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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 � 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. 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. � 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 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%. 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. Bibliografía -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. 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? 60% agua intracelular 2/3 extracelular 1/3 MEDIO INTERNO (milieu interieur C. Bernard) 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 • 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 Homeostasis • Sistemas funcionales • Sistemas de control • transporte líquido extracelular • dos etapas ¿Quien mantiene esta constancia? • Sistemas funcionales • Sistemas de control ¿Quien mantiene esta constancia? • No regulados o de lazo abierto • Regulados o de lazo cerrado ENTRADA SALIDAf(x) ENTRADA SALIDAf(x) Sistemas • Retroalimentación negativa • Retroalimentación positiva ENTRADA SALIDAf(x)- punto ajuste ENTRADA SALIDAf(x)+ punto ajuste Sistemas regulados Sistemas de control • Genético • Organos • Sistémico • SN • niveles NT modula expresión receptores • Respiratorio • curva disociación Hb-O2 • Sistema barorreceptor • PA -> centro vasomotor -> SNA -> VS-RP Sistemas de control 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 VISION CEREBRO Carril derecho Fuera del carril VIENTO MUSCULOS VOLANTE Diferencia Sistemas de control Regulador Sistema control Transductor Comparador Señal control Señal error Salida Perturbación Ganancia = corrección/error Sistemas de control Regulador Efector Transductor Comparador Señal control Señal error Infusión de líquido 100 mm Hg 175 mm Hg 100 mm Hg 125 mm Hg Corrección = 125-175 Error = 125-100 Ganancia = -50/+25 = -2 Sistemas de control 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 IngestaIngesta Eliminaciónminación Bebidas 1200 ml Orina 1400 ml Alimentos 1000 ml Perspiratio 800 ml Oxidación 300 ml Sudor 100 ml Heces 200 ml Total 2500 ml 2500 ml Balance neto = 0 •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 Absorción-ingesta de líquidos 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) • ↓ tª --> ↓ p.vapor agua atmósfera ----> ↑perdida agua • Sudor • Heces • ↑frecuencia respiratoria • ↑temperatura corporal ¿Como se pierde líquido con el ejercicio? 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 0 20 40 60 80 100 0 40 60 edad 75 57 47 % agua peso corporal 0 25 50 75 100 35% 45% 60% % agua 183952 36 27 21 24 18 14 22 1613 Solidos LEC LIC Grasa % agua peso corporal masa corporal magra Variación del agua corporal total con la edad y la cantidad de tejido adiposo ACT 73% células intracelular gb/gr sangre (80 ml/kg) plasma (45ml/kg) extracelular intersticial transcelular Compartimentos líquidos Plasma parte acelular de la sangre Plasma sin fibrina: suero 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 199 ml/kg 7-16 años) Plasma ⇆ líquido intersticial → linfáticos V liq intersticial = v distribución marcadores extracelulares - v plasmático Líquido intersticial exceso ↓ 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 glóbulos rojos capilar coloide células epiteliales dos barreras de intercambio: a) capilar sanguíneo b) capa células epiteliales Indicador cantidad Q Concentración del indicador C Volumen del recipiente Q V = 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 Determinación del volumen de los compartimentos líquidos: principio de dilución del indicador t [ ] 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 Determinación del volumen de los compartimentos líquidos 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 Distribución iónica en los compartimentos UT II: Movimiento de sustancias a través de membranas Tema 4.- Membrana citoplasmática: difusión, d ifusión faci l itada, 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 • Membrana • Proteínas canal • Difusión facilitada • 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 M s = !D s A "c s "x M s = mol !cm 2 s c2 c1 A x c = c2-c1M D s = cm 2 s 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) 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 sin partición paso de un lado a otro de la célula implica cambio de fase para moléculas neutras: Ps: coeficiente permeabilidad Ps es dependiente coeficiente de partición (liposolubilidad) Difusión: membrana con partición M s = −AP s Δc 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 KM Vmax/2 Vmax [s] Difusión facilitada Centro de unión específico para el soluto Transporte saturado cuando todos los centros ocupados (Vmax) Constante característica Km Transporte puede ser bloqueado Transporte activo Transporte activo Na - glucosa Na - H Na - Cl - H2O Transporte mediante vesículas exocitosis segregar macromoléculas formar membrana endocitosis pinocitosis fagocitosis transcitosis f 1 = m 0 +m m 0 f 2 = 1 [s] [s] [H2O][H2O] Osmosis membrana semipermeable f: fracción molar mo: moles solvente m1: moles soluto 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 Presión osmótica [s] [s] Presión osmótica presión osmótica depende del número partículas disueltas π = nRTC n: número de partículas osmoticamente activas nC: osmolaridad (osmoles/l) disoluciones diluidas Presión osmótica número de partículas osmoticamente activas puede ser mayor que la [M] glucosa n = 1 ⇒ glucosa ClNa n = 2 ⇒ Cl- + Na+ Cl2Ca n = 3 ⇒ 2 Cl- + Na+ isosmóticas / hiperosmóticas / hiposmóticas Presión osmótica π = nRTφC 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. • arterias -> arteriolas -> capilares -> venulas -> venas • capilares: preferenciales y verdaderos • anastomosis arteriovenosas •linfáticos • endotelial, válvulas, músculo liso, ganglios Vasos sanguíneos Vasos sanguíneos Vasos sanguíneos metarteriola capilares esfínteres precapilares células músculo liso Arteriola 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 vascular- interticial 10 20 30 40 50 60 80 100 0 320 160 80 40 20 10 10 20 40 80 160 3205 Tono normal Diametro vascular, um % P re si ó n i n tr a v a sc u la r c a p il a re s arteriolas venulas • Flujo laminar • Caída progresiva Ph • Mayor caída 40 - 8 um (80-30 mmHg) • VC moderada PA amortiguada capilares Control de la microcirculación VC moderada 10 20 30 40 50 60 80 100 0 320 160 80 40 20 10 10 20 40 80 160 3205 Tono normal Diametro vascular, um % P re si ó n i n tr a v a sc u la r c a p il a re s arteriolas venulas Vasocdilatación Vasoconstrición Control de la microcirculación • 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 vascular- interticial • 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 • en ausencia de variaciones de presión central el flujo se controla con RT • la resistencia arteriolar la más importante flujo = PA − PV RT PA PV R T = R A + R V RA RV • VCa: ↑ RA ↓ Rv/RA ↓ Pc • VDa: ↓ RA ↑ Rv/RA ↑ Pc • VC y VD venular efectos opuestos Determinantes de las presiones microvasculares P C ⇒ R V R A P C = R V R A ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ P A + P V 1+ R V R A ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ P C = P A − P V PA PV RA RV PC 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 moléculas con mayor concentración en plasma que en intersticial generan fuerza osmótica que introduce l íqu ido y so lutos permeantes en los capilares fuerza oncótica o coloidosmótica ultrafiltración: líquido sale del capilar reabsorción: líquido entra en los capilares Presión osmótica 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 Π = C s RT presión osmótica concentración soluto no permeante 37ºC 19.3 mmHg kg/mOsm las fuerzas osmóticas se pueden describir de dos formas: - en términos de concentración osmolar - fuerza hidrostática necesaria para impedir el flujo osmótico Ultrafiltración P h −Π Π =Π p −Π iP h = P c − P i Lp: conductividad hidráulica ↑fenestrados /- contínuos /↓ tight A: área de intercambio σ: coeficiente de reflexión 1: impermeable a proteínas 0,98-0,90 JV =LPA Pc − Pi( )−σ Πp −Πi( )⎡ ⎣ ⎤ ⎦ [30-(-3)]-[28-8]=13 [10-(-3)]-[28-8]=-7 9/10 reabsorbidos promedio con σ =0,95 es de 0,75 mmHg músculo+piel 300 ml/hr 7 l/día 70 Kg • espacio intersticial • líquido intersticial: 15% (?) del agua total • + mitad “proteínas plasmáticas” • colágeno + mucopolisacaridos • líquido intersticial • 100 ml/kg músculo esquelético • 350 ml/kg piel Linfa 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 Volumen, ml/kg P re si ó n , m m H g Piel Músculo compliancia compliancia linfático flujo linfático válvulas músculo liso músculo estriado movimiento Linfa 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. membrana capilar membrana células epiteliales plasma líquido intersticial lí q u id o t ra n sc e lu la r folículo glóbulos rojos capilar coloide células epiteliales Líquidos transcelulares 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 • 150 ml • 500 ml/d • plexos coroideos • granulaciones aracnoideas • amortiguar golpes: – diferencia densidad LCR/Cerebro • eliminación de desechos Líquido cefalorraquídeo Composición y formación LCR Similar plasma sanguíneo muy pocas proteínas: 70 g/l vs 0,2 g/l) menos K+: 4 vs 3 menos Ca+2: 2.5 vs 1 más Mg+2 0.7 vs 1 Na Na Na Na Cl Cl Cl Cl K K HCO3 HCO3HCO3 Cl H2O H ATP ATP PC LCRSangre HCO3 H2OCO2 H Int. PC 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 CP CA Iris EC Líquidos oculares CP CA Iris EC cartílago articular membrana sinovial cápsula articular membrana fibrosa periostio cavidad articular con líquido sinovial 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 1 M X+ 0,1 M X+ 0 -mV +mV Potencial electroquímico 0 -mV +mV g [] Potencial electroquímico 0 -mV +mV - + g [] g e Potencial electroquímico 0 -mV +mV - + - + g [] g e Potencial electroquímico 0 -mV +mV - + - + - + - + - + - + g [] g e Potencial electroquímico zF(EA − EB) Δµ x( ) = µA ( x ) −µB ( x ) = RT ln x[ ]A x[ ]B + zF(EA − EB) RT ln x[ ]A x[ ]B Desplazamiento a favor de gradiente Δµ(x) = µA ( x ) −µB ( x ) = + Δµ(x) = µA ( x ) −µB ( x ) = − Δµ(x) = µA ( x ) −µB ( x ) = 0 Potencial electroquímico (EA − EB) = − RT zF ln x[ ]A x[ ]B RT ln x[ ]A x[ ]B + zF(EA − EB) = 0 equilibrio electroquímico (EA − EB) = RT zF ln x[ ]B x[ ]A Ecuación de Nernst Ecuación de Nernst (Ei − Ee) = RT zF ln x[ ]e x[ ]izF(EA − EB) = −RT ln x[ ]A x[ ]B Potencial electroquímico Ek = RT zF ln K[ ]e K[ ]i = −95mV Em depende de K+ K+ 4 mM K+ 140 mM -95 mV flujo pasivogq ge Bases iónicas del Em a.- Neurona permeable a potasio aumento de [K]e -> despolariza Ek = RT zF ln K[ ]e K[ ]i = −85mV K+ 6 mM K+ 140 mM -85 mV Bases iónicas del Em a.- Neurona permeable a potasio -95 mV 0 mV Ek = RT zF ln K[ ]e K[ ]i sale entra Bases iónicas del Em a.- Neurona permeable a potasio Ek = RT zF ln K[ ]e K[ ]i = −96mV ENa = RT zF ln Na[ ]e Na[ ]i = +66mV K+ 4,1 mM Na+ 145 mM K+ 150 mM Na+ 12mM -90 mV K+ Na+ Na+ no determina Em Bases iónicas del Em b.- Neurona permeable a potasio y sodio -96 mV 0 mV sale entra +66 mV Em Bases iónicas del Em b.- Neurona permeable a potasio y sodio [K]eff = [K]+ PNa PK[Na] PNa PK = 0,01• Si el flujo de Na + es 1/100 el flujo de K + • 100 Na + = 1 K+ [K]eff = [K]+ 0,01[Na]• Er = RT zF ln [K]e + p[Na]e [K]i + p[Na]i = −87• Bases iónicas del Em b.- Neurona permeable a potasio y sodio Er = RT zF ln [K]e + rp[Na]e [K]i + rp[Na]i = −90 •Estado estacionario no equilibrado: Em y [] no varían con el tiempo hay gasto energético •3Na+ x 2K + •electrogénica • Bases iónicas del Em c.- Bomba sodio-potasio Em = RT F ln PK[K]e + PNa[Na]e + PCl[Cl]i PK[K]i + PNa[Na]i + PCl[Cl]e Potencial de membrana Ecuación de Goldman-Hodgkin-Katz 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 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 Tiempo (ms) Canales Na+ Canales K+ Activación Inactivación Potencial de membrana Conductancia Corriente gNa gK IK INa 20 0 -20 -40 -60 -80 500 ns 25 nA P o ten cial d e m em b ran a Corrientes iónicas del potencial de acción 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 • Reobase: I mínima • Cronaxia: duración estímulo 2T • Cronaxia alta <-> baja excitabilidad Curva intensidad-duración I t Reobase 1T Cronaxia 2T Potencial de acción Conducción del potencial de acción Potencial de acción Diámetro µm Velocidad m/s Localización Aα 20-12 120-70 Propioceptores, motoneuronas Ia, Ib Aβ 12-2 70-30 Tacto, Presión II Aγ 6-3 30-15 Husos neuromusculares III Aδ 5-2 30-12 Temperatura, dolor III B < 3 15-3 S.N.A. preganglionares mielínicas C 1,3-0,3 2,30,5 S.N.A. Postganglionares Dolor Interoceptores IV Potencial de acción Tema 26 Nefrona Circulación renal Filtración glomerular Organización general del sistema renal Funciones del riñón 1. Regulación del equilibrio hidroelectrolítico: – Composición iónica del líquido extracelular: • controlando excreción de los principales iones inorgánicos: – Na+, K+, Ca2+ , Mg2+,Cl-, H +, CO3H-, PO4H3 -,… – Osmolaridad, volumen de líquido extracelular , • en coordinación con el sistema cardiovascular • controlando excreción de Na+ y agua 2. Balance ácido básico 3. Regulación de la presión arterial: – Equilibrio de Na+ – Sistema Renina-Angiotensina Funciones del riñón 4. Excreción de catabolitos: – Urea – Ac. Úrico – Creatinina 5. Excreción de sustancias extrañas: – Fármacos – Tóxicos 6. Regulación de la producción de glóbulos rojos: – Síntesis y secreción de eritropoyetina (EPO) 7. Metabolismo del calcio y fósforo: – Hidroxilación en posición 1 del 25-OH-colecalciferol calcitriol Anatomía topográfica del riñón Anatomía macroscópica del riñón Nefrona: la unidad funcional del riñón Los diferentes componentes de la nefrona • corpúsculo renal: – donde se filtra la sangre – componente filtrante • túbulo renal: – donde se vierte el fluido filtrado – componente tubular 9 Vascularización renal Inervación renal • Sistema nervioso simpático: – Arteriolas aferentes – Arteriolas eferentes – Aparato yuxtaglomerular – Segmentos tubulares • Sistema nervioso parasimpático – Arteriolas eferentes Nefronas Corticales • 80-85% de la totalidad= 2,1 millones • Corpúsculos y la mayor proporción de las asas de henle en la zona externa de la corteza Nefronas Yuxtamedulares • 15-20% de la totalidad=0,4 millones • Corpúsculos en la zona de la corteza más próxima a la médula y largas asas de henle . • Capilares peritubulares y vasos rectos Componente filtrante • Capsula de Bowman rodea el espacio capsular – Podocitos cubren los capilares formando la capa visceral – Epitelio escamoso simple forma la capa parietal de la cápsula • Capilares glomerulares Aparato yuxtaglomerular • Células granulares: – Pared de las arteriolas aferentes – Secretan renina • Células de la mácula densa: – Pared de la rama ascendente gruesa del asa de Henle – Control de la secreción de renina – Control de la filtración glomerular • Células mesangiales extraglomerulares • Capa celular de epitelio simple forma las paredes del túbulo • Distintas características según función del segmento – Microvellosidades – Cúbico o plano – Receptores hormonales Componente tubular Procesos básicos renales Filtración glomerular Reabsorción tubular Secreción tubular Excreción urinaria Table 19-1 Los procesos básicos no son excluyentes Filtración glomerular La filtración glomerular origina: • Flujo de un volumen de plasma libre de proteínas desde el interior del glomérulo hacia la cápsula de Bowman • Presión sanguínea fuerza al plasma a atravesar la pared capilar • Volumen de plasma filtrado ≈ 20% • Similar composición química del filtrado y el plasma: • Excepto sustancias no filtrables: • Proteínas • Otras Barrera de filtración Barrera de filtración Permeable a: • Agua • Iones • Solutos pequeños Impermeable a: • Solutos de elevado peso molecular (proteínas plasmáticas) – Solamente se filtra un 0.02% – Limitación: » Impedimentos estéricos » Impedimentos de carga eléctrica • Solutos transportados unidos a proteínas plasmáticas La arrera de filtra ió es… ¿De qué factores depende la filtración glomerular? Permeabilidad Área de filtración Presión de filtración PNF = ( PCG+ CB ) - ( PCB + CG ) Fuerzas que se oponen a la filtración: PCB = presión hidrostática en la cápsula de Bowman. CG = presión oncótica en el capilar glomerular. Dirección de las fuerzas en el capilar glomerular Fuerzas que favorecen la filtración: PCG = presión hidrostática dentro del capilar glomerular. CB = presión oncótica en la cápsula de Bowman La presión neta de filtración corresponde a la suma algebraica de las fuerzas que favorecen la filtración del plasma y de las que se oponen a este proceso. PCG CB PCB CG Presión Neta de Filtración (PNF) PNF varía a lo largo del glomérulo PNF varía con el flujo sanguíneo glomerular Velocidad de Filtración Glomerular • Volumen de plasma filtrado en la unidad de tiempo • Depende de: • Permeabilidad hidrostática • Área de filtración • PNF • VFG = Permeabilidad · Área filtración · PNF Coeficiente de filtración • VFG = Kf · PNF Velocidad de Filtración Glomerular VFG = 180 L/día El volumen total de plasma se filtra 60 veces en 24 horas ¿Cómo se obtienen estas cifras? – Kf mucho más elevada que los normales • Mayor área • Permeabilidad hidrostática 10-100 X La VFG… ¿es fija o variable? ¿puede ser regulada? VFG = Kf · (PGC-PCB-∏GC+ ∏CB) Kf = Permeabilidad · Área • Puede variar en: – Situaciones patológicas=Alteraciones de la permeabilidad – Situaciones fisiológicas= Modificación del área • Cambio de volumen c. mesangiales intraglomerulares PGC • Depende de las relaciones entre: – Presión arterial renal – Resistencia arteriola aferente – Resistencia arteriola eferente Perfil de presiones hidrostáticas renales Efecto de la resistencia de las arteriolas renales sobre la PGC Efecto de la resistencia de las arteriolas renales sobre la PGC PNF= PPC- ∏PC+(∏o -Po) VFG = Kf · (PGC-PCB- ∏GC+ ∏CB) PCB • Puede estar modificado en: Situaciones patológicas=obstrucción : • Cualquier punto del túbulo • Cualquier punto de la porción extrarrenal de las vías urinarias ∏GC • Puede estar modificado en: Situaciones patológicas=Alteración de [proteinas]plasmática • Incremento [proteínas]plasmática = Au e to de ∏Plasmática • Disminución [proteínas]plasmática = Dis i u ió de ∏Plasmática VFG = Kf · (PGC-PCB- ∏GC+ ∏CB) ∏CB • Puede estar modificado en: Situaciones patológicas= tasa de filtración de proteínas • Incremento [proteinas]cápsula Bowman = Au e to de ∏CB EFECTOS CAMBIOS VFG CG Disminución de la concentración de las proteínas plasmáticas (por ejemplo Disfunción hepática) VFG PCB Aumento de la presión intratubular por obstrucción de los túbulos o por factores extrarrenales En condiciones normales, los factores que controlan la VFG están dirigidos a producir cambios en la presión hidrostática capilar (PCG) en menor grado sobre el coeficiente de filtración (Kf). Sin embargo en condiciones patológicas, también se pueden ver afectadas la presión hidrostática en la cápsula de Bowman (PCB) las presiones oncóticas en el capilar glomerular (CG) y/o en la cápsula de Bowman (CB) . EFECTOS CAMBIOS VFG Kf Aumento del área de filtración (relajación de las células del mesangio) VFG PCG -Aumento de la presión arterial media. -Disminución de la resistencia de la arteriola aferente -Aumento de la resistencia de la arteriola eferente. RESUMEN FINAL Cambios que afectan la tasa de filtración glomerular Flujo sanguíneo renal (FSR) • Determina indirectamente la VFG • Modifica la reabsorción de H20 y solutos por el túbulo proximal • Participa en el proceso de concentración y dilución de orina • Aporta a las céls. renales: – O2, nutrientes, hormonas y sustratos para su excreción • Recoge: – CO2, solutos y líq. reabsorbidos Autorregulación del FSR y de la VFG • FSR = Δ P/R • PA <80 o PA >120 mm Hg – R constante – FSR y VFG varían linealmente con la presión • PA =80-120 mm Hg – resistencia (R) variable – cambios en Δ P-cambios en R de los vasos renales – FSR y VFG constantes 0 80 120 PRESIÓN ARTERIAL (mm Hg) AUTORREGULACIÓN FSR VFG ¿Cómo se explica el fenómeno de autorregulación de la VFG y FSR? Balance túbulo glomerular Mecanismo miogénico Tema 27. • Función del túbulo proximal • Función del asa de Henle • Función del túbulo distal y colector Vía transcelular y vía paracelular Fenómeno de bombeo-escape Reabsorción tubular Reabsorción tubular • Componentes filtrables del plasma: – no se excretan o lo hacen en cantidad menor a la cantidad de sustancia filtrada • Componentes no filtrables del plasma: – se excretan en cantidad menor al volumen de sustancia secretado • Reabsorción de compuestos útiles para el organismo: – suele ser completa • Reabsorción de catabolitos: – si ocurre, es incompleta • Dos tipos de procesos de reabsorción: 1.Controlados fisiológicamente: • Agua • Na+ 2.No controlados: • Glucosa • Aminoácidos Mecanismos de reabsorción tubular DIFUSIÓN Simple •Sustancias liposolubles •Iones a través de canales iónicos •Agua a través de poros TRANSPORTE ACTIVO •Gasto energético •Fenómenos de: •Saturación: •Velocidad máxima de transporte •Especificidad: •Singularidad o no de la utilización del transportador •Competencia •Bombas iónicas •Cotransporte Facilitada •Sustancias polares •Necesidad de transportadores •Fenómenos de: •Saturación: •Velocidad máxima de transporte •Especificidad: •Singularidad o no de la utilización del transportador •Competencia ENDOCITOSIS Secreción tubular • Componentes filtrables del plasma: – se excretan en mayor cantidad que el volumen de sustancia filtrado • Componentes no filtrables del plasma: – muestran excreción urinaria • Secreción de catabolitos: – si ocurre suele ser completa • Dos tipos de procesos de secreción: 1. Controlados fisiológicamente 2. No regulados Mecanismos de secreción tubular DIFUSIÓN Simple •Sustancias liposolubles •Iones a través de canales iónicos •Agua a través de poros TRANSPORTE ACTIVO •Gasto energético •Fenómenos de: •Saturación: •Velocidad máxima de transporte •Especificidad: •Singularidad o no de la utilización del transportador •Competencia •Bombas iónicas •Cotransporte Facilitada •Sustancias polares •Necesidad de transportadores •Fenómenos de: •Saturación: •Velocidad máxima de transporte •Especificidad: •Singularidad o no de la utilización del transportador •Competencia Aclaramiento renal de una sustancia • Volumen de plasma que los riñones liberan de dicha sustancia en la unidad de tiempo • Cada sustancia tiene un valor para su aclaramiento renal en función de: – Tasa de filtración – Tasa de secreción – Tasa de reabsorción • Aclaramientox= masa x excretada/[x]plasma • AclaramientoX = ([x]orina · Volorina)/[x]plasma Para cualquier sustancia x: Ex=Fx-Rx+Sx Ux.Vx=Cx.Px Cantidad excretada/t mmol/min mEq/día Cantidad filtrada/t mmol/min mEq/día = Cantidad reabsorbida/t mmol/min mEq/día - Cantidad secretada/t mmol/min mEq/día + . Concentración en orina mmoL/mL Volumen de orina excretado/t mL/min x = Aclaramiento mL/min Concentración plasmática mmol/mL x Determinación de la velocidad de filtración glomerular • “usta ia X ue u pla las siguie tes condiciones: – Libremente filtrable – No secretable – No reabsorbible – No síntesis tubular – No metabolismo tubular • VFG = AclaramientoX=([x]orina·Volorina)/[x]plasma Determinación de la velocidad de filtración glomerular • ¿Qué sustancias se utilizan normalmente?: – Inulina – Creatinina • ¿Qué valor tiene en condiciones normales la VFG?: – 180 L/día Aclaramiento de Inulina Aclaramiento de Inulina Aclaramiento de creatinina Aclaramiento de creatinina Aclaramiento de creatinina Determinación del flujo sanguíneo renal • Ácido para-amino-hipúrico: – Libremente filtrable – A baja [PAH] todo el PAH no filtrado se secreta • Aclaramiento PAH = Flujo plasmático renal efectivo • FSRE = FPRE · (1-Hematocrito)-1 Manejo tubular de PAH Balance renal de un soluto Manejo tubular de PAH Manejo tubular de sustancias orgánicas Manejo tubular de glucosa Manejo tubular de glucosa Cx=Ux.Vx/Px Manejo tubular de Aminoácidos Mecanismos de reabsorción de AA en el túbulo proximal Manejo tubular de oligopéptidos Manejo tubular de proteínas Manejo tubular de urea Manejo tubular de urea Manejo tubular de ácidos y bases débiles Manejo tubular Na+, Cl- y H2O Manejo tubular Na+, Cl- y H2O • Se filtran libremente • Rea sor ió tu ular uy elevada (≈ 99% • Mecanismos: – Na+: • Reabsorción activa • Dependiente de ATPasa Na+/K+ en membrana basolateral – Cl-: • Reabsorción activa/pasiva • Acoplada directamente/indirectamente a la reabsorción de Na+ – H2O: • Reabsorción siempre pasiva • Secundaria a la reabsorción de solutos Balance tubular de sodio Mecanismos de manejo tubular de Na+ Mecanismos de manejo tubular de Cl- Mecanismos de manejo tubular de Cl- Reabsorción de H2O en la nefrona proximal PNF= PPC- ∏PC+ (∏o -Po) Túbulo proximal • Lugar de mayor reabsorción de Na+, Cl- y H2O • Reabsorción del 65% del Na+ y H2O filtrados • Reabsorción del 55-60% del Cl- filtrado • Reabsorción de Na+: – Acoplada a: • Glucosa • Aminoácidos• Lactato • Cotransporte antiparalelo con H+: • H+ impulsan la reabsorción activa secundaria de HCO3 - • Reabsorción de Cl-: – Primera parte: • la reabsorción pasiva de H2O incrementa [Cl-]luminal – Segunda parte: • la reabsorción pasiva de Cl- por vía paracelular Asa de Henle • Reabsorción del 25% de Na+ y Cl- filtrados • Reabsorción del 15% del H2O filtrada – Rama descendente: • Reabsorción de H2O • No reabsorción de Na+ y Cl- – Rama ascendente: • Reabsorción de Na+ y Cl- (Na+ , K +, Cl-) • No reabsorción de H2O Túbulo contorneado distal • Llega hasta un 10% del Na+ y Cl- filtrados • Llega hasta 20% del H2O filtrada • Reabsorción de Na+ : – Activa de Na+ acoplada a Cl- • Reabsorción de Cl- : – Pasiva de Cl- por el potencial negativo del lumen – Activa de Cl- acoplada a Na+ • Reabsorción de H2O : – Muy baja y constante Conductos corticales • La reabsorción del Na+ y Cl- filtrados llega hasta >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 Table 19-1 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 Osmorregulación 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 Estimula los osmorreceptores en el hipotálamo anterior Secreción de ADH de la neurohipófisis Sed Ingesta de H20 Sed Ingesta de H20 Permeabilidad al H2O en los segmentos distales de la nefrona HACIA LA NORMALIDAD HACIA LA NORMALIDAD INGESTA DE Inhibe los osmorreceptores en el hipotálamo anterior Secreción de ADH de la neurohipófisis Permeabilidad al H2O en los segmentos distales de la nefrona 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 Reciclaje de urea RESTRICCIÓN DE H2O (ANTIDIURESIS) ELEVADA INGESTA DE H2O (DIURESIS) 15% de urea 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 Volumen sanguíneo Regulación del equilibrio del Na+ Volumen del LEC ∏PC P= (15+6) - (8+25) P=-12 P= (PPC+0) – (P0+PC) Deshidratación, deficiencia de Na+ o hemorragia Disminución de volumen sanguíneo Disminución de Presión sanguínea Angiotensinógeno Aumento de renina Aumento de angiotensina I Aumento de angiotensina II Hígado Pulmones (ECA= enzima convertidora de angiotensina) Aumento de aldosterona Aumento de K+ en el líquido extracelular En los riñones- aumento de reabsorción de Na+ y excreción de K+ en la orina Aumento del volumen sanguíneo Cardiocitos-Péptido natriurético atrial (PNA) Células juxtaglomerulares del riñón Aumento de presión arterial HIPOTALÁMO (CRH) HIPÓFISIS (ACTH) Vasoconstricción de arteriolas 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 Ingreso EgresoH+ 60 mEq/día 60 mEq/día40 nEq/l 0.000000040 Eq/l Fuentes generadoras de H+ • Ácidos volátiles (CO2): 15-20.000 mmol/día 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 Anhidrasa carbónica 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 0 20 40 60 80 100 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 HORAS % D E R E S P U ES TA EC IC PULMONAR RENAL 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 amortiguaciónde 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 • 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 pH = 6.1 + log [HCO3 -] / 0.03 PCO2 [H+]=24X PCO2/ [HCO3 -] 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 • A pH =7,4 HPO4 2- /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 H2PO4 - HPO4 2- + H+ pK = 7.2 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) TUBULO COLECTOR (CÉLULAS INTERCALADAS) TUBULO CONTORNEADO PROXIMAL Excreción renal de H+ como H2PO4 - TUBULO COLECTOR (CÉLULAS INTERCALADAS) TUBULO CONTORNEADO PROXIMAL Excreción renal de H+ como NH4 +
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