FISIOLOGÍA Contido Introdución Tema 1. - Concepto de Fisioloxía. Evolución do concepto. A Fisioloxía en Odontoloxía. Unidade temática I: Medio interno e líquidos do organismo Tema 2. - Concepto de medio interno e da organización xeral do corpo humano. Homeostasia. Sistemas de control. Tema 3. - Compartimentos líquidos do organismo: contido de auga e as súas variacións fisiolóxicas. Distribución da auga nos compartimentos. Principio do indicador. Distribución iónica nos compartimentos. Unidade temática II: Movemento de substancias a través de membranas Tema 4. - Membrana citoplasmática: difusión, difusión facilitada, transporte activo. Desprazamento de auga: ósmose. Tema 5. - Movemento de líquidos e solutos no compartimento extracelular. Capilares sanguíneos: ultrafiltración. Capilares linfáticos. Tema 6. - Intercambio de substancias nos compartimentos transcelulares. Unidade temática III: Sistema Nervioso Tema 7. - Organización funcional do sistema nervioso. Tema 8. - Potencial electroquímico. Potencial de membrana. Potencial de acción: umbral, sumación, período refractario. Condución do impulso nervioso e velocidade de propagación. Tema 9. - Sinapse: unión neuromuscular. Sinapse entre células nerviosas. Terminacións nerviosas no músculo liso. Tema 10. - Músculo esquelético: propiedades mecánicas, actividade eléctrica, resposta contráctil e características metabólicas. Músculo liso. Tema 11. - Receptores sensoriais: tipos de información e de receptores. Interacción receptor-nervio. Neurona sensorial primaria, secundaria e terciaria. Propioceptores: receptores musculares e tendinosos. Extereoceptores: sensibilidade cutánea. Tema 12. - Proxeccións centrais dos receptores sensoriais. Sistemas sensoriais: medula espiñal, tronco cerebral, tálamo, corteza cerebral. Tema 13. - Organización xeral do movemento. Organización da medula espiñal: reflexos espinais. Control da postura. A marcha. Movemento voluntario. Tema 14. - Sistema nervioso autónomo. Hipotálamo-Sistema límbico. Unidade temática IV Sangue Tema 15. - Plasma sanguíneo: compoñentes inorgánicos e orgánicos. Funcións das proteínas plasmáticas. Funcións do plasma. Tema 16. - Coagulación. Tema 17. - Funcións dos eritrocitos. Hemoglobina. Produción, vida e lise dos glóbulos vermellos. Grupos sanguíneos. Tema 18. - Leucocitos: tipos características e funcións. Unidade temática V Corazón e circulación Tema 19. - Corazón: fenómenos eléctricos. Fenómenos mecánicos e ciclo cardíaco. Tema 20. - Frecuencia cardíaca. Forza de contracción do corazón. Inervacíón do corazón. Gasto cardíaco. Tema 21. - Características xerais da circulación arterial e venosa. Determinación da presión arterial. Control de fluxo no sistema vascular. Regulación da presión arterial. Tema 22. - Circulación no dente e o seu ámbito. Unidade temática VI Aparato respiratorio 1

Tema 23. - Ventilación pulmonar: forzas e resistencias. Volumes e capacidades pulmonares. Tema 24. - Circulación pulmonar. Relación ventilación-perfusión. Difusión. Probas de función pulmonar. Tema 25. - Receptores de distensión. Quimioceptores centrais. Xeración do ritmo respiratorio. Unidade temática VII Ril e vías urinarias Tema 26. - Nefrona. Circulación renal. Filtración glomerular. Tema 27. - Función do túbulo proximal. Función da asa de Henle. Función do túbulo distal e do túbulo colector. Tema 28. - Control da actividade osmótica do organismo. Tema 29. - Regulación do volume extracelular e do volume de sangue. Tema 30. - Función amortecedora do sangue e os líquidos. Tema 31. - Control respiratorio e renal do pH do sangue. Unidade temática VIII Aparato dixestivo Tema 32. - Secreción de saliva: compoñentes e funcións. Mecanismos de secreción salivar. Regulación da secreción de saliva. Tema 33. - Secrecións gastrointestinais. Absorción de nutrientes no tracto gastrointestinal. Movementos do tracto dixestivo. Unidade temática IX Sistema endócrino Tema 34. - Hormonas: natureza química. Mecanismo de acción das hormonas. Tema 35. - Hipotálamo. Hipófise. Tema 36. - Tiroide. Paratiroide. Tema 37. - Páncreas. Tema 38. - Suprarrenais. Tema 39. - Testículos. Ovarios. Placenta. Bibliografía básica e complementaria -Bases Fisiológicas de la Práctica Médica (14ª edición). Best & Taylor. Panamericana. 2010. -Fisiología Humana (10ª edición). Stuart Ira Fox. McGraw-Hill/Interamericana. 2008. -Tratado de Fisiología médica (12ª edición). Guyton A.C., Hall J.E. McGrawHill/Interamericana. 2011. -Fisiología humana: un enfoque integrado (4ª edición). Silverthorn, D.U. Panamericana. 2008. -Fundamentos de Fisiología (1ª edición). Martín Cuenca, E. Thomson. 2006. -Fisiología Médica (20ª edición). Ganong, W.F. Manual Moderno. 2006. -Fisiología (6a edición). Berne R.M., Levy M.T. Elsevier. 2009. -Fisiología Humana (3ª edición). Tresguerres J.A.F. Interamericana. 2005. -Anatomía y fisiología del cuerpo humano (1ª edición). Tresguerres J.A.F. McGraw-Hill Interamericana. 2009. -Medical Physiology (2ª edición). Boron Boulpaep. Elsevier. 2008. -Fisiología oral. Bradley R.M. Panamericana. 1984. -Essentials of Oral Physiology. Bradley R.M. Elsevier. 1995. -Principios de neurociencia (4ª edición). Kandel E.R., Schwartz J.H., Jessel T.M. McGraw-Hill Interamericana. 2001.

2

Introducción Tema 1.- Tema 1.- Concepto de Fisiología. Evolución del concepto. La Fisiología en Odontología.

¿que es la fisiología?

¿que es la fisiología?

intenta explicar los factores físicos y químicos responsables del origen, desarrollo y progresión de la vida

¿hay varias fisiologías? fisiología general: mecanismos básicos comunes a todas las formas de vida fisiología descriptiva fisiología comparada: estudia la misma función en diferentes especies fisiología humana fisiología oral

¿porque fisiología en odontología?

aparato estomatognático UNO.- no solo función digestiva aparato de relación: fonación/agresiva/sexual funciones que dependen mayoritariamente de la integridad y actividad integradora de SNC DOS.- puede ser asiento de a) patología oral b) patología que presenta manifestaciones orales c) patología con repercusión oral

Programa Introducción Tema 1.- Concepto de Fisiología. Evolución del concepto. La Fisiología en Odontología. Unidad temática I: Medio interno y líquidos del organismo Tema 2.- Concepto de medio interno y de la organización general del cuerpo humano. Homeostasia. Sistemas de control. Tema 3.- Compartimentos líquidos del organismo: contenido de agua y sus variaciones fisiológicas. Distribución del agua en los compartimentos. Principio del indicador. Distribución iónica en los compartimentos. Unidad temática II: Movimiento de substancias a través de membranas Tema 4.- Membrana citoplasmática: difusión, difusión facilitada, transporte activo. Desplazamiento de agua: ósmosis. Tema 5.- Movimiento de líquidos y solutos en el compartimento extracelular. Capilares sanguíneos: ultrafiltración. Capilares linfáticos. Tema 6.- Intercambio de substancias en los compartimentos transcelulares. Unidad temática III: Sistema Nervioso Tema 7.- Organización funcional del sistema nervioso. Tema 8.- Potencial electroquímico. Potencial de membrana. Potencial de acción: umbral, sumación, período refractario. Conducción del impulso nervioso y velocidad de propagación. Tema 9.- Sinapsis: unión neuromuscular. Sinapsis entre células nerviosas. Terminaciones nerviosas en el músculo liso. Tema 10.- Músculo esquelético: propiedades mecánicas, actividad eléctrica, respuesta contráctil y características metabólicas. Músculo liso. Tema 11.- Receptores sensoriales: tipos de información y de receptores. Interacción receptor-nervio. Neurona sensorial primaria, secundaria y terciaria. Propioceptores: receptores musculares y tendinosos. Extereoceptores: sensibilidad cutánea. Tema 12.- Proyecciones centrales de los receptores sensoriales. Sistemas sensoriales: médula espinal, tronco cerebral, tálamo, corteza cerebral. Tema 13.- Organización general del movimiento. Organización de la médula espinal: reflejos espinales. Control de la postura. La marcha. Movimiento voluntario. Tema 14.- Sistema nervioso autónomo. Hipotálamo-Sistema límbico. Unidad temática IV Sangre Tema 15.- Plasma sanguíneo: componentes inorgánicos y orgánicos. Funciones de las proteínas plasmáticas. Funciones del plasma. Tema 16.- Coagulación. Tema 17.- Funciones de los eritrocitos. Hemoglobina. Producción, vida y lisis de los glóbulos rojos. Grupos sanguíneos. Tema 18.- Leucocitos: tipos características y funciones.

Programa Unidad temática V Corazón y circulación Tema 19.- Corazón: fenómenos eléctricos. Fenómenos mecánicos y ciclo cardíaco. Tema 20.- Frecuencia cardiaca. Fuerza de contracción del corazón. Inervacíón del corazón. Gasto cardíaco. Tema 21.- Características generales de la circulación arterial y venosa. Determinación de la presión arterial. Control de flujo en el sistema vascular. Regulación de la presión arterial. Tema 22.- Circulación en el diente y su entorno. Unidad temática VI Aparato respiratorio Tema 23.- Ventilación pulmonar: fuerzas y resistencias. Volúmenes y capacidades pulmonares. Tema 24.- Circulación pulmonar. Relación ventilación-perfusión. Difusión. Pruebas de función pulmonar. Tema 25.- Receptores de distensión. Quimioceptores centrales. Generación del ritmo respiratorio. Unidad temática VII Riñón y vías urinarias Tema 26.- Nefrona. Circulación renal. Filtración glomerular. Tema 27.- Función del túbulo proximal. Función del asa de Henle. Función del túbulo distal y del túbulo colector. Tema 28.- Control de la actividad osmótica del organismo. Tema 29.- Regulación del volumen extracelular y del volumen de sangre. Tema 30.- Función amortiguadora de la sangre y los líquidos. Tema 31.- Control respiratorio y renal del pH de la sangre. Unidad temática VIII Aparato digestivo Tema 32.- Secreción de saliva: componentes y funciones. Mecanismos de secreción salivar. Regulación de la secreción de saliva. Tema 33.- Secreciones gastrointestinales. Absorción de nutrientes en el tracto gastrointestinal. Movimientos del tracto digestivo. Unidad temática IX Sistema endocrino Tema 34.- Hormonas: naturaleza química. Mecanismo de acción de las hormonas. Tema 35.- Hipotálamo. Hipófisis. Tema 36.- Tiroides. Paratiroides. Tema 37.- Páncreas. Tema 38.- Suprarrenales. Tema 39.- Testículos. Ovarios. Placenta.

Objetivos

Comprender la fisiología humana, en tanto en cuanto que es una de las ciencias biomédicas básicas en las que se fundamenta la odontología, con el fin de asegurar una correcta asistencia buco-dentaria. En concreto: Conocer la función normal de los diferentes órganos, aparatos y sistemas del organismo, junto con sus fundamentos biofísicos y bioquímicos y sus mecanismos de control. Conocer los mecanismos implicados en la integración de las funciones de los distintos órganos, aparatos y sistemas que permiten la homeostasis corporal. Establecer las relaciones necesarias entre los conocimientos del ámbito fisiológico y los de otras asignaturas del curriculum para conocer la estructura y función del aparato estomatognático.

Evaluación Las actividades formativas de presentación de conocimientos y procedimientos y de estudio individual del alumno serán evaluadas mediante una prueba escrita que consistirá en una batería de preguntas de elección múltiple con 5 posibles opciones de las que solamente una será correcta. Para la superación de la prueba se deberá contestar correctamente al menos al 60% de las preguntas, no teniéndose en cuenta para la calificación de la misma las respuestas incorrectas.

La nota final de la asignatura se repartirá de la siguiente forma: Prueba escrita de conocimientos: 80%, presentación y realización de informes y trabajos en las actividades interactivas 10%, asistencia y participación en las clases expositivas y seminarios 10%.

Bibliografía

-Bases Fisiológicas de la Práctica Médica (14ª edición). Best & Taylor. Panamericana. 2010. -Fisiología Humana (10ª edición). Stuart Ira Fox. McGrawHill/Interamericana. 2008. -Tratado de Fisiología médica (12ª edición). Guyton A.C., Hall J.E. McGraw-Hill/Interamericana. 2011. -Fisiología humana: un enfoque integrado (4ª edición). Silverthorn, D.U. Panamericana. 2008. -Fundamentos de Fisiología (1ª edición). Martín Cuenca, E. Thomson. 2006. -Fisiología Médica (20ª edición). Ganong, W.F. Manual Moderno. 2006. -Fisiología (6a edición). Berne R.M., Levy M.T. Elsevier. 2009. -Fisiología Humana (3ª edición). Tresguerres J.A.F. Interamericana. 2005. -Anatomía y fisiología del cuerpo humano (1ª edición). Tresguerres J.A.F. McGraw-Hill Interamericana. 2009. -Medical Physiology (2ª edición). Boron Boulpaep. Elsevier. 2008. -Fisiología oral. Bradley R.M. Panamericana. 1984. -Essentials of Oral Physiology. Bradley R.M. Elsevier. 1995. -Principios de neurociencia (4ª edición). Kandel E.R., Schwartz J.H., Jessel T.M. McGraw-Hill Interamericana. 2001.

UT I: Medio interno y líquidos del organismo Tema 2.- Concepto de medio interno y de la organización general del cuerpo humano. Homeostasis. Sistemas de control.

La célula es la unidad básica del organismo

• •

todas las células tienen una serie de funciones comunes cada célula especializada realizar una o más funciones

• •

eritrocitos: transporte de gases célula muscular: movimiento

Funciones que realiza un organismo unicelular

¿Como pueden las células de un organismo multicelular realizar sus funciones?

intracelular 2/3 60% agua extracelular 1/3

líquido extracelular donde las células obtienen todos los compuestos que necesitan para sus funciones y donde expulsan los productos de desecho todas las células viven en un medio esencialmente idéntico: líquido extracelular MEDIO INTERNO (milieu interieur C. Bernard)

Homeostasis

• las células pueden vivir, crecer y llevar a cabo sus funciones si el medio interno tiene las condiciones adecuadas

• mantenimiento de condiciones constantes en el medio interno

¿Quien mantiene esta constancia?

• • •

Sistemas funcionales Sistemas de control transporte líquido extracelular

•

dos etapas

¿Quien mantiene esta constancia?

• •

Sistemas funcionales Sistemas de control

Sistemas

• No regulados o de lazo abierto ENTRADA

f(x)

SALIDA

• Regulados o de lazo cerrado ENTRADA

f(x)

SALIDA

Sistemas regulados

• Retroalimentación negativa ENTRADA

-

f(x)

SALIDA

punto ajuste

• Retroalimentación positiva ENTRADA

+

f(x) punto ajuste

SALIDA

Sistemas de control

• Genético • Organos • Sistémico

Sistemas de control

• • •

SN

•

niveles NT modula expresión receptores

Respiratorio

•

curva disociación Hb-O2

Sistema barorreceptor

•

PA -> centro vasomotor -> SNA -> VS-RP

Cada constituyente o parámetro del líquido extracelular posee un valor normal y un intervalo de normalidad. Los sistemas de control se encargan de mantener el parámetro dentro del rango. pH =7.4 (7.3-7.5)

Sistemas de control

Sistemas de control VIENTO

Carril derecho

Diferencia CEREBRO

MUSCULOS

VOLANTE

Fuera del carril VISION

Sistemas de control

Perturbación

Señal control

Señal error Comparador

Salida Regulador

Sistema control

Transductor

Ganancia = corrección/error

Sistemas de control Infusión de líquido

Señal control

100 mm Hg 175 mm Hg

Señal error Comparador

Regulador

Efector

100 mm Hg

125 mm Hg

Transductor

Corrección = 125-175 Ganancia = -50/+25 = -2 Error = 125-100

UT I: Medio interno y líquidos del organismo Tema 3.- Compartimentos líquidos del organismo: contenido de agua y sus variaciones fisiológicas. Distribución del agua en los compartimentos. Principio del indicador. Distribución iónica en los compartimentos.

Intercambio de agua entre el organismo y el medio externo

Ingesta

Eliminación

Bebidas

1200 ml Orina

1400 ml

Alimentos

1000 ml Perspiratio

800 ml

Oxidación

300 ml

Sudor

100 ml

Heces

200 ml

Total

2500 ml

Balance neto = 0

2500 ml

Absorción-ingesta de líquidos

•

Aparato digestivo moviliza diariamente 10 litros de agua

• •

Ingesta: 1-3 litros Secreciones aparato digestivo: 6-7 litros

•

•

salival, gástrica, biliar, pancreática, intestinal

Pero solo se pierden diariamente 100-200 ml en heces

•

Absorción

• • •

•

yeyuno 60% ileon 20% colon 20%

absorción más eficiente colon

•

90% de la carga vs 75% intestino delgado

Perdida de líquidos

•

Orina: muy variable dependiente de

• • •

Ingesta Perdida por otras rutas

Perdida insensible

• •

Difusión piel 400 ml/día (quemados 3-5 litros/día) Pulmón aire espirado saturado de agua (400 ml/día)

•

• •

Sudor Heces

↓ tª --> ↓ p.vapor agua atmósfera ----> ↑perdida agua

¿Como se pierde líquido con el ejercicio?

• •

↑frecuencia respiratoria ↑temperatura corporal

Otras fuentes de perdidas fisiológicas

•

Mama

• •

700-900 ml/día 2000 ml/día

Compartimentos líquidos

Compartimentos líquidos

Compartimentos líquidos

Variación del agua corporal total con la edad

% agua peso corporal 100

80 60

75 57

40

47

20 0

0

40

60

edad

Variación del agua corporal total con la edad y la cantidad de tejido adiposo % agua peso corporal 100

52

39

36

75 50 25 0

Solidos

18

27 21 14

24

ACT 73%

18

13

16

35%

45%

LEC

masa corporal magra

22

60%

LIC

% agua

Grasa

Compartimentos líquidos

células intracelular gb/gr sangre (80 ml/kg) plasma (45ml/kg) extracelular

intersticial transcelular

Plasma parte acelular de la sangre Plasma sin fibrina: suero

Líquido intersticial transporte de sustancias entre las células y el plasma

espacio intersticial: líquido intersticial, colágeno, proteoglicanos, fibroblastos

15-25% del peso corporal (416 ml/kg RN

Plasma

exceso ↓

⇆ líquido intersticial →

199 ml/kg 7-16 años)

linfáticos

V liq intersticial = v distribución marcadores extracelulares - v plasmático

Líquido transcelular

líquido extracelular separado por una capa continua de células epiteliales formado por transporte activo o ultrafiltración plasma

secreciones digestivas

líquido cefalorraquídeo

líquido intraocular

líquido pleural

líquido pericárdico

líquido peritoneal

líquido seminal

liquido sinovial

endolinfa cóclea

secreciones glándulas

coloide tiroídeo

Líquido transcelular

folículo

células epiteliales glóbulos rojos capilar

coloide

dos barreras de intercambio: a) capilar sanguíneo b) capa células epiteliales

Determinación del volumen de los compartimentos líquidos: principio de dilución del indicador

Indicador cantidad Q

Volumen del recipiente Q V= C

Concentración del indicador C

Determinación del volumen de los compartimentos líquidos: principio de dilución del indicador Para medir un compartimento líquido del organismo es necesario: 1) distribución uniforme restringida al compartimento a medir 2) método para medir la [ ] y que la [ ] de la muestra sea representativa 3) considerar la eliminación del indicador

[]

t

Determinación del volumen de los compartimentos líquidos Agua total: todos compartimentos LEC: no entren en la célula Espacio Na o espacio inulina LIC = Agua total - LEC Plasma: unión proteínas plasmáticas azul de Evans, I131 LIS = LEC - plasma V sanguíneo = V plasma /1 - Hc GR* cromo VS = V plasmático / 1 - Hc

Distribución iónica en los compartimentos

Extracelular (mEq/L)

Intracelular (mEq/L H2O)

Na+

140

14

K+

4

140

Ca++ (ionizado)

2,5

1x10-4

Mg++

0,8

20

Cl-

105

10

HCO3-

24

10

HPO4= H2PO4-

2

11

Distribución iónica en los compartimentos

UT II: Movimiento de sustancias a través de membranas Tema 4.- Membrana citoplasmática: difusión, difusión facilitada, transporte activo. Desplazamiento de agua: ósmosis.

Uniones celulares

•

•

•

de adherencia

•

desmosoma en banda

•

desmosoma puntual

•

hemidesmosoma

impermeables

•

unión hermética

•

unión septada

comunicantes

•

unión de hendidura (gap)

•

sinapsis química

Transportadores

•

transporte sencillo - UNIPORTE

•

transporte + 1 (simultáneo - secuencial)

•

misma dirección, unidireccional, cotransporte SIMPORTE

•

dirección opuesta, bidireccional, contratransporte, ANTIPORTE (transporte de intercambio)

Tipo de movimiento según consumo energía

•

Difusión

•

Transporte pasivo

•

•

sin carga: gradiente de concentración determina la dirección

•

con carga: gradiente de concentración y eléctrico (electroquímico)

Transporte activo

•

contra gradiente

•

consumo energía

Tipo de movimiento según consumo energía

•

Difusión

• • •

Proteínas canal

Difusión facilitada

• •

Membrana

Proteínas transportadoras

Transporte activo

•

Bombas iónicas

Difusión La energía térmica mantiene las moléculas en un estado de agitación constante A temperatura ambiente velocidad varios m/s Choques con otras moléculas Proceso macroscópico de difusión

Difusión: membrana sin partición

A

M

"cs M s = !Ds A "x

1

c2-c c =

c2

Ms =

mol ! cm 2 s

Ds =

cm 2 s

c1

x

Primera ley de Fick: flujo Ms es lineal y proporcional a gradiente no satura el flujo de S es independiente de otros solutos (Y, Z, etc)

Difusión: membrana sin partición r2 = 2Dt ; (4 bi- o 6 tri-) ¿como de cerca deben encontrarse los receptores de acetilcolina para responder en 100 µs? 0,6 µm ¿cuanto tiempo tardaría en difundir una molécula de acetilcolina desde el soma de la neurona motora en la médula espinal hasta las terminales de la misma neurona localizadas en los pies? 16 años sistema interno de transporte axonal 2,5 días

Difusión: membrana con partición paso de un lado a otro de la célula implica cambio de fase para moléculas neutras:

M s = −APs Δc Ps: coeficiente permeabilidad Ps es dependiente coeficiente de partición (liposolubilidad) célula

molécula

Ps (ms/s)

axón

ácido salicílico

1

axón

anestésico local

1

varias

agua

0.3 a 50· 10 -4

músculo

K+

2· 10 -5

músculo

Cl-

4· 10 -5

Difusión facilitada Centro de unión específico para el soluto Transporte saturado cuando todos los centros ocupados (Vmax) Constante característica Km Transporte puede ser bloqueado

Vmax

Vmax/2

KM

[s]

Transporte activo

Transporte activo

Na - glucosa

Na - H

Na - Cl - H2O

Transporte mediante vesículas

exocitosis

endocitosis

segregar macromoléculas

pinocitosis

formar membrana

fagocitosis

transcitosis

Osmosis

membrana semipermeable

f1 =

m0 + m m0

f2 = 1

f: fracción molar mo: moles solvente m1: moles soluto

[H2O]

[H O ]

[s]

[s]

2

Presión osmótica

Presión osmótica de una disolución es la presión que hay que ejercer sobre la disolución para impedir que el solvente pueda atravesar la membrana que separa las dos fases

Presión osmótica

P [s]

[s]

Presión osmótica

π = nRTC

n: número de partículas osmoticamente activas nC: osmolaridad (osmoles/l)

presión osmótica depende del número partículas disueltas

disoluciones diluidas

Presión osmótica número de partículas osmoticamente activas puede ser mayor que la [M] glucosa ClNa Cl2Ca

n=1 n=2 n=3

⇒ ⇒ ⇒

glucosa Cl- + Na+ 2 Cl- + Na+

isosmóticas / hiperosmóticas / hiposmóticas

Presión osmótica

π = nRT φC

Φ: coeficiente osmótico (0-1) 0,93 nΦC: osmolalidad (osmoles/kg H2O)

isotónica / hipertónica / hipotónica

disoluciones concentradas

UT II: Movimiento de sustancias a través de membranas Tema 5.- Movimiento de líquidos y solutos en el compartimento extracelular. Capilares sanguíneos: ultrafiltración. Capilares linfáticos.

Vasos sanguíneos

• • • •

arterias -> arteriolas -> capilares -> venulas -> venas capilares: preferenciales y verdaderos anastomosis arteriovenosas linfáticos

•

endotelial, válvulas, músculo liso, ganglios

Vasos sanguíneos

Vasos sanguíneos

Arteriola células músculo liso

esfínteres precapilares

metarteriola capilares

Venula

Control de la microcirculación

•

el control de la microcirculación dos objetivos:

• •

dirigir la sangre donde se necesita ajustar la presiones para mantener el balance hídrico y los desplazamientos de volumen entre compartimento vascularinterticial

Control de la microcirculación 100 80

60 50

40

30

VC moderada 20

10 capilares

% Presión intravascular

Tono normal

arteriolas

venulas

0 320

160

80

40

20

10

5

10

Diametro vascular, um

20

40

80

160

320

•

Flujo laminar

•

Caída progresiva Ph

•

Mayor caída 40 - 8 um (80-30 mmHg)

•

VC moderada PA amortiguada capilares

Control de la microcirculación 100 80

60 50

40

30

Vasocdilatación 20

10 capilares

% Presión intravascular

Tono normal

Vasoconstrición

arteriolas

venulas

0 320

160

80

40

20

10

5

10

Diametro vascular, um

20

40

80

160

320

•

Vasomotilidad: variación velocidad del flujo

•

Reclutamiento capilar: 10-100% c. intercambio

Control de la microcirculación

•

el control de la microcirculación dos objetivos:

• • •

dirigir la sangre a donde se necesita ajustar la presiones para mantener el balance hídrico y los desplazamientos de volumen entre compartimento vascularinterticial

control solo por músculo liso de arteriolas y venulas

• •

arteriolas proximales flujo total a vasos de intercambio arteriolas terminales y esfínteres precapilares distribución en los vasos de intercambio

Vasos sanguíneos

Determinantes del flujo microvascular

•

Flujo sanguíneo total a un órgano

PA − PV flujo = RT PA

PV RA

•

RV

en ausencia de variaciones de presión central el flujo se controla con RT

RT = RA + RV

•

la resistencia arteriolar la más importante

Determinantes de las presiones microvasculares ⎛ RV ⎞ ⎜⎝ R ⎟⎠ PA + PV A PC = ⎛R ⎞ 1+ ⎜ V ⎟ ⎝ RA ⎠

PC = PA − PV

RV PC ⇒ RA PA

PV

PC RA

• • •

RV

VCa:

↑ RA

↓ Rv/RA

↓ Pc

VDa:

↓ RA

↑ Rv/RA

↑ Pc

VC y VD venular efectos opuestos

Tipos de capilares y mecanismos de transporte

continuo (piel, músculo, pulmón)

fenestrado (gastrointestinal, renal, glándulas)

discontinuo (hepático)

uniones estrechas (cerebro)

Ultrafiltración

presión hidrostática fuerza el líquido y pequeños solutos fuera de los vasos ultrafiltración: líquido sale del capilar reabsorción: líquido entra en los capilares

moléculas con mayor concentración en plasma que en intersticial generan fuerza osmótica que i n t ro d u c e l í q u i d o y s o l u t o s permeantes en los capilares fuerza oncótica o coloidosmótica

Presión osmótica las fuerzas osmóticas se pueden describir de dos formas: - en términos de concentración osmolar - fuerza hidrostática necesaria para impedir el flujo osmótico

Π = C s RT presión osmótica

37ºC 19.3 mmHg kg/mOsm

concentración soluto no permeante

presión coloidosmótica del plasma es 25 mmHg equivalente a 1,3 mOsm/kg la presión osmótica total del plasma es de 310 mOsm/kg = 6000 mmHg

Ultrafiltración

Ph − Π

Π = Π p − Πi

Ph = Pc − Pi

Lp: conductividad hidráulica

(

)

JV =LP A ⎡⎣( Pc − Pi ) − σ Π p − Πi ⎤⎦

↑fenestrados /- contínuos /↓ tight A: área de intercambio

σ: coeficiente de reflexión 1: impermeable a proteínas 0,98-0,90

[10-(-3)]-[28-8]=-7

[30-(-3)]-[28-8]=13

9/10 reabsorbidos

promedio con σ =0,95 es de 0,75 mmHg

músculo+piel 300 ml/hr 7 l/día 70 Kg

Linfa

•

•

espacio intersticial

•

líquido intersticial: 15% (?) del agua total

•

+ mitad “proteínas plasmáticas”

•

colágeno + mucopolisacaridos

líquido intersticial

•

100 ml/kg músculo esquelético

•

350 ml/kg piel

La presión hidrostática de líquido intersticial depende del volumen del espacio intersticial

Relación presión/volumen del líquido intersticial en la piel y en músculo esquelético

Presión, mm Hg

compliancia Piel Músculo Volumen, ml/kg

compliancia

Linfa flujo linfático

válvulas músculo liso músculo estriado movimiento linfático

Flujo linfático

Alteración fuerzas ultrafiltración

•

Edema:

•

Congestión venosa : Pc

•

Hipoproteinemia, hipoalbuminemia : Πp

•

VD arteriolar o VC venular Rv/Ra

•

Desorganización matriz intersticial:  compliancia -> Pi

•

Aumento premeabilidad proteínas: σ

Alteración fuerzas ultrafiltración

•

Impiden edema:

•

aumento ultrafiltración --> Πi

•

 Pi por aumento de volumen líquido intersticial

•

 Πp con ultrafiltrado normal

UT II: Movimiento de sustancias a través de membranas Tema 6.- Intercambio de substancias en los compartimentos transcelulares.

Líquidos transcelulares

plasma

líquido intersticial

membrana capilar

líquido transcelular

folículo

membrana células epiteliales

células epiteliales glóbulos rojos capilar coloide

Líquido cefalorraquídeo

líquido intersticial cerebral se halla en equilibrio con el LCR - piamadre cerebro no posee linfáticos actividad de las neuronas depende de la constancia crítica del l. intersticial

Líquido cefalorraquídeo

• 150 ml • 500 ml/d • plexos coroideos • granulaciones aracnoideas • amortiguar golpes: – diferencia densidad LCR/Cerebro

• eliminación de desechos

Composición y formación LCR

Similar plasma sanguíneo muy pocas proteínas: menos K+: menos Ca+2: más Mg+2

Sangre

PC

Int. PC

LCR

Na

H

ATP

Na

K K

Na

Cl

Cl Cl

Cl HCO3

HCO3 H

HCO3

CO2

H 2O Na Cl HCO3 H2O

ATP

70 g/l vs 0,2 g/l) 4 vs 3 2.5 vs 1 0.7 vs 1

flujo 3 ml/min/g (520 ul/min) 5-6 veces cerebro 2 veces riñon

Líquido cefalorraquídeo: absorción

Líquidos oculares

• 0,5 ml h. acuoso – nutrición cristalino – 2,75 ul/min -> 25 mmHg – transporte activo • Na+ / AAs / glucosa • 4 ml h vítreo – 99% agua – glucosaminoglicano – hialunorato

CA

EC

CP

Iris

Líquidos oculares

CA

EC

CP

Iris

Líquido sinovial

periostio



membrana fibrosa

cápsula articular

membrana sinovial cartílago articular

cavidad articular con líquido sinovial

UT III: Sistema Nervioso Tema 8. - Potencial electroquímico. Potencial de membrana. Potencial de acción: umbral, sumación, período refractario. Conducción del impulso nervioso y velocidad de propagación

Potencial electroquímico 0 -mV

1 M X+

+mV

0,1 M X+

Potencial electroquímico 0 -mV

+mV

g []

Potencial electroquímico 0 -mV

+mV

-

+

g [] ge

Potencial electroquímico 0 -mV

+mV

-

+ +

g [] ge

Potencial electroquímico 0 -mV

+mV

-

+ + + + + +

g [] ge

Potencial electroquímico

zF(EA − EB )

x ]A [ RT ln [ x ]B

Δµ( x ) = µA ( x ) − µB ( x )

x]A [ = RT ln + zF(EA − EB ) [ x]B Δµ(x) = µA ( x ) − µB ( x ) = +

Desplazamiento a favor de gradiente

Δµ(x) = µA ( x ) − µB ( x ) = 0 Δµ(x) = µA ( x ) − µB ( x ) = −

Potencial electroquímico

x ]A [ RT ln + zF(EA − EB ) = 0 [ x ]B

x ]A [ zF(EA − EB ) = −RT ln [ x ]B

RT [ x ] A (EA − EB ) = − ln zF [ x ] B

equilibrio electroquímico

RT [ x[ ]xe] B RT (EiA−−EEe )B )== lnln (E zFzF [ x[ x] i] A Ecuación de Nernst

Bases iónicas del Em a.- Neurona permeable a potasio

-95 mV

gq

flujo pasivo ge

K+ 4 mM

K+ 140 mM

RT [K ] e Ek = ln = −95mV zF [K ] i

Em depende de K+

Bases iónicas del Em a.- Neurona permeable a potasio

-85 mV

RT [K ] e Ek = ln = −85mV zF [K ] i

K+ 6 mM

K+ 140 mM

aumento de [K]e -> despolariza

Bases iónicas del Em a.- Neurona permeable a potasio

sale -95 mV

entra

0 mV

RT [K ] e Ek = ln zF [K ] i

Bases iónicas del Em b.- Neurona permeable a potasio y sodio

-90 mV

K+ Na+ K+ 4,1 mM

K+ 150 mM

Na+ 145 mM

Na+ 12mM

RT [K ] e Ek = ln = −96mV zF [K ] i RT [ Na] e ENa = ln = +66mV zF [ Na] i

Na+ no determina Em

Bases iónicas del Em b.- Neurona permeable a potasio y sodio

sale -96 mV

0 mV

Em

+66 mV

entra

Bases iónicas del Em b.- Neurona permeable a potasio y sodio •

Si

•

PNa = 0,01 PK

el flujo de Na + es 1/100 el flujo de K +

100 Na + = 1 K+

•

[K]eff = [K] + 0,01[Na]

•

Er =

[K]eff = [K] +

RT [K]e + p[Na]e ln = −87 zF [K]i + p[Na]i

PNa [Na] PK

Bases iónicas del Em c.- Bomba sodio-potasio

• Estado estacionario no equilibrado: Em y [] no varían con el tiempo hay gasto energético •3Na+ x 2K + •electrogénica

•

RT [K]e + rp[Na]e Er = ln = −90 zF [K]i + rp[Na]i

Potencial de membrana Ecuación de Goldman-Hodgkin-Katz

Em =

RT PK[K]e + PNa[Na]e + PCl[Cl]i ln F PK[K]i + PNa[Na]i + PCl[Cl]e

Potencial de acción Regiones funcionales de una neurona

Potencial de acción

Potencial de acción

• Estímulos: – subumbral – umbral • Umbral de disparo – gradación – todo o nada

Potencial de acción

•Características –inversión Em –no decrece con la distancia

Potencial de acción

•Características •Partes PA •Morfología

Potencial de acción

•Características –inversión Em –no decrece con la distancia •Partes PA •Morfología

Potencial de acción

Potencial de acción Corrientes iónicas del potencial de acción

0 Potencial de membrana

-20 -40 gNa

Conductancia

-60 -80

gK

500 ns IK

Corriente

25 nA INa

Activación

Canales Na+ Inactivación

Canales K+

-3

-2

-1

0

1 Tiempo (ms)

2

3

4

5

6

Potencial de membrana

20

Potencial de acción Propiedades del potencial de acción

• Aumento de la [K+]e –menor velocidad de despolarización y menor inversión de la polaridad –menor fuerza eléctrica para la propulsión de Na –inactivación parcial de canales Na

Potencial de acción Propiedades del potencial de acción

• Aumento de la [K+]e • Periodos refractarios

• Acomodación a la despolarización lenta

Potencial de acción Curva intensidad-duración

• Reobase: I mínima

I

• Cronaxia: duración estímulo 2T • Cronaxia alta baja excitabilidad

2T Reobase 1T

Cronaxia

t

Potencial de acción Conducción del potencial de acción

Potencial de acción Diámetro µm

Velocidad m/s

Aα

20-12

120-70

Aβ

12-2

70-30

Aγ

6-3

30-15

Aδ

5-2

30-12

B

99% del filtrado • La reabsorción de H2O llega a ser casi total • Reguladas por aldosterona • Reabsorción de Na+: – A través de canales

• Reabsorción de Cl- : – Pasiva por el potencial negativo del lumen – Activa acoplada a HCO3-

Manejo tubular de

+ K

Tema 28-29 Tema 28.- Control de la actividad osmótica del organismo Tema 29.- Regulación del volumen extracelular y del volumen de sangre

Osmorregulación  La osmolaridad de los líquidos corporales se mantiene en aprox. 300 mOsm/L  El control del equilibrio hídrico se ejerce a la altura del túbulo distal final y los conductos colectores en presencia de ADH  Existe un gradiente en la osmolaridad del líquido intersticial renal desde la corteza hasta la médula

Table 19-1

Hormona antidiurética (ADH) • Secreción regulada por: – Osmolaridad plasmática – Presión del sistema vascular – Otros factores: • Estimuladores: – Nauseas – Angiotensina-II – Nicotina

• Inhibidores: – Péptido natriurético atrial – Etanol

Control osmótico y hemodinámico de la secreción de ADH

Acciones de ADH sobre el riñón •

Aumenta: 1. Permeabilidad al H2O en los segmentos distales de la nefrona

Acciones de ADH sobre el riñón •

Aumenta:

1. Permeabilidad al H2O en los segmentos distales de la nefrona 2. Porción gruesa de la rama ascendente del asa de Henle •

Número de co-transportadores Na+/K+/2Cl-

3. Túbulo distal •

Número de co-transportadores Na+/Cl-

4. Túbulos colectores medulares externos: •

Número de canales ENa+

5. Túbulos colectores medulares internos •

Permeabilidad a la urea

Control del equilibrio hídrico RESTRICCIÓN DE

INGESTA DE

Inhibe los osmorreceptores en el hipotálamo anterior

Estimula los osmorreceptores en el hipotálamo anterior

Sed

Ingesta de H20

Secreción de ADH de la neurohipófisis

Permeabilidad al H2O en los segmentos distales de la nefrona

HACIA LA NORMALIDAD

Sed

Ingesta de H20

Secreción de ADH de la neurohipófisis

Permeabilidad al H2O en los segmentos distales de la nefrona

HACIA LA NORMALIDAD

Osmolaridad urinaria • Las variaciones en la reabsorción de H2O alteran la osmolaridad de la orina: – Isosmótica=300mOsm/L – Hiperosmótica • Mayor osmolaridad que el plasma • Límite máximo 1200 mOsm/L

– Hiposmótica • Menor osmolaridad que el plasma • Límite mínimo 50 mOsm/L

Gradiente osmótico corticopapilar

¿Qué solutos y mecanismos contribuyen al gradiente osmótico? • Multiplicación contracorriente: – Función del asa de Henle – Deposita NaCl en las regiones medulares del riñón

• Reciclaje de urea: – Función de los túbulos colectores medulares internos – Deposita urea en las regiones medulares del riñón

Multiplicación por contracorriente

Los vasos rectos como sistema intercambiador contracorriente

Reciclaje de urea

Reciclaje de urea

Manejo tubular de urea

RESTRICCIÓN DE H2O (ANTIDIURESIS)

Reciclaje de urea

15% de urea

ELEVADA INGESTA DE H2O (DIURESIS)

60% de urea

Regulación del equilibrio del Na+ • Na+ y sus aniones asociados (Cl−, HCO3− ) son los principales solutos del LEC • El riñón asegura que su ingesta ≈ excreción • La excreción renal de Na+ refleja los cambios en el VLEC

– Equilibrio positivo de Na+= Expansión del volumen del LEC – Equilibrio negativo de Na+ =contracción del volumen del LEC

Regulación del equilibrio del Na+ • Excepción situaciones patológicas: – – – –

Cirrosis hepática Insuficiencia cardiaca congestiva Edema Excreción renal de Na+ refleja los cambios en el volumen sanguíneo efectivo

• Volumen sanguíneo efectivo= VSAE – Porción de volumen de LEC contenido en las arterias que perfunde efectivamente los tejidos – Normalmente VLEC proporcional a VSAE – Situaciones patológicas, ejemplo edema: •  VLEC asociado a una VSAE • Causa filtracion excesiva de liquido de los capilares al liquido intersticial

Regulación del equilibrio del Na+

Volumen del LEC Volumen sanguíneo

∏PC

P= (PPC+0) – (P0+PC) P= (15+6) - (8+25) P=-12

Deshidratación, deficiencia de Na+ o hemorragia

HIPOTALÁMO (CRH)

Cardiocitos-Péptido natriurético atrial (PNA)

HIPÓFISIS (ACTH) Disminución de volumen sanguíneo

Disminución de Presión sanguínea

Aumento de presión arterial

Células juxtaglomerulares del riñón

Aumento de renina

Hígado

Vasoconstricción de arteriolas

Aumento del volumen sanguíneo

Angiotensinógeno Aumento de K+ en el líquido extracelular

Aumento de angiotensina I

Aumento de angiotensina II

Pulmones (ECA= enzima convertidora de angiotensina)

Aumento de aldosterona

En los riñones- aumento de reabsorción de Na+ y excreción de K+ en la orina

Control de la secreción de renina

Control de la secreción de renina

Tema 30.- Función amortiguadora de la sangre y los líquidos. Tema 31.- Control respiratorio y renal del pH de la sangre.

Equilibrio ácido-base • Es de importancia vital para el normal funcionamiento celular • pH plasmático debe mantenerse en un rango estrecho: 7.35-7.45 • Se mantiene gracias a la regulación de la concentración de H+ en los fluidos corporales especialmente el LEC

Equilibrio ácido-base

60 mEq/día Ingreso

H+ 40 nEq/l

0.000000040 Eq/l

Egreso

60 mEq/día

Fuentes generadoras de H+ • Ácidos volátiles (CO2): 15-20.000 mmol/día Anhidrasa carbónica

CO2+H2O H2CO3  HCO3-+H+ • Ácidos fijos (no volátiles): – Exógena: dieta – Metabolismo endógeno:

• Catabolismo de proteínas y fosfolípidos • Ácidos inorgánicos:

– Sulfatos: proteínas con aa como metionina, cisteína, cistina – Fosfatos: fosfolípidos

• Ácidos orgánicos:

– Ácido láctico – Cetoácidos: acetoacético y β-hidroxibutirico

Mecanismos de regulación del pH del medio interno • Sistemas amortiguadores químicos (LIC y LEC) • CO2 espirado (compensación respiratoria) • Excreción renal de H+(sistema renal)

Manejo de la carga ácida diaria % DE RESPUESTA

100 80

EC

60

IC

40

PULMONAR

20

RENAL

0 1

6

11 16 21 26 31 36 41 46 HORAS

Amortiguación • Amortiguador: Mezcla de un ácido débil con su base conjugada • Una solución amortiguada resiste cambios de pH • Ecuación de Henderson-Hasselbalch Se emplea para calcular el pH de una solución amortiguada pH = pK + log [A-] / [HA] • Donde: [A-] = forma base del amortiguador (meq/L) [HA] = forma ácida del amortiguador (meq/L)

Amortiguación

Amortiguadores químicos (LIC y LEC) • Previenen cambios rápidos y pronunciados de pH • Actúan en fracciones de segundo • Convierten ácidos o bases fuertes en débiles

Principales sistemas amortiguadores  Sistema amortiguador de proteínas  Ácido carbónico-bicarbonato  Sistema amortiguador de los fosfatos

Sistema amortiguador de proteínas • Más abundante en el líquido intracelular • 60-70% de la amortiguación de los líquidos corporales • El grupo carboxilo actúa como un ácido liberando H+ • El grupo amino actúa como una base aceptando H+ • Algunas cadenas laterales pueden actuar como amortiguadores

• pK de la oxihemoglobina = 6.7 • pK de la desoxihemoglobina=7.9

Sistema amortiguador ácido carbónico-bicarbonato pH = 6.1 + log [HCO3-] / 0.03 PCO2 [H+]=24X PCO2/ [HCO3-]

• Primera línea de defensa frente a cambios en [H+] • HCO3-/ H2CO3 =20/1 • CO2: eliminado por ventilación pulmonar de manera rápida • HCO3- : reabsorbido y sintetizado por los riñones • No puede proteger al organismo de cambios en el pH causados por trastornos pulmonares

Compensación respiratoria

• pH sanguíneo puede ser ajustado por un cambio en el volumen minuto respiratorio – Aumento de volumen minuto respiratorio • Mayor CO2 en el aire espirado • Disminución de pCO2 en sangre • Aumento del pH sanguíneo – Disminución del volumen minuto respiratorio • Disminución del pH sanguíneo

Compensación respiratoria

Sistema amortiguador fosfato H2PO4-

HPO42- + H+ pK = 7.2

• A pH =7,4 HPO42- /H2PO4- = 4 • Principal regulador del pH citosólico – Grandes cantidades de fosfato dentro de las células corporales y en el hueso

• Menos efectivo que el HCO3- como tampón del LEC – Concentración de fosfato en sangre baja (2 mEq/L)

• Participa en la excreción de exceso de H+ en la orina

Excreción renal de H+ • Las reacciones metabólicas producen 1mEq/litro de ácidos no volátiles por cada kg de peso corporal • La excreción de H+ en la orina es igual a la producción de ácidos no volátiles • Las células del tubulares del riñón sintetizan HCO3- además de reabsorber el filtrado: – Carga de HCO3- filtrada= 4320 mEq/día – Titulación de carga acida= 50-100 mEq/día

• Los H+ son excretados como ácidos titulables y NH4+

Reabsorción de HCO3– • Células del túbulo contorneado proximal y conducto colector reabsorben HCO3– y secretan H+ al fluido tubular • Túbulo contorneado proximal: – Intercambiadores Na+/H+ secretan H+ y reabsorben Na+

• Tubulo colector (células intercaladas) – Membrana apical- bombas de H+ (ATPasas) secretan H+ al fluido tubular – Membrana basolateral- intercambiadores HCO3– /Cl- que reabsorben HCO3–

TUBULO CONTORNEADO PROXIMAL

TUBULO COLECTOR (CÉLULAS INTERCALADAS)

Excreción renal de H+ como H2PO4TUBULO CONTORNEADO PROXIMAL

TUBULO COLECTOR (CÉLULAS INTERCALADAS)

Excreción renal de H+ como NH4+ TUBULO CONTORNEADO PROXIMAL

TUBULO COLECTOR (CÉLULAS INTERCALADAS)