Sistemas Respiratorio y Cardiovascular: Funcionamiento, Componentes y Adaptación al Ejercicio

El Sistema Respiratorio: Componentes y Funcionamiento

Composición del Sistema Respiratorio

• Parte externa: Boca y nariz.
• Parte media: Laringe, faringe, tráquea, bronquios.
• Parte interna: Lóbulos pulmonares y alvéolos.

Función del Sistema Respiratorio

Fases de la Respiración:

• Entrada de aire en los pulmones (inspiración).
• Intercambio de gases en los capilares alveolares (hematosis).
• Transporte de gases en la sangre a todo el organismo e intercambio de gases en los tejidos (respiración tisular).
• Salida de aire de los pulmones (espiración).

Mecánica Ventilatoria

Proceso de entrada y salida de aire en los pulmones.

Inspiración (Proceso Activo):

• Contracción de los músculos intercostales.
• Contracción del diafragma (desciende).
• Variación en la disposición de las costillas, aumentando el volumen de la caja torácica.

Espiración (Proceso Pasivo en Reposo):

• Relajación de los músculos intercostales.
• Relajación del diafragma (asciende).
• Descenso de las costillas, disminuyendo el volumen de la caja torácica.

Factores Determinantes de la Función Respiratoria

• Fuerza de los músculos respiratorios.
• Resistencia de la caja torácica a su dilatación (compliance torácica).
• Resistencia de los pulmones a su contracción (elastancia pulmonar).
• Todos estos valores se ven condicionados por: edad, sexo, nivel de ejercicio, enfermedades y agentes externos.

Volúmenes y Capacidades Pulmonares y Dinámica del Oxígeno

• Frecuencia respiratoria (FR): Número de respiraciones por minuto.
• Volumen Corriente (VC) o Volumen Tidal: Cantidad de aire movilizado en cada respiración normal.
• Volumen Residual (VR): Cantidad de aire que queda en los pulmones y no puede expulsarse tras una espiración máxima.
• Capacidad Pulmonar Total (CPT): Suma de la Capacidad Vital (CV) y el Volumen Residual (VR). (CV = VC + Volumen de Reserva Inspiratoria + Volumen de Reserva Espiratoria)
• Déficit de O₂: Diferencia entre el oxígeno necesario para un trabajo y el oxígeno consumido al inicio del ejercicio, antes de alcanzar el estado estable.
• Consumo de O₂ (VO₂): Cantidad de oxígeno utilizado por las células en la respiración interna (metabolismo aeróbico).
• Deuda de O₂ (EPOC - Exceso de Consumo de Oxígeno Post-ejercicio): Exceso de oxígeno que consume el organismo durante el periodo de recuperación para restaurar el equilibrio metabólico y solventar el déficit inicial.

Regulación de la Respiración

• Control Voluntario:
  • Permite modificar conscientemente el ritmo y la profundidad de la respiración, actuando sobre los músculos respiratorios (intercostales y diafragma) a través de la corteza cerebral.
• Control Automático (Involuntario):
  • Regulado por el centro respiratorio en el tronco encefálico.
  • Vía humoral (quimiorreceptores): Sensibles a cambios en los niveles de O₂, CO₂ y pH en sangre.
  • Vía nerviosa (mecanorreceptores): Receptores en pulmones y vías aéreas que informan sobre el grado de insuflación.

Efectos del Ejercicio sobre el Sistema Respiratorio

El ejercicio físico regular induce adaptaciones beneficiosas:

• Aumento de la frecuencia de los movimientos respiratorios (durante el ejercicio).
• Aumento de la profundidad de los movimientos respiratorios (mayor volumen corriente).
• Aumento de la capacidad de difusión alveolo-capilar.
• Aumento de la capacidad de perfusión pulmonar (mayor flujo sanguíneo pulmonar).
• Aumento de la velocidad de oxigenación capilar.
• Aumento del consumo máximo de oxígeno (VO₂ máx).
• Aumento de la capacidad vital.
• Disminución del volumen residual (en algunos casos, o mejora de la relación VR/CPT).

Respiración en Ambientes Especiales (Ej. Altitud)

En ambientes con menor presión parcial de oxígeno (como en altitud):

• Disminuye la disponibilidad de O₂ (menor presión parcial de O₂).
• Mecanismos de adaptación (aclimatación):
  • Aumento de la ventilación pulmonar (hiperventilación).
  • Aumento de la cantidad de hemoglobina (Hb) y glóbulos rojos (policitemia, a largo plazo).
  • Aumento de la capacidad de difusión alvéolo-sangre.
• Falta de aclimatación (Mal Agudo de Montaña):
  • Mareos, fatiga, cefalea, náuseas.

El Sistema Cardiovascular: Estructura y Dinámica

Composición del Sistema Cardiovascular

• Corazón: Órgano muscular que bombea la sangre.
• Arterias: Vasos que transportan sangre desde el corazón hacia los tejidos.
• Capilares: Vasos microscópicos donde ocurre el intercambio de sustancias.
• Venas: Vasos que devuelven la sangre desde los tejidos hacia el corazón.

División de la Circulación

• Circulación Mayor o Sistémica: Irriga todos los tejidos del cuerpo, excepto los pulmones.
• Circulación Menor o Pulmonar: Lleva sangre del corazón a los pulmones para la oxigenación y de vuelta al corazón.

El Corazón

Composición:

• Cuatro cavidades: Dos aurículas (derecha e izquierda) y dos ventrículos (derecho e izquierdo).
• Tabiques:
  • Tabique interauricular (separa aurículas).
  • Tabique interventricular (separa ventrículos).
  • Válvulas auriculoventriculares (separan aurículas de ventrículos).

Función:

Actúa como una bomba impulsora de la sangre.

Ciclo Cardíaco (Movimientos):

• Sístole: Fase de contracción y vaciado ventricular (duración aproximada 0,3 segundos en reposo).
• Diástole: Fase de relajación y llenado ventricular (duración aproximada 0,5 segundos en reposo, completando un ciclo de ~0.8s a 75 lpm).
• Secuencia general: Diástole (llenado pasivo auricular y ventricular, seguido de sístole auricular para completar llenado ventricular) -> Sístole ventricular (contracción isovolumétrica y eyección) -> Diástole ventricular (relajación isovolumétrica e inicio del llenado).
• Ruidos cardíacos: Principalmente dos (primer y segundo ruido), producidos por el cierre de las válvulas cardíacas (auriculoventriculares y semilunares, respectivamente).

Vasos Sanguíneos

• Arterias: Nacen en los ventrículos y transportan la sangre oxigenada al organismo (circulación mayor, ej. aorta) o sangre desoxigenada a los pulmones (circulación menor, ej. arteria pulmonar). Paredes gruesas y elásticas.
• Venas: Retornan la sangre (generalmente desoxigenada desde el organismo, o oxigenada desde los pulmones) al corazón, desembocando en las aurículas. Paredes más delgadas y menos elásticas que las arterias.
• Capilares: Vasos sanguíneos de diámetro muy pequeño que conectan arteriolas con vénulas. Sus paredes delgadas permiten el intercambio de gases, nutrientes y desechos entre la sangre y los tejidos.

La Sangre

Composición:

• Parte líquida (Plasma): Compuesto mayoritariamente por agua, proteínas (albúmina, globulinas, fibrinógeno), hormonas, vitaminas, electrolitos, nutrientes y productos de desecho.
• Parte sólida (Elementos formes):
  • Glóbulos Rojos (Eritrocitos o Hematíes): Transportan oxígeno gracias a la hemoglobina.
  • Glóbulos Blancos (Leucocitos): Participan en la defensa del organismo (sistema inmunitario).
  • Plaquetas (Trombocitos): Intervienen en la coagulación sanguínea.

Recorrido Simplificado de la Sangre (Doble Circulación):

1. Sangre oxigenada sale del Ventrículo Izquierdo (VI) por la Arteria Aorta.
2. Se distribuye a los tejidos del cuerpo (intercambio en capilares).
3. Sangre desoxigenada retorna por las Venas Cavas (superior e inferior) a la Aurícula Derecha (AD).
4. Pasa al Ventrículo Derecho (VD).
5. El VD bombea la sangre desoxigenada por la Arteria Pulmonar hacia los pulmones.
6. En los pulmones, la sangre se oxigena (hematosis).
7. Sangre oxigenada retorna por las Venas Pulmonares a la Aurícula Izquierda (AI).
8. Pasa al Ventrículo Izquierdo (VI), reiniciando el ciclo.

Parámetros Hemodinámicos de la Circulación Sanguínea

• Frecuencia Cardíaca (FC): Número de latidos del corazón por minuto (lpm). En reposo, suele ser alrededor de 60-80 lpm (frecuencia basal).
• Volumen Sistólico (VS) o Volumen de Eyección: Cantidad de sangre que el ventrículo izquierdo expulsa en cada sístole.
• Gasto Cardíaco (GC) o Volumen Minuto: Cantidad de sangre que el corazón bombea por minuto. Se calcula como: GC = FC x VS. En reposo, aproximadamente 5 litros/minuto.
• Volumen Telesistólico (VTS) o Volumen Residual Ventricular: Cantidad de sangre que queda en el ventrículo al final de la sístole.
• Tensión Arterial (TA): Fuerza que ejerce la sangre contra las paredes de las arterias. Se expresa con dos valores: presión sistólica (máxima) y presión diastólica (mínima).
• Retorno Venoso: Flujo de sangre que regresa al corazón (aurícula derecha) desde la circulación sistémica (mayor) y a la aurícula izquierda desde la circulación pulmonar (menor).

Adaptaciones Cardiovasculares al Ejercicio Físico

Demandas del Ejercicio Físico:

• Aumento de las necesidades metabólicas de los músculos (mayor demanda de O₂ y nutrientes).
• Aumento de la producción de sustancias de desecho (ej. lactato, CO₂).

Adaptaciones Agudas (Durante el Ejercicio):

• Aumento del Gasto Cardíaco (GC): Se logra mediante el incremento del volumen sistólico (VS) y de la frecuencia cardíaca (FC).
• Redistribución del Flujo Sanguíneo Periférico:
  • Vasodilatación local en los músculos activos para aumentar el aporte sanguíneo.
  • Vasoconstricción refleja en zonas inactivas (ej. órganos digestivos) para derivar sangre a los músculos.

Efectos Crónicos del Entrenamiento Físico sobre el Sistema Cardiovascular

El entrenamiento regular produce adaptaciones a largo plazo:

• Hipertrofia Cardíaca Fisiológica:
  • Aumento del tamaño de las cavidades cardíacas (especialmente el ventrículo izquierdo), permitiendo que el corazón maneje mayor volumen de sangre (adaptación al volumen o hipertrofia excéntrica).
  • Aumento del grosor del miocardio (pared muscular del corazón), lo que incrementa la fuerza de contracción y el volumen sistólico (adaptación a la presión o hipertrofia concéntrica).
• Bradicardia en Reposo: Disminución de la frecuencia cardíaca en reposo, indicando una mayor eficiencia cardíaca.
• Taquicardia Menor a Esfuerzos Submáximos: Para una misma intensidad de ejercicio, la FC es menor en personas entrenadas.
• Rápida Recuperación: Retorno más rápido de la frecuencia cardíaca y la tensión arterial a los niveles de reposo después del ejercicio en sujetos entrenados.
• Aumento de la Capilarización Muscular: Incremento de la red de capilares en los músculos esqueléticos, mejorando la irrigación y el intercambio de O₂ y nutrientes.
• Aumento del Volumen Sanguíneo: Puede haber un ligero aumento del volumen plasmático y de la masa de glóbulos rojos (y por ende, de hemoglobina - Hb), mejorando la capacidad de transporte de O₂.