqueo de los receptores α-adrenérgicos, la estimulación simpática produce una vasodilatación muscular que puede antagonizarse con atropina, un bloqueador de los receptores muscarínicos. Este resultado sugiere la posible existencia de fibras posganglionares simpáticas colinérgicas que al activarse aumentan el FSM y preparan al organismo para realizar ejercicio físico y participan en situaciones de ira, miedo o de huida. La activación de estas fibras parasimpáticas se realiza a través de una vía nerviosa, que se origina en las áreas motoras de la corteza cerebral, controla la actividad muscular y mantiene conexiones con centros vegetativos hipotalámicos. Sin embargo, las fibras vasodilatadoras desempeñan un pobre papel en el mantenimiento del FSM durante la actividad física prolongada, ya que la vasodilatación máxima obtenida en estas condiciones es similar a la observada en músculos denervados.

Regulación miógena

El músculo liso de las arteriolas musculares esqueléticas puede contraerse o dilatarse en respuesta a cambios de la presión de perfusión arterial. Cuando la presión arterial aumenta, el músculo liso se distiende y responde con una contracción, mientras que cuando la presión de perfusión disminuye, el músculo liso se relaja y se produce una vasodilatación. Estos cambios permiten mantener el FSM de manera constante a pesar de los cambios de la presión arterial. Este proceso ha sido detallado en el capítulo de regulación del flujo en los tejidos (véase capítulo 43).

Adaptaciones cardiovasculares durante el ejercicio

El FSM aumenta de manera notable durante el ejercicio físico intenso; esto es consecuencia del notable aumento del tono simpático que se produce al comienzo del ejercicio y que da lugar a un aumento de la contractilidad, la frecuencia y el volumen minuto cardíacos (hasta 25 latidos/min). Asimismo, se induce una respuesta vasoconstrictora, que reduce el flujo sanguíneo arterial renal y esplácnico, y desvía la sangre desde estos órganos hacia los músculos que realizan el ejercicio. La respuesta vasoconstrictora no afecta a la circulación cerebral, que no se altera, mientras que el flujo coronario aumenta para mantener el aporte cardíaco de O₂ y el flujo cutáneo disminuye primero, pero después aumenta para facilitar la pérdida de calor (termorregulación). El resultado final es que, a pesar del aumento del tono simpático, las resistencias vasculares periféricas totales no se modifican o incluso disminuyen. Al mismo tiempo, se produce una potente constricción venosa que facilita la liberación de hasta 2 L de sangre almacenada en los plexos venosos cutáneo y esplácnico hacia la circulación sistémica, lo que aumenta la volemia y el retorno venoso cardíaco. Ambos efectos aumentan la presión diastólica final ventricular, lo que por la ley de Frank-Starling aumenta la fuerza contráctil y el volumen latido cardíaco. Dado que el aumento del tono simpático aumenta también la frecuencia cardíaca, el resultado final de todos estos efectos es un aumento del volumen minuto y del flujo sanguíneo hacia los músculos activos, cuyos vasos se encuentran dilatados al máximo.

El flujo sanguíneo cutáneo (FSCt) tiene dos funciones principales: a) asegurar la nutrición de los tejidos cutáneos, hipodermis y dermis (la epidermis no está vascularizada), y de los anexos cutáneos, en particular las glándulas sudoríparas, y b) participar en el control de la temperatura corporal, permitiendo la irradiación de calor cuando la temperatura supera la del medio ambiente o previniendo su pérdida en caso contrario. El metabolismo corporal produce calor, que debe ser disipado de forma continua, y el FSCt regula la pérdida de calor corporal, ya que facilita su conducción desde las estructuras internas hasta la piel y de ahí al medio exterior. El hallazgo de que el FSCt es muy superior a los requerimientos metabólicos de la piel indica que esta segunda función es la más importante y explica por qué, incluso en situaciones de marcada vasoconstricción necesarias para la termorregulación, no se compromete la vitalidad cutánea.

La piel tiene un metabolismo muy escaso, motivo por el que el FSCt basal es de sólo 300 a 500 mL/min (1 a 3 mL/100 g/min), equivalentes a 5 a 10% del volumen minuto cardíaco. Sin embargo, el FSCt presenta variaciones más marcadas que en otros tejidos, dependiendo de la intensidad del metabolismo corporal y de la temperatura ambiente. La tasa de flujo sanguíneo en los plexos venosos cutáneos puede variar de manera notable, desde apenas algo más que cero, hasta el 30% del total del gasto cardíaco. Una tasa alta de flujo cutáneo provoca que el calor sea conducido desde el núcleo del cuerpo a la piel con gran eficiencia, mientras que la reducción en la tasa de flujo sanguíneo sólo disminuye muy poco la conducción de calor hasta la piel.

Cuando el frío es intenso, el FSCt puede disminuir hasta 50 mL/min, mientras que en ambientes calurosos o cuando se realiza un ejercicio intenso y es necesario perder calor, los vasos cutáneos se dilatan al máximo y el FSCt puede aumentar hasta 3 a 4 L/min.

En la piel existen fundamentalmente dos tipos de vasos de resistencia: arteriolas y anastomosis arteriovenosas. Las arteriolas son similares a las que se encuentran en cualquier otra zona del organismo. Las anastomosis arteriovenosas derivan la sangre desde las arteriolas hacia las vénulas y los plexos venosos; por tanto, evitan el lecho capilar (figura 46-2). La disposición vascular en la que las venas y las arterias discurren en paralelo, permite el intercambio de calor entre ambas mediante un mecanismo de contracorriente. Cuando una extremidad se expone a temperaturas bajas, la sangre fría que fluye por las venas capta el calor de las arterias, lo que calienta las venas y enfría la sangre arterial; el intercambio se produce en sentido inverso cuando la extremidad se expone al calor. Además, entre arterias y venas se establecen anastomosis las cuales evitan los capilares y desvían la sangre desde las arteriolas hacia las vénulas y plexos venosos. Las anastomosis pueden ser vasos cortos y rectos o largos y enrollados, con un diámetro de 20 a 40 µm. Las anastomosis son muy frecuentes en zonas expuestas al frío (oreja, nariz, manos, pies, dedos, labios), mientras que en el tronco y zona proximal de las extremidades apenas existen. En ambientes cálidos, cuando se necesita disipar una gran cantidad de calor se produce una vasodilatación de las anastomosis que aumenta marcadamente el FSCt y la pérdida de calor corporal.

El retorno venoso cutáneo puede realizarse utilizando dos caminos: a) cuando el FSCt es grande y la piel está caliente, la sangre venosa drena a través de las venas superficiales que están dilatadas, enfriándose. De este modo, la sangre arterial llega caliente a la piel, lo que permite establecer un importante flujo de calor desde el interior hacia el medio ambiente; b) si el FSCt es escaso y la piel está fría, la temperatura de la sangre venosa es similar a la de la piel y el drenaje se realiza a través del sistema profundo (figura 46-2).

Durante el calentamiento del cuerpo hay umbrales que son fácilmente identificables para la vasodilatación cutánea que son definidos como el límite de temperatura donde este fenómeno da inicio. Estas respuestas tienen diferentes umbrales, pero similar sensibilidad, resultando en diferencias sustanciales entre el nivel de aumento del FSCt para un nivel dado de temperatura interna. Diferentes factores pueden alterar este umbral, algunos ejemplos de ello son: aclimatación, entrenamiento físico, ritmo circadiano y, en mujeres, nivel hormonal.

La circulación cutánea también irriga las glándulas sudoríparas, es responsable de la ultrafiltración del sudor, de la reabsorción de electrólitos por las células del túbulo excretor y de la liberación de bradiquinina, que facilita la vasodilatación arteriolar y el aumento de la permeabilidad capilar.

Regulación del flujo cutáneo

Las necesidades de O₂ y nutrientes de la piel son relativamente bajas, por lo que, a diferencia de otras circulaciones, el FSCt está regulado por los mecanismos nerviosos encargados de la termorregulación corporal.

Control nervioso

Tanto las arteriolas como las anastomosis arteriovenosas reciben una densa inervación simpática, pero apenas reciben fibras vasodilatadoras parasimpáticas. En el músculo liso de las arteriolas cutáneas existen receptores α y β-adrenérgicos, mientras que en las anastomosis arteriovenosas sólo existen receptores α vasoconstrictores y, aunque no exhiben un tono basal (actividad tónica del músculo liso vascular independiente de la inervación), resultan muy sensibles a los agentes vasoconstrictores, como la adrenalina y noradrenalina. Las anastomosis arteriovenosas no están, por tanto, bajo control metabólico, y no presentan autorregulación ni hiperemia reactiva, por lo que la regulación del flujo a su través está controlada por el tono nervioso simpático. Sin embargo, las arteriolas de resistencia sí muestran autorregulación del flujo sanguíneo e hiperemia reactiva.

En individuos que viven en zonas frías, y cuando existe un descenso de la temperatura corporal, aumenta el tono simpático y se produce una marcada vasoconstricción cutánea y, en particular, de las anastomosis arteriovenosas, disminuyendo el FSCt y la pérdida de calor corporal. Sin embargo, cuando la temperatura corporal disminuye por debajo de los 11°C se puede producir, de forma paradójica, una vasodilatación de los capilares superficiales, que es responsable del cutis rosáceo que se observa en algunas personas los días muy fríos. Esta vasodilatación, que tiene por finalidad prevenir el daño tisular y la necrosis cutánea (congelación), desaparece después de la anestesia o desnervación, lo que se ha atribuido a que el músculo liso de las anastomosis arteriovenosas pierde su capacidad contráctil, a un bloqueo de los impulsos nerviosos que llegan a ellas, o a un reflejo axónico. Por el contrario, al aumentar la temperatura corporal (fiebre) o en ambientes cálidos se produce un enrojecimiento cutáneo que refleja la marcada vasodilatación y el aumento del FSCt que facilita la pérdida del calor corporal a través de la piel. Esta vasodilatación se debe a que el aumento de la temperatura corporal estimula por vía refleja las fibras nerviosas colinérgicas simpáticas que inervan las glándulas sudoríparas. Estas fibras liberan acetilcolina, que aumenta la sudoración y facilita la liberación local de bradiquinina, un potente vasodilatador de las arteriolas cutáneas. Esto explica el gran aumento del FSCt que acompaña a la sudoración y por qué, en ausencia de glándulas sudoríparas, no existe vasodilatación refleja. El control del FSCt, especialmente a través de las anastomosis arteriovenosas, está regulado por el centro termorregulador del hipotálamo anterior. La aplicación directa de frío en esta región produce vasoconstricción cutánea, mientras que el aumento de la temperatura aumenta la sudoración con la consecuente vasodilatación. Los termorreceptores cutáneos también pueden modificar el FSCt, ya sea a través de reflejos espinales o del centro termorregulador.

En reposo, el tono vascular cutáneo es alto y el FSCt bajo. Al iniciar el ejercicio físico, la actividad simpática aumenta y reduce aún más el FSCt, lo que permite desplazar la sangre hacia los músculos que trabajan, pero a medida que el ejercicio físico continúa y produce un ascenso en la temperatura corporal, ocurre una vasodilatación progresivamente mayor de los vasos cutáneos que facilita la pérdida de calor corporal, a pesar del aumento del tono simpático existente. Los vasos de la piel de determinadas regiones corporales, en especial cabeza, cuello, hombros y la parte superior del tórax, están bajo la influencia de los centros superiores del sistema nervioso central por lo que, mientras la palidez extrema (causada por miedo o ansiedad) se atribuye a la estimulación de fibras nerviosas simpáticas, el rubor (como el de la ira o vergüenza) parecen ser secundarias a la inhibición de dichas fibras.

La activación de los barorreceptores aórticos y carotídeos producida por un aumento de la presión arterial reduce el tono simpático y aumenta el FSCt, mientras que cuando disminuye la presión arterial, o después de una hemorragia o al realizar cambios posturales (ponerse en pie), disminuye la actividad de dichos receptores, aumentando el tono simpático vasoconstrictor cutáneo como parte de una respuesta vasoconstrictora general.

En algunas personas es posible observar un marcado aumento del tono simpático vasoconstrictor local al exponer las extremidades a bajas temperaturas. En estas circunstancias, el frío puede producir un intenso vasoespasmo que reduce el FSCt por debajo de las necesidades mínimas metabólicas, lo que produce palidez, cianosis y dolor isquémico agudo que va seguido, al cabo de unos minutos, de una hiperemia reactiva que produce un enrojecimiento intenso de las extremidades. Este cuadro, denominado enfermedad de Raynaud, en ocasiones produce de forma crónica lesiones tróficas e incluso gangrena de los dedos. El aumento excesivo del tono simpático vasoconstrictor puede tratarse administrando vasodilatadores (p. ej., antagonistas del calcio tipo dihidropiridinas).

Regulación metabólica

Como ya se mencionó, la piel tiene un metabolismo reducido, por lo que la regulación que depende de este último tiene una función secundaria. Sin embargo, en situaciones como la oclusión durante un corto periodo de una arteria cutánea, cuando se reanuda el flujo, aparece la típica respuesta de la hiperemia reactiva, es decir, aumenta el FSCt por encima de sus valores habituales. Esto indica que durante el periodo de isquemia se acumulan sustancias responsables de dicha vasodilatación.

El circuito esplácnico está constituido por las arterias celiacas y mesentéricas que irrigan el estómago, intestino, páncreas y el bazo (figura 46-3). La sangre venosa de estos órganos drena en el sistema venoso portal y, a su través, en el hígado; la sangre venosa hepática, a su vez, drena a través de las venas hepáticas en la vena cava inferior. Estas arterias establecen numerosas anastomosis entre sí, lo que reduce las consecuencias de la isquemia intestinal que podría ocurrir después de la oclusión de una o más ramas. Los vasos de la circulación esplácnica reciben una inervación común mediante los nervios simpáticos esplácnicos, y el volumen de sangre en dicho circuito corresponde al 25 a 30% del volumen minuto cardíaco (850 ml/min).

La circulación esplácnica no sólo transporta los nutrientes que han sido absorbidos en el tracto digestivo, sino que desempeña una importante función como reservorio sanguíneo, que ayuda a mantener el retorno venoso y el volumen minuto cardíaco. Bajo condiciones normales, el flujo sanguíneo en cada área del tracto gastrointestinal, así como de cada capa de la pared intestinal, está directamente relacionado con el nivel de actividad local; dicha actividad se controla por factores metabólicos y nerviosos.

Regulación metabólica

El flujo gastrointestinal está regulado por dos factores principales: la PaO₂, que al disminuir aumenta el flujo sanguíneo y restaura el aporte de O₂, y por la actividad metabólica, incrementándose hasta el doble durante las 3 horas que siguen a una comida, momento en que el flujo puede llegar hasta 200 mL/min/100 g (2.2 a 2.5 L/min).

El flujo de la mucosa es superior al del resto de la pared gastrointestinal, y participa en la formación de los jugos digestivos, en la absorción de los alimentos y en la cicatrización de las lesiones producidas por la acidez gástrica; está regulado por mecanismos distintos a aquellos que controlan el flujo de la capa muscular. El aumento de secreciones digestivas aumenta el flujo mucoso y submucoso, mientras que el aumento de la actividad motora gastrointestinal incrementa, fundamentalmente, el flujo muscular. Durante las contracciones musculares peristálticas o segmentarias disminuye la entrada de sangre arterial y eleva la salida de sangre venosa, mientras que durante la relajación estos cambios se invierten. Por el contrario, el aumento del tono gastrointestinal reduce tanto la entrada arterial como la salida venosa, por lo que tras una contracción tónica tiene lugar un aumento transitorio del flujo por encima de sus valores habituales (hiperemia reactiva).

Por otro lado, durante la digestión se producen en la mucosa intestinal diversas hormonas peptídicas (sustancia P, péptido intestinal vasoactivo, gastrina, colecistoquinina, bradiquinina, neurotensina, somatostatina), que aumentan el flujo gastrointestinal y la absorción de alimentos; por el contrario, catecolaminas, angiotensina II y vasopresina producen una vasoconstricción intestinal. El flujo gastrointestinal también es regulado por los alimentos (glucosa y ácidos grasos aumentan el flujo sanguíneo intestinal) y los cambios en la presión intraluminal, de tal forma que cuando ésta aumenta de forma patológica (p. ej., distensión abdominal aguda, íleo obstructivo) el flujo gastrointestinal disminuye y se facilita la extravasación de líquido a la luz intestinal.

Regulación nerviosa

La estimulación vagal aumenta el flujo sanguíneo, las secreciones, el tono y los movimientos gastrointestinales. Por el contrario, la estimulación simpática esplácnica produce una marcada vasoconstricción con gran disminución del flujo sanguíneo a este nivel. Este efecto desaparece al cabo de unos minutos, lo que se denomina escape autorregulador, cuyo fin es limitar la isquemia intestinal asegurando el flujo digestivo necesario para la secreción y los movimientos digestivos. Diversos factores metabólicos vasodilatadores locales, aun no bien establecidos, estarían vinculados a esta respuesta fisiológica.

El hígado constituye un gran reservorio de sangre, que en respuesta a una hemorragia puede desplazar cerca de 50% de su contenido sanguíneo. Recibe de 1.4 a 1.5 L/min de sangre venosa procedente de la vena porta, y de 400 a 500 mL/min de sangre arterial a través de la arteria hepática, lo que equivale a un 29% del volumen minuto cardíaco. El hígado es, además, el órgano que consume mayor cantidad de O₂ (13 a 15 mL/min/100 g de tejido). Casi la mitad del O₂ utilizado por el hígado procede de la sangre venosa, lo que explica porqué la saturación de O₂ en la vena suprahepática es inferior a la de la vena porta y la gran capacidad del hígado para extraer O₂ de la sangre. Por tanto, el flujo sanguíneo hepático aumenta cuando las demandas de O₂ hepáticas se incrementan.

Regulación del flujo sanguíneo hepático

Los flujos sanguíneos venoso portal y arterial hepáticos están interrelacionados, de tal forma que el flujo arterial hepático aumenta cuando el flujo venoso portal disminuye y viceversa. Esta característica permite que el hígado realice sus múltiples funciones metabólicas de forma continua e independiente de las variaciones del flujo sanguíneo portal. El sistema venoso portal carece de autorregulación, pero el sistema arterial hepático sí la presenta, de forma que cuando la presión y el flujo aumentan, las resistencias vasculares disminuyen. El flujo hepático está controlado por aquellos factores que regulan el flujo a través de la vena porta y de la arteria hepática. La presión de los sinusoides hepáticos, a su vez, depende del tono arteriolar hepático y de la presión venosa hepática (determinada por la presión en la vena cava inferior). Además, la propia actividad metabólica del hígado regula el flujo hepático, aumentándolo cuando la PO₂ disminuye. El músculo liso de las ramas intrahepáticas de la vena porta está inervado por fibras simpáticas vasoconstrictoras procedentes de las raíces torácicas 3-11 y de los nervios esplácnicos, y el de la arteria hepática recibe inervación simpática vasoconstrictora del plexo esplácnico. Sin embargo, no parecen existir fibras vasodilatadoras hepáticas.

Función de reservorio de la circulación hepática

Los vasos de capacitancia esplácnicos pueden acumular hasta 20% de la volemia, actuando como un reservorio de sangre cuando la volemia es excesiva o facilitando su liberación cuando ésta disminuye. En situaciones de estrés, después de una hemorragia intensa o durante el ejercicio físico intenso, el aumento del tono α-adrenérgico produce la vasoconstricción de las venas de los territorios esplácnico y hepático, lo que permite desviar la sangre almacenada a este nivel hacia la circulación sistémica. Ello se traduce en un aumento de la volemia que, a su vez, incrementa el retorno venoso, el volumen minuto cardíaco y la perfusión de los músculos que trabajan. Por el contrario, en pacientes con insuficiencia cardíaca, el aumento de presión de la aurícula derecha incrementa la presión venosa central y el sistema portal hepático puede acumular hasta 1 L de sangre.

El bazo está limitado por una cápsula fibroelástica de la que parten numerosas trabéculas hacia su interior, que delimitan unos compartimientos denominados lóbulos esplénicos. El parénquima del bazo se compone de dos partes: la pulpa blanca y la pulpa roja. La pulpa blanca es tejido linfático periarterial y su función es la producción de linfocitos T y B y de células plasmáticas, que forman parte del sistema defensivo inmunitario del organismo.

La pulpa roja consiste en senos venosos entre los que se sitúa una red esponjosa de células (macrófagos y granulocitos), que forman parte del sistema reticuloendotelial y actúan como órganos de limpieza de la sangre, suprimiendo los restos de células sanguíneas, bacterias, parásitos, etc. Aunque la cápsula esplénica humana apenas si posee músculo liso, el bazo puede acumular 100 a 300 mL de sangre, así como células sanguíneas en la pulpa roja y linfocitos en la blanca, que pueden pasar a la circulación sistémica al aumentar el tono simpático α-vasoconstrictor (ejercicio, hemorragia). En el bazo, la sangre se acumula en dos estructuras: los senos venosos, en los que confluyen las venas y arterias esplénicas, y la pulpa blanca, la cual contiene capilares muy permeables que permiten el paso de sangre y elementos formes a su través y penetra en los senos venosos. Por tanto, la contracción de la cápsula esplénica permite no sólo aumentar la volemia, sino también el valor hematócrito hasta en 2%, a la vez que disminuye el peso del bazo. Durante la vida fetal, la pulpa esplénica participa con la médula ósea en la hematopoyesis; esta función desaparece poco antes del nacimiento, aunque en condiciones patológicas (p. ej., en la eritroblastosis fetal) puede continuar la función hematopoyética del bazo varios meses después del nacimiento.

El cerebro recibe su flujo a través de las arterias carótidas internas y de las vertebrales, las cuales confluyen en el polígono de Willis en la base del cerebro, del cual parten las arterias cerebrales anterior, media y posterior; éstas se ramifican formando arterias piales, que recorren la superficie cerebral y de las que salen arterias que penetran en el tejido cerebral. Una característica que diferencia a la circulación cerebral de la de otros tejidos es que el cerebro está rodeado por una estructura rígida, el cráneo, por lo que un aumento en el flujo arterial de entrada debe acompañarse de un aumento equivalente en el flujo venoso de salida; es decir, en el cerebro, los volúmenes de sangre y de líquido extracelular permanecen relativamente constantes. En el hombre, el valor medio del flujo cerebral es de 50 a 55 mL/100 g/min, lo que en un cerebro adulto de 1 400 g de peso equivale a 750 mL/min y representa de 15 a 20% del volumen minuto. El flujo sanguíneo cerebral (FSC) aumenta en las zonas cerebrales más activas, es de 4 a 6 veces mayor en la sustancia gris (80 a 110 mL/100 g/min) que en la blanca (15 a 25 mL/100 g/min), y mayor en las áreas sensitivomotoras, visuales y auditivas de la corteza que en otras regiones, aunque la porción del encéfalo que mayor flujo recibe es el tubérculo cuadrigémino superior.

Aunque el FSC total es constante, los estudios de cartografía cerebral han permitido demostrar que las regiones cerebrales que presentan mayor actividad metabólica reciben mayor aporte sanguíneo. Durante la resolución de problemas matemáticos, el FSC aumenta en las regiones premotora y frontal, al hablar aumenta en la corteza sensorial y motora donde se representa la cara y la lengua, al mover un miembro aumenta en la corteza motora del lado opuesto, y ante una luz intensa aumenta el flujo occipital. En los individuos que sufren epilepsia, el FSC aumenta varias veces el nivel de la luz intensa, mientras que en pacientes con pérdida de memoria disminuye el flujo temporal y en quienes presentan demencia senil disminuye el FSC total.

Características de los capilares cerebrales

El cerebro presenta una elevada densidad capilar, particularmente, en la sustancia gris. Los capilares cerebrales poseen algunas características que los diferencian de los de otros territorios vasculares: a) su pared presenta un revestimiento endotelial continuo, que consta de células endoteliales íntimamente adosadas sin dejar espacios intercelulares; de hecho, entre las células endoteliales existen zónulas occludens que cierran el espacio intercelular. b) La membrana basal forma un revestimiento continuo de la superficie basal del endotelio y a ella se unen las proyecciones de los pies terminales de los astrocitos (podocitos). c) El endotelio cerebral presenta un pobre transporte vesicular. Todas estas características estructurales son la base de la barrera hematoencefálica, que impide la filtración de nutrientes, metabolitos y fármacos hidrófilos desde los capilares al sistema nervioso central. Los fármacos sólo pueden acceder al mismo por difusión pasiva, por transporte activo o por pinocitosis. La eminencia media, el área postrema, el órgano subfornical y la glándula pineal no están protegidos por la barrera hematoencefálica, lo que permite un mejor acceso de los fármacos a estas estructuras.

Control del flujo cerebral

El cerebro es uno de los tejidos que peor tolera la isquemia. La interrupción del FSC durante unos 5 a 10 s produce un cuadro de isquemia que conduce a pérdida de la conciencia y, si el proceso dura varios minutos, puede producir necrosis cerebral y signos de enfermedad cerebrovascular; por tanto, es indispensable mantener el FSC dentro de niveles adecuados. Tal es la razón por la que cuando el volumen minuto cardíaco disminuye, el FSC se mantiene, aunque ello sea a expensas de reducir el flujo en otros tejidos (cutáneo, renal, esplácnico). La corteza cerebral, el tálamo, los ganglios basales y el tubérculo cuadrigémino inferior son muy susceptibles a la isquemia.

El FSC resulta de dos fuerzas contrapuestas, la presión de perfusión efectiva, representada por la diferencia entre la presión arterial y venosa de la yugular interna, y las resistencias vasculares cerebrales, determinadas por la presión intracraneal, la viscosidad sanguínea y el calibre vascular. Las resistencias vasculares están reguladas, a su vez, por mecanismos metabólicos, miógenos (autorregulación) y nerviosos.

Factores metabólicos

El FSC está regulado por la presión parcial de O₂ (PaO₂) y de CO₂ (PaCO₂) en los capilares y en el tejido neuronal y la concentración de hidrogeniones [H⁺], en el espacio perivascular (figura 46-4). La reducción de la PaO₂ y el aumento de la PaCO₂ y de H⁺ producen vasodilatación arteriolar y aumentan el FSC. La utilización de O₂ por el tejido cerebral se mantiene en límites muy estrechos (3.5 mL/100 g/min), por lo que si el FSC no aporta suficiente O₂ o aumenta el metabolismo y el consumo cerebral de O₂, se produce una vasodilatación cerebral, que tiende a normalizar el aporte de O₂ a los tejidos cerebrales. Este mecanismo de regulación del FSC impide que se produzca una disminución de la actividad neuronal cerebral en respuesta a cambios en la PaO₂. Del mismo modo, el aumento de la concentración extracelular de K⁺ producido por la actividad neuronal repetitiva produce vasodilatación cerebral.

La alcalosis o la reducción de la PaCO₂ produce vasoconstricción y reduce el FSC, lo que explica los síntomas cerebrales (mareos, vértigo y espasmos musculares) que aparecen durante la hiperventilación pulmonar. El CO₂ se combina con el agua de los líquidos corporales formando bicarbonato e H⁺, que producen vasodilatación directa de los vasos cerebrales. Los H⁺ inhiben la actividad neuronal, pero al aumentar el FSC facilitan la eliminación del CO₂ y otras sustancias ácidas, lo que reduce la concentración de H⁺ y mantiene dentro de niveles normales la actividad neuronal.

El aumento de la presión intracraneal por encima de 33 mmHg producida, por ejemplo, por un tumor cerebral, reduce el FSC y la isquemia resultante estimula el centro vasomotor y aumenta la presión arterial, lo que ayuda a mantener el FSC (reflejo de Cushing). De manera adicional, muchas sustancias, entre ellas acetilcolina, bradiquinina, ATP y ADP, dilatan los vasos cerebrales aumentando su flujo sanguíneo. Esta respuesta vasodilatadora es secundaria a la producción de NO, prostanoides y factor hiperpolarizante derivado de endotelio; el endotelio a su vez puede liberar también sustancias vasoconstrictoras como la endotelina 1. En presencia de lesión endotelial de la vasculatura cerebral (p. ej., enfermedad cerebrovascular, hemorragia subaracnoidea, hipertensión o ateroesclerosis), la influencia vasodilatadora del endotelio puede tornarse en constrictora por una variedad de mecanismos que incluyen respuesta anormal a sustancias como la acetilcolina y disminución de la disponibilidad de NO.

Factores nerviosos

En comparación con los otros lechos vasculares, el control simpático de los vasos cerebrales es débil y el tono vascular cerebral depende en su mayor parte de los factores metabólicos ya descritos. Los vasos cerebrales reciben inervación vasoconstrictora y vasodilatadora simpática, pero la sección o la estimulación de estos terminales nerviosos no produce cambios importantes en el FSC. Cuando aumenta la presión arterial media por encima de 160 mmHg se produce un marcado aumento del tono simpático y una respuesta vasoconstrictora de los vasos cerebrales, que protege la pared de éstos y previene la aparición de accidentes cerebrovasculares. La reducción de la presión de perfusión cerebral por debajo de 6.7 kPa (50 mmHg) produce un marcado aumento de la presión arterial, mediado a través de una descarga simpática generalizada; éste es un reflejo primitivo que tiende a mantener el flujo y la actividad cerebral del individuo.

Autorregulación cerebral

El FSC mantiene valores muy constantes siempre que la presión arterial se mantenga entre 60 y 150 mmHg. Este fenómeno de autorregulación asegura un FSC constante aun en presencia de cambios importantes de la presión arterial (figura 46-5). Cuando la presión arterial disminuye, las arterias cerebrales se dilatan, y cuando la presión arterial aumenta se produce una vasoconstricción cerebral. En individuos hipertensos, la curva de autorregulación se desplaza hacia la derecha. En estas condiciones, si la presión arterial cae por debajo de 8 kPa (60 mmHg), el FSC disminuye de manera notable y el paciente pierde la conciencia, mientras que si se eleva por encima de 24 kPa (180 mmHg), el FSC aumenta con suma rapidez y puede producir un edema cerebral o hemorragia intracerebral, sobre todo en pacientes con lesiones arterioescleróticas. En ancianos hipertensos, una reducción rápida y excesiva de la presión arterial puede producir pérdida de conciencia; este efecto indeseable puede evitarse disminuyendo la presión arterial de forma progresiva durante varias semanas, tiempo suficiente para recuperar el proceso de autorregulación cerebral (figura 46-5). Se desconoce el mecanismo implicado en la autorregulación vascular cerebral, pero es independiente de factores nerviosos y parece estar controlado por factores miógenos y metabólicos.

La circulación fetal está diseñada para cubrir las necesidades de un organismo de crecimiento rápido en un estado de hipoxia relativa (figura 46-6). El desarrollo fetal depende del intercambio de gases, nutrientes y productos de desecho a nivel de las porciones materna y fetal de la placenta. La placenta fetal está irrigada por las arterias umbilicales, ramas de las arterias ilíacas internas, y es drenada por la vena umbilical. Al final de la gestación, el flujo materno hacia el espacio intervelloso es de 0.6 a 1 L/min, lo que equivale a 15 a 25% del volumen minuto cardíaco en reposo, mientras que la placenta fetal tiene un flujo de 0.6 L/min (casi 60% del volumen minuto fetal). La placenta actúa como “pulmón, riñón y aparato gastrointestinal fetal”. En la porción materna es como un gran seno sanguíneo (sinusoides maternos) en el que se proyectan las vellosidades coriónicas que contienen las venas y arterias umbilicales fetales. A este nivel se produce el intercambio de O₂, que pasa de la circulación fetal a la materna, y de CO₂, que pasa de ésta a la materna, de forma similar, aunque menos eficaz, a como se realiza en la circulación pulmonar del adulto. La placenta es, además, la vía por la que el feto recibe los principios nutritivos de la sangre materna y descarga a ésta los detritus. Sin embargo, no existe intercambio de sangre fetal y materna, por lo que todos los intercambios se realizan a través de los tejidos de la placenta fetal, ya sea por difusión simple (gases, sustancias liposolubles), intercambio pasivo (glucosa) o transporte activo (aminoácidos, hierro). También, si la madre los consume, hay muchos fármacos y drogas ilegales con esa capacidad de atravesar la placenta.

La PO₂ de la sangre arterial materna en la raíz de la aorta es de 80 a 100 mmHg, y la de la sangre de la arteria umbilical de 20 a 25 mmHg. Esta diferencia en la PO₂ facilita el transporte de O₂, de tal forma que la PO₂ en la vena umbilical es de 30 a 35 mmHg. Dos características de la sangre fetal son que contiene 20% más de hemoglobina por volumen que la del adulto y que la hemoglobina fetal presenta mayor afinidad por el O₂ que la del adulto, por lo que para una misma PO₂, la sangre fetal transporta más O₂ que la materna. Ambas características aseguran que el feto disponga de suficiente O₂ para su metabolismo, incluso en presencia de PO₂ muy bajas. Sesenta por ciento del volumen minuto fetal atraviesa la placenta, en tanto, la sangre que retorna por las venas umbilicales presenta una saturación de O₂ cercana a 80% (98% en la sangre arterial materna). La sangre procedente de la placenta pasa, en parte, de forma directa a la vena cava inferior a través del conducto venoso y, en otra parte, se mezcla con la que llega por la rama izquierda de la vena porta procedente de las extremidades y del hígado, que presenta una saturación de O₂ de 25%. Como consecuencia, la saturación de la sangre en la vena cava inferior es de sólo 67%.

A diferencia del adulto, en el que las cámaras del corazón trabajan en serie, en el feto las mitades izquierda y derecha del corazón están conectadas en paralelo, bombeando la sangre en los circuitos sistémico y placentario (figura 46-5). La sangre que llega de las venas cava superior e inferior no se mezcla por completo en la aurícula derecha. La sangre rica en O₂ procedente de la cava inferior pasa a la aurícula izquierda a través del agujero oval, mientras que la que llega por la vena cava superior pasa al ventrículo derecho y es expulsada a la arteria pulmonar. Sin embargo, los pulmones fetales están colapsados (la baja PO₂ contrae los vasos pulmonares fetales) y las altas resistencias pulmonares (la presión de la arteria pulmonar es 0.7 kPa superior a la de la aorta) facilitan que hasta 70% de la sangre de la arteria pulmonar pase a través del conducto arterioso a la aorta descendente, en un punto distal a la salida de las ramas arteriales que se dirigen a la cabeza y miembros superiores. Por ello, la cantidad de sangre bombeada por el ventrículo derecho es el doble que la bombeada por el izquierdo, y el grosor de la pared del ventrículo derecho es mayor que el del izquierdo.

La sangre que llega a la aurícula izquierda a través del agujero oval se une a la procedente de los pulmones, lo que explica que la sangre en el ventrículo izquierdo tenga una saturación de O₂ de 67%, mientras que la del ventrículo derecho es de 52%. Esto es una ventaja, ya que la sangre procedente del ventrículo izquierdo que es bombeada a la aorta ascendente perfunde la cabeza, la parte superior del tórax y las extremidades superiores del feto, mientras que la sangre con menor saturación de O₂, bombeada por el ventrículo derecho y la arteria pulmonar, pasa a través del conducto arterioso a la aorta descendente. Esta sangre, que presenta una saturación de O₂ de 58% es la que irriga el resto del organismo y, a través de las arterias umbilicales, alcanza la placenta.

Cambios en el momento del nacimiento

Al nacer, la contracción de la gruesa capa muscular lisa de los vasos umbilicales produce el cierre de su luz vascular (lo que disminuye el riesgo de una posible hemorragia fetal a su través), suprime la circulación placentaria y produce un aumento brusco de las resistencias vasculares periféricas, pues incrementa la presión aórtica por encima de la de la arteria pulmonar. Como consecuencia, el trabajo del corazón izquierdo supera al del derecho. Al mismo tiempo, la supresión de la circulación placentaria produce la asfixia (aumenta la PaCO₂) del recién nacido lo que, unido al enfriamiento corporal estimula su centro respiratorio, esto produce movimientos de respiración jadeante que expanden los pulmones. Tal expansión pulmonar está facilitada por la gran negatividad de la presión intrapleural (entre −30 y −50 mmHg). La succión producida por las primeras respiraciones junto con la vasoconstricción de las venas umbilicales, extrae hasta 100 mL de sangre de la placenta (“transfusión placentaria”), a la vez que facilita el retorno venoso (figura 46-7).

La expansión pulmonar disminuye las resistencias vasculares pulmonares por debajo de 20% de su valor intrauterino, lo que aumenta la circulación pulmonar y permite que el ventrículo derecho perfunda los pulmones. Ello aumenta el retorno de sangre a través de las venas pulmonares hacia la aurícula izquierda, y hace que la presión de la aurícula izquierda supere la de la derecha, lo que facilita el cierre de la válvula del agujero oval sobre el tabique interauricular. A su vez, el incremento en la PO₂ en la sangre de la aorta provoca la contracción del músculo liso y el cierre del conducto arterioso, lo cual permite el paso de toda la sangre del ventrículo derecho hacia el izquierdo a través de los pulmones. El aumento de las presiones del corazón izquierdo respecto al corazón derecho en las primeras semanas de vida, disminuye el grosor del ventrículo derecho y de la capa muscular de las arterias pulmonares, mientras que aumenta el grosor del ventrículo izquierdo (figura 46-7).

El cierre funcional del agujero oval y del conducto arterioso tiene lugar después de los primeros días de vida, momento en que se lleva a cabo la separación de los sistemas vasculares sistémico y pulmonar propio del adulto, aunque el cierre anatómico tiene lugar al cabo de semanas o meses. El mantenimiento del conducto arterioso parece estar regulado por la prostaglandina I₂ o prostaciclina, ya que la administración de fármacos que inhiben su síntesis facilita el cierre del conducto en los lactantes. El cierre del conducto arterioso o del agujero oval antes del nacimiento puede producir cuadros de hipertensión pulmonar, mientras que si su cierre no se produce aparecen malformaciones congénitas cardíacas, cuyas consecuencias hemodinámicas dependerán del grado de permeabilidad residual de ambos conductos.