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GUÍA DE ESTUDIO Nº 1: REGULACIÓN DE FUNCIONES CORPORALES Y HOMEOSTASIS Nombre:……………………………………………………………………Curso:………………………… Resumen de contenidos: - Conceptos fundamentales: homeostasis y medio interno - Regulación de la temperatura corporal - Regulación de la presión arterial - Regulación de la glicemia - Respuesta frente al estrés Habilidades a desarrollar: - Razonar, inferir y hacer conjeturas, en base a conocimientos previos y problemas. - Utilizar distintas fuentes de información. - Interpretar gráficos, fotografías, dibujos y esquemas funcionales. 1. Conceptos fundamentales sobre regulación El organismo debe reaccionar al ambiente para mantener su integridad Uno de los mayores problemas que enfrentan los organismos biológicos, especialmente los animales, son los cambios continuos del medio donde viven. La temperatura varía frecuentemente durante las 24 horas del día. También puede variar en el mismo lapso, La presión atmosférica, la humedad relativa, la disponibilidad de alimentos y otros factores que ejercen efectos importantes sobre las formas vivientes. Un organismo que no sea capaz de responder a estos cambios de forma adecuada, tiene pocas probabilidades de sobrevivir. Esta sobrevivencia depende de su capacidad para contrarrestar los cambios en su medio ambiente, de tal manera que al ser afectado por ellos, sus características internas no experimenten variaciones superiores a las que son compatibles con la vida. Este ajuste continuo de las condiciones interna a las circunstancias externas es lo que permite al organismo individual conservar su integridad e independencia frente a un mundo que cambia constantemente. Actividad 1: Evidenciando el gradiente ambiental a) ¿Cómo sería el gráfico de la figura 1, si se tratara de una serpiente y no de un ser humano? Justifica El medio interno es el lugar clave en que debe producirse el equilibrio de variables En un organismo multicelular complejo como el de los animales superiores, la mayor parte de las células que lo constituyen no están en contacto directo con el ambiente exterior, sino que viven sumergidas en el llamado líquido intercelular o intersticial, que junto a la linfa y el plasma, es considerado como el medio interno de los organismos superiores. En éstos, el líquido intercelular es el medio ambiente inmediato de las células corporales, y desempeña el papel que, en los seres unicelulares, está reservado al agua en que viven, vale decir, actúa como agente de intercambio de materiales con las células. Por su intermedio, el oxígeno y los nutrientes pasan desde la sangre hacia las células; a su vez, el CO2 y los desechos metabólicos de la célula pasan desde ella hacia la sangre, para ser finalmente eliminados del cuerpo. La tendencia del organismo a mantener constante su medio interno se denomina homeostasis. Actividad 2: Identificando la ubicación del medio interno. Muy simple. En los esquemas de la figura 2 colorea la ubicación del medio interno, según la definición previa. Justifica Temperatura ambiental v/s corporal 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Tiempo (h) T e m p e ra tu ra ( ºC ) Tº ambiental Tº corporal Figura 1. Gráfico de tº ambiental v/s corporal Figura 2. Esquemas de células interactuando con el plasma sanguíneo Profesora Soledad Pacheco E. Departamento de biología 2 El líquido intersticial se origina por el balance de dos presiones opuestas En el cuerpo humano, la cantidad total de agua corresponde aproximadamente al 60% del peso corporal. De esa agua, alrededor de dos tercios se encuentra dentro de las células, formando el líquido intracelular; el tercio restante está fuera de la célula, razón por la cual se le llama líquido extracelular. De acuerdo a su localización, el líquido extracelular (20% del peso corporal) se subdivide en el líquido intravascular (5%), que está dentro de los vasos sanguíneos y linfáticos, y el líquido intercelular o intersticial (15%), que baña todas las células del cuerpo. En la figura 3 se muestra el origen del líquido intercelular. Los capilares son el sitio de intercambio de materiales entre las células corporales y la sangre de los vasos sanguíneos. En el extremo arterial del capilar, la presión hidrostática (la ejercida por el agua contenida en la sangre) es mayor que la presión osmótica generada por las proteínas plasmáticas. Esta diferencia de presiones fuerza la salida de agua y de partículas pequeñas disueltas (glucosa, aminoácidos y otros nutrientes), desde los capilares hacia los espacios intercelulares, donde pasan a constituir el líquido intercelular o intersticial. El proceso descrito es una filtración, por que las partículas de mayor tamaño presentes en la sangre, incapaces de atravesar el endotelio vascular, permanecen al interior de éstos vasos. En el extremo venoso del capilar, la presión sanguínea se hace menor que la presión osmótica, determinando que parte del agua componente del líquido intercelular regrese por osmosis al interior de los capilares, llevando consigo los catabolitos (productos del metabolismo celular) disueltos que provienen de las células. En base a lo anterior, es fácil comprender que, como resultado de las actividades metabólicas, el organismo esté sujeto a cambios continuos que tienden a alterar su medio interno, al restarle sustancias incorporadas desde el medio externo o sintetizadas durante el anabolismo, o agregarle los materiales residuales del catabolismo. En definitiva, los mecanismos homeostáticos contrarrestan las modificaciones del medio interno inducidas por agentes, no sólo exteriores al organismo, sino también por aquellos generados en su interior. Actividad 3: Consecuencias de una alteración del medio interno Explica qué consecuencia tendría en el equilibrio del medio interno, que el plasma sanguíneo tuviese: a) un exceso de sales. b) falta de proteínas plasmáticas. c) menor número de glóbulos rojos que lo normal. La homeostasis se basa en sistemas de control bien establecidos Los mecanismos homeostáticos se estructuran en base a sistemas de control homeostáticos de origen nervioso y endocrino. Los distintos factores físicos y químicos que son mantenidos en forma constante por el organismo responden a una fisiología idéntica o al menos análoga a las vías de regulación de ciertas hormonas endocrinas. De esta manera, todo sistema de control homeostático posee los siguientes componentes: Estímulo Receptor Centro integrador Efector Del medio interno o externo, físico o químico, detectados por un... encargado de “comprender” la variación producida y enviar señales a través de vías aferentes hormonales o nerviosas hasta un... que puede estar en el sistema nervioso o en una glándula endocrina, procesando toda la información, a veces contrapuesta, que recibe desde los receptores para responder a través de una vía eferente nerviosa u hormonal hasta el... que es la estructura, generalmente un tejido muscular o glandular, encargado de ejecutar la respuesta más adecuada al estímulo. De esta manera, el estímulo original puede ser contrarrestado o eliminado. En todos los casos, el sistema de control sustenta una retroalimentación negativa, vale decir, cuando se produce un aumento en el producto de la reacción, disminuye su producción (y viceversa). Si bien existen mecanismos de retroalimentación positiva, estas tienden a asociarse con estados patológicos o anormales. Figura 3. Dinámica de presiones en el intercambio capilar 3 2. Regulación de la temperatura corporal A menos que estemos con fiebre, la temperatura de los tejidos del cuerpo se mantiene casi constante, independiente de la temperatura ambiental, la que puede provocar grandes alteraciones en la temperatura de la piel. Esta regulación es uno de los ejemplos más claros de retroalimentaciónnegativa, pues un imperceptible aumento de la temperatura sanguínea captado por los termoreceptores hipotalámicos es suficiente para hacer disminuir los mecanismos productores de calor y para aumentar la eficiencia de los que hacen que este se pierda, mientras que un leve descenso en ella provoca lo contrario. Los mecanismos involucrados en ello son, además, un buen ejemplo de regulación nerviosa y hormonal coordinadas entre sí. Cuando un individuo se expone al frío intenso, los receptores de la piel y los del hipotálamo envían señales hacia la corteza cerebral y hacia el hipotálamo mismo. Termorregulación. ESTÍMULO VÍAS NERVIOSAS CORTEZA CEREBRAL HIPOTÁLAMO TERMORRECEPTORES CUTÁNEOS TERMORRECEPTORES CENTRALES MÉDULA SUPRARENAL (DESCARGA DE ADRENALINA) MÚSCULOS DE LA PIEL (PIEL DE GALLINA) MÚSCULOS DEL ESQUELETO ARTERIOLAS CUTÁNEAS (VASOCONTRICCIÓN) TEMPERATURA DE LA PIEL TEMPERATURA DE LA SANGRE RESPUESTA VOLUNTARIA : Moverse RESPUESTA INCONCIENTE: tiritones Ambos centros elaboradores envían a los músculos esqueléticos la orden de contraerse involuntariamente en forma de tiritones, con lo que aumenta la producción de calor. Además, el hipotálamo activa una acción simpática responsable de la vasoconstricción cutánea en todo el cuerpo y de la piloerección, que tienden a disminuir la perdida de calor, y envía estímulos a la medula suprarrenal para que secreta adrenalina. 4 Ejemplo regulación hormonal de la temperatura corporal mediante retroalimentación negativa: 3. Regulación de la presión sanguínea. Otras situaciones de estrés fisiológico son aquellas que amenazan con hacer disminuir la presión arterial, ya que de ella depende que llegue la sangre, con nutrientes y oxígeno, a todos los tejidos del cuerpo. En su regulación, al igual que en la de la temperatura, se aprecia fácilmente que una disminución desencadena mecanismos que la hacen aumentar, mientras que su incremento provoca lo contrario. 4. Regulación de la glicemia. El control de la glicemia involucra a varios órganos y hormonas de acción antagónica La glucosa es un monosacárido proveniente de la digestión de los di y polisacáridos. Se absorbe en el intestino y es transportada al hígado, donde la mayor parte es almacenada en forma de glucógeno. La conversión de la glucosa a glucógeno es una función específica de las células hepáticas, denominada glucogénesis. Simultáneamente, dos mecanismos inversos tienden a incrementar el nivel de glucosa sanguínea: la glucogenólisis o reconversión del glucógeno en glucosa, y la gluconeogénesis o transformación de aminoácidos y ácidos grasos en glucosa. En definitiva, el nivel de glucosa en la sangre se mantiene más o menos constante, a una concentración media de 1 gramo por litro de sangre. La importancia fisiológica de la glucosa ya la conocemos: la degradación de la glucosa durante la respiración celular proporciona prácticamente toda la energía requerida para los procesos metabólicos. Una hipoglicemia (disminución del nivel normal de glucosa sanguínea) afecta en primer término al cerebro, pues las neuronas son incapaces de usar otro combustible distinto a la glucosa. La presión arterial depende, fundamentalmente, de tres variables: El débito cardíaco, la resistencia periférica y la cantidad de agua en el LEC, así que enfrentar una situación de estrés como una hemorragia hace necesario ajustar tanto la función cardiovascular como la renal, para lo que es necesario, en primer lugar, que estimulen los barorrepceptores ubicados en algunas arterias. Una vez que eso ocurre, se echan a andar mecanismos compensatorios tanto nerviosos como hormonales, siendo los primeros más rápidos y los segundos más duraderos. Los barorreceptores que han captado un descenso en la presión arterial envían impulsos aferentes al centro regulador de la función cardiovascular ubicado en el bulbo raquídeo el cual envía impulsos nerviosos que provocan vasoconstricción, y que activan la estimulación simpática del corazón, haciendo que este se contraiga con más fuerza y con mayor frecuencia para que aumente el gasto cardíaco. Por otra parte, los barorreceptores envían señales al SNC, desde donde estimula la secreción de la hormona antidiurética ADH), que provoca sensación de sed, vasoconstricción y, lo más importante, aumento de la permeabilidad de los túbulos renales al agua, para que esta pueda pasar de vuelta a la sangre. 5 Esto puede traducirse en vértigos, temblores musculares, visión borrosa, desmayos y otras afecciones más serias. Por otro lado, una hiperglicemia puede generar varios trastornos importantes. El aumento de la presión osmótica en los sitios donde se acumula la glucosa produce deshidratación celular. El aumento de glucosa rebasa sus posibilidades de retención renal, lo que se acompaña de menor reabsorción de agua: vale decir, hay glucosuria (azúcar en la orina) y poliuria (mucha orina). Esta misma situación produce polidipsia (sed intensa) y polifagia (aumento del apetito) para contrarrestar la pérdida de glucosa en la orina. Las glándulas endocrinas más involucradas en el control homeostático de la glucosa son el páncreas endocrino y las glándulas suprarrenales. Ambas producen hormonas específicas que actúan sobre un órgano blanco determinado e interactúan entre sí, regulando la cantidad de glucosa en la sangre. En este control se deben considerar tres grandes efectores: el tejido adiposo, los músculos y el hígado. Estos van a funcionar interviniendo ya sea en el aumento o la disminución de la glucosa sanguínea. De estos, el hígado debe ser considerado como un gran “amortiguador de glucosa”, ya que en forma rápida actúa entregando glucosa o acumulándola cuando las concentraciones de ella han aumentado en la sangre. PÁNCREAS El páncreas es una glándula mixta (anficrina): produce enzimas digestivas y hormonas. En 1869, el anatomista alemán Paul Langerhans, observó que el páncreas contenía grupos de células claramente separadas del tejido glandular circundante. Estos grupos constituían el 2% de la masa total del páncreas y aparecían como diminutas islas celulares o, como Langerhans las llamó, islotes. Los islotes de Langerhans están constituidos principalmente por células β que producen insulina y células α que secretan glucagón. Existe también un tercer tipo de células pancreáticas (células delta ) que secretan somatostatina, hormona que participaría en la regulación de la secreción de insulina y glucagón .Asimismo inhibe la secreción de la hormona del crecimiento y es hipoglicemiante. Diabetes mellitus La diabetes mellitus es un síndrome donde se altera el metabolismo de los carbohidratos, grasas y proteínas, bien por falta de secreción de insulina o por disminución de la sensibilidad tisular a esta hormona. Se conocen dos tipos de diabetes mellitus: 1. La diabetes de tipo I, también denominada diabetes mellitus insulinodependiente (DMDID), se debe a una falta de secreción de insulina. 2. La diabetes de tipo II, también denominada diabetes mellitus no insulinodependiente (DMNID), obedece a una menor sensibilidad de los tejidos efectores a las acciones metabólicas de la insulina. Esta menor sensibilidad a la insulina suele conocerse como resistencia a la insulina. INSULINA Facilita el transporte activo de la glucosa al interior de las células a través de la membrana celular, en especial a las células musculares y adiposas. En presencia de insulina, el exceso de glucosa es captado por las células musculares y almacenado como glucógeno. Por su parte, las células adiposas almacenan el exceso de glucosa como sustancias grasas. Además, la insulina promueve en el hígado la captación de glucosa y su almacenamientocomo glucógeno. En conjunto, todos estos efectos provocan una disminución de los niveles de glucosa en la sangre, por lo que la insulina es una hormona hipoglicemiante. GLUCAGÓN Estimula la movilización de glucosa, ácidos grasos y aminoácidos, desde los sitios de almacenamiento hacia la sangre. Como aumenta los niveles sanguíneos de glucosa, es una hormona hiperglicemiante. Los efectos del glucagón son opuestos a los ejercidos por la insulina; de esta manera se contribuye a regular los niveles de glucosa en la sangre (glicemia). También influyen en la glicemia las hormonas hiperglicemiantes: hormona del crecimiento, adrenalina y cortisol. 6 El efecto esencial de la falta de insulina o resistencia a la insulina sobre el metabolismo de la glucosa consiste en que la mayoría de las células, con excepción de las del encéfalo, no absorben ni utilizan de modo eficiente la glucosa. El resultado es un aumento de la glicemia, un descenso progresivo de la utilización celular de la glucosa y un aumento de la utilización de las grasas y de las proteínas. Debido a que la insulina es incapaz de promover el transporte de la glucosa hacia las células del cuerpo, el nivel de glucosa sanguínea es alto y la glucosa se pierde en la orina (glucosuria). Los signos patognómicos de la diabetes mellitus son las tres “polis”: poliuria, excesiva producción de orina debido a la incapacidad de los riñones de reabsorber agua; polidipsia, sed excesiva; y polifagia hambre excesiva. Diabetes de tipo I. Ausencia de producción de insulina por las células beta del páncreas. La lesión de las células beta del páncreas o las enfermedades que alteran la producción de insulina pueden ocasionar una diabetes de tipo I. Las infecciones víricas y los trastornos autoinmunitarios pueden contribuir a destruir las células beta de muchos enfermos con diabetes de tipo I, pero la herencia también desempeña una función primordial que establece la vulnerabilidad de estas células a su destrucción. En algunos casos, puede existir una tendencia hereditaria a la degeneración de las células beta sin ninguna infección vírica ni enfermedad autoinmunitaria. La diabetes de tipo I suele empezar alrededor de los 14 años de edad y por esta razón, también se denomina muchas veces diabetes mellitus juvenil. La diabetes de tipo I puede empezar de manera muy brusca, en tan solo unos días o semanas, con tres secuelas esenciales: 1) hiperglicemia, 2) aumento de la utilización de las grasas con fines energéticos y de la síntesis de colesterol en el hígado y 3) reducción de las proteínas orgánicas. También se llama diabetes mellitus insulino- dependiente (IDDM) porque se requieren inyecciones de insulina para evitar la muerte. La aparición de la IDDM es más común en persona menores de 20 años, a pesar de que persiste por toda la vida. Diabetes de tipo II. Resistencia a los efectos metabólicos de la insulina. La diabetes tipo II se genera por una sensibilidad muy mermada de los tejidos efectores a las acciones metabólicas de la insulina, estado conocido como resistencia a la insulina. Este síndrome, al igual que la diabetes de tipo I, se acompaña de numerosas alteraciones metabólicas, pero los cetoácidos no suelen elevarse. La diabetes de tipo II es mucho más común todos los casos de diabetes. En general, empieza a partir de los 40 años, a menudo en la década de los 50 a los 60, y se instaura de manera gradual. Por eso, a este síndrome se le conoce como diabetes del adulto. A diferencia de la de tipo I, la diabetes de tipo II se asocia con un incremento de la insulina plasmática. Esto se debe a una respuesta compensadora de las células beta del páncreas por el descenso en la utilización y depósito de los hidratos de carbono y el incremento consiguiente de la glicemia. El resultado es una hiperglicemia discreta tras la ingestión de hidratos de carbono en las primeras fases de la enfermedad. En las últimas etapas de la diabetes de tipo II, las células beta del páncreas se “agotan” y no son capaces de producir la insulina suficiente para evitar una hiperglicemia más intensa, sobre todo tras ingerir una comida rica en hidratos de carbono. La mayoría de los enfermos con diabetes de tipo II son obesos. Importante: La glicemia es la medida de concentración de glucosa libre en la sangre o plasma sanguíneo. Durante el ayuno, los niveles normales de glucosa oscilan entre 60 y 99 mg/dL. Cuando la glicemia es inferior a este umbral se habla de hipoglicemia. Genera una serie de síntomas, los cuales pueden incluir nerviosismo, temblor, sudor o cansancio. Cuando la glicemia supera los 126 mg/dL se alcanza la condición de hiperglicemia. Los síntomas comunes son: boca seca, sed, orinar frecuentemente, cansancio y visión borrosa. 7 Actividad 4: El siguiente gráfico muestra los resultados de un examen realizado en ayunas a dos individuos (P y Q) luego de administrarles una misma dosis de glucosa vía oral GLÁNDULAS SUPRARRENALES Las dos porciones funcionales que poseen estas glándulas, corteza y médula, secretan hormonas relacionadas con el control de la glicemia. En la zona fascicular de la corteza se producen los glucocorticoides y en la médula, de la adrenalina. Glucocorticoides Corresponden a un grupo de hormonas esteroidales conformadas por cortisol y corticosterona, de las cuáles la más importante es la primera, por representar el 95% del total de glucocorticoides secretados. Si bien aquí estudiamos su efecto sobre la glucosa, cabe recordar que estas hormonas poseen otras funciones. Su acción sobre la glicemia consiste en estimular la gluconeogénesis. Esto adquiere importancia durante períodos prolongados de ayuno, donde las reservas de glucógeno se han agotado. Para lograr la gluconeogénesis, los glucocorticoides tienen un efecto catabólico sobre las proteínas, provocando la desaminación de estas y movilizan glicerol y ácidos grasos de los depósitos de lípidos. La secreción de glucocorticoides es regulada por el sistema hipotálamo-hipófisis, a través de la adrenocorticotrofina (ACTH), mediante retroalimentación negativa de la [corticosterona] sobre el hipotálamo. Al estar sometido a estrés, el hipotálamo es estimulado por vía nerviosa debido a la acción de la corteza cerebral. Adrenalina Representa el 80% de la secreción de la médula adrenal y se origina por adición de un grupo metilo a la noradrenalina (que representa el otro 20% de la secreción). Esta transformación se ve favorecida por una alta concentración de glucocorticoides. De la misma forma que el glucagón, la adrenalina ocasiona glucogenólisis, permitiendo una vía rápida de obtención de glucosa tras romper los enlaces glucosídicos vía fosforilasas. Tiene, por tanto, efecto hiperglicemiante. Si bien los niveles de adrenalina se regulan mediante retroalimentación negativa, ante situaciones de estrés, hipoxia (falta de oxígeno disuelto en la sangre) o hipoglicemia, es activado el control nervioso simpático: el hipotálamo estimula por vía nerviosa a la médula suprarrenal a través de fibras simpáticas para que produzca adrenalina, la cual actúa a nivel hepático y muscular, desdoblando el glucógeno en glucosa. Junto al aumento en la glicemia, la adrenalina genera un aumento de la presión arterial y del flujo de sangre a los músculos, aumento del metabolismo celular, de la fuerza muscular y de la velocidad de coagulación sanguínea. 5. Estrés y homeostasis El estrés es un estado o situación del cuerpo producido por diversos “agentes nocivos” y manifestado por un conjunto de cambios. Puede definirse también como el comportamiento innato de los animales frente a una amenaza. Es una respuesta defensiva o adaptativa del organismo, con la finalidad de controlar su reacción ante un estímulo que percibe peligrosoo le produce estrés. Es una conducta normal y sana de los individuos, pero puede transformarse en una patología si se mantiene en el tiempo y se combina con cuadros ansiosos. A) Según los resultados obtenidos, ¿Cuáles son las conclusiones que puedes extraer? …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… ………………………………………………….……… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… 8 Cualquier estímulo que induzca una respuesta de estrés se denomina estresor. Un estresor puede ser de naturaleza física, como la deshidratación o la exposición continuada al frío o al calor. Otros estresores son de naturaleza psicológica como reacciones emocionales fuertes, como la violencia, el maltrato, el despido del trabajo, el bullying, la muerte de un ser querido. Los mecanismos homeostáticos del organismo tratan de contrarrestar el estrés. Cuando tienen éxito, el medio interno se mantiene dentro de los límites normales. Si el estrés es inusual, extremo o de larga duración los mecanismos normales pueden no ser suficientes. El estrés puede ser agudo, como cuando el individuo siente una amenaza inmediata a su vida, y hace reaccionar al organismo por medio de una respuesta innata que asegure su supervivencia, es la respuesta fisiológica normal ante un estímulo estresor. El estrés crónico se genera cuando la situación que provoca estrés se extiende por tiempos prolongados. Desajusta al organismo y puede desencadenar una enfermedad por mala adaptación. Los individuos que se enferman por estrés suelen presentar una serie de molestias, como dolores musculares, cansancio, irritabilidad y aumento de las enfermedades infectocontagiosas, ya que su sistema inmune se encuentra deficiente. En consecuencia, este tipo de estrés resulta nocivo y puede llevar a la muerte. Un agente estresor exógeno, es aquel que proviene del ambiente. Un agente estresor endógeno, es aquel que surge del mismo individuo, como el miedo frente a una amenaza. El estrés fisiológico corresponde a un estado del organismo. El estrés psicológico podría definirse como un estado de la mente. Está producido por estresantes psicológicos y se manifiesta por un síndrome. El estresante psicológico es algo que el individuo percibe como una amenaza a su supervivencia o a su propia imagen. Además, no es necesario que esta amenaza sea real. Sólo tiene que serlo para el individuo. ¿Hay alguna relación entre el estrés psicológico y el fisiológico? La respuesta es claramente sí. El estrés fisiológico suele ir acompañado de un cierto grado de estrés psicológico. En muchas personas el estrés psicológico produce algunas respuestas de estrés fisiológico. Por ejemplo, se dice que, antiguamente, cuando los chinos sospechaban que una persona mentía, le hacían masticar polvo de arroz y luego escupirlo. Si el polvo salía seco, no humedecido por la saliva, consideraban al sospechoso culpable. Parece ser que sabían que mentir pone “nerviosas” a las personas y que el nerviosismo les deja la boca seca. (Recuerde que el sistema simpático inhibe la secreción de saliva, “lucha o huida”). RESPUESTA AL ESTRÉS En sus investigaciones Selye (1930) demostró que muchas condiciones estresantes desencadenaban una secuencia similar de cambios corporales. Estos cambios los llamó Síndrome General de Adaptación o simplemente Respuesta al Estrés. Los experimentos iniciales de Selye estuvieron orientados a descubrir una nueva hormona sexual, para lo cual inyectó extracto de ovario en ratas. Un análisis meticuloso de los resultados le permitió observar cierta constancia en los cambios producidos, los que incluían, entre otros, hipertrofia de la corteza adrenal o la aparición de úlceras gástricas y duodenales. Asimismo, la magnitud de estos cambios fue proporcional a la cantidad de extracto ovárico inyectado. Seyle definió que independientemente de la naturaleza del estímulo nocivo, el organismo responde de manera estereotipada. Esta reacción representa un esfuerzo del organismo para adaptarse a la nueva condición a la que es sometido, y la denominó Síndrome general de adaptación (SAG). El SAG, tal como lo describió Selye, incluye tres etapas universales. • Respuesta inicial de lucha o huida. • Una reacción de resistencia. • Una fase de agotamiento. Respuesta de lucha o huida. Originalmente Selye la llamó fase de reacción de alerta por ser inmediata, es iniciada por impulsos nerviosos desde el hipotálamo hacia la división simpática del sistema nervioso autónomo, lo que incluye también a la médula suprarrenal, (recuerde que el estímulo del simpático estimula la secreción de las catecolaminas hormonas adrenalina y noradrenalina, por la médula suprarrenal). Reacción de resistencia Se inicia en gran parte por hormonas liberadoras hipotalámicas, por ello es más tardía. La CRH (hormona liberadora de corticotrofina) estimula a la adenohipófisis a secretar ACTH. Esta hormona trófica estimula a su vez a la corteza suprarrenal a secretar altas cantidades de cortisol. El cortisol estimula la degradación de triglicéridos (lipolisis). Estimula también el catabolismo de las proteínas musculares aportando así aminoácidos como sustrato para la gluconeogénesis en el hígado. Por otra parte, la presencia prolongada del cortisol deprime al sistema inmune. Si el estresor es eliminado, significa que se ha sobrevivido al episodio causante del estrés, se han impuesto los mecanismos homeostáticos y el organismo regresa a la normalidad. A veces esto no ocurre y se pasa a la fase de agotamiento. 9 ESTRÉS Y ENFERMEDAD Aun cuando no se puede precisar como el estrés está involucrado en las enfermedades humanas, si es manifiesto que pueden desencadenar trastornos al inhibir en forma temporal el sistema inmunitario. Dentro de los trastornos relacionados con estrés se cuentan la gastritis, la colitis ulcerosa, el síndrome de colon irritable, la hipertensión, la artritis reumatoide, los dolores de cabeza tipo migrañas y la depresión. Es también sabido que una persona bajo estrés tiene un riesgo mucho mayor de desarrollar una enfermedad crónica o morir prematuramente. Fase de agotamiento Si las reservas del cuerpo bajan a tal punto que no pueden sostener la fase de resistencia sobreviene el agotamiento. La exposición por largo tiempo al cortisol y las otras hormonas involucradas en la reacción de resistencia pueden provocar: • Desgaste muscular. • Úlceras en el tubo digestivo. • Supresión del sistema inmune. • Falta de las células beta pancreáticas (secretoras de insulina). 10 6. Equilibrio el volumen hídrico La mantención del medio interno se basa en el equilibrio del volumen hídrico Como los animales terrestres no siempre tienen acceso automático al agua dulce o salada, deben regular su contenido hídrico equilibrando las ganancias y las pérdidas: Los animales ganan agua: Bebiendo líquidos e ingiriendo alimentos que contienen agua Por procesos oxidativos que se producen en las mitocondrias. Ej. al oxidarse 1 gramo de glucosa, se forman 0,6 gramos de agua, al oxidarse 1 gramo de proteína, se originan 0,3 gramos de agua y al oxidarse 1 gramo de grasa, se produce 1,1 gramos de agua. En promedio, el humano bebe aproximadamente 2.300 mililitros de agua por día en alimentos y bebidas, y gana unos 200 mililitros adicionales por la oxidación de las moléculas de nutrientes. Al mismo tiempo, se pierde agua: A través de los pulmones, en la forma de exhalación de aire húmedo Por las heces fecales Por la piel, tanto por transpiración como por evaporación Por excreción en forma de orina, porcentualmente la vía másimportante de todas Actividad 5: Deduciendo por qué las pérdidas de agua son variables a) Explica la causa de las diferencias entre las tres columnas de datos de la tabla 1 b) ¿Cuál es el órgano más relevante en la pérdida de agua en reposo? La regulación del equilibrio hídrico incluye traspasos de agua entre compartimientos intra y extracelulares El cuerpo tiene tres compartimientos hídricos principales: el plasma (7%), el líquido intersticial y la linfa (28%) y el líquido intracelular (65%). Los volúmenes aproximados aparecen en la tabla 2. El agua absorbida por el tracto digestivo, la principal fuente de ganancia hídrica, pasa en gran medida hacia los capilares intestinales y entra en el plasma por medio de la osmosis. Debido al transporte activo de moléculas simplificadas y de sales minerales hacia el interior de los capilares desde el intestino, el plasma sanguíneo se vuelve hipertónico1 en comparación con el contenido intestinal, y por eso el agua tiende a seguir a las partículas en disolución, en dirección hacia el plasma. (La ganancia o pérdida de agua desde el plasma es de extrema importancia para el mantenimiento de una presión arterial estable y para la normalidad de la función cardiaca). La presión hidrostática fuerza al líquido a través de las paredes capilares en dirección al espacio intersticial. Sin embargo, la mayor parte de este líquido vuelve a incorporarse al plasma por osmosis o a través de los vasos linfáticos. El agua que permanece en el compartimiento intersticial entra en contacto con las células de los tejidos. Como sus membranas son permeables al agua, ésta se mueve libremente hacia el interior 1 Hipertónico: equivale a "mayor concentración que", es decir, se utiliza respecto a un líquido de referencia. Ej. un té con más azúcar que otro es hipertónico, en la medida que el otro posee efectivamente menos azúcar. El ser hipertónico implica poseer mayor presión osmótica, es decir, mayor tendencia a captar agua por osmosis. Tabla 1. Variación de la pérdida de agua en distintas situaciones Pérdidas diarias de agua al día (ml) A temperatura normal En clima caluro so Tras ejercicio intenso y prolonga do Respiración 350 250 650 Orina 1400 1200 500 Piel (perspiración insensible) 350 350 350 Piel (transpiración) 100 1400 5000 Heces 100 100 100 Total 2300 3300 6600 Tabla 2. Composición volumétrica del cuerpo humano Componentes sólidos 40% del peso del cuerpo 40% Agua: 40 litros 60% del total del peso 3 litros de plasma 2 litros de glóbulos rojos 10 litros de líquido intersticial y linfa 25 litros de líquido intracelular Principales flujos de agua entre compartimientos del cuerpo humano 11 de las células. Por lo tanto, el agua se encuentra en constante movimiento de un compartimiento a otro. Varios factores afectan al movimiento del agua de un compartimiento a otro. La deshidratación, pérdida de agua mayor que la ingestión, incrementa la concentración de solutos del líquido extracelular; en consecuencia, el agua se desplaza hacia el exterior de las células, incluyendo a las de la mucosa bucal, dando la sensación de sequedad que asociamos con la sed. El sudor humano, a diferencia del de la mayoría de los mamíferos, contiene sal. En caso de sudor profuso, si se repone el agua, pero no la sal, el agua se desplazará hacia el interior de las células corporales diluyendo su contenido. Los efectos de tal dilución son particularmente graves en el sistema nervioso central, y la intoxicación hídrica puede dar lugar a desorientación, convulsiones, coma e incluso muerte antes de que pueda ser excretado el exceso de agua. Una cantidad de disfunciones fisiológicas, como la retensión de sal, que puede ocurrir como consecuencia de una enfermedad renal, o la pérdida de proteínas plasmáticas como resultado de la inanición, pueden conducir a la acumulación de líquido en el espacio intersticial, situación conocida como edema. La capacidad selectiva de la membrana plasmática genera gradientes iónicos Recordemos conceptos vistos en años anteriores: La membrana plasmática presenta una permeabilidad selectiva, es decir, es permeable al agua pero impermeable a ciertos solutos disueltos en agua. Cada vez que la concentración de solutos es mayor en un lado de la membrana que en el otro, pasa agua a través de la membrana hacia el lado de mayor concentración de solutos (osmosis) hasta alcanzar el equilibrio osmótico. En el caso de la célula, ésta se hincha o se deshidrata. El medio isotónico es aquel en el cual las células no sufren cambios en su contenido acuoso. El medio hipertónico – por ejemplo una solución salina - causa aumento de volumen celular. El medio hipotónico – como el agua destilada - causa disminución del volumen celular. Ambas situaciones se esquematizan en la figura 5 Actividad 6: Hacia dónde van los iones. En la serie de gráficos de la figura siguiente, se indican las concentraciones de los principales constituyentes presentes en el medio interno, respecto al medio intracelular. Estudia los gráficos con atención. a) Señala cuál es la dirección del gradiente a través de las membranas plasmáticas de los iones: sodio, potasio, cloruro y fosfato. b) Si hay mayor concentración de iones al interior de las células que en el intersticio o el plasma, ¿por qué las células no tienden a reventarse con agua? c) ¿Cuál parece ser el ion más relevante en la regulación del flujo osmótico? Justifica Porcentaje comparativo de iones entre el medio interno y el ambiente celular
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