thumb|Ilustración de la placenta con cordón umbilical (abajo) En mamíferos placentarios, el cordón umbilical (funiculus umbilicalis) es un cordón que une un embrión en vías de desarrollo o feto a su placenta. Contiene arterias principales y venas (las arterias umbilicales y vena umbilical) para el intercambio de sustancias nutritivas y sangre rica en oxígeno, entre el embrión y la placenta. Cuando el feto nace, el cordón umbilical se corta y se deja solo una pequeña cicatriz (el ombligo).
El término "cordón umbilical" o solamente "umbilical" ha sido usado también para cuerdas con funciones similares, como la manguera de aire que une a un buzo de alta mar a su barco o un astronauta a su nave espacial.
En humanos En el feto humano, el cordón umbilical es por lo general, de unos 56 cm de longitud y de 1 a 2 cm de diámetro. Dicha longitud puede variar desde la acordia, que es la ausencia del cordón umbilical, hasta más de 300 cm. Los cordones umbilicales son de naturaleza helicoidal, con hasta 380 hélices. En promedio el cordón umbilical tiene 10 a 11 hélices. Por razones que se desconocen, la mayoría de los cordones giran o rotan hacia la izquierda. Más del 5% de los cordones son más cortos de 35 cm, y otro 5% miden más de 80 cm.
Contiene dos arterias umbilicales y una vena umbilical, inmersas en la gelatina de Wharton. Recientemente, se ha descubierto que la sangre del cordón umbilical es una fuente fácilmente disponible de células madre que se pueden utilizar para el trasplante de médula destruida al tratar leucemia.
Lo normal es que en el cordón umbilical existan dos arterias y una vena. La anomalía más frecuente del cordón umbilical es la presencia de solo dos vasos: una arteria y una vena, denominada arteria umbilical única (AUU).
Estructura y desarrollo miniaturadeimagen|Micrografía de una sección transversal del cordón umbilical humano. Tinción H&E. El conducto alantoideo indicado también se conoce como uraco. miniaturadeimagen|Ecografía vaginal de un embrión con una edad gestacional de ocho semanas y tres días. El embrión aparece rodeado por las finas membranas del saco amniótico, y en el centro se aprecia el cordón umbilical, que lo une a la placenta. El cordón umbilical se desarrolla a partir de los restos del saco vitelino y del alantoides, de los cuales contiene vestigios. Se forma hacia la quinta semana de desarrollo, momento en el que sustituye al saco vitelino como fuente de nutrientes para el embrión. Este conducto no se conecta directamente con el sistema circulatorio materno, sino que se une a la placenta, órgano encargado de realizar el intercambio de sustancias con la sangre de la madre sin que llegue a producirse una mezcla directa de ambos torrentes sanguíneos. A lo largo de toda la gestación, la longitud del cordón es aproximadamente igual a la longitud céfalo-caudal (coronilla-rabadilla) del feto. En un recién nacido a término, el cordón mide normalmente unos 50 centímetros (20 pulgadas) de largo y tiene un diámetro aproximado de 2 centímetros (0,79 pulgadas). Este grosor disminuye de forma drástica al adentrarse en la placenta. Una arteria umbilical completamente permeable consta de dos capas principales: una externa, formada por células de músculo liso dispuestas de manera circular, y una interna, cuyas células presentan una distribución más irregular y laxa, inmersas en una abundante sustancia fundamental que muestra tinción metacromática. Las células de músculo liso de esta capa están poco diferenciadas y contienen escasos y diminutos miofilamentos, por lo que es improbable que participen de forma activa en el proceso de oclusión posnatal.
El cordón umbilical puede detectarse mediante ecografía a partir de la sexta semana de gestación, y se visualiza con claridad entre las semanas ocho y nueve.
El revestimiento del cordón umbilical constituye una excelente fuente de células madre mesenquimales y epiteliales. En su interior se halla la gelatina de Wharton, una sustancia gelatinosa compuesta principalmente por mucopolisacáridos que protege los vasos sanguíneos internos. Dichos vasos son una vena, que transporta sangre oxigenada y rica en nutrientes hacia el feto, y dos arterias, que conducen la sangre desoxigenada y pobre en nutrientes en sentido contrario. En ocasiones, el cordón umbilical presenta únicamente dos vasos (una vena y una arteria). Aunque esta alteración se asocia a veces con anomalías fetales, también puede darse de forma aislada sin repercusiones clínicas.
Las células madre mesenquimales derivadas del cordón umbilical (UC-MSC) se investigan en estudios clínicos para el tratamiento de patologías como la artrosis, trastornos autoinmunes y otras enfermedades inflamatorias. Su empleo evita los dilemas éticos vinculados a las células madre embrionarias, ya que se obtienen de un tejido posnatal que habitualmente se desecha. Asimismo, estas células madre mesenquimales se están utilizando como material de partida para el desarrollo de medicamentos de terapia avanzada (ATMP) bajo los marcos regulatorios de Estados Unidos y de la Unión Europea. Este tipo de productos se está evaluando en ensayos clínicos experimentales y de fase temprana para afecciones neurológicas y neurodegenerativas, entre las que se incluyen el trastorno del espectro autista (TEA), la parálisis cerebral (PC) y la esclerosis lateral amiotrófica (ELA).
Que una vena transporte sangre oxigenada y las arterias sangre desoxigenada resulta excepcional en la anatomía humana, siendo el único otro ejemplo el de las venas y arterias pulmonares que conectan los pulmones con el corazón. No obstante, esta nomenclatura se debe a que la vena umbilical dirige la sangre hacia el corazón fetal, mientras que las arterias umbilicales la alejan de él.
El flujo sanguíneo a través del cordón umbilical es de aproximadamente 35 ml/min en la semana 20 de gestación y de 240 ml/min en la semana 40. Si se ajusta al peso del feto, esto equivale a 115 ml/min/kg en la semana 20 y a 64 ml/min/kg en la semana 40.
La porción proximal del cordón umbilical se refiere al segmento más cercano al embrión o feto, opuesta a la parte distal, que se conecta a la placenta.
Función
Conexión con el sistema circulatorio fetal El cordón umbilical se introduce en el feto a través del abdomen, concretamente en el punto que, tras el nacimiento y la separación, se convertirá en el ombligo. En el interior del feto, la vena umbilical se dirige hacia la fisura transversa del hígado (porta hepatis), donde se bifurca. Una de estas ramas se une a la vena porta hepática (conectando con su rama izquierda) para llevar sangre al interior del hígado. La segunda rama, denominada conducto venoso, esquiva el paso por el hígado y desemboca directamente en la vena cava inferior, que transporta la sangre hacia el corazón. Por su parte, las dos arterias umbilicales nacen de las arterias ilíacas internas y discurren a ambos lados de la vejiga hasta introducirse en el cordón umbilical, completando así el circuito de retorno a la placenta.
Intercambio de gases El cordón umbilical carece de vasa vasorum, lo que implica que las células de la gelatina de Wharton dependen por completo de la difusión de gases y nutrientes para cubrir sus necesidades metabólicas. Se ha postulado que esta necesidad de difusión podría explicar por qué se mantiene la doble arteria umbilical, mientras que la segunda vena umbilical se atrofia en etapas tempranas de la gestación. La presencia de dos arterias umbilicales incrementa la superficie de las paredes arteriales (y, en consecuencia, la tasa de difusión) en aproximadamente un 45 % en comparación con una arteria única, manteniendo el mismo flujo placentario.
Esto podría constituir un triple mecanismo de protección frente a los efectos de las contracciones uterinas durante el parto. Estas contracciones interrumpen temporalmente el flujo de sangre materna hacia la placenta, lo que puede provocar una acidosis fetal potencialmente dañina. Durante una contracción, el flujo a través del cordón umbilical y la difusión con la gelatina de Wharton continúan activos:
En primer lugar, la gelatina de Wharton funciona como una reserva de oxígeno que retrasa el inicio del metabolismo anaeróbico y, por ende, la aparición de la acidosis fetal. En segundo lugar, la difusión de dióxido de carbono desde la sangre fetal hacia la gelatina de Wharton amortigua el aumento de la acidez en el torrente sanguíneo del feto, lo que también pospone la acidosis. Por último, la difusión de retorno del dióxido de carbono hacia la sangre arterial tras la contracción uterina acelera la recuperación del feto, al elevar la concentración de este gas en la sangre que entra a la placenta.
En la placenta, este incremento del dióxido de carbono favorece la captación de oxígeno de la sangre materna por medio del efecto Bohr. A su vez, esta mayor disponibilidad de oxígeno acelera la eliminación del dióxido de carbono de los tejidos fetales debido al efecto Haldane. Dado que estos tres efectos son proporcionales a la tasa de difusión, las propiedades protectoras se ven reducidas en fetos que cuentan con una sola arteria umbilical, lo cual explicaría la mayor tasa de complicaciones que suelen experimentar durante el parto.
Cambios tras el nacimiento Tras el nacimiento, el muñón del cordón umbilical se va secando hasta desprenderse por completo, un proceso que suele concluir antes de que el bebé cumpla las tres semanas de vida. Si el muñón no se ha caído después de este periodo, podría ser indicio de un problema subyacente, como una infección o un trastorno del sistema inmunitario.
En ausencia de intervenciones externas, el cordón umbilical se ocluye fisiológicamente poco después de nacer. Esto se explica tanto por la hinchazón y el colapso de la gelatina de Wharton en respuesta al descenso de temperatura como por la vasoconstricción de los vasos sanguíneos inducida por la contracción de la musculatura lisa. De este modo, se genera un pinzamiento natural que detiene el flujo de sangre. En contacto con el aire a 18 °C, este cierre fisiológico tarda tres minutos o menos. En los partos en el agua, donde la temperatura de esta es similar a la del cuerpo, la pulsación normal del cordón puede prolongarse durante cinco minutos o más.
La oclusión de la arteria umbilical por vasoconstricción se produce mediante múltiples estrechamientos que aumentan en número e intensidad a medida que pasa el tiempo. Antes de que se complete el cierre, quedan segmentos dilatados con sangre no coagulada atrapada entre las zonas estrechadas. Tanto las constricciones parciales como el cierre definitivo son causados principalmente por las células musculares de la capa circular externa. Por el contrario, la capa interna parece actuar sobre todo como un tejido plástico que se desplaza con facilidad en dirección axial para luego replegarse sobre la luz arterial estrechada, completando la oclusión. Este cierre por vasoconstricción está mediado principalmente por la serotonina y el tromboxano A2. Las arterias de los cordones de recién nacidos prematuros se contraen con mayor fuerza ante la angiotensina II y el ácido araquidónico, y muestran una mayor sensibilidad a la oxitocina que las de los nacidos a término. A diferencia de lo que ocurre con la gelatina de Wharton, el enfriamiento solo provoca una vasoconstricción temporal.
En el organismo del recién nacido, la vena umbilical y el conducto venoso se cierran y degeneran en remanentes fibrosos conocidos como el ligamento redondo del hígado y el ligamento venoso, respectivamente. Una sección de cada arteria umbilical también se ocluye (degenerando en los llamados ligamentos umbilicales mediales), mientras que las partes restantes se conservan como componentes activos del sistema circulatorio.
Importancia clínica
Problemas y anomalías miniaturadeimagen|Cordón umbilical con un nudo en un recién nacido. thumb|Prolapso del cordón umbilical, ilustrado por William Smellie, 1792