clase fisiologia 1

Introducción a la Fisiología

Compartimientos Hídricos

Klgo. Dany Sobarzo

Mg © Fisiología Clínica

Universidad Mayor

Concepto

•  Objetivo de la fisiología: explicar factores físicos y químicos

responsables del origen, desarrollo y progresión de la vida.

•  Fisiología Humana: Explicar características y mecanismos

específicos que hacen que sea un ser vivo: sistemas de control

complejos → hambre, miedo, frío, etc.

Homeostasis •  Mantenimiento de condiciones casi constantes del medio interno.

•  Lo realizan: órganos y tejidos

•  En la medida en que el medio interior, no tiene un volumen infinito, se

debe disponer de mecanismos especiales que mantengan constante la

COMPOSICION del medio interno: SISTEMAS DE INTERCAMBIO

Líquidos Corporales

Funciones del Agua

•  Aporta el líquido para las secreciones glandulares. •  Solvente de las reacciones químicas inorgánicas del cuerpo. •  Medio de transporte. •  Diluyente para la digestión y absorción de los alimentos. •  Termorregulador. •  Mantiene la volemia. •  Mantiene la PA. •  Mantiene la función renal. •  Mantiene la concentración normal de electrólitos.

•  Existe un continuo INTERCAMBIO de

a g u a y m o l é c u l a s e n t r e l o s

compartimientos líquidos

LEC

20%

LIC

40%

Liq. Intersticial

15 -‐ 17%

Liq. Intravascular

4 – 5%

Espacios Transcelulares

1 – 3 %

L. Amniótico

LCR

Secrec. GI

L. Oculares

Espacios Potenciales

•  Ambiente interno → es el medio para el intercambio de nutrientes y

desechos. Corresponde al ambiente fisicoquímico estable que se

requiere para el funcionamiento de la membrana y de la célula.

Espacios Potenciales •  Son aquellos ubicados entre dos membranas serosas que cubren un órgano o

sistema, una parietal y una visceral, con un volumen de líquido en su interior

de 100 ml aproximadamente cuya función es lubricar ambas membranas.

Derrames

Acumulación excesiva de líquido en un espacio potencial, + de 100 ml.

Cálculo del Agua Corporal Total (ACT)

ACT: 57 – 60%

100 Kg -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ 60 L 70 Kg -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ X X = 70 Kg x 60 L = 42 L

100 Kg

Método de la Regla de 3 LIC (40%):

100 Kg -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ 40 L 70 Kg x 40 L 70 Kg -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ X 100 Kg LIC = 28 L

LEC (20%):

100 Kg -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ 20 L 70 Kg x 20 L 70 Kg -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ X 100 Kg

LEC = 14 L

Problema 1

•  ¿Cuál es el volumen de plasma con el que queda un paciente si pierde el

10% de su volemia y tiene antes de la pérdida 38 litros de agua corporal

total?

Solución – Problema 1 •  Volumen de plasma: X

•  ACT: 38 Lts.

•  Pérdida de 10% de su volemia

100 Kg-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ 60 Lt X Kg -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ 38 Lt

X= 100 Kg * 38 Lt 60 Lt

X= 63,3 Kg

1

2

3 100 Kg-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ 4 Lt 63,3 Kg -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ X Lt

Calculo del peso del sujeto

Calculo del volumen plasmático

X= 63,3 Kg * 4 Lt 100 Kg

X= 2 Lt 532 ml de plasma 4

Solución – Problema 1

Calculo de la volemia

100 ml de sangre-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ 55 ml plasma X ml de sangre -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ 2532 ml plasma 5

X= 100 ml sangre * 2531 ml plasma 55 plasma

6

X= 4,603 ml de sangre

Calculo del 90% de la volemia

7 4603 ml de sangre-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐100% X ml de sangre -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐90%

X= 4603 ml sangre * 90 100

X= 4142, 7 ml de sangre

Solución – Problema 1 Calculo del volumen plasmático

8 100 ml de sangre-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ 55 ml plasma 4142 ml de sangre -‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐ X ml plasma

X= 4142ml sangre * 55 ml plasma 100 ml sangre

X= 2278 ml plasma

Respuesta: La persona queda con 2278 ml de plasma luego de haber perdido el 10% de su volemia.

Composición de los líquidos corporales

LEC: contiene grandes cantidades de iones Na, Cl y bicarbonato, nutrientes como oxígeno, glucosa, ác. grasos y aá y desechos celulares. LIC: contiene grandes cantidades de iones K, Mg y fosfatos. Diferencias se mantienen por: mec. de transporte de membranas.

LEC = ↑ Na+,, Cl-‐,

Bicarbonato

↓ K+, Ca++,

Mg, Fosfatos,

Ac. Orgánicos. LIC: ↑ K+, Mg Fosfatos, Proteínas ↓ Na+,, Cl-‐, Ca++

Salidas de agua

Respiración: 500ml/d

Piel: 500ml/d

Orina: 800 – 2000 ml/d

Heces: 100 ml/d

Pérdidas Insensibles

700 a 900 ml/d

Balance Hídrico Entra = Sale

BH = 0

BH + BH –

Entra + ó Sale -‐ Entra -‐ ó Sale +

Mecanismos de Transporte

•  Concentraciones de electrólitos diferentes entre LIC y LEC.

•  Diferencias importantes para el funcionamiento y vida

celular.

•  Se mantienen a través de los mecanismos de transporte de

membrana.

Barrera lipídica y proteínas de transporte.

•  Bicapa lipídica constituye una barrera frente al movimiento de moléculas

de agua y sustancias insolubles entre los compartimentos del LEC y LIC.

•  Unas pocas sustancias pueden difundir a través de ella, principalmente

aquellas liposolubles.

•  Proteínas de la membrana pueden actuar como transportadoras.

(canales, transportadoras)

Factores fisicoquímicos de las sustancias a transportar que intervienen en la permeabilidad de la membrana plasmática

1.   Solubilidad en los lípidos

2.   Tamaño

3.   Carga

•  El transporte a través de la membrana celular, ya sea a través

de bicapa lipídica o proteínas, se produce mediante uno de 2

procesos básicos:

–  Difusión

–  Transporte activo

•  Difusión: movimiento molecular aleatorio de las sustancias molécula a

molécula, a través de espacios intermoleculares de la membrana o en

combinación con una proteína transportadora. (energía del

movimiento cinético)

•  Transporte Activo: movimiento de iones o de otras sustancias a través

de la membrana en combinación con una proteína transportadora, en

contra de un gradiente de concentración. (requiere fuente de energía)

Difusión simple

Movimiento continuo de moléculas entre si en los líquidos o los gases se denomina difusión. La difusión a través de la membrana celular se divide en:

Difusión simple Difusión facilitada

Difusión simple

•  Movimiento a través de una abertura de la

membrana o a través de espacios intermoleculares.

( a través de intersticios de la bicapa si es liposoluble

o a través de canales acuosos)

•  La velocidad de difusión está determinada por:

–  Concentración de la sustancia

–  Velocidad de movimiento cinético

–  Número y tamaño de las aberturas de la membrana.

•  Difusión de sustancias liposolubles:

– Rapidez determinada por liposolubilidad (OH,

Oxígeno, Nitrógeno, dióxido de carbono → alta)

•  Difusión de agua y otras moléculas

insolubles en lípidos a través de canales

proteicos.

–  Poros están compuestos por proteínas

integrales que forman tubos abiertos.

–  Diámetro y cargas eléctricas del poro

proporcionan selectividad. (acuaporinas,

canales de K, canales de Na)

–  Pueden abrir o cerrar por compuertas

reguladas por señales eléctricas(voltaje) o

químicas (ligandos)

Difusión Facilitada •  Precisa de la interacción de una proteína transportadora que ayuda

al paso de las moléculas o iones a través de la membrana mediante

su unión química. (glucosa, aminoácidos)

•  La velocidad de difusión se acerca a un máximo a medida que

aumenta la concentración de la sustancia que difunde, sobre el cual

no puede aumentar más.

Propiedades de los transportadores

•  Especificidad → capacidad para manejar un grupo específico de sustancias químicas. Aunque tanto los

aminoácidos como los azúcares están sujetos al transporte intervenido, el sistema que transporta lo s

aminoácidos no acarrea los azúcares.

Saturación → el flujo de moléculas se incrementa con la concentración extracelular sólo

hasta cierto punto, es decir, existe, por consiguiente, una velocidad máxima de entrada.

Cuando se alcanza la máxima velocidad de entrada se dice que el sistema está saturado.

Un sistema de transporte está saturado cuando todos los sitios específicos de la membrana

se encuentran totalmente ocupados y operando a su nivel máximo de capacidad.

Competencia → competencia que ocurre entre moléculas similares que penetran a la célula utilizando el mismo sitio de transporte.

Si dos moléculas A y B, tales como los aminoácidos glicina y alanina, que utilizan el

mismo sistema de transporte para entrar a la célula, se encuentran presentes simultáneamente fuera de ella, deben competir por los sitios de transporte de la membrana

Factores que influyen en la velocidad neta de difusión

•  Es proporcional a la diferencia de concentración a través de la membrana.

§  Efecto del potencial eléctrico de membrana sobre la difusión de iones:

§  Si se aplica un potencial eléctrico a través de la membrana, las cargas

eléctricas de los iones hacen que se muevan aunque no haya diferencia de

concentraciones.

•  Efecto de una diferencia de presión a través de la membrana: esto se

produce en la membrana capilar sanguínea (20 mmHg > en el interior

del capilar).

La presión significa la suma de todas las fuerzas de las diferentes

moléculas que chocan contra una superficie en un momento dado.

Intercambio entre espacio Intersticial y Plasmático

•  A nivel de capilares sanguíneos, las sustancias que atraviesan libremente las

membranas no ejercen una presión osmótica efectiva dentro de ellas, pues sus

valores son iguales dentro y fuera del capilar.

10 mmHg

25 mmHg

-‐6,5 mmHg

5 mmHg

28 mmHg

-‐6,5 mmHg

5 mmHg 28

mmHg

Intercambio entre espacio Intersticial y Plasmático

Las proteínas plasmáticas que permanecen retenidas dentro de los capilares ejercen una presión Oncótica de unos 28 mmHg contra la presión Oncótica de los líquidos tisulares donde también hay proteínas, que es de alrededor de 5 mmHg.

Se genera una presión Oncótica efectiva de unos 23 mmHg a favor del plasma intracapilar y que actúa como fuerza de retención o atracción de los fluidos.

10 mmHg

25 mmHg

-‐6,5 mmHg

5 mmHg

28 mmHg

-‐6,5 mmHg

5 mmHg 28

mmHg

Además de la presión oncótica en los procesos de filtración, interviene la presión hidrostática generada por la bomba cardiaca a nivel de los capilares sanguíneos:

P hidrostática intracapilar 25 mmHg P hidrostática tisular -‐6,5 mmHg

Así, la presión hidrostática efectiva “empujará” los líquidos hacia los espacios extracelulares tisulares.

10 mmHg

25 mmHg

-‐6,5 mmHg

5 mmHg

28 mmHg

-‐6,5 mmHg

5 mmHg 28

mmHg

Otro dato importante a recordar es que, la presión hidrostática intracapilar es de alrededor de 25 mmHg en el extremo arterial y de unos 10 mmHg en el venoso.

Presiones resultantes tienen sentidos opuestos en ambos extremos.

10 mmHg

25 mmHg

-‐6,5 mmHg

5 mmHg

28 mmHg

-‐6,5 mmHg

5 mmHg 28

mmHg

•  De las diferencias obtenidas entre las presiones oncóticas e hidrostáticas contenidas en los

capilares y los líquidos tisulares, obtendremos una

presión final que corresponde a la presión de

filtración de los líquidos del capilar hacia los

tejidos a través de la membrana celular capilar.

Fuerzas que favorecen y se oponen a la filtración

Fuerzas que Favorecen Fuerzas que se oponen

Resultante Efecto Prs. Hst. Cap

Prs. Hst Inters

Prs. Onco Inters

Presión Oncótica Plasma

Extremo Arterial

25 mmHg

- 6,5 mmHg

5,0 mmHg 28 mmHg 36,5 -28 = 8,5 mmHg FILTRACIÓN

Extremo Venoso

10 mmHg

-6,5 mmHg

5,0 mmHg 28 mmHg 21,5 - 28 = - 6,5

mmHg ABSORCIÓN

La diferencia de presión de -‐ 6,5 mmHg es la presión de reabsorción en los extremos venosos de los capilares.

Esta presión de reabsorción es mucho menor que la presión de filtración, pero los capilares venosos son más numerosos y más permeables que los arteriales, de forma tal que es necesaria una presión menor para el movimiento hacia dentro de líquido capilar.

La presión de reabsorción provoca la reabsorción en

estos extremos venosos de aproximadamente el 90%

del líquido que es filtrado fuera de los extremos capilares

arteriales.

Un 10%, fluye dentro de los vasos linfáticos.

Equilibrio de Starling •  Cuando se rompe el Equilibrio de Starling se produce:

•  EDEMA: acumulación anormal de líquido en el espacio intersticial

•  Derrame: acumulación anormal de líquido en un espacio potencial

10 mmHg

25 mmHg

-‐6,5 mmHg

5,0 mmHg

28 mmHg

-‐6,5 mmHg

5,0 mmHg

28 mmHg

Todo el líquido filtrado en el extremo arterial es exactamente igual a lo que se absorbe en el extremo venoso-linfático

Ósmosis a través de membranas con permeabilidad selectiva: “difusión neta de agua”

•  Aunque el agua difunde en ambas direcciones 100 veces el

volumen del eritrocito en 1 segundo, hay un movimiento neto cero,

por tanto el volumen permanece constante.

•  En ciertas condiciones se produce una diferencia de concentración

del agua (u otras sustancias) haciendo que la célula se hinche o se

deshidrate dependiendo de la dirección del movimiento del agua.

Presión Osmótica

•  La cantidad exacta de presión para detener la ósmosis.

•  La presión osmótica que ejercen las partículas de una

solución (iones o moléculas) está determinada por su

número por unidad de volumen del líquido, no por la

masa: concentración molar.

•  El factor que determina la presión osmótica de una solución es la concentración

de la solución en relación al número de partículas, no en función de la masa de

soluto.

Osmolalidad queda representado en osmoles x kilo y en la osmolaridad queda en osmoles x litro.

Regulación de la Osmolalidad de la sangre

Transporte Activo

•  Transporte de sustancias contra gradiente de concentración,

eléctrico o de presión. La proteína transportadora imparte energía

a la sustancia transportada.

–  Transporte activo primario

La energía procede de la escisión del ATP o de algún otro compuesto de fosfato

de alta energía

Na+/K+ ATPasa (Bomba Na+ -‐ K+)

ATP

2K+

3Na+

Glucósidos cardíacos

3Na+ 2K+

Líquido intracelular Líquido Extracelular

Glucósidos cardíacos

ADP + Pi

ATP

E1 −P E2 −P

E1 E2 K+

Na+ Líquido intracelular

Líquido Extracelular

Transporte Activo

–  Transporte ac t ivo secundar io (Cot ransporte y

Contratransporte)

La energía procede secundariamente de la energía que se ha

almacenado en forma de diferencias de concentración iónica entre

los dos lados de una membrana celular originado del transporte

activo primario.

Cotransporte Célula epitelial intestinal

SGLT1

ATP

Mb luminal o apical Mb basolateral

Na+

3Na+

2K+

Glucosa Glucosa

Cotransportador de Na+/glucosa en una célula epitelial intestinal. ATP, SGLT1; proteína transportadora de Na+/glucosa 1

También llamado simporte, es una f o rma d e t r a n s p o r t e a c t i v o secundario, en que todos los solutos son transportados en la misma dirección a través de la membrana celular.

Contratransporte

ATP

Célula Muscular

3Na+ 3Na+

Ca2+ 2K+

Contratransporte de Ca2+/Na+ en una célula muscular. ATP, trifosfato de adenosina

Antiporte, los solutos se mueven en direcciones opuestas a través de la membrana celular. El Na+ se mueve hacia la célula en el portador, a favor de su gradiente electroquímico; los solutos que son contratransportados por Na+ se mueven hacia el exterior de la célula.

Transporte de Volumen

•  Vida celular depende de obtener nutrientes y otras

sustancias de los líquidos circundantes: por difusión y

transporte activo.

•  Las partículas muy grandes entran a la célula por

endocitosis: pinocitosis y fagocitosis

Pinocitosis •  Ingestión de partículas diminutas que forman vesículas de líquido

extracelular y partículas dentro del citoplasma celular.

•  Es el único medio por el cual las principales macromoléculas

grandes, como la mayoría de las moléculas proteicas, pueden

entrar a la célula.

Hendiduras revestidas: orificios pequeños de la superficie externa de la membrana celular

Proceso requiere de energía y de la presencia de ión Calcio el el LEC.

Fagocitosis

•  Ingestión de partículas de gran tamaño como bacterias,

células enteras o porciones de tejido degenerado → macrófagos tisulares y algunos leucocitos sanguíneos.

•  Etapas similares a la pinocitosis.

Comunicación Celular

•  Las células que nos forman se encuentran rodeadas por

un medio (el líquido extracelular o medio interno), cuya

composición varía dentro de límites relativamente

estrechos.

•  Respuesta armónica global y coordinada mediante un

amplísimo sistema de comunicación celular.

•  Enorme, rápida y compleja red de comunicación celular

coordinada por medio de dos grandes sistemas: El

sistema nervioso y el sistema hormonal o endocrino.

(sistema neuroendocrino)

•  Ambos operan básicamente por medio de mensajes

químicos.

Formas de comunicación celular 6 principales formas en que opera la

comunicación celular:

1. Comunicación endocrina u hormonal:

Células de las glándulas de secreción interna

(hipófisis, la tiroides, los islotes del páncreas, las

suprarrenales, los ovarios y los testículos) secretan su

mensajero, (hormonas) al torrente circulatorio →

estas hormonas circulan por todo el organismo e

interactúan con algunas células que son "receptoras"

para un mensajero dado ("células blanco“).

2. Neurotransmisión: Comunicación química a través de las células nerviosas. Las neuronas con sus largos

axones están muy cercanas a las células con las que se comunican. La membrana

externa de la neurona está "casi en contacto" con la membrana externa de la célula.

(sinapsis)

El flujo o sentido de la información es unidireccional y va de la neurona presináptica

(que está antes de la sinapsis), a la célula receptora o postsináptica.

En esta forma de comunicación, la célula presináptica vierte neurotransmisor al

espacio sináptico.

3. secreción neuroendocrina o

neurosecreción:

En este caso, una célula de tejido

nervioso secreta su mensaje a la

circulación. La neurohormona viaja

en el torrente sanguíneo para

interaccionar con células receptoras

o "blanco". (catecolaminas)

4. Comunicación Paracrina:

Se produce entre células relativamente cercanas, sin que para ello exista una estructura

especializada. Esta comunicación tiene un carácter netamente local.

Ruptura de un pequeño vaso sanguíneo: inmediatamente se produce la liberación de

algunos compuestos (mensajeros/mediadores locales) que ocasionan una agregación

de plaquetas en el sitio de ruptura. Las plaquetas, a su vez, secretan una serie de

mensajeros que van a producir nuevos efectos: harán que otras plaquetas se agreguen,

favoreciendo la formación de un coágulo, y estimularán la contracción de las células

musculares del vaso sanguíneo → fin específico: impedir la pérdida de sangre.

5. Comunicación yuxtacrina:

Comunicación que existe entre células adyacentes, donde hay moléculas

ancladas (no difunde al medio) a la cara externa de la superficie de una célula

que hacen contacto con receptores localizados en la membrana de una célula

contigua.

Ejemplo: efecto que ejerce el Factor de Crecimiento y Transformación alfa

(TGF-‐a) que como su nombre indica, es un importante mensajero que regula

el crecimiento y la diferenciación de muchas células.

6. Comunicación autocrina:

La célula se comunica consigo misma.

Ejemplos:

En la neurotransmisión la célula presináptica libera al mensajero para que actúe sobre la célula

postsináptica; ahora bien, este mismo mensajero va a actuar sobre la célula presináptica (o sea aquella

que lo liberó) para "avisarle" que todavía hay neurotransmisor en el espacio sináptico y así evitar una

nueva descarga de mensajero.

Algunas células que liberan factores de crecimiento y proliferación, que actúan sobre ellas mismas,

favoreciendo que se multipliquen. ( En algunos tipos de cáncer las células producen estos factores en

forma continua, no controlada).

1.  Una misma sustancia puede participar en varias de estas formas de comunicación:

–  Adrenalina : hormona producida por la médula de la glándula suprarrenal (comunicación

endocrina), pero también es un neurotransmisor que actúa sobre células postsinápticas

(neurotransmisión) y sobre la misma célula que la liberó (comunicación autocrina).

–  Factor de Crecimiento y Transformación alfa se encuentra anclado a la membrana de algunas

células para realizar la comunicación yuxtacrina; sin embargo, existen condiciones en que la

célula lo libera para que actúe no sólo sobre la célula inmediata adyacente, sino que difunde por

el medio extracelular para actuar sobre otras células cercanas (comunicación paracrina).

2.  Una misma célula puede ser sujeto de varios de estos tipos de comunicación.

Bibliografía

Costanzo, Linda A: Fisiología 5º Edición, 2014. Editorial

ELSEVIER. Capítulo 1.

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