Rete mirabile

A rete mirabile (en latín, "red maravillosa"; plural retia mirabilia) es un complejo de arterias y venas que se encuentran muy cerca unas de otras, que se encuentra en algunos vertebrados, principalmente en los de sangre caliente. La rete mirabile utiliza el flujo de sangre a contracorriente dentro de la red (sangre que fluye en direcciones opuestas) para actuar como un intercambiador de contracorriente. Intercambia calor, iones o gases entre las paredes de los vasos para que los dos torrentes sanguíneos dentro de la red mantengan un gradiente con respecto a la temperatura o la concentración de gases o solutos. Este término fue acuñado por Galeno.

Eficacia

La eficacia de retia se determina principalmente por la facilidad con la que se intercambian el calor, los iones o los gases. Para una longitud dada, son más efectivos con respecto a los gases o al calor, luego a los iones pequeños, y decrecientemente con respecto a otras sustancias.

El retia puede proporcionar intercambios extremadamente eficientes. En el atún rojo, por ejemplo, casi todo el calor metabólico de la sangre venosa se transfiere a la sangre arterial, conservando así la temperatura del músculo; que el intercambio de calor se acerca al 99% de eficiencia.

Pájaros

En las aves con patas palmeadas, la retia mirabilia de las patas y las patas transfieren el calor de la sangre (caliente) que sale de las arterias a la sangre que entra (fría) de las venas. El efecto de este intercambiador de calor biológico es que la temperatura interna de los pies está mucho más cerca de la temperatura ambiente, reduciendo así la pérdida de calor. Los pingüinos también los tienen en las aletas y las fosas nasales.

Las aves marinas destilan agua de mar utilizando el intercambio a contracorriente en una llamada glándula de sal con una rete mirabile. La glándula secreta salmuera altamente concentrada almacenada cerca de las fosas nasales por encima del pico. El pájaro luego "estornuda" la salmuera. Como el agua dulce no suele estar disponible en su entorno, algunas aves marinas, como pelícanos, petreles, albatros, gaviotas y charranes, poseen esta glándula que les permite beber el agua salada de su entorno mientras se encuentran a cientos de kilómetros de tierra.

Pescado

Los peces han desarrollado retia mirabilia varias veces para elevar la temperatura (endotermia) o la concentración de oxígeno de una parte del cuerpo por encima del nivel ambiental.

En muchos peces, un rete mirabile ayuda a llenar la vejiga de baño con oxígeno, aumentando la flotabilidad del pez. El espejismo rete es una parte esencial del sistema que bombea oxígeno disuelto de una baja presión parcial (PO2{displaystyle {fn}}}) de 0,2 atmósferas en una vejiga llena de gas que está a presión de cientos de atmósferas. Un milagro rete llamado choroid rete mirabile se encuentra en la mayoría de los teleostos vivos y levanta el PO2{displaystyle {fn}}} de la retina. El mayor suministro de oxígeno permite que la retina teleosta sea gruesa y tenga pocos vasos sanguíneos aumentando así su sensibilidad a la luz. Además de elevar el PO2{displaystyle {fn}}}, el rete de choroides ha evolucionado para elevar la temperatura del ojo en algunos telés y tiburones.

Se utiliza un sistema de intercambio a contracorriente entre los capilares venosos y arteriales. La reducción de los niveles de pH en los capilares venosos hace que el oxígeno se separe de la hemoglobina sanguínea debido al efecto Root. Esto provoca un aumento en la presión parcial de oxígeno en la sangre venosa, lo que permite que el oxígeno se difunda a través de la membrana capilar y hacia los capilares arteriales, donde el oxígeno aún está secuestrado en la hemoglobina. El ciclo de difusión continúa hasta que la presión parcial de oxígeno en los capilares arteriales supera la de la vejiga natatoria. En este punto, el oxígeno disuelto en los capilares arteriales se difunde hacia la vejiga natatoria a través de la glándula gaseosa.

La rete mirabile permite aumentar la temperatura muscular en las regiones donde se encuentra esta red de venas y arterias. El pez es capaz de termorregular ciertas zonas de su cuerpo. Además, este aumento de la temperatura conduce a un aumento de la temperatura metabólica basal. El pez ahora puede dividir ATP a un ritmo más alto y, en última instancia, puede nadar más rápido.

El opah utiliza retia mirabilia para conservar el calor, lo que lo convierte en la última incorporación a la lista de peces endotérmicos regionales. La sangre que viaja a través de los capilares en las branquias debe transportar sangre fría debido a su exposición al agua fría, pero la retia mirabilia en las branquias del opah puede transferir calor de la sangre caliente en las arteriolas provenientes del corazón que calienta esta sangre más fría en arteriolas que salen de las branquias. Los enormes músculos pectorales del opah, que generan la mayor parte del calor corporal, son capaces de controlar la temperatura del resto del cuerpo.

Mamíferos

En los mamíferos, una rete mirabile elegante en las arteriolas eferentes de los glomérulos yuxtamedulares es importante para mantener la hipertonicidad de la médula renal. Es la hipertonicidad de esta zona, que reabsorbe osmóticamente agua de los conductos colectores renales a medida que salen del riñón, lo que hace posible la excreción de una orina hipertónica y la máxima conservación del agua corporal.

La retia mirabilia vascular también se encuentra en las extremidades de una variedad de mamíferos. Estos reducen la temperatura en las extremidades. Algunos de estos probablemente funcionen para evitar la pérdida de calor en condiciones de frío al reducir el gradiente de temperatura entre la extremidad y el medio ambiente. Otros reducen la temperatura de los testículos aumentando su productividad. En el cuello del perro, una rete mirabile protege el cerebro cuando el cuerpo se sobrecalienta durante la caza; la sangre venosa se enfría jadeando antes de entrar en la red.

Retia mirabilia también ocurre con frecuencia en mamíferos que cavan madrigueras, bucean o tienen estilos de vida arbóreos que implican aferrarse a las extremidades durante períodos prolongados. En estos casos, la rete mirabile puede disminuir la temperatura de la extremidad y, por lo tanto, el requerimiento metabólico de oxígeno y nutrientes en los tejidos de la extremidad. Esto sería deseable cuando el suministro de sangre a la extremidad es limitado como resultado de un "reflejo de inmersión" desviar la sangre de las extremidades durante el buceo o la excavación o debido a restricciones posturales en el suministro de sangre en el caso de animales arbóreos que se aferran. En el último caso, los mamíferos arbóreos de movimiento lento, como los perezosos, los loris y los osos hormigueros arbóreos, poseen retia del tipo altamente desarrollado conocido como haces vasculares. La estructura y función de estos mamíferos retia mirabilia son revisadas por O'Dea (1990).

El antiguo médico Galeno pensó erróneamente que los humanos también tienen una rete mirabile en el cuello, aparentemente basándose en la disección de ovejas e identificando erróneamente los resultados con el seno carotídeo humano, y le atribuyó importantes propiedades; Le tocó primero a Berengario da Carpi, y luego a Vesalio, demostrar el error.