Fisiología Humana: El Sistema Circulatorio y la Excreción de Desechos

El Medio Interno y su Renovación Celular

Las células están rodeadas de plasma intersticial, un líquido vital que les proporciona nutrientes y permite eliminar desechos metabólicos. Su renovación constante es esencial por varias razones:

• Las células consumen nutrientes continuamente; sin una renovación adecuada, estos se agotarían rápidamente.
• Los desechos celulares podrían acumularse, volviéndose tóxicos para el organismo.

Proceso de Renovación del Plasma Intersticial

La sangre desempeña un papel crucial en la renovación del plasma intersticial, llevando a cabo este proceso mediante tres pasos fundamentales:

• Transporta los nutrientes esenciales desde los vasos sanguíneos hacia el plasma intersticial.
• Las células absorben oxígeno y nutrientes del plasma, al mismo tiempo que intercambian y liberan sus desechos metabólicos.
• La sangre recoge eficientemente estos desechos y los transporta hacia los órganos excretores especializados (como los riñones y los pulmones) para su eliminación.

Este proceso continuo y coordinado mantiene estable la composición del plasma intersticial, asegurando así el equilibrio vital del medio interno y el correcto funcionamiento celular en todo el organismo.

La Sangre: Composición y Funciones Esenciales

La sangre es un líquido viscoso y salado que circula por todo el cuerpo a través de los vasos sanguíneos, con un volumen aproximado de 5.5 litros en un adulto promedio. Si se deja reposar una muestra, se pueden observar claramente dos componentes principales:

• Plasma sanguíneo: Es la parte líquida de color amarillento, que constituye aproximadamente el 55% del volumen total de la sangre. Está compuesto principalmente por agua (90%), sales minerales, nutrientes esenciales (como glucosa, aminoácidos y vitaminas), sustancias de excreción (urea, ácido úrico), proteínas plasmáticas y hormonas.
• Células sanguíneas: Representan el 45% restante del volumen sanguíneo y se dividen en varios tipos, que incluyen:
  • Glóbulos rojos (eritrocitos): Son las células más abundantes (aproximadamente 5,000,000/mm³). Tienen forma de disco bicóncavo y carecen de núcleo en su madurez. Contienen hemoglobina, una proteína especializada encargada del transporte de oxígeno desde los pulmones a los tejidos.
  • Glóbulos blancos (leucocitos): Menos abundantes que los eritrocitos (entre 6,000 y 7,000/mm³), poseen núcleo y son cruciales para la defensa del organismo. Su función principal es combatir infecciones y eliminar células anormales o dañadas. Existen diversos tipos de leucocitos, cada uno con funciones específicas.
  • Plaquetas (trombocitos): Son pequeños fragmentos celulares (entre 200,000 y 300,000/mm³) que desempeñan un papel fundamental en la hemostasia (detención de hemorragias). Participan activamente en la coagulación sanguínea, formando coágulos para sellar vasos sanguíneos dañados y prevenir la pérdida excesiva de sangre.

La sangre es un tejido conectivo líquido vital para el organismo, ya que cumple una serie de funciones esenciales para mantener la homeostasis y la vida:

• Transporte de sustancias: Es el principal medio de transporte en el cuerpo. Lleva oxígeno desde los pulmones a todas las células y recoge el dióxido de carbono para su eliminación. Transporta nutrientes (provenientes del aparato digestivo) a los tejidos, elimina desechos metabólicos (como la urea, que es filtrada por los riñones) y distribuye hormonas y otras moléculas reguladoras.
• Defensa contra infecciones: Los glóbulos blancos son los componentes clave del sistema inmunitario, identificando y eliminando microorganismos patógenos (bacterias, virus, hongos) y células dañadas o anormales.
• Regulación de la temperatura corporal: La sangre ayuda a distribuir el calor por todo el cuerpo, contribuyendo a mantener una temperatura corporal interna estable (homeotermia).

El Corazón: Estructura y Función como Bomba Central

El corazón es un órgano muscular hueco, del tamaño aproximado de un puño, que actúa como la bomba central del sistema circulatorio. Está dividido en dos mitades (derecha e izquierda) que funcionan de manera independiente y sin comunicación directa entre sí. Su pared está compuesta por tres capas principales:

• Pericardio: Es la membrana externa que envuelve y protege al corazón. Contiene una pequeña cantidad de líquido pericárdico que reduce la fricción durante los latidos.
• Miocardio: Es la capa media y la más gruesa, compuesta por tejido muscular cardíaco especializado. Su contracción rítmica es la que impulsa la sangre.
• Endocardio: Es la capa más interna, lisa y delgada, que recubre las cavidades del corazón y se continúa con el revestimiento interno de los vasos sanguíneos.

El corazón humano posee cuatro cavidades, organizadas en dos aurículas superiores y dos ventrículos inferiores:

• Aurículas (cavidades superiores de recepción):
  • Aurícula Derecha: Recibe la sangre desoxigenada del cuerpo a través de las venas cavas (superior e inferior).
  • Aurícula Izquierda: Recibe la sangre oxigenada de los pulmones a través de las venas pulmonares.
• Ventrículos (cavidades inferiores de bombeo): Son las cavidades más grandes y musculares, encargadas de bombear la sangre fuera del corazón.

La sangre fluye desde las aurículas hacia los ventrículos a través de válvulas unidireccionales que evitan el retroceso del flujo:

• Válvula Tricúspide: Ubicada entre la aurícula derecha y el ventrículo derecho.
• Válvula Bicúspide o Mitral: Situada entre la aurícula izquierda y el ventrículo izquierdo.

La sangre es impulsada fuera del corazón desde los ventrículos: del ventrículo derecho hacia la arteria pulmonar (que lleva sangre a los pulmones) y del ventrículo izquierdo hacia la arteria aorta (que distribuye sangre al resto del cuerpo). Las válvulas semilunares (pulmonar y aórtica) se encuentran en la salida de estas arterias y evitan el retroceso de la sangre hacia los ventrículos.

El Ciclo Cardíaco: Latidos del Corazón

1. Durante la diástole auricular (fase de relajación y llenado), las aurículas se dilatan, permitiendo que la sangre entre en la aurícula derecha (desde las venas cavas) y en la aurícula izquierda (desde las venas pulmonares). En este momento, las válvulas mitral y tricúspide están cerradas. Simultáneamente, los ventrículos se encuentran en sístole ventricular (fase de contracción y eyección), impulsando la sangre hacia la arteria pulmonar y la aorta. Las válvulas semilunares (aórtica y pulmonar) están abiertas.
2. A continuación, las aurículas izquierda y derecha se contraen (sístole auricular), impulsando la sangre hacia los ventrículos, que en ese momento se encuentran dilatados (diástole ventricular). Durante esta fase, las válvulas mitral y tricúspide están abiertas, mientras que las válvulas semilunares (aórtica y pulmonar) se cierran para evitar el retroceso de la sangre.

Los Vasos Sanguíneos: Arterias, Venas y Capilares

Los vasos sanguíneos son una extensa red de conductos tubulares por los que circula la sangre, impulsada por la acción de bombeo del corazón. Se clasifican en tres tipos principales, cada uno con una estructura y función específicas:

• Arterias: Son los vasos que transportan la sangre desde el corazón hacia todos los órganos y tejidos del cuerpo. Poseen paredes gruesas, musculares y muy elásticas, diseñadas para soportar la alta presión generada por el bombeo cardíaco. A medida que se alejan del corazón, se ramifican progresivamente en arteriolas y, finalmente, en los capilares.
• Venas: Son los vasos encargados de retornar la sangre desde los tejidos y órganos de vuelta al corazón. Sus paredes son más delgadas y menos elásticas que las de las arterias. Muchas venas, especialmente en las extremidades, contienen válvulas unidireccionales que impiden el retroceso de la sangre, facilitando su flujo hacia el corazón. Se forman por la convergencia de vénulas.
• Capilares: Son los vasos sanguíneos más pequeños y numerosos, con paredes extremadamente delgadas (una sola capa de células). Constituyen la red de intercambio donde se produce la transferencia de oxígeno, nutrientes y hormonas desde la sangre hacia las células, y la recolección de dióxido de carbono y desechos metabólicos desde las células hacia la sangre.

Los Circuitos Sanguíneos: Mayor y Menor

La sangre en el cuerpo humano circula a través de dos circuitos principales interconectados, asegurando una distribución eficiente de oxígeno y nutrientes, y la eliminación de desechos:

• Circuito Mayor o Sistémico (General): Este circuito distribuye la sangre oxigenada a todo el cuerpo. La sangre rica en oxígeno sale del ventrículo izquierdo a través de la arteria aorta, la arteria más grande del cuerpo, y se ramifica para irrigar todos los órganos y tejidos. En los capilares de los tejidos, las células captan el oxígeno y los nutrientes, liberando dióxido de carbono y otros desechos metabólicos. La sangre, ahora desoxigenada, regresa al corazón, específicamente a la aurícula derecha, a través de las venas cavas (superior e inferior).
• Circuito Menor o Pulmonar: Este circuito se encarga de la oxigenación de la sangre. La sangre desoxigenada es bombeada desde el ventrículo derecho hacia la arteria pulmonar, que la transporta a los pulmones. En los capilares pulmonares, se produce el intercambio gaseoso: el dióxido de carbono es liberado y el oxígeno es captado. La sangre, ahora oxigenada, retorna al corazón, específicamente a la aurícula izquierda, a través de las venas pulmonares.

Características Fundamentales de la Circulación Sanguínea Humana

• Doble: Significa que la sangre pasa dos veces por el corazón en cada ciclo completo de circulación (una vez por el circuito pulmonar y otra por el sistémico).
• Completa: Implica que la sangre oxigenada y la desoxigenada no se mezclan en ningún momento dentro del corazón, gracias a la separación total de las cavidades derechas e izquierdas.
• Cerrada: Indica que la sangre siempre circula dentro de una red continua de vasos sanguíneos (arterias, venas y capilares), sin salir nunca de ellos.

El Aparato Excretor: Eliminación de Desechos Metabólicos

El aparato excretor es el sistema encargado de eliminar los desechos y productos tóxicos resultantes del metabolismo celular, manteniendo así el equilibrio interno del organismo (homeostasis). Este sistema complejo involucra varios órganos y aparatos, incluyendo el aparato urinario, el hígado, el aparato respiratorio y las glándulas sudoríparas.

Organización del Aparato Urinario

El aparato urinario es el componente principal del sistema excretor y está compuesto por los riñones y las vías urinarias.

Los Riñones

Los riñones son dos órganos en forma de frijol, ubicados a cada lado de la columna vertebral, justo debajo de la caja torácica. Su función principal es filtrar la sangre y formar la orina. Cada riñón contiene más de un millón de unidades funcionales microscópicas llamadas nefronas, que son las verdaderas responsables de la producción de orina.

Estructura de la Nefrona

• Cápsula de Bowman: Es una estructura en forma de copa que rodea al glomérulo renal. Aquí se inicia el proceso de filtración de la sangre, formando el filtrado glomerular.
• Túbulo Contorneado: Es un conducto largo y tortuoso que se divide en dos secciones principales: el túbulo contorneado proximal y el túbulo contorneado distal.
• Asa de Henle: Es una sección en forma de "U" que conecta los túbulos contorneados proximal y distal, desempeñando un papel crucial en la concentración de la orina.
• Túbulo Colector: Recoge la orina de varias nefronas y la conduce hacia la pelvis renal.

Estructura Macroscópica del Riñón

• Corteza Renal: Es la capa más externa del riñón. Contiene las cápsulas de Bowman, los glomérulos y los túbulos contorneados (proximal y distal).
• Médula Renal: Es la capa interna, dividida en pirámides renales. Contiene las asas de Henle y los túbulos colectores.
• Pelvis Renal: Es una estructura en forma de embudo que recoge la orina de los túbulos colectores y la dirige hacia los uréteres.

Proceso de Formación de la Orina

La orina es un producto de desecho líquido que se forma a partir de la sangre y contiene principalmente agua, sales minerales y productos de desecho metabólico como la urea, el ácido úrico y la creatinina. Su formación en las nefronas se lleva a cabo en tres fases principales:

• Filtración Glomerular: Es la primera etapa y ocurre en el glomérulo renal. La sangre llega al glomérulo con alta presión, forzando el paso de agua, sales minerales, glucosa, aminoácidos, vitaminas y otras moléculas pequeñas desde los capilares glomerulares hacia la cápsula de Bowman. Las proteínas de gran tamaño y las células sanguíneas no atraviesan esta barrera de filtración, permaneciendo en la sangre.
• Reabsorción Tubular: Ocurre a lo largo de los túbulos renales (contorneado proximal, asa de Henle y contorneado distal). En esta fase, el cuerpo recupera selectivamente sustancias útiles que aún se encuentran en el filtrado glomerular, como la mayor parte del agua, glucosa, aminoácidos, vitaminas y sales minerales. Estas sustancias regresan a la sangre. Lo que no es reabsorbido continúa su camino hacia la pelvis renal.
• Secreción Tubular y Excreción: Durante la secreción tubular, algunas sustancias de desecho adicionales (como ciertos fármacos o iones en exceso) son transferidas activamente desde la sangre hacia el filtrado en los túbulos. Finalmente, el líquido resultante, ahora llamado orina, que contiene los desechos no reabsorbidos y las sustancias secretadas, llega a la pelvis renal y está listo para ser eliminado del cuerpo.

Expulsión de la Orina (Micción)

Una vez formada en los riñones, la orina viaja a través de las vías urinarias para ser almacenada y finalmente expulsada del cuerpo. Estas vías incluyen:

• Uréteres: Son dos tubos musculares delgados que transportan la orina desde cada riñón hasta la vejiga urinaria mediante ondas peristálticas.
• Vejiga Urinaria: Es un órgano muscular hueco y elástico, ubicado en la pelvis, que almacena la orina temporalmente hasta que se produce la micción (acto de orinar). Su capacidad promedio es de 300-500 ml.
• Uretra: Es el conducto final por el cual la orina es expulsada del cuerpo. Posee dos esfínteres: uno interno (involuntario) y uno externo (voluntario), que controlan la salida de la orina.