3. homeostasis y medio interno

MEDIO INTERNO: HOMEOSTASISMECANISMOS Y SISTEMAS DE CONTROL

MEDIO INTERNO (C. Bernard, sXIX)

• Medio estable, que baña todas las células, del que toman las sustancias que necesitan y al que arrojan sus productos de desecho

• Medio interno = líquido extracelular (LEC)

HOMEOSTASIS (Cannon, sXX)

• La uniformidad y estabilidad del medio interno frente a un entorno cambiante: constancia del medio interno

• Mantenimiento del organismo dentro de límites que le permiten desempeñar una función de manera adecuada

• Existen diferentes sistemas reguladores que controlan y mantienen la homeostasis

Medio interno y homeostasis

El medio interno (LEC) se mantiene en condiciones constantes: las concentraciones de O2 y CO2, nutrientes (glucosa, AAs, AG), desechos orgánicos (urea, urato...), e iones (Na+, K+, HCO3

-...), así como Tª, pH, V y P deben permanecer relativamente inalterados en los líquidos corporales

Existe un estado estable fisiológico: equilibrio entre las demandas del organismo y la respuesta hacia dichas demandas.

Las fluctuaciones mínimas de la composición del medio interno son compensadas mediante múltiples procesos homeostáticos coordinados.

Medio interno y homeostasis

Todos los órganos y sistemas trabajan para mantener la homeostasia:

Los alveolos pulmonares captan nuevo O2 y eliminan el CO2

Los riñones mantienen constantes las concentraciones de iones y el V de agua y eliminan las sustancias de desecho. El intestino proporciona micronutrientes (hidratos de C, AG y AAs) desde el alimento ingerido hacia el LEC. Hígado, tejido adiposo, riñones o mucosa digestiva modifican o almacenan las sustancias absorbidas. El aparato locomotor permite al organismo desplazarse allá donde esté el alimento... Y huir! Sistema nervioso y endocrino regulan las funciones corporales.

• El LEC está en constante movimiento gracias al sistema circulatorio.

• Los nutrientes y gases circulantes se mezclan por difusión con los líquidos tisulares a través de los capilares

Diferentes situaciones pueden originar un desequilibrio del medio interno y comprometer la funcionalidad del organismo:

• Externos:– Calor, frío, traumas mecánicos, o escasez de

oxígeno

• Internos:– Ejercicio, presión arterial alta, dolor, tumores,

ansiedad.

• Situaciones Extremas:– Hemorragias, intoxicación, exposición a dosis

excesivas de radiaciones.

– Infección grave.

– Operaciones quirúrgicas

oC

+50

-50

+15

oC

+50

-50

+15

Temperatura: 37 oCpH: 7,4 Glucosa: 85 mg/dLBicarbonato: 28 mmol/L Cloro: 108 mmol/L Potasio: 4,2 mmol/L Sodio: 142 mmol/L pO2: 40 mm HgpCO2: 45 mm Hg

MECANISMOS HOMEOSTÁTICOS

MECANISMOS HOMEOSTÁTICOS

Objetivo: mantenimiento de la homeostasis (de los gases o la P arterial, p.e.)

Sistemas de control

Componentes:

• Receptor (sensor): Monitoriza cambios producidos

y envía información (impulso aferente).

• Centro de control: Determina el punto de mantenimiento de alguna función: ej. P arterial, frecuencia cardiaca, Tª etc...

• Efector: Recibe mensaje del centro de control

(impulso eferente) y emite una respuesta (efecto) para compensar el cambio inicial

S. nervioso: Detecta alteraciones y envía señales en forma de impulsos nerviosos → cambios rápidos

S. Endocrino: detecta cambios y a través de la sangre envía los reguladores químicos (hormonas)→ cambios lentos.

Ambos mecanismos se coadyuvan para lograr el equilibrio.

También hay controles locales de tipo celular molecular

Flujo sanguíneo

(control local)

Tipos: Negativos: Si la respuesta invierte el estímulo original. El más habitual: regulación de la glucemia, P arterial, concentración de gases sanguíneos, regulación endocrina…

Positivos: cuando la respuesta potencia el estímulo original. Es mucho menos frecuente y puede llevar a “circulos viciosos” Ej: Coagulación Sanguínea, inducción del parto.

Mecanismos de retroalimentación

• La mayoría de los sistemas de control actúan mediante mecanismos de retroalimentación

Retroalimentación negativa (retroinhibición, negative feedback)

Hipófisis (glándula pituitaria)

Miometrio (útero)

MEDIO INTERNO Y SUS COMPARTIMIENTOS

Plasma Sanguíneo y LinfaCompartimiento IntersticialCompartimientos transcelulares Cápsulas Articulares H. Acuoso y H. vítreo Endolinfa y Perilinfa Líquidos de las serosas Pericardio, Pleura Meninges, Peritoneo

COMPARTIMENTOS LÍQUIDOS

Membrana Celular

2/3 Líquido intracelular

40% peso corporal

1/3 Líquido extracelular

20% peso corporal

Agua Corporal Total (ACT)

60% peso corporal

25% Plasma

5% peso corporal

75% Líquido intersticial

15% peso corporal

PROPORCIÓN DE LOS COMPARTIMENTOS LÍQUIDOS

Peso corporal = 70 Kg

ACT = 42 litros

LIC = 28 litros LEC = 14 litros

Plasma = 3,5 litros Líquido intersticial = 10,5 litros

60% peso corporal

40% peso corporal

20% peso corporal

5% peso corporal

15% peso corporal

PROPORCIÓN DE LOS COMPARTIMENTOS LÍQUIDOS

COMPARTIMENTOS LÍQUIDOS

La sangre

Eritrocitos (LIC) + Plasma (LEC)

VOLUMEN SANGUINEO TOTAL:

7-10% peso corporal total

DETERMINACIÓN DEL VOLUMEN

Administración de sustancias indicadoras

A

B

A

B

A = VA x CA

B = VB x CB

VA x CA = VB x CB

VB = VA x CA

CB

DETERMINACIÓN DEL VOLUMEN

Administración de sustancias indicadoras

1 ml que contiene 10 mg de sustancia X

Muestra: 0,01 mg/ml de X

VOLUMEN DE DISTRIBUCIÓN

1 ml x 10 mg/ml

0,01 mg/ml1000 ml = 1 litro=

Volumen sanguíneo total:

volumen celular + volumen plasmático

Determinación del hematocrito

Centrifugación de una muestra de sangre

100%

60%

40%Htc =

Si Volumen plasmático = 3 litros 60%

Volumen sanguíneo total = X 100%

5 litros

Volumen celular = Volumen sanguíneo total – volumen plasmático

5 - 3 = 2 litros

Factores determinantes del efecto de una sustancia en el organismo:

Número de moléculas Mol: peso molecular expresado en gramos

1 mol contiene 6,023 x 1023 partículas

1 mol de Na = 23 g

1 mol de Cl = 35,5 g

1 mol de NaCl = 58,5 g = 6,023 x 1023 partículas

2 moles de NaCl = 117 g = 12,046 1023 partículas

Ejemplo

Molaridad: moles de soluto por litro

Cargas eléctricas Equivalentes: capacidad de combinación del ión

Equivalente = 1 mol sustancia ionizada

valencia

1 mol NaCl1 Eq de Na+ = 23g/1 = 23 g

1 Eq de Cl- = 35,5 g/1 = 35,5 g 1 Eq Ca2+ = 40 g/2 = 20 g

Eléctricamente = 23 g Na+ = 35,5 g Cl- = 20 g Ca 2+

mEq/litro

Factores determinantes del efecto de una sustancia en el organismo:

Nº partículas por unidad de volumen

Osmoles: nº partículas osmóticamente activas

1 mol de glucosa=1 osmol de glucosa

1 mol de NaCl= 1 osmol Na+ + 1 osmol Cl- = 2 osmoles

Osmolaridad: Nº osmoles/litro

COMPOSICIÓN DE LOS COMPARTIMENTOS LÍQUIDOS

Membranas Membranas celulares epiteliales

MEDIO INTERNO

Epitelio Alveolar Epitelio Gastrointestinal

Epitelio del nefrón Piel

Medio

Intra

Celular

Medio Exterior

Agua Temperatura Electrolitos (iones) Presión Gases (O2, CO2) pH Ac. Grasos, Glicerol Osmolalidad Monosacáridos Aminoácidos, Péptidos Hormonas

Una variable del MI está en su rango fisiológico si este es absolutamente compatible con el funcionamiento celular óptimo

Por debajo o por sobre este rango constituyen valores patológicos que de persistir provocarán la muerte celular

El MI tiene a todas sus variables dentro de sus rangos fisiológicos a pesar de las variaciones que suceden en los medios intracelular como exterior

Cada variable posee un mecanismo regulador que particularmente mantiene a la variable regulada dentro de su rango fisiológico

La invariabilidad o constancia de las variables del MI es llamado Homeostasis

Las variables del MI están reguladas Sus mecanismos reguladores tienen receptores que

miden e informan del valor actual de la VR a los centros reguladores

El centro regulador compara esta información con la referencia y programa su corrección si es que evalúa alguna diferencia (error)

El sistema regulador corrige el error leído manipulando las variables efectoras del sistema en dirección opuesta a la dirección en que la variable está cambiando para corregirla.

Este sistema mantiene a la variable en su rango fisiológico y se llama de retroacción negativa

Agua 60% del peso PO2 40 – 96 mmHg PCO2 40 – 46 mmHg Glucosa 70 – 110 mg/dl pH 7.35 – 7.45 Osmolalidad 2.85 – 2.95 mg/Kg de Agua Temperatura 36 – 37 ºC PA 80 – 120 mm Hg

Regulación del Volumen Interno y Osmolaridad

REGULACIÓN DE LA OSMOLARIDAD

La Osmolaridad se debe a iones contenidos en el líquido extracelular.

Este es rico en iones de sodio, el cual es el ión más importante en el líquido extracelular (90%). Se regulamos el ión de sodio, regulamos la Osmolaridad. Si aumentamos la concentración de sodio en sangre se produce una serie de efectos que aumentan el agua corporal y la estimulación de la hormona antidiurética de la hipófisis, la cual permeabilizará al tubo colector y distal para el agua y se recuperará para la sangre, diluyendo el sodio.

Si aumenta la concentración de sodio, existe otro mecanismo que estimularía el centro de la sed en el hipotálamo, aportando mayor cantidad y eliminando menos.

Pero el volumen de líquido incrementará de forma elevado el volumen sanguíneo y disminuirá, la presión arterial y la glomerular en el capilar, también aumentará la filtración glomerular y se eliminará a través de la orina el exceso de líquidos y sales.

Si hubiera poco sodio, el efecto sería el opuesto.

Balance Nombre Intracelular Extracelular

Balance (+) de sodio Deshidratación isotónica

No varía Disminuye

Balance (-) de sodio Edema No varía Aumenta

Balance (+) de agua Hiponatremia Aumenta Aumenta

Balance (-) de agua Hipernatremia Disminuye Disminuye

Cuando aumenta el potasio en los líquidos extracelulares, el problema radica en que es una sustancia toxica cardiaca, aunque es importante para la Osmolaridad.

Se produce un efecto directo del exceso de potasio sobre las células epiteliales de los túbulos renales, aumentando el transporte hacia la luz de los túbulos para eliminarse por la orina.

El efecto más importante, es el aumento del potasio, el cual estimulará a la corteza suprarrenal y ésta producirá un mineral corticoide, denominado aldosterona, cuya función será la secreción de potasio hacia la luz de los túbulos para posteriormente ser eliminada por la orina.

Al mismo tiempo que se elimina potasio, se reabsorbe sodio e hidrogeniones. La hiperpotasemia produce arritmias e incluso la muerte

REGULACIÓN DEL VOLUMEN DE LÍQUIDO EXTRACELULAR

La volemia se mantiene constante, pero en ocasiones puede variar, pero ésta es reajustada. Existen dos mecanismos para dicha regulación:

1. Mecanismo de cambio de líquido capilar: cuando el volumen sanguíneo aumenta, se incrementan las presiones en todos los vasos del cuerpo, también en capilares, aumentando la filtración o la fuga de líquido hacia los tejidos. Cuando la volemia desciende, pasa líquido desde el espacio intersticial a los capilares (deshidratación)

Mecanismo renal: consiste en que cuando:

•Aumenta el volumen de líquido extracelular•Aumenta la presión arterial•Aumenta la filtración •Disminuye la reabsorción, ya que los capilares tiene presiones y pasa al exterior.