examen fcm ii 2010

UIVERSIDAD DE CHILE FACULTAD DE MEDICIA

Curso

FUDAMETOS CIETÍFICOS DE LA MEDICIA II

TEMARIO RESUELTO EXAME DE PRIMERA OPORTUIDAD

Edición General Alfredo Parra Lucares

2° Medicina

2010

IDICE

Capítulo I: Excitabilidad…………………………………………………………………. 4 Capítulo II: eurociencias………………………………………………………………..29 Capítulo III: Fisiología Endocrina…………………………………….........................70 Capítulo IV: Fisiología Digestiva…………………………………………..................119 Capítulo V: Bioenergética y Metabolismo………………………………....................171 Capítulo VI: Fisiología Cardiovascular…………………………………...................202 Capítulo VII: Fisiología Renal………………………………………..........................235 Capítulo VIII: Fisiología de la Sangre y del Sistema Respiratorio………………..267 Capítulo IX: Inmunología Básica……………………………………………………….314

Capítulo I

EXCITABILIDAD

Agradecimientos a Guillermo Reyes Reyes

4 EXAME FCM II – Capítulo I: Excitabilidad

Resistencia de la membrana en reposo (Rm): Es una medida de la oposición de la membrana (incluyendo los canales que posee) al paso de corriente y depende de las propiedades de esta para un área determinada por lo que se mide en Ω* . Esta propiedad depende de la densidad (número de canales por unidad de área) y conductancia de los canales iónicos pasivos. El inverso de la resistencia es la conductancia. Capacitancia de la membrana (Cm): La bicapa lipídica es una capa aislante muy delgada entre 2 soluciones conductoras, lo que le permite separar y almacenar cargas, comportándose como un condensador eléctrico con una capacidad de membrana. Gracias a esto el potencial de membrana, que debiese cambiar en forma directamente proporcional con la intensidad de corriente( ) y de manera instantanea, lo hace con un retardo en el proceso, que es el tiempo necesario para que el condensador logre su carga maxima (en un tiempo teoricamente infinito).

FIG: Diferentes intensidades de corriente (A1) y las correspondientes respuestas en el potencial de membrana (A2) Esta depende de forma inversamente proporcional a la separación de cargas (grosor de la membrana que es

prácticamente constante en casi todas ellas) y directamente proporcional al área de la membrana. Ɛ= constante dieléctrica A= Área d=grosor de la membrana

La membrana plasmática es un condensador y una resistencia conectados en paralelo, lo que permite describirla en términos de circuitos eléctricos equivalentes. La bicapa lipídica actúa como aislante (lo que le da la característica de poseer capacitancia) y el citoplasma como medio conductor (lo que le otorga la capacidad de resistencia).

EXCITABILIDAD

PREGUNTA 1

Propiedades eléctricas pasivas (Rm, Cm, Ra) y su relación con la conducción (Tau, Lambda y velocidad de conducción) de las señales eléctricas en una neurona.


Resistencia axial intracelular (Ra): Depende de manera directamente proporcional a la longitud del axón y de las dendritas desde el punto de despolarización (inyección de corriente) y de manera inversa al diámetro del axón En base a estas propiedades se pueden determinar 2 constantes, que son τ =

Rm x Cm (cte. de tiempo) y λλλλ = (cte. de espacio) siendo ρ la

resistencia de un cubo de 1 y α el radio del axon Constante de tiempo: τ = Rm Cm , a menor τ , mayor velocidad de propagación del potencial de acción. τ Es el tiempo que se demora el condensador en alcanzar el 63% de su voltaje final (yo sea este mayor o menor que su voltaje inicial), la Cm en distintas membranas es constante para una misma área (1uF/cm2), lo que varía es la Rm.

Constante de espacio: λ Es la distancia a la cual el potencial de membrana inicial ha caído hasta el 37% de su valor inicial. A mayor λ, propago más lejos; Si ↑ ρ, la corriente prefiere irse por la Rm, entonces, la

distancia de propagación λ es menor. Si ↑Rm, la corriente se va a ir por la y avanza más la propagación (aumenta τ)


El diámetro también influye en la propagación. En axones con igual Rm y distinto diámetro, el axón de mayor diámetro, tiene menor Ra , mejor conductancia, mayor velocidad de conducción, mayor λ, lo que implica una mayor distancia de propagación del impulso y que el potencial decae más lentamente en el axón más grande. λ Es distinta en axones de distinto diámetro. Velocidad de propagación: varía inversamente con el producto de Ra x Cm. Si este producto es menor, la velocidad aumenta y el potencial de acción se propagará más rápido.

• Conductancia: a mayor conductancia interna (1/Ra), mayor velocidad. • Resistencia: a mayor Rm y menor Ra, mayor velocidad. • Diámetro: a mayor diámetro, menor Ra, por lo tanto, cuesta menos que se propague el impulso. • Capacitancia: a mayor Cm, menor velocidad de propagación, porque la membrana demora más tiempo en

cargarse. • Mielinización: hace que el impulso recorra más distancia en menos tiempo, porque, ↑Rm, ↓Cm y ↑λ.

Esta se puede modificar de 2 maneras, la primera es aumentando el radio (por la disminución de Ra en mayor proporción que el aumento de Cm lo que disminuye Ra x Cm, aumentando la velocidad de propagación) como lo hace el axón gigante del calamar y la otra es mielinizando los axones lo que disminuye la capacitancia (al aumentar el grosor de la membrana disminuye Cm y con ello Ra x Cm), y permite la conducción saltatoria (Nodos de Ranvier). Mielinización: vaina de mielina produce una velocidad de conducción mucho mayor que la de las fibras amielínicas del mismo diámetro y también permite propagar la conducción más lejos. Vaina de mielina: 1) ↑λ → ↑Rm,

2) ↓ la capacitancia del axón (más distancia entre las ''placas'' de la membrana, ↓RC) Restringe la generación de potenciales de acción a los nodos de Ranvier.

Amielínico mielínico Conducción continua (en cada punto) saltatoria Velocidad menor:↓λ, ↓Rm, mayor: ↑λ,↑Rm, Capacitancia mayor:< grosor membrana menor: > grosor membrana. Eficacia metabólica +bombas Na-K ATPasa Na-K ATPasa solo Nodos de Ranvier.


Si la célula solo fuera permeable a un ion el potencial de membrana de esta dependería del potencial de equilibrio de él. Este potencial para un ion (E) está determinado por 2 variables que son su gradiente de concentración y la diferencia de potencial eléctrico. Si un ión difunde a favor de su gradiente químico, en un caso hipotético, hacia el exterior de la célula (está más concentrado dentro de la célula) y este tuviera una carga positiva (caso del K+), como resultado de ello, la parte externa de su membrana acumula una carga positiva debido al ligero exceso del catión, que se movió por la diferencia de concentración, y la interna una carga negativa debido al déficit de este catión (y la presencia de aniones en la célula). Como las cargas son opuestas estas se atraen y se reúnen localmente en torno a la membrana con lo que la difusión del catión se autolimita debido a la generación de una diferencia de potencial eléctrico negativa adentro y positiva afuera, mientras más del catión fluya por gradiente de concentración más grande se hará la diferencia de potencial eléctrico. Como este ejemplo es con un catión esta diferencia de potencial eléctrico se opone a la salida de este.

Una vez que la difusión del ion ha alcanzado cierto punto se desarrolla un potencial a través de la membrana en el cual la fuerza desarrollada por el potencial eléctrico está en perfecto equilibrio con la fuerza química, en estas condiciones el movimiento del ión hacia afuera y hacia adentro de la célula son iguales (flujo de entrada = flujo de salida y además el flujo neto = 0). Este potencial recibe el nombre de potencial de equilibrio (E) y si la célula solo es permeable a ese ion determina el potencial de membrana. (En el caso del sodio es cercano a los -75 mV). La fórmula para obtener el potencial de equilibrio de un ion es la ecuación de Nernst

R constante de los gases, T° en kelvin, z valencia del ion,

F constante de Faraday y Xe y Xi concentraciones extracelulares e intracelulares del ion Es diferente a la ecuación de Goldman (G-H-K) debido a que como solo hay una permeabilidad y esta está tanto en el denominador como el numerador esta se elimina pero esto solo se puede hacer cuando trabajamos con un ion

PREGUNTA 2

Potencial de Equilibrio (E) para un ión


Todas las células tienen su potencial de membrana (Vm) establecido y característico, siendo de gran importancia para realizar sus funciones metabólicas normalmente. El Vm se establece en base a la separación de cargas (diversos iones) por la membrana plasmática, generando una gradiente eléctrica entre el medio intracelular y el medio extracelular siendo permeables para algunos de ellos en proporciones distintas (membrana semipermeable o permeabilidad selectiva). Explicando con un ejemplo: Si ahora tenemos una membrana que es solo permeable a catión y tenemos una sal disuelta (anión + catión) en distintas concentraciones en los compartimentos (LEC y LIC), el catión tenderá a difundir a favor a su gradiente químico. Esto generará un exceso de cargas positivas en un lado con respecto al otro, generando un potencial negativo Ahora no solo existe el gradiente químico, sino que también hay un gradiente eléctrico opuesto dado por esta separación y exceso de cargas. Si transcurre más tiempo difundirán mas cationes y el gradiente químico se irá haciendo menor y el gradiente eléctrico mayor, hasta llegar a un punto de equilibrio en que se iguala en magnitud el gradiente químico y eléctrico. Esto genera una diferencia de campo eléctrico. Si no se produce alguna perturbación en el sistema esto podría mantenerse. Cuando la célula esta en un estado de reposo, al Vm se le designa con el mismo nombre, potencial de reposo (Vr). La magnitud de este está dado principalmente por las diferencias de concentración de los distintos iones en el LIC y el LEC (Vm=Vi-Ve). Genéricamente se dice que Ve=0, por lo que Vm=Vi). Esto es mantenido gracias a la existencia de canales llamados de reposo y regulados, estando siempre abierto los de reposo y los regulados cerrados. Los canales regulados aumentan su probabilidad de apertura por 3 factores: Cambios en el Vm (canales voltaje dependientes), enlace de ligandos o cambios en la tensión de la membrana. Estos cambios en la probabilidad generan un cambio en el flujo de estos iones, definiéndose convencionalmente la dirección del flujo como el movimiento neto de cargas positivas (cationes). En el fondo el cambio del Vm se da por cambios en las permeabilidades de distintos iones en la membrana, o sea, hay un cambio en las conductancias. Por ejemplo en una neurona, el Vm fluctúa entre -40 y -90 mV. Cada ión (Na, K, Cl), según la ecuación de Nernst, tiene un potencial de equilibrio (EX). En el equilibrio Vm = Ex para si es que la membrana es permeable a un solo ión, pero cuando hay varios cada ión tenderá a que el Vm se aproxime lo más posible a su potencial de equilibrio. Cuanto más permeable es la membrana a un ión particular, mayor es la fuerza con que éste tratará de que el Vm tienda a su potencial de equilibrio. En una membrana real, en reposo: Permeabilidad al Cl ≈ 0 Permeabilidad al Na es muy baja. Permeabilidad al K es muy alta. Ex para el Cl=-60mV Ex para el Na=+55mV Ex para el K=-75mV

PREGUNTA 3

Variables que determinan el potencial de membrana de una célula y mecanismo de acción.


El Vm es muy similar al potencial del K, pero ligeramente menos negativo que este. Esto refleja el hecho de que la permeabilidad al Na en reposo aunque es pequeña, no es cero, por lo que afecta en el potencial de membrana. Al voltaje del potencial de reposo el movimiento neto de carga es 0. El Vm no es exactamente igual al potencial de equilibrio de ninguno de los iones permeables, ningún ión individual se encuentra en equilibrio pero en sistema en general lo está. Por lo que el Vm de esta neurona es una ponderación del equilibrio de todos los iones que existen entre el LIC y el LEC. Esto se puede calcular por medio de la ecuación de Goldman basándose en las conductancias individuales de los iones: 58 es el producto de RT/F incluyendo la transformación de ln a log. 2 quiere decir extracelular y 1 intracelular.

(Si les preguntan esta respondan la anterior también pa hacerla más completa)

Según lo visto anteriormente el potencial de reposo se construye en base a la permeabilidad diferencial de los iones que se encuentran en

el medio intra y extracelular. Depende en su estado estacionario, de las concentraciones de los iones y de la permeabilidad que ellos tienen. De

esta manera se define según la ecuación de Goldman-Hodskim-Kats:

exClkinna

inClexkexna

ClPinKPaP

ClPKPaP

ZF

RTVm

][][][

][][][ln

−++

−++

++

++=

Basado en que los iones que tienen mayor permeabilidad en la membrana son estos tres y que las demás son despreciables. De esta manera aquel ión que tenga mayor permeabilidad será quien tendrá mayor influencia sobre el potencial de reposo, esto es, el potencial de reposo será similar al valor del potencial de equilibrio para ese ión. En términos eléctricos:

Clkna

ClClkknana

GGG

GEGEGEVm

++

++= G=conductancia

Los canales son estructuras complejas como cualquier proteína y son proteínas de membrana que tienen un rasgo en común: para que una molécula difunda a través de una membrana debe disolverse en la membrana (interacción), de tal manera que en una membrana que solo sea de fosfolípidos se facilita mucho la difusión de una molécula que no puede (o gasta mucha energía) interactuar con los canales iónicos.

PREGUNTA 4

Ecuación de G-H-K

PREGUNTA 5

Canales iónicos en el sistema nervioso y músculo, estructura y determinantes moleculares de su función.


Lo que hacen los canales iónicos es proporcionar un ambiente (poro) que permite la interacción de un ión con la membrana, y a través de esto, difundir por la membrana. La estructura del poro de un canal iónico determina 2 propiedades importantes: selectividad (que iones pueden pasar) y conductancia (cuantos iones pueden pasar por unidad de tiempo). Estas 2 propiedades son una especie de característica única de cada canal. En la estructura de un canal de potasio podemos observar como un diagrama de cintas cortado por la mitad. El poro del canal no es un hoyo a través del cual pasan partículas, sino que es una serie de aminoácidos: glicina, tirosina, lisina treonina y valina, en este caso, que exponen residuos hacia el conducto central. El ión potasio entonces, interactúa con estos residuos. Recordar que los iones en solución se encuentran hidratados, por lo que estos aminoácidos reemplazan el agua de hidratación, de tal manera de que al encontrarse en el espesor de la membrana, los iones se disuelven ahora en los residuos proporcionados por el canal: el poro del canal proporciona un ambiente en el cual el ión interactúa con la membrana lo que le permite difundir selectivamente. Esta interacción es lo suficientemente específica como para permitir que solo el potasio pase por el poro, por eso, el sodio no pasa (aunque tenga igual carga y radio atómico parecido). Si lo miramos desde el punto de vista de “qué iones pueden pasar” existe una gran diversidad de canales clasificables en varios grupos: hay canales que son permeables a Na+ o mayoritariamente permeables a Na+, hay canales que son permeables a K+ o mayoritariamente permeables a K+, hay canales (selectivos para aniones) que son permeables a Cl-, etc. Hay otros que son relativamente no selectivos y permiten el paso de cationes: Na+ y K+. También unos mucho menos selectivos: Na+, K+ y Cl-. Esto significa que cada uno de estos tipos de canales tiene poros con estructura diferente que permiten el paso de diferentes iones. En la mayor parte de los canales el poro de los canales es una estructura relativamente rígida, siempre está ahí. Lo que sucede es que otra parte de la proteína cambia su conformación de tal manera que permite o impide el acceso de los iones al poro, y esto es regulable. Los canales de K+, Na+ y Ca+2 dependientes de voltaje derivan de un gen ancestral común, por lo tanto, comparten varios dominios funcionales importantes. Canales de Na+ y Ca+2 voltaje dependientes:

• Tiene 3 subunidades: αααα = glicoproteína grande, forma el poro acuoso del canal. ββββ1 y ββββ2 = polipéptidos pequeños, se cree que juegan un papel en la regulación del canal.

• Subunidad αααα : contiene: el poro, el sensor de voltaje y las compuertas. Se compone de una sola cadena polipeptídica que contiene cuatro dominios repetidos (I, II, III, IV) compuestos cada uno por seis segmentos transmembrana (S1 a S6) con estructura de α hélice los que están unidos por cadenas de aác extra e intracelulares.

• La región S4 de cada dominio funciona como sensor de voltaje, transduce el cambio en el potencial de membrana a una activación del canal que conduce a su apertura. La activación del canal de Na+ recae en los movimientos específicos de S4. Posee alta densidad de residuos de aminoácidos cargados a lo largo de su forma helicoidal, cada 3 aác aparece en la hélice una carga neta positiva (residuos de arginina). En


estado de reposo, cada carga positiva neta de la región α hélice se estabiliza por otra carga negativa de otros residuos de aác situados ''en línea'' con ella en los segmentos adyacentes de la hélice.

• Cuando la célula se despolariza, el cambio en el potencial eléctrico a través de la membrana permite que las cargas positivas de la región S4 se muevan hacia la cara extracelular de la membrana, lo que es similar al ''giro de un tornillo'', y que cesa cuando cada carga positiva ha girado 60°, hasta enfrentarse de nuevo a otra carga negativa estacionaria de una hélice adyacente, esta realineación de las cargas positivas estabiliza al canal en su nueva conformación. (ojo, que son cuatro S4 por canal porque cada dominio tiene un S4). La subunidad α del canal de K+ de tipo voltaje dependiente tiene esta misma estructura con la diferencia de que en vez de tener 4 repeticiones (dominios) tiene sólo una. Los canales de Na+ dependientes de voltaje son tetrámeros con subunidades M1 y M2 y otra subunidad P que va en un loop. Además con la evolución se agregó un dominio cargado positivamente con Lisina y Arginina, que siente el cambio de potencial eléctrico de la membrana y cambia la conformación espacial del canal, provocando su apertura. (Lo que logra que INa > IK)

Los canales de sodio tienen tres estados, en cada uno de los cuales adquiere distinta conformación: Cerrado, Abierto, Inactivado (después de que están abiertos estos canales se cierran debido a que la subunidad P “tapa” el canal, esto sucede después de cierto tiempo por probabilidad). Cuando se inactivan demoran en llegar al reposo para así poder abrirse de nuevo, por lo que ningún impulso logrará activarlos en ese periodo. Existe también el periodo refractario relativo, en que sólo estímulos de gran magnitud lograrán activarlos. Si se logran abrir suficientes canales de sodio voltaje dependientes para cambiar el Vm sobre el umbral, la entrada de sodio genera despolarización y un Potencial de Acción de célula haciendo que el Vm tienda al potencial de equilibrio del sodio (50 mV), por lo que se hace más positivo. El cambio en el Vm activa aún más a los canales de sodio voltaje dependientes aumentando la corriente de sodio despolarizando aún más, generando una Retroalimentación Positiva y los canales de sodio se abren en cadena.


Como tenemos canales con dominios capaces de activarse con el cambio en el Vm también tenemos otro tipo de canales que tienen un domino capaz de ligar calcio, por lo que la probabilidad de que este canal se encuentre abierto ya no es únicamente una función del potencial de membrana, si no que es una función compleja de el potencial de membrana y de la concentración de calcio en el medio intracelular, de tal manera que se puede acoplar más de un proceso al control del potencial de membrana. En otro caso, hay un canal que es gatillado por un nucleótido cíclico, que es el cAMP, cGMP o la calmodulina, y esta última al unir calcio aumenta la probabilidad de apertura del canal de tal manera que tenemos otro modo en que el calcio intracelular puede activar la permeabilidad. Hay otras condiciones que permiten cambiar la actividad de los canales por más tiempo, por ejemplo, la fosforilación. La fosforilación de muchos canales, más que abrir o cerrar el canal, desplaza una curva de activación, de tal manera que un canal no fosforilado tiene ciertas características de sensibilidad (como el potencial eléctrico) que en un estado fosforilado se puede desplazar, lo que significa que para un mismo potencial eléctrico, cuando el canal esta fosforilado sus probabilidades de apertura son mayores que las de un canal no fosforilado.

El potencial de acción (PA) es el rápido cambio del Vm (despolarización) seguido de un retorno al potencial de reposo (repolarización). Esto se genera por cambios en la probabilidad de apertura de los canales regulados de la membrana plasmática, generando un flujo de iones a través de estos canales (aumento de la conductancia). Tiene la siguiente la siguiente secuencia y elementos que son importantes para su generación: Potencial de reposo (Vm): Esta determinado igual que el potencial de membrana, por su gradiente químico y su permeabilidad selectiva a distintos iones. Generalmente es cercano al Ex del K (-75mV). Potencial umbral: cuando se toma un axón y se le da un pulso, se observa primero una respuesta pasiva de cambio de Vm y si esa respuesta pasiva de cambio en el potencial de membrana llega a un punto en el cual se pueden abrir los canales de sodio lo suficiente, aparece el potencial de acción. Entonces puede definirse umbral como el estímulo al cual 50% de las veces que ustedes aplican ese estímulo van a tener la

PREGUNTA 6

El potencial de acción, generación, contribución de los canales iónicos y las propiedades físicas y químicas de la célula.


respuesta (ese es macroscópico, porque refiere a varios pulsos que tienen que comprarse entre sí). Entonces cualquier estímulo que no logre esto va a ser un estímulo subumbral, y el estímulo que sea mayor que el umbral va a ser un estímulo supraumbral; mientras mayor sea el estímulo supraumbral voy a ver menos la respuesta pasiva de cambio de potencial. 1) Fase de ascenso: Si se logran abrir suficientes canales de Na voltaje dependientes para cambiar el Vm sobre el umbral, la entrada de Na genera despolarización y un potencial de acción de célula haciendo que el Vm tienda al potencial de equilibrio del Na (55mV) aunque no lo logra porque de todas formas hay salida de K por los canales de K de reposo, pero igual se hace más positivo. El cambio en el Vm activa aún más a los canales de sodio voltaje dependientes aumentando la corriente de sodio despolarizando aún más, generando una retroalimentación positiva y los canales de sodio se abren en cadena.

-Pick: INa = IK 2) Fase de descenso: Hay también una activación simultanea y progresiva de los canales de K voltaje dependientes, que son de activación más lenta que los de sodio, provocando una salida de potasio desde la célula, repolarizándola. La corriente de salida del K se hace más grande que la corriente de entrada del Na+, Además también hay una inactivación de los canales de Na+ lo que evita el efecto que tiene la entrada de Na a la célula. 3) Hiperpolarización: Se genera principalmente por la inactivación de los canales de Na voltaje dependiente y el aumento de la corriente de salida de K que no se han cerrado y han sacado un exceso de este. Acá se genera lo que se llama el periodo refractario, que puede ser absoluto o relativo dependiendo de cuan inactivos estén los canales de Na voltaje dependiente y que tan abiertos sigan los canales de K. El cierre de los canales de K voltaje dependientes hace que la célula vuelva a sus condiciones originales de permeabilidad y retorne al potencial de reposo. Aunque las concentraciones intra y extracelulares no alcanzan a cambiar mayormente, la célula ha quedado con un exceso de Na y déficit de K, el que se restaura debido a la Na-K ATPasa. Para que sea más fácil la explicación, se hará en base al axón de una neurona.

1

2

3


El PA es una despolarización generada activamente que se propaga mediante flujos de corrientes pasivos. Este cambio en el potencial de membrana seguirá circuitos locales alcanzando la siguiente región en donde el ciclo se autorregenerará (nodo en un axón mielinizado).Por lo tanto la propagación del PA se produce gracias a las propiedades eléctricas pasivas de la membrana, éstas son: Resistencia y Capacitancia. A su vez también depende del umbral

Sinapsis: Forma de comunicación neuronal, en el cual una neurona presináptica modifica el potencial de membrana de la neurona post sináptica. Existen 2 tipos de sinapsis: Eléctrica: Expresión en el tejido nervioso de las gap junction, formado por conexones, hace que el citoplasma de las dos células estén conectados por lo que funcionalmente para la transmisión del impulso nervioso es como si fuera una sola célula, lo que hace que sea muy rápido ( retardo sináptico pequeño). Si se comparan los canales de este tipo de transmisión se puede notar que la conductancia intrínseca es muy poco selectiva, compartiendo entre las neuronas además de iones incluso metabolitos. Ya que funcionalmente no hay división celular, no se puede hablar de elementos post-sinápticos o pre sinápticos, lo que hace que sea bidireccional y cualquier propiedad eléctrica (electrotónica) incluso si no supera el umbral (electrotónica) se puede transmitir en base a las propiedades pasivas celulares lo que genera un potencial postsináptico algo menor que el potencial presináptico que lo generó. Los conexones no se dan en un determinado dominio de la neurona, sino que pueden estar en cualquier parte de esta, y se usan usualmente para la activación sincronizada de poblaciones de neuronas propagando todo tipo de señales, incluso despolarizaciones e hiperpolarizaciones. Los canales oscilan en una conformación cerrada y abierta aunque usualmente se encuentran abiertos. Sin mucha posibilidad de ser regulada

En vertebrados son más escasas que las químicas.

La distancia entre el terminal presináptico y postsináptico es 3,5 nm

-Química: Hay una transducción del mensaje. Son unidireccionales donde hay un elemento pre sináptico (generalmente un terminal axonal) y un elemento post sinápticas (generalmente un soma neuronal o una dendrita).

Posee varias etapas este tipo de sinapsis las cuales pueden ser reguladas, aunque en general la mayor regulación se da en la liberación y en los efectos postsinápticos. Estas variadas etapas hacen que este tipo de transmisión sináptica posea un retardo sináptico mayor que la sinapsis eléctrica de alrededor de 1 a 5 ms aunque puede llegar a ser de 0,3 ms. Una de las características de la sinapsis química es que en ella las vesículas no se liberan al ambiente al azar, sino que se hacen en lugares específicos. Se puede ver el terminal pre sináptico en el cual se aprecia una inmensa cantidad de vesículas que se liberan por exocitosis dependiente de calcio, las cuales lo hacen a una pequeña región, esto es porque las vesículas tienden a converger a una zona específica de la membrana del terminal axonal denominada Zona Activa (ZA) que posee una altísima concentración de canales de calcio dependientes de voltaje (por ello se considera al Ca+2 un segundo mensajero químico, ya que regula la liberación del NT)

PREGUNTA 7

Tipos de transmisión sináptica y su función. Retardo sináptico, duración y tamaño de las señales eléctricas.


Frente a la zona activa se puede ver otro engrosamiento de la mb, la densidad postsináptica (DPS) que posee muchas proteínas, elementos de transducción y fundamentalmente están los transductores, en forma de parche, del neurotransmisor. Entre la membrana Pre y post sináptica hay una distancia pequeñísima 20-40 nm.

Aunque la transmisión química no posee la velocidad de la sinapsis eléctrica posee la propiedad de amplificación debido a que generalmente no se precisan más de 2 moléculas para abrir un canal iónico, en consecuencia, la acción de una vesícula sináptica puede abrir miles de canales iónicos en la célula postsináptica. De esta manera un pequeño terminal presináptico que generó una débil corriente eléctrica, puede liberar miles de moléculas del transmisor que pueden liberar miles de moléculas del transmisor, que pueden despolarizar incluso una gran célula postsináptica.

a) Síntesis del mensajero químico, que por lo general es en el mismo terminal axonal. b) Almacenamiento del mensajero en vesículas sinápticas. c) Liberación por exocitosis regulada d) Efectos postsinápticos que generan una corriente que provoca potenciales postsinápticas e) Desaparición del neurotransmisión del espacio postsinápticas 1. Eventos pre sinápticos

La llegada del potencial de acción y despolarización del terminal axonal genera la apertura de los canales de Ca+2 voltaje dependientes, esto en virtud del gradiente electroquímico del Ca+2 provoca una entrada masiva de este ión, el que al interactuar con proteínas específicas causa la fusión de la membrana de la vesícula con la membrana del axón causando la exocitosis del neurotransmisor. Los CCDV son muy similares a los canales de Na+ dependientes de voltaje, es decir, una única subunidad (Alfa 1) que forma el “canal” en sí, rodeado de otras proteínas regulatorias. De esta manera se tiene en este canal propiedades parecidas a las de Na+. Este canal tiene una molécula clave, ya que además de acoplar el fenómeno de despolarización tiene una ubicación estratégica en el fenómeno lo que hace que sea blanco de regulación con distintos proceso bioquímicos. Cuando se produce la despolarización del terminal axonal una proteína clave integral de la membrana de la vesícula es la Sinaptotagmina, la cual es el principal sensor de Ca+2 el cual se une a esta proteína provocando cambios en su estructura, y como se encuentra asociada a complejos de proteínas llamados SNARES (los hay de vesícula o V y de membrana o T) producen un sobre enrollamiento generando fuerzas de presión molecular y acercando las bicapas lipídicas de las membranas. Las SNARES también acercan las vesículas a la membrana provocando la fusión y posterior exocitosis. La exocitosis de NT es consecuencia de un mecanismo bioquímico activado por el influjo de Ca desde el medio extracelular, que se produce por la propagación del potencial de acción hasta el terminal presináptico. Esto hace que el fenómeno eléctrico pase a ser químico.

PREGUNTA 8

Etapas de la sinapsis química, mecanismos de liberación de neurotransmisor, regulación de la función sináptica.


La zona de la membrana del terminal que rodea al espacio sináptico se llama Zona Activa y en ella se concentra gran cantidad de canales de Ca dependientes de voltaje (CCDVs), los cuales se activan con el potencial de acción. Tienen una subunidad α1 que es la que forma el poro y la probabilidad de apertura aumenta notablemente con despolarizaciones significativas y tiene una inactivación lenta. La apertura de canales de Ca causa un ingreso masivo de Ca a la zona activa y gatilla la exocitosis de las vesículas sinápticas que contienen NT en su interior. La Sinaptotagmina, proteína de la membrana de la vesícula sináptica, censa el Ca en el intracelular y una vez que ha captado 4 Ca hace que la membrana de la vesícula exponga a la proteína V-SNARE. Esta interactúa con T-SNARE que es una proteína de la membrana plasmática del Terminal presináptico y ambas se enrollan provocando la fusión de las membranas plasmáticas y de la vesícula. Así se libera el NT al espacio sináptico frente a la zona activa se ubica la densidad postsináptica que es una especialización del citoesqueleto membranoso que tiene anclados a los receptores postsinápticos. Hay un retardo sináptico producto del tiempo que toman los eventos que van desde la apertura de los CCDVs hasta la activación de los receptores postsinápticos. La liberación de NT es cuántica (1 vesícula = 1 cuanto) y el monto e NT liberado al espacio es proporcional al aumento en la concentración de Ca, el que a su vez es proporcional al tiempo que permanece despolarizado el termina axonal. 2. Eventos post sináptico: Cuando el neurotransmisor se une al receptor post sináptico inmediatamente se general una señal eléctrica. Los potenciales post sinápticos son muy pequeños en amplitud (100 micro volts), pueden ser polarizantes (excitatorios o excitadores) o hiperpolarizantes (inhibidores o inhibitorios) y durar tiempos muy diferentes dependiendo de la respuesta (desde segundos hasta minutos). Estos potenciales se propagan solo de manera pasiva (electrotónica), por lo que su amplitud la larga va decayendo, por lo mismo, al ser chicos y más encima decaer la importancia de un solo potencial de membrana es casi nula, esto hace que se necesiten muchos para funcionar. El neurotransmisor que fue liberado al espacio sináptico debe ser retirado de allí para que el estimulo que genera la despolarización del terminal postsináptico no se mantenga constantemente, esto lo hace a través de 3 mecanismos: Difusión: el NT se escapa del espacio sináptico. Degradación: se degrada el NT por acción enzimática. Ej.: se utiliza primariamente por el sistema colinérgico, donde la enzima es la acetilcolinesterasa quien interrumpe rápidamente el mensaje sináptico y recapta la colina que luego es recaptada por el terminal presináptico. También lo utilizan otras enzimas como la monoamino oxidasa, que degrada los transmisores aminos en el intracelular; las catecol o metil transferasa que degrada las aminas biogénicas. Recaptación: el NT vuelve a ingresar al Terminal presináptico por mecanismos de difusión facilitada o transporte activo secundario. Es el mecanismo más común para la inactivación y está mediado por moléculas transportadoras situadas en la membrana de los terminales nerviosos y en las células gliales. Ej.: transportadores de Noradrenalina, dopamina, serotonina, glutamato, GABA, glicina y colina. En cuanto a regulación de la sinapsis: Se puede producir bloqueo de los canales de Ca2+ por cationes inorgánicos como Ni y Cd que llevan a la supresión completa de un cambio de potencial postsináptico luego de estimular a la terminal presináptica.


Si utilizamos Tetradotoxina (TTX), bloqueador de canales de Na+, no se desata el PA en la membrana presináptica, y por lo tanto no habrá un cambio de voltaje, los canales de Ca2+ no se abrirán, y al no entrar el Ca2+ , no se producirá la liberación del NT ni el PA en la terminal Postsináptica. Para regular la sinapsis química se pueden usar también los siguientes compuestos Cocaína: inhibe la recaptación de Dopa, al inhibir los trasportadores. Barbitúricos: potenciadores de la acción de GABA, manteniendo los receptores disponibles para estimulación mayor tiempo. Anfetaminas: aumentan la liberación de Dopa. Reserpina: rompe vesículas con lo que evita la síntesis de estas y por lo tanto la liberación del neurotransmisor Fluoxetina: inhibidor específico de la receptación de serotonina en el SNC, lo que le otorga la capacidad antidepresiva. Benzodiazepinas: aumentan la permeabilidad a cloro en la membrana (hiperpolarizándola) y además son potenciadoras de la acción de GABA.(ansiolítico, sedante, anticonvulsivo, mio-relajante) Curare: inhibidor competitivo de receptores para Ach (nicotínico; inotrópico) inhibiéndolos. Relajante muscular 5eostigmina: Anticolinesterásico (inhibe la acetilcolinesteresa), permitiendo que hayan niveles más elevados de Ach en el espacio sináptico. Se fatiga el músculo.

Una molécula para ser considerada como neurotransmisor, debe cumplir con los siguientes criterios: 1. Debe ser almacenado en vesículas en la célula presináptica, 2. Ser liberado al espacio sináptico en respuesta a la estimulación eléctrica de la célula presináptica, 3. Unirse a receptores en la membrana postsináptica, 4. Ser sustrato de mecanismos que disminuyan su concentración en el espacio sináptico.

Tipos de neurotransmisores: Existen dos tipos:

• “Clásicos”: Acetilcolina (Ach), Serotonina (5-TH), Noradrenalina, Adrenalina, Dopamina, Histamina, Ácido GamAmino Butírico (GABA), Glicina, Glutamato, ATP y Adenosina. • Neuropéptidos: Existen varios, compuestos por cadenas cortas de aminoácidos. Se sintetizan en el soma de la célula, se requiere una mayor estimulación de la neurona para su liberación y se recuperan más lento durante la fatiga sináptica

Neuronas siempre tiene sólo un tipo de neurotransmisor “clásico” que puede o no estar acompañado por un neuropéptido.

A. Receptores ionotrópicos: El ligando actúa directamente sobre el canal iónico, pues el receptor es un canal iónico activado por ligando.

PREGUNTA 9

Tipos de neurotransmisores y receptores.


Ligandos: Ach, GABA, Glicina, Serotonina, glutamato (NMDA y AMPA). Efecto final es la apertura de canales que por lo general NO son selectivos y permiten la entrada de Na+(también es permeable a K+ pero por las condiciones electroquímicas ingresa Na+), Ca++ o Cl- para producir PPSE o PPSI.(potencial postsináptico excitatorio o inhibitorio) Respuestas asociadas a iones, determinan cambios de potencial. Efectos rápidos (transmisión sináptica rápida): mseg, ya que implica cambio conformacional de una sola macromolécula. Posibilidad de modulación es baja debido a la rapidez del efecto ya que no hay muchos pasos parar regular.

Los 3 receptores de glutamato son excitatorios, los de gaba y glicina dejan pasar cloruro por lo que son inhibitorios, los de Ach deja pasar Na+, serotonina y purinas dejan pasar cationes. Estos receptores son los responsables transmisión rápida, ya que apenas unen el ligando generan el potencial de acción. Cabe destacar que todos los receptores antes nombrados tienen receptores metabotrópicos también, con excepción de la glicina que no se le conoce receptor metabotrópico. B. Receptores metabotrópicos: Ligando actúa indirectamente sobre canales iónicos, receptores separados de canales iónicos. Hay 2 tipos: asociados a proteína G y otro tipo tirosina quinasa. De los receptores asociados a proteína G existen dos tipos de mecanismo de funcionamiento: 1. La proteína G directamente interactúa con los canales.

2. La proteína G tiene todo el mecanismo de 2º mensajeros y estos interactúan con en canal.

De este tipo (asociado a proteína G) son los receptores: alfa y beta adrenérgicos, muscarínicos de Ach, GABA, glutamina, serotonina. Sus NTs exclusivos son: catecolaminas (adrenalina, NA, dopamina), histamina y neuropéptidos.

Como regla general, los blancos finales de los receptores metabotrópicos son los canales de K+

pudiendo generar la apertura de estos o el cierre (por lo tanto pudiendo hiperpolarizar o despolarizar generando PPSI o PPSE). Respuestas asociadas a la acción de proteínas. Efectos lentos (transmisión sináptica lenta): segundos a minutos, más a largo plazo. Más posibilidades de modulación, pues hay más proteínas y moléculas susceptibles a modulación. Las similitudes radican en que responden a los NTs Ach, glutamato, GABA y serotonina. Tienen como efecto final la apertura y/o cierre de canales iónicos.


• PPSEs rápidos: Receptores ionotrópicos permeables a Na. • PPSEs lentos: Receptores metabotrópicos que cierran canales de K. • PPSIs rápidos: Receptores ionotrópicos permeables a Cl. • PPSIs lentos: Receptores metabotrópicos que abren canales de K. Los potenciales postsinápticos (PPS) son las respuestas de las neuronas postsinápticas frente a los NTs. Ocurren por la unión del NT a su receptor. Pueden ser de dos tipos: Excitatorios cuando se trata de una despolarización, o Inhibitorios cuando se trata de una hiperpolarización. La amplitud de los de PPS es pequeña, por lo que se requieren muchos para causar cambios significativos en el Vm. Si cada PPS dura más, hay más posibilidades de que haya otra sinapsis en el cono axónico que estén muy cerca temporalmente y se monten los estímulos hasta alcanzar el umbral, con lo que se puede realizar una sumatoria temporal. Los PPS se suman en forma algebraica, lo que implica que el potencial de acción que se puede eventualmente generar, está determinado por la acción de todas las sinapsis que se producen en un punto específico. Estas sumaciones pueden ser de carácter: o Temporal: Potenciales postsinápticos producidos en períodos de tiempo corto (frecuencias los suficientemente altas para que el sistema no se alcance a recuperar de uno para entrar al siguiente) pueden desencadenar un potencial de acción.

o Sumación espacial: Sumación de dos potenciales sinápticos desencadenados en tiempos y distancias concordantes se suman.

Estructura del musculo esquelético Conjunto de fibras dispuestas en paralelo, constituidas por miofibrillas, cada una rodeada por membranas que le controlan la concentración de Ca+2 al interior de la miofibrilla. En cada miofibrilla tenemos las líneas Z que delimitan la unidad contráctil de la miofibrilla, el sarcómero. Este sarcómero está constituido por filamento grueso en la parte central del sarcómero, y filamentos delgados, desde línea Z. Tenemos dos tipos de bandas, la banda A o anisotropica, y la I o isotrópica. En medio de la banda I esta la línea Z, el sarcómero va desde las mitades de banda I. Hay filamentos gruesos intercalados con filamentos delgados. Filamento grueso está constituido por una serie de miosina, (un dímero), que tiene una subunidad pesada que esta dos veces, con la cola trenzada sobre sí misma y luego la cabeza con subunidades livianas. El filamento grueso es armado por una doble unidad, con su parte de miosina pesada y las cadenas livianas. En general el filamento grueso en la parte central no tiene cabezas. Es un filamento relativamente simple. Filamento delgado, la proteína esencial es la Actina, proteína globular que forma un polímero, 2 entrelazados sobre sí mismos que le dan la estructura. Además están otras proteínas, la tropomiosina, va cruzada entre el filamento delgado, y el complejo troponina. Estas son proteínas reguladoras.

PREGUNTA 10

Integración sináptica, sinapsis excitatorias e inhibitorias.

PREGUNTA 11

Estructura del músculo y mecanismos moleculares de la contracción muscular.


El complejo troponina tiene 3 subunidades, la I, la C y la T es la más larga y relaciona la troponina con la tropomiosina.

En el disco Z parten los filamentos delgados, la actina se une por una conexión de actinina que los anclan en la línea Z. Los gruesos están interrelacionados en la línea M. La estructura del sarcómero está dada por la titina en condiciones de reposo, mantiene unida la línea M a la línea Z. Ante un aumento del Ca+2 las líneas Z se acercan entre sí conservando los filamentos sus longitudes, y solo se sobreponen entre sí. En reposo, en ausencia de Ca+2, entre filamentos delgados y gruesos no hay formación de puentes, y eso se debe a que tropomiosina está cubriendo el sitio de unión de la cabeza de miosina y en condiciones de ausencia de Ca+2 las 3 subunidades de la troponina están ocupadas, la I está unida a actina, la T a tropomiosina y la C a Ca+2. Cuando la subunidad C une Ca+2 la T suelta la tropomiosina, de desplaza, descubriendo el sitio de unión para la cabeza de la miosina con alta afinidad de la actina. Las concentraciones de calcio son: >10-3 M en el retículo sarcoplásmico.

10-7 M en el citoplasma.

10-3 M en el medio extracelular.

La contracción muscular se produce por la unión y la disociación cíclica de las cabezas de miosina (filamento grueso) con actina (filamento delgado). 1) En una fibra muscular en reposo las cabezas de miosina tienen ADP+Pi unido, por lo tanto están listas para unirse a la actina y lo hacen pero en forma intermitente ya que se unen al sitio de baja afinidad, soltándose con facilidad. Esto ocurre porque el sitio de unión de alta afinidad de la actina por miosina se encuentra bloqueado por la tropomiosina debido a la baja cantidad de Ca+2.


2) Cuando se activa el músculo (despolarización) y sube la concentración intracelular de Ca+2, se une la miosina a la actina porque se despeja el sitio de unión de alta afinidad de la actina debido a cambios en la posición de la tropomiosina causados por el aumento de Ca+2. Lo que ocurre es que el Ca+2 se une a la troponina C (TnC), provocando que la TnI se suelte de la actina y con esto la tropomiosina se corre dejando al descubierto el sitio de unión para la miosina. De esta forma se produce el puente actina-miosina. 3) Las cabezas de miosina unidas a la actina liberan el Pi y rotan, ejerciendo una fuerza longitudinal que desplaza el filamento de actina y causa una mayor sobreposición entre los filamentos, acortando la fibra. 4) Al terminar el golpe de fuerza de la cabeza de la miosina, se disocia el ADP y puede unirse con ATP, lo que permite la disociación entre la actina y la miosina (rompimiento del puente). 5) La energía obtenida de la hidrólisis del ATP unido a la miosina a ADP+Pi produce un cambio de conformación de la cabeza de la miosina (se estira), con lo que queda lista para unirse de nuevo a la actina, en un sitio más adelante y generar otro golpe de fuerza. De esta forma van superponiéndose cada vez más los filamentos. Se gasta un ATP por cada ciclo (para romper el puente actina-miosina) y la etapa limitante (la más lenta) es la rotación de la cabeza de miosina.


Para que haya contracción muscular, primero es necesaria la descarga de un potencial de acción sobre la fibra muscular por acción de una α motoneurona. Cuando la motoneurona se activa, va a enviar potenciales de acción por su membrana y estos potenciales de acción van a llegar a la sinapsis neuromuscular provocando la apertura de canales de calcio voltaje dependientes en el terminal neuronal. Entra calcio al terminal sináptico, esto va a producir la exocitosis del NT que en este caso es ACh, la que difunde en el espacio hacia la membrana postsináptica que en este caso corresponde a la membrana del sarcolema. En esta membrana hay una proteína receptora para la ACh que es además un canal, el receptor nicotínico para la ACh (ionotrópico). Cuando se une la ACh al receptor, se abre un canal que despolariza al músculo y esa despolarización abre los canales de Na voltaje dependientes de la membrana del sarcolema y se dispara un potencial de acción en los bordes de la placa. Luego este potencial de acción se propaga a lo largo del sarcolema (membrana celular de la fibra muscular) debido a la apertura de canales de Na sensibles a potencial. El potencial llega a los túbulos transversales, que son invaginaciones del sarcolema que penetran al interior de la fibra, los que se ponen en contacto con el retículo sarcoplasmático. El retículo sarcoplasmático tiene dos partes, la cisterna terminal y la porción longitudinal. Las cisternas terminales están relacionadas con el túbulo transversal, que entra en estrecha relación con la cisterna terminal del retículo. Cuando el potencial de acción llega al túbulo transversal, el cambio de potencial es censado por los receptores de dihidropiridina (DHPR) que son canales de Ca que se activan por despolarización. Hay un movimiento de cargas a través de estos canales que genera un cambio en su conformación espacial, el cual

es transmitido a unos receptores de las cisternas terminales llamados Receptores de Ryanodina (Ryr), abriéndolos. A través de los Ryr se produce la salida de calcio desde el retículo sarcoplasmático hacia el medio intracelular. No hay entrada de Ca desde el túbulo transversal. Así es como aumenta la concentración de Ca y una vez que esto ha ocurrido, puede haber contracción muscular. MUY IMPORTA5TE ESTE GRAFICO

PREGUNTA 12

Acoplamiento excitación – contracción.


El mecanismo básico de contracción del músculo es la interdigitación de los filamentos delgados por sobre los gruesos.

La fuerza depende de: 1. Número de unidades motoras activadas. (Sumación espacial) 2. Frecuencia de estimulación.(Sumación temporal) 3. Velocidad de contracción (fibras lentas o rápidas) 4. Longitud del sarcómero al momento de la contracción. 1) Unidad motora es el conjunto de fibras musculares inervadas por una misma α motoneurona y por lo

tanto para que un músculo esquelético genere más fuerza, deben descargar más α motoneuronas simultáneamente, ya que así habrá más unidades motoras contrayéndose y se generará más fuerza. A su vez, la contracción va a ser más grande mientras más fibras musculares estén involucradas en cada Unidad Motora. * Además, la variación de fuerza depende de la duración de la [Ca+2] transitoria que se produce por la liberación de Ca desde el retículo sarcoplásmico y desde el túbulo transversal durante la contracción y esto se debe a variaciones en la velocidad de recapturación de Ca. Hay dos teorías de por qué la recaptación de Ca+2 es diferente:

i. En un tipo de fibras las bombas que recapturan el Ca desde el citoplasma son más eficientes que en otras.

ii. En algunas fibras hay menos bombas por unidad de superficie del retículo que en otras. La liberación de Ca+2 más o menos no varía en cuanto a su velocidad, pero si se expande la escala de tiempo la [Ca+2] disminuye a diferentes tiempos. En general se puede decir que existen suficientes canales de Ca+2 para liberarlo. 2)Por otro lado, la tensión máxima en un músculo se genera con estimulación repetitiva, ya que si se aplica un segundo estímulo con una distancia temporal relevante se obtendrá una [Ca+2] transitoria similar a la anterior. Este segundo estímulo debe aplicarse en un tiempo mayor al período refractario absoluto, que dura entre 1-5 mseg, de lo contrario la fibra muscular aún no se recuperaría de la acción del estímulo anterior y no sería capaz de responder porque los canales de Na+ estarían inactivados. La respuesta a un segundo estímulo es mayor que la primera, ya que la fuerza aumenta más o menos lo mismo que en la primera, y este aumento se suma al anterior por sumatoria temporal.

PREGUNTA 13

Mecanismos de regulación de la contracción muscular. Tipos de unidades motoras y su función.


Esto se explica porque cuando aún no se ha disipado la tensión y no se ha liberado todo el Ca+2, las fibras todavía no retoman su longitud original y cuando viene un nuevo aumento de Ca+2 se comienza el proceso con el sarcómero más corto. Entonces vuelve a ocurrir todo el proceso y se vuelven a formar puentes, se van a desplazar más los filamentos; en conclusión se genera más tensión. En un músculo rápido (fibras rojas rápidas tipo II A o blancas rápidas tipo II B) es muy

difícil que haya sumación de las respuestas porque cada una de ellas es muy corta. La frecuencia de descargue es de 67 Hz (más de 1 por seg) y por eso frente a cada estímulo sube la tensión, pero luego desciende prácticamente a cero. Por esto, la sumatoria de estímulos se aplica sólo a fibras lentas (rojas lentas tipo I). a) Blancas rápidas: la Fuerza que genera es alta al principio pero decae en el tiempo, que se conoce como fatiga. b) Rojas rápidas: se fatigan más lentamente que las fibras blancas rápidas.

En un músculo rojo con una frecuencia mucho menor, de 3.5 Hz, el calcio también sube y baja, pero con la diferencia que no alcanza al nivel de reposo. Y frente a esos cambios de Ca+2 , la tensión aumenta mucho más y se mantiene en una meseta con oscilación, llamado subtétano. ∗Cuando la frecuencia no es mínima pero tampoco es muy alta, ocurre una sumación temporal de las respuestas sucesivas. A esta posición se le llama “contracción subtetánica”. Si los PA son muy frecuentes (frecuencia muy alta),

el músculo se contrae y llega al máximo de tensión posible, la que se mantiene en el tiempo. Como en los músculos de contracción rápida no hay sumatoria, se genera una contracción fásica.


En los de contracción lenta, al haber sumatoria, se da una Contracción Tetánica.

4) Como acabamos de ver, la tensión que genere un músculo también depende de la longitud de sus sarcómeros en el instante en que se inicia la contracción. Cada banda gruesa mide 1,6 micrones y las delgadas miden 1 micrón cada una. Si al momento de la contracción el sarcómero mide 3,6 micrones, quiere decir que está totalmente estirado y no podrá haber contracción porque no hay superposición de las bandas y la miosina no puede formar puentes. Por otra parte, si el sarcómero mide menos de 2 micrones los filamentos de actina se molestan entre ellos, metiéndose uno entre otro, y la miosina no podrá formar puente con la actina. Mientras más corta sea la longitud del sarcómero, menos puentes se formarán y la tensión irá decreciendo hasta cero. Una longitud óptima es de 2 a 2,2 micrones, en la cual todas las cabezas de miosina tienen enfrentadas sitios de actina a quien unirse y cuando el sistema contráctil se active, cuando la tropomiosina se desplace, todas las cabezas van a poder unirse al filamento delgado. La cantidad de puentes que se pueden formar aquí es máxima, porque en teoría todas las cabezas van a encontrar un sitio de actina cercano al cual unirse. Largo plazo: cambios en el suministro de energía, aumenta la mioglobina, aumenta el número de mitocondrias, aumentan las enzimas oxidativas que también aumentan el ATP, aumenta el número de capilares que irrigan el músculo, aumentan por tanto el oxigeno y los nutrientes. Unidad motora: Una fibra nerviosa puede inervar varias fibras musculares. La unidad motora se refiere a las fibras motoras inervadas por una fibra. Según éste criterio se pueden clasificar en: Unidades motoras grandes: Contiene entre 200-500 fibras musculares, que se traducen en una contracción importante, se observan en músculos que mantienen la postura corporal.

Unidades motoras pequeñas: Contienen entre 4-10 fibras musculares, se relaciona con contracciones débiles. Producen cambios de fuerza pequeña o de movimientos finos.

Según el carácter funcional de la fibra podemos clasificarlas en: Tipo I (Rojas): Son de acción lenta con alta resistencia (duración) y oxidativas, es decir, obtiene la energía por medio de fosforilación oxidativa (gracias a la presencia de mioglobina). Se relacionan principalmente con unidades motoras grandes.

Tipo II-B (Blancas): De acción rápida y baja resistencia (duración). Obtiene la energía por medio de vías glicolíticas, por lo que no requiere oxígeno para su funcionamiento. Se contraen por tiempos cortos, pero lo hacen de forma rápida.

Tipo II-A (Mixtas): Utilizan ambos mecanismos de obtención de energía, y se encuentran en un punto medio en la relación entre rapidez y duración.


Mecánica Muscular Todo proceso de contracción tiene un proceso inicial de aumento de tensión producto del deslizamiento de los filamentos de actina y miosina. Luego, cuando la fuerza a la que se opone el músculo se iguala, se produce un proceso de contracción, que luego, por disminución de la concentración de Ca+2 intracelular se produce disminución de la contracción, y luego, de la tensión. En este contexto se distinguen dos tipos de contracción: Contracción isométrica: Se mide la tensión de la fibra impidiéndole que se acorte. La duración de la contracción es variable en los distintos tipos de fibras: Blancas, Rojas o Mixtas. Aquellas fibras que son más rápidas tienen un decaimiento más rápido, y lo contrario para las fibras más lentas. Estas diferencias dependen: La velocidad con que la bomba ATPasa reincorpora al Ca+2 al retículo sarcoplasmático.

Rapidez de salida del Ca+2 desde el retículo sarcoplasmático.

Tiempo de unión del Ca+2 unido a la troponina C.

Depende de la velocidad para generar tensión, es decir, la velocidad con que la cabeza de miosina forma nuevos puentes y logra el arrastre de la actina sobre la miosina.

Estimulaciones repetitivas: El tiempo que existe entre la generación de un potencial de acción y el siguiente es determinante para el resultado de la tensión que se obtendrá: Si es que el potencial de acción generado ocurre después de que se halla restaurado la concentración de reposo de Ca+2, la tensión generada por el acortamiento de las fibras es igual al del potencial antes generado.

Si el potencial de placa generado ocurre poco tiempo después del anterior, es decir, antes de que las concentraciones de Ca+2 se restauren produce una liberación sobre la concentración que se encontraba ya en el sarcoplasma. Esto se traduce en un acortamiento mayor de las fibras musculares.

Según la frecuencia de los potenciales de acción generados la tensión generada será mayor, hasta llegar a un punto límite donde la tensión se muestra como constante (momento en que los elementos en serie llegan a su límite). La estimulación que genera una tensión constante se denomina estimulación tetánica. Según el tipo de fibra el proceso de respuesta a estimulación tetánica será distinta en cuando a la velocidad en que llegue a su máximo como el nivel de su fatiga.

Relación Tensión-Longitud: Pasiva: Se produce por un estiramiento del sarcómero genera una tensión creciente sobre los 2,2 micrones que crece en forma exponencial con el aumento. Esta tensión se debe al estiramiento de la titina (proteína conecta la línea M con la línea Z).

PREGUNTA 14

Mecánica muscular, tipos de contracción, relación tensión-longitud, relación fuerza-velocidad.


Activa: Es la capacidad de generar tensión por medio del acortamiento o alargamiento de los sarcómeros. Cuando la distancia entre las líneas Z es mucha, la cantidad de cabezas de miosina en contacto con la actina es muy poca, por lo que la fuerza total generada es menor. Al tener una distancia menor las cabezas de miosina se superponen lo que supone que el número de puentes generados son muy

pocos, nuevamente la fuerza generada es muy poca. De esta manera se alcanza una distancia óptima de 2,2 micrones, donde todas las cabezas de miosina pueden estar en contacto con la actina, y la fuerza es máxima.

Este elemento nos entrega una longitud óptima del sarcómero para alcanzar una fuerza máxima.

Contracción isotónica: Aquella contracción que mantiene constante la tensión y varía la longitud de la fibra. Se pone la fibra en un punto fijo, luego se agrega un peso y se pone en la longitud óptima. Cuando se tiene la longitud óptima se fija la cuerda, y se agrega un peso mayor a la carga Pc. Mientras la fuerza aplicada por el músculo genere una tensión menor al peso Pc se

producirá un aumento de tensión, una vez que lo supere la fibra comenzará a acortarse. El acortamiento es inicialmente muy rápido y luego progresivamente más lento. Velocidad de acortamiento Al poner una peso igual o mayor a la máxima tensión que puede lograr el músculo, éste no superará la parte isométrica de la situación, por lo que la velocidad de acortamiento será 0. Al agregar un peso mínimo la velocidad de acortamiento será máxima, es decir, estará limitada sólo por la velocidad de contracción del músculo.

A medida que comienza a producirse la contracción se comienza a generar tensión en los elementos elásticos, estos influyen sobre el desplazamiento de los filamentos de actina sobre los de miosina haciendo que esto sea más dificultoso. Cuando se alcanza la tensión máxima todas las cabezas de miosina deben dar el golpe de fuerza al mismo tiempo para lograr desplazar las fibras de actina sobre el filamento grueso. (Cuanto más tensión exista, se debe generar más cabezas de miosina deben generar el golpe de fuerza al mismo tiempo). Cómo el golpe de fuerza de una sola cabeza es más rápido que el de varias cabezas de miosina conjuntas se establece una relación inversa entre la carga o tensión a la que se ve expuesto un músculo y la velocidad de contracción.

Trabajo y Potencia según carga Trabajo = Carga x Distancia Potencia = Trabajo/Tiempo

Si la carga es superior a la tensión máxima entonces el trabajo realizado es 0 (fuerza máxima y distancia = 0). El trabajo es 0, por lo tanto, la potencia es 0.

Si la carga es nula, independiente de la velocidad o la distancia ambos serán nulos.

Este valor sube a un máximo que se encuentra en la mitad de la carga basal.


Fuerza a realizar en una fibra muscular: Puede aumentar por: Sumación temporal por estimulación repetitiva, que permite la suma temporal de las respuestas contráctiles.

Longitud del sarcómero en el momento inicial de contracción. Distancia cercana a la distancia óptima, permite una mayor fuerza (más puentes posibles para generar). Mitad de la longitud máxima del sarcómero.

Velocidad de acortamiento, Se puede generar más fuerza mientras más lento se acorta el músculo. Si intentamos mover algo pesado lentamente es más probable que lo logremos a si lo hacemos de manera más rápida.

En el caso de un músculo, se basa en la activación de más unidades motoras al mismo tiempo (sumación espacial). Sumación de fibras en paralelo (músculos sinergistas).

Capítulo II

EUROCIECIAS

Agradecimientos a Macarena Ross Ortiz icole Cuneo Barbosa

30 EXAME FCM II – Capítulo II: eurociencias

1.1 Sistemas sensoriales La fisiología sensorial analiza cómo se convierten estímulos físicos del exterior en cambios en la actividad neural, es decir, analiza el mecanismo de los receptores especializados para cada sistema. Esto corresponderá al primer paso de la percepción de dichos estímulos (estudiado por la psicofísica). Todo estímulo presentará características en común, las cuales son: 1. Modalidad 2. Intensidad 3. Características temporales 4. Ubicación espacial

1. Modalidad: tipo de estímulo que llega a los receptores.

La “Ley de energías sensoriales específicas” dice que la modalidad sensorial es una propiedad de la fibra que es activada por un estímulo específico. La fibra sería la responsable de la sensación que se produce. Por lo tanto habrían sub-modalidades de respuesta, cualitativamente diferentes pero con un mismo código de respuesta que llevaría a las diferentes percepcione.s (ej: visión-colores). En otras palabras, cada receptor es específico para su tipo de estímulo de energía (ojo-luz, oído-sonido, etc) y si a ese receptor llega un estímulo de modalidad de energía diferente a la que se especializa, la transforma en su tipo de estímulo (si se golpea el ojo se interpreta como un estímulo luminoso)

2. Intensidad: Energía x Unidad de área x unidad de tiempo que llega al receptor. (Cúanto debe cambiar el estímulo para que se perciba el cambio). Umbral absoluto: Relación ideal entre la intensidad del estímulo y la posibilidad de detección de éste. Cuando la intensidad del estímulo produce respuesta igual o mayor al 50% de los casos, decimos que hemos llegado al umbral, y se ha percibido el cambio. Esta curva psicométrica que representa la probabilidad de detección a medida que se modifica la intensidad, puede ver modificado su umbral según el estado psicológico en que se encuentre el individuo, desplazándose a la izquierda, por ejemplo, en el caso en que se espere el estímulo.

NEUROCIENCIAS

PREGUNTA 1 Sistemas sensoriales. Organización. Fototransducción como modelo: mecanismos.


La mayoría de las veces, la codificación de intensidad tiene relación directa con la frecuencia de descarga de las fibras nerviosas. 3. Características temporales: Cuándo se inicia y cuándo se termina el estímulo. Al llegar el estímulo aumenta frecuencia de descarga. Adaptación puede ser rápida o lenta:

• Adaptación rápida: Útil para detectar cambios en el estímulo. Presenta descargas al principio y al final del estímulo, y no durante el. • Adaptación lenta: Perciben mejor la duración del estímulo, al dar cuenta de la magnitud y tiempo en el que está el estímulo. Presentan descargas durante todo el estímulo. 4. Ubicación espacial: Dónde se produce el estímulo.Interesa conocer el campo receptivo y la inhibición lateral.

Campo receptivo: Cada neurona tiene su campo receptivo, que es la zona desde la cual se puede cambiar la respuesta de esa neurona específica. No se aplica solamente a neuronas de primer orden, sino que a medida que subimos, neurona de segundo orden probablemente tendrá campo receptivo mayor por la convergencia de varias primarias A lo largo de las vías neuronales hay convergencia de neuronas primarias hacia neuronas secundarias y también encontramos divergencia entre estos dos tipos de neuronas. Inhibición lateral: Consiste en que, al momento de

recibir el estimulo, se hace en la zona inhibitoria del campo receptivo activándose la neurona primaria inhibitoria, la cual presenta divergencia al hacer sinapsis con las neurona secundarias, sinaptando e inhibiendo a más de una de ellas. Esto mejora la discriminación y aumenta selectividad de la respuesta. 1.2 Organización


Fototransducción como modelo: mecanismos Cada sistema sensorial, dentro de esto, tendrá características propias: Cómo su célula receptora TRANSDUCE, el potencial eléctrico en una señal que llegada a la neurona de 1° orden cambia su potencial de membrana, generando un potencial de acción (la neurona de 1° orden siempre enviará información como potencial de acción). Ejemplo: Sistema visual Estímulo: Luz, ondas electromagnéticas Receptores especializados: Fotorreceptores de la retina, conos y bastones. Tienen segmento interno (biosintético) y segmento externo (con aparato de conversión de la luz). Los fotorreceptores están conformados por un retinal (cromóforo absorvente de luz) acoplado a una o varias proteínas posibles llamadas opsoninas (el fotopigmento proteico es el que hace la diferenciación funcional entre conos y bastones). Bastón: Pigmento visual= Rodopsina= Opsina (proteína)+ Retinal (compuesto que absorbe luz) En la mayoría de los sistemas sensitivos, la activación de un receptor por el estímulo apropiado causa la despolarización de la membrana celular, y estimula un potencial de acción y la liberación del transmisor en las neuronas con las que hace contacto. Sin embrago, en la retina los fotorreceptores no muestran potenciales de acción, más bien, la activación por la luz produce un cambio graduado en el potencial de membrana y una alteración que finalmente genera una hiperpolarización.

En ausencia de luz, la membrana segmento externo del bastón se mantiene despolarizada, con la presencia de GMPc intracelular que mantiene canales catiónicos abiertos, principalmente de entrada Na+


(acompañado de Ca+2) y también hay una corriente de salida de K+. Esto se conoce como corriente de oscuridad. En presencia de luz el retinal de la rodopsina sufre un cambio conformacional de 11 cis-retinal a todo trans-retinal, lo que finalmente activa una proteína transducina, la que a su vez activa la proteína GMPc fosfodiesterasa. La GMPc es hidrolizada generando 5-GMPc, bajando su concentración y no activando los canales de Na+ y Ca+2. Todo este mecanismo ocurre con alta amplificación, cerrándose canales y llevando el potencial de membrana desde cercano al potencial de equilibrio de Na+ hasta valores cercanos a 0 (equilibrio canales de K+ abiertos), y finalmente hiperpolarizando. **Pregunta específica (no sale en el enunciado): adaptación en este caso se logra porque el Ca que entra inhibe a la adenilil ciclasa, que produce GMPc. Al disminuir la corriente de entrada de Ca por cierre de canales, esta adenilil ciclasa deja de ser inhibida y se produce más GMPc, lo que abrirá canales y estará más adaptado para una próxima estimulación. ** En este sistema existen dos vías principales: a) Sistema de los cordones posteriores o lemniscal: Viaja por los cordones posteriores y que lleva el tacto fino, presión, vibración y propiocepción. b)Sistema espinotalámico o anterolateral: Viaja por los cordones anterolaterales y que lleva información de dolor, temperatura y tacto grueso. En a) se puede dividir en receptores táctiles (Meissner, Ruffini, Merkel, Paccini) cutáneos y subcutáneos, y receptores propioceptivos como el Órgano tendinoso de Golgi (tensión muscular), receptores de la posición de la articulación y receptores vestibulares. i) Propiocepción.

Información mecánica que surge del propio cuerpo. El mecanismo de la propiocepción se efectúa principalmente mediante el huso neuromuscular: dentro del huso existen las fibras intrafusales, que tienen un receptor que es la terminación del axón de la neurona sensitiva que está enrollado en la fibra, además esta terminación tiene canales de Ca++ sensibles a tensión. Al estirarse la fibra se deforma la membrana, y los canales por tensión directa, se abren, esto produce la apertura de los canales de Ca++ que despolarizan la membrana. Entre mayor sea la tensión mayor es la cantidad de Ca que entra a la célula. Su función principal consiste en entregar información acerca de la longitud del músculo (el grado al cual se estiran).

PREGUNTA 2 Sistema somatosensorial. Organización. Campo receptivo


ii) Tacto Fino. El mecanismo del tacto fino posee 4 receptores a nivel de la piel, que en general poseen umbrales de actuación bajos: Merkel: Receptor de adaptación lenta, ubicado en la superficie de la dermis. Posee campos receptivos pequeños y se cree que son los receptores más táctiles, detectando bordes, espinas y curvaturas. Meissner: Receptor de adaptación rápida, ubicado superficialmente. Posee varias terminaciones, por lo que posee varios puntos de mayor sensibilidad y de menor sensibilidad. Mantiene la retroalimentación que me permite sostener un objeto. Paccini: Receptor de alta frecuencia. El más sensible de todos los receptores. Posee campos receptivos mucho más amplios y tiene una zona donde responden más activamente. Ruffini: Se cree que responden a tensión de la piel. Responde a dirección del movimiento de la piel y también a su tensión. Podrían ser receptores que indican la posición de los dedos junto a los receptores articulares. Sin mirar la mano sé cómo tengo los dedos en cualquier momento.


Campo Receptivo. En el sistema táctil es donde se aplica mejor la definición de campo receptivo. Campo receptivo de una neurona es la zona, en este caso epitelio sensorial, desde la cual se puede cambiar la respuesta de una neurona específica. Cada neurona tiene su campo receptivo, de modo que una neurona primaria tiene un determinado campo receptivo; una secundaria, tendrá un campo más amplio, por la convergencia neuronas. Sin embargo, también tenemos campos receptivos con neuronas excitatorias al centro e inhibitoria en la periferia. Esto para aumentar la discriminación espacial, por la inhibición lateral, que hace que haya una respuesta excitatoria en el centro e inhibitoria alrededor. Se discriminan mejor estímulos de las distintas zonas del campo que están en un lugar contiguo. Esto trae como consecuencia que existan zonas con mayor sensibilidad y con mayor discriminación entre dos puntos, como es el caso del pulpejo de los dedos y en los labios. En esta zona se produce una discriminación que va en el orden de un par de milímetros. Esto depende además de la densidad de receptores, ya que una zona con mayor cantidad de receptores que tienen campos receptivos más pequeños van a ser la que tienen mejor discriminación de detección de dos puntos. Y las zonas con menos densidad de receptores y campos receptivos más grandes se tiene una peor discriminación de dos puntos. Vías del Sistema


Corteza Todo llega a la corteza primaria (surco postcentral), que está dividida en áreas: áreas 1, 2, 3a y 3b, ordenadas desde el surco central al postcentral. Del tálamo llega información a las 4 áreas en paralelo, las áreas se segregan y tienen funciones diferentes. Hay diferencias entre los campos receptivos de las diferentes áreas. A medida que las áreas son más integrativas (en lo que se refiere a información), sus campos receptivos son más amplios. (Ver figura) este es un ejemplo de la segregación y los niveles de integración en esta corteza.

Por otra parte la corteza somatosensitiva primaria presenta somatotopía. Esto quiere decir que diferentes partes de la corteza sensorial representan diferentes partes del cuerpo. Zonas inferiores del cuerpo se encuentran en la parte más medial de la corteza, mientras que las zonas más superiores se encuentran hacia lateral. Además la representación cortical es proporcional al número de receptores y a la importancia táctil de la zona (como es el caso de la cara y manos). Esto es el conocido Homúnculo. Por último señalar que los campos receptivos y su representación en la corteza son plásticos, es decir que van cambiando y dependen de la

experiencia que se vaya dando en el tiempo. (Explica como el movimiento de la membrana basilar a causa de la diferencia de presión entre la rampa vestibular y timpánica provoca la deflexión de las cilios de las células ciliadas, por el movimiento de cizalla en relación con la membrana tectoria. La deflexión de los cilios activa canales catiónicos, lo que determina la entrada de potasio y así la despolarización de la célula ciliada lleva a la despolarización de diferentes poblaciones (en términos de su localización, pero de propiedades funcionales similares) de células ciliadas).(aprenderse imágenes para explicar estructura coclear). Mecanorreceptores que se encuentran en el oído que responderán a oscilaciones mecánicas, siempre y cuando se encuentren dentro de una frecuencia de 20- 20.000 Hz aproximadamente y hasta 120 dB. Formado por oído externo, medio e interno. La onda que llega al oído medio logra un aumento de presión alrededor de 22 veces, a través de 2 mecanismos: cambio de área (membrana timpánica es 17 veces mayor a ventana oval) y por una razón de palancas (martillo 1.3 veces mayor que yunke). Esto luego se

PREGUNTA 3 Sistema Auditivo. Mecanismo de transducción. Tonotopía y estructura coclear.


transmite a través de la cadena de huesos a el oído interno (estribo y ventana oval), que mueven los líquidos del interior de la cóclea, la cual se encuentra dividida: En la escala media vamos a encontrar el órgano de Corti con células ciliadas de 2 tipos: 1.-cél. Ciliadas externas de 3-4 capas; están conectadas a fibras eferentes del SNC. 2.- cél. Ciliada interna de una sola corrida; comunicadas con fibras aferentes del SNC (95% fibras aferentes). Ambas células presentan esterocilios en la membrana apical (y un solo quinocilio verdadero tocando la mb. tectoria). La diferencia de presiones genera movimientos verticales del órgano de Corti, con desplazamiento radial de los cilios entre las membranas basilar y tectoria. Los cilios se encuentran ordenados por tamaño, y unidos por un filamento proteico (cadherina 23), una

especie de resorte. Cuando la membrana basilar sube, los cilios se mueven en dirección del cilio más largo y se produce tensión en el “resorte”, que se cree que esta unido a las compuertas de canales catiónicos, aumentando su probabilidad de apertura. Al contrario un movimiento hacia el cilio más pequeño, disminuye la tensión.

Las células ciliadas están sumergidas en la endolinfa por apical, un medio con alta concentración de potasio. Hay una gran diferencia de potencial entre la endolinfa y el interior de la célula ciliada, la endolinfa tiene un potencial de 80mv, y la célula de -45mv, lo que genera una Vm de 130 mv, por lo tanto al abrir los canales inespecíficos, entra potasio impulsado (sobre todo por el gradiente eléctrico), despolarizando la célula y esta a su vez abre canales de calcio en la membrana basolateral, que genera el vaciamento de vesículas sinápticas que llevarán estos neurotransmisores a las neuronas aferentes propagando el impulso. Al moverse en sentido contrario, los


canales de potasio se cierran y la célula se hiperpolariza nuevamente. La célula es capaz de seguir estos cambios de corriente hasta alrededor de 2000 o 3000 ciclos, pero luego a frecuencias más altas, se genera un potencial continuo mientras dura el estímulo. Tonotopía y estructura coclear. (Explica la tonotopía coclear a partir de las diferencias en las propiedades físicas de la membrana basilar a lo largo de su extensión, que determinan que diferentes regiones cocleares vibren con mayor amplitud, a los distintos componentes de frecuencia de la onda de presión del estímulo). Cuando las moléculas de aire que vibran generan ondas de presión que entran el estribo por la ventana oval, tenemos un aumento de presión en la rampa vestibular, desplazando la membrana basilar hacia abajo. El cambio de presión que se devolverá por la rampa timpánica, a su vez produciendo una menor presión en la rampa vestibular y la estructura se mueve hacia arriba. Es como una cuerda que vibra en un extremo y está fijada en el otro. Pero la membrana tiene una característica; ya que su rigidez va variando a lo largo de esta “cuerda”, entonces causa que no todas las frecuencias se propaguen de la misma manera. Las frecuencias altas, producen su máxima onda en la región basal, (donde es más rígida) luego, la onda desaparece y no hay movimiento de la membrana distal. Por otro lado las frecuencias bajas producen la misma onda pero alcanzando su máxima vibración cerca del ápice, donde la membrana es más laxa. Así la cóclea es capaz de separar las componentes de frecuencia de una onda sonora, y el oído solo necesita saber qué zona de la cóclea ha sido estimulada, para saber su frecuencia (es una especie de código temporal). Esto es lo que se llama tonotopía coclear.

**para saber acerca de, leer transcri. -Emisiones otoacústicas -Organización tonotópica (se mantiene a lo largo de la vía). -Diferencias interaurales de tiempo: oliva superomedial -Diferencias interaurales de intensidad: oliva superolateral y núcleo medial del cuerpo trapezoidal -Vía auditiva y organización corteza primaria (organizada por frecuencias y bandas de interacción binaural) -Adaptación en transcrii sistemas sensoriales


Funciones: 1. Mantención del Eq. y la postura 2. Mantención de la mirada 3. Orientación espacial. Órganos del Sist. Vestibular: En oído interno, zona del laberinto pegados a la cóclea inervados por el VIII y son: -Canales Semicirculares (3 dispuesto como los planos cartesianos x,y,z) -Órganos otolíticos: -Utrículo conexión con liquido de la cóclea -Saculo. Órgano otolítico: (censa posición de la cabeza y aceleración lineal en cualquiera de los 3 planos)

-células ciliadas con un quinocilio grande y varios estereocilios, ubicadas en la mácula. Hacia los quinocilios se despolariza la célula. Mácula del utrículo (censa móv. horizontales) Mácula del Sáculo (censa móv. verticales) -Sobre C. ciliadas existe una mb. gelatinosa que posee otoconias (sales carbonato de calcio) para generar peso. Se mueven por la fuerza gravitacional (aceleración lineal) cuando se inclina la cabeza hacia delante o hacia los lados. Al moverse la mb. se mueve el quinocilio y cel. ciliada se excita hacia un lado y con el mov. contrario se inhibe. - Recordar que entre sáculo y utrículo existe movimiento espejo; si uno de excita el otro se despolariza.

Canales Semicirculares: ( giros de la cabeza en 3 planos, aceleración angular) - Dispuestos en 3 ejes, Horizontal, anterior y posterior. - Canales horizontales de ambos lados trabajan en conjunto, canal anterior trabaja con el posterior contralateral. - Poseen epitelio con células ciliadas metidos en una ampolla que posee cúpula gelatinosa, donde están embebidos los estereocilios. - Giro de la cabeza produce movimiento de del canal y los cilios, pero la endolinfa se queda atrás empujando a cúpula y produciendo excitación de las c. ciliadas del oído ipsilateral y la inhibición de las células ciliadas del canal contralateral, produciendo en conjunto una respuesta final de excitación. - Respuestas son rapidísimas (micro o mili seg.) y la información va a núcleos vestibulares. **tanto órganos otolíticos como canales semicirculares no tienen adaptación

PREGUNTA 4 Actividad Sistema vestibular. Reflejo vestíbulo-ocular: Circuitos.


Reflejo vestibuloocular: Corrección de los ojos ante movimiento (no confundir con fotomotor). Va de núcleos vestibulares (medial sobretodo y lateral) a núcleos de músculos extraoculares y de ahí a los músculos. Un movimiento a la derecha provoca la estimulación de los núcleos vestibulares derechos y la inhibición de los izquierdos: Se estimulan nervio del recto lateral contralateral y recto medial ipsilataral (por núcleos oculomotores). Se inhibirán recto lateral del ipsilateral y recto medial del contralateral. (movimiento de ojos en dirección opuesta al movimiento) Otros reflejos: Posición cabeza y musculatura axial. - Ciliada (en ganglio de scarpa)VIII núcleo vestibular medial y lateral fascículo longitudinal medial descendente por tracto vestibuloespinal medial hasta medula ventral donde: Núcleo vestibular medial (postura cabeza) Núcleo vestibular lateral (posición erguida)vía refleja. Ambos reciben también del cerebelo para conocer actividad motora. - Popiocepcion + núcleos vetibularesnúcleo VPL tálamo corteza somatosensorial. -Nistagmo: es en dirección del movimiento, es rápido. Con infección ojos van hacia lado inhibido (vestíbulo). Con agua caliente (excitación) ojos van hacia lado contralateral del nistagmo. Con agua fria (inhibición) van hacia el mismo lado. Estructura funcional del ojo

Organización de la retina Al traspasar la pupila, y el cristalino, nos encontramos con una serie de estructuras en el fondo del ojo; Primero, una gran cantidad de vasos sanguíneos retinianos, que no puede traspasar la luz, pero estos vasos están ausentes en un área distinta de la retina conocida como la mácula, la cual tiene en el centro una depresión que es la zona donde se concentran los conos (van a presentar menor tamaño y alta densidad. A medida que se aleja de la fóvea, van apareciendo bastones y los conos son de mayor tamaño, hasta que en la periferia no encontramos conos). La región de la retina por la cual sale el nervio óptico

PREGUNTA 5 Sistema visual. Estructura funcional del ojo. Organización de la retina. Campo receptivos de las células ganglionares.

Organización de la corteza visual. Componentes parvo y magnocelulares de las vías visuales.


(disco óptico) constituye una zona en donde no existen fotorreceptores y por lo tanto no hay sensibilidad luminosa (punto ciego). Por aquí también ingresa la vascularización del ojo. Tanto conos y bastones serán los fotorreceptores de la retina.

Bastones: color verde preferentemente. No perciben rojo. Conos: actividad cromática dada por la combinación de los 3 pigmentos cromáticos que poseen.

Fotorreceptores se conectan por células bipolares a las células ganglionares y como conexiones horizontales encontramos las células horizontales y las amacrinas (aumentan o inhiben respuestas). Entre todas estas células vamos a encontrar convergencia y divergencia En la retina existen 6 capas celulares básicas que son desde el interior hacia el exterior: Ganglionar (cél. Ganglionares), plexiforme interna, nuclear interna (cél. horizontales, bipolares y amacrinas), plexiforme externa, nuclear externa (fotorreceptores) y epitelio pigmentario (que se encarga del reciclaje de los discos membranosos de los fotorreceptores). Los axones de ambas hemirretinas nasales van a decusar en el quiasma óptico, por lo tanto van a llegar a los lados contralaterales de la corteza. Campos receptivos de las células ganglionares (Tiene una forma circular, concéntrica y antagónica. Es el resultado de la actividad de células bipolares o de conos y bastones, cuyos propios campos receptivos se integran fisiológicamente en esta célula.)


2. Célula ganglionar; como sabemos, un campo receptivo es aquella zona en la cual un estímulo genera un cambio de actividad en una neurona. En el caso de una célula ganglionar, los campos están formados

por dos círculos concéntricos, los cuales se comportan de forma antagónica: lo que ocurre en el centro es contrario a lo que ocurre en la periferia tenemos dos tipos de célula: -On-Center: son aquellas que al ser estimuladas al centro con luz, aumentan su tasa de potenciales de acción, sin embargo, al estimularlas en la periferia se inhiben y disminuye la tasa de descarga. -Off-center: la luz en el centro las inhibe y en la periferia las excita. Es necesario destacar, que el campo receptivo de estas células son el resultado de muchas convergencias y divergencias, partiendo desde conos y bastones, los cuales al ser excitados liberan glutamato, que puede inhibir o excitar a las células bipolares dependiendo del tipo de receptor para glutamato que presenten. Luego las células ganglionares reciben de muchas bipolares, entonces la luz puede estar inhibiendo o activando una vía. El campo receptivo de una célula ganglionar va a ser una suma de la actividad de todas las neuronas y receptores que se conectan con ella.

Organización de la corteza visual (Organización columnar de la corteza en términos de agrupaciones de neuronas en grupos perpendiculares al plano de la corteza, cuya característica principal es que las neuronas que pertenecen a la misma columna comparten las mismas prop. de campos receptivos) La corteza está organizada de una manera especial, con básicamente dos características: 1. Columnas de dominancia ocular: Como resultado de la decusación de las vías visuales, vamos a tener en cada lado de la corteza “algo de cada ojo”, pero la información distribuida organizadamente; hay sectores de corteza visual, de la capa IV en forma de columnas que reciben información de campos


receptivos semejantes, por ejemplo una columna responde preferentemente a un ojo, mientras que la adyacente lo hace con el contrario.(ver imagen) 2. Campos receptivos elongados (preferencia de orientación): Los campos receptivos son de forma elongada (antes eran circulares), entonces responden preferentemente a estímulos con forma de barra, pero en orientaciones especiales, ya que cambia según si se trata de la barra en posición vertical, diagonal o perpendicular. Si uno se mueve por la superficie de la corteza visual primaria uno encuentra que las neuronas siempre tienen preferencia por un ojo o por el otro y además tienen una preferencia de orientación (c. rec. elongados), y estas diferencias están mapeadas de forma continua en la superficie de la corteza.

COMPO5E5TES MAG5O Y PARVO CELULARES DE LAS VÍAS VISUALES Describe que la organización básica del sistema visual esta basada en dos vías visuales segregadas (magno y parvo) que tienen diferentes características anatómicas y fisiológicas. El magno celular es un sistema de neuronas grandes que responden a estímulos en movimiento y están asociadas a la vía visual dorsal de la corteza (donde). El sistema parvocelular está formado por neuronas sensoriales más pequeñas, encontradas preferentemente en la fóvea y forma la vía ventral asociada a la percepción de objetos y colores (qué). “Sist. Magnocelular”: las células ganglionares reciben aferencias de bastones más que de conos, tienen gran arborización, son muy sensibles al movimiento y tienen baja resolución o frecuencia espacial (porque son más grandes). “Sist. Parvocelular”: las células P ganglionares están inervadas principalmente por conos, tienen una pequeña arborización, tienen menos resolución o frecuencia temporal, pero son cromáticas y distingue las formas de objetos con alta frecuencia espacial, mejor capacidad para percibir contrastes. En el tálamo va a continuar esta segregación del sistema visual, ya que conectan con distintas láminas, el SP inerva cuatro capas, (las más ventrales) y el SM inerva las dos últimas. Hay que recordar a este nivel encontramos aferencias de ambos ojos.

Esta dicotomía fisiológica y anatómica se continúa en la corteza estriada (corteza visual primaria del lobo occipital). La vía magnocelular tiene a irse hacia la parte más dorsal de la corteza visual, y las células del parvocelular hacia más ventral, formando además columnas diferenciadas entre los distintos ojos.


Primero debemos diferenciar dos conceptos claves, el dolor y la nocicepción. El primero es la experiencia sensorial y emocional desagradable (subjetivo) que se asocia con el daño tisular real o potencial. La nocicepción es el conjunto de proceso neurofisiológicos que transducen las condiciones de daño tisular real o potencial en cierto patrón de actividad eléctrica y la conducen hacia centros superiores en donde es integrada para generar el precepto del dolor. Receptores y vías nociceptivas El origen de la información nociceptiva son las terminaciones nerviosas libres (llamadas así porque no poseen una estructura no neural rodeandolas), que representan el extremo distal de neuronas con su soma en el asta dorsal de la médula espinal. Estos axones son principalmente Aδ (láminas I y V) o C (láminas I y II). Las neuronas de proyección de esta vía decusan al mismo nivel en que entran, ascienden por el sistema anterolateral de la médula espinal para hacer relevos en las vías más clásicas en el tálamo y, desde ahí proyectar hacia: la corteza sensorial, formación reticular puente y bulbo, corteza cingulada anterior, amígdala, etc Mecanismos de transducción (acá interesa explicar que las terminaciones nerviosas libres son muy complejas y especializadas) Existe un amplio campo receptor de lo que se puede considerar daño tisular potencial o real: Calor: capsaicina se une a receptores TRP-V1, canal selectivo para Na+ y Ca++ (despolarización de membrana). TRP-V son sensibles a cambios de calor, aumentando probabilidad de apertura con potenciales basales normales para el resto de los canales. Frío: TRP-M, mismo mecanismo que calor pero que aumenta probabilidad de apertura al frío, mentol. Aumento de la concentración de protones: mismos receptores de calor. Aumento de la concentración de K+ Moléculas de comunicación intercelular (inflamación): histamina, bradiquinina, sustancia P y prostaglandinas, las que tienen receptores en los nociceptores, aumentando probabilidad de disparo. Presión/deformación En todos estos casos no interesa el origen ni el tipo de estímulo ya que la respuesta es la misma: retirar el miembro de la sustancia generadora de daño. Para esta codificación existen 4 teorías: - Modelo convergente: sustancia nociva o inocua según PA; PA alto=nociva. - Modelos líneas marcadas: nociceptores especializados, distinguen entre sust. inocuas y nocivas(segregación espacial). - Combinación de subtipos neuronales que incluyen nociceptores y no nociceptores - Teoría de la compuerta: receptor no nociceptivo y nociceptivo se unen a interneurona inhibitoria de dolor, siendo inhibida por el nociceptor y estimulada por el no nociceptor. Por lo tanto las terminaciones nerviosas libres son máquinas moleculares con una gran variedad de mecanismos de transducción de señales. Los potenciales de acción generados son transmitidos a la neurona de proyección (1ª sinapsis) en el asta dorsal de la médula y el transmisor aquí es fundamentalmente glutamato, ayudado por un péptido (sustancia P).

PREGUNTA 6 Dolor y nocicepción. Receptores y vías nociceptivas. Mecanismos de transducción. Control central del dolor. Manejo

farmacológico.


Control central del dolor Vías desembocan en: • Corteza somatosensorial: modalidad, localización e intensidad del dolor • Corteza cingulada anterior: característica emocionalmente negativa o desagradable del dolor • Corteza interoceptiva del lóbula de la ínsula • Regiones del bulbo Las que a su vez activan (según transcri 2010, solo tener una idea general) • Corteza motora • Corteza prefrontal • Corteza somatosensorial • Amígdala • Tálamo • Hipocampo Existe una modelación de la vía nociceptora (control centrífugo): Neuronas originadas principalmente desde la sustancia gris periacueductal y en la médula rostroventral y proyectan en forma ascendente hacia el asta dorsal de la médula espinal en el mismo lugar donde está ocurriendo la sinapsis aferente y disminuyen la activación de canales de Ca++ dependientes de voltaje y se activan canales de K+ en la segunda neurona disminuyendo su probabilidad de disparo frente a un PA. (analgesia por placebo activa neuronas sustancia gris periacueductal) Manejo farmacológico 1.-Sustancias que actúan sobre receptores llamadas opiáceos endógenos, integrándose en la vía descendente analizada anteriormente: Endorfinas Encefalinas Dinorfinas 2.- Bloqueadores de canales de Na+: lidocaína y derivados 3.- Inhibidores de la síntesis de prostaglandinas: antiinflamatorios no esferoidales (aspirina, ibuprofeno, paracetamol).


.

Es un sistema muy jerárquico y paralelo (redudndante), que utiliza principalmente vías directas con muchos centros regulatorios inhibitorios.

Comprende 3 niveles jerárquicos, que se involucran en la generación de movimiento: 1.-médula espinal 2.- tronco encefálico 3.- cerebro Y centros regulatorios, cuya lesión no genera parálisis: 1.- Cerebelo: corrección del movimiento 2.- Ganglios Basales: suprimen movimientos no deseados y preparan neuronas motoras superiores para iniciar movimiento.

Médula Espinal

El primer nivel de organización dentro del sistema motor, es el primer gran centro integrador donde probablemente se encuentran las respuestas motoras más simples. Se encuentra muy alejado del encéfalo por lo que sus respuestas son bastantes independientes de la conciencia (respuestas reflejas). Va a poseer una organización somatotópica: - Neurona medial: musculatura axial, gruesa, del equilibrio - Neurona lateral: musculatura lateral, fina - Neurona ventral: musculatura extensora - Neurona dorsal: musculatura flexora. Además, va a contener las α-motoneuronas (generación de movimiento) y las γ-motoneuronas (información de longitud y tensión)

PREGUNTA 7 Sistema motor. Organización funcional: centros superiores e inferiores. Integración. Diferencias entre parálisis

espástica y fláccida: estructuras y mecanismos involucrados.


Produce dos tipos de reflejos: Miotático: Se produce como consecuencia de un estiramiento brusco de un músculo, lo que activa la α-motoneurona del mismo músculo estimulado e inhibe la α-motoneurona del músculo antagonista (sensado por huso muscular). Entrega información de longitud muscular y velocidad de cambio

Antimiotático: Sensa la tensión a través del órgano tendinoso de Golgi, que envía la información a la corteza y una colateral hacia una interneurona inhibitoria que actúa sobre la α-motoneurona del mismo músculo inhibiéndolo y activando al músculo antagonista.

Reflejo flexor: Sensor cutáneo produce una excitación del músculo extensor homolateral y una inhibición de flexor del mismo lado. Extensión cruzada: Receptor sensitivo localizado en el interior del músculo o tendón. Es para sacar del lugar. Produce una excitación de los músculos flexores homolaterales e inhibición de los extensores del mismo lado. La flexión de la extremidad estimulada produce una reacción contraria en la otra extremidad, o sea, los músculos extensores contralaterales se excitan mientras que los flexores se inhiben.

Actividad rítmica alternante: se activan e inhiben los respectivos flexores y extensores para la marcha.

Mesencéfalo

Sus 3 estructuras (bulbo, protuberancia y diencéfalo) contienen una serie de núcleos que gobiernan: control motor de la cara, funciones como el equilibrio, sistemas que controlan particularmente en el ser humano la extremidad superior (principalmente la musculatura distal). También posee información organizada topográficamente: - Región medial zona intermedia: α-motoneurona mediales asta ventral - Región lateral zona intermedia: α-motoneurona laterales asta ventral - Neuronas proximales: extensor > flexor - Neuronas distales: flexor > extensor


Esto será a través de 2 vías: Sistema medial: Gobierna equilibrio-musculatura medial, movimientos de cabeza y reflejo de nistagmo. Nace en: - Tecto espinal (mescencéfalo rostral) decusa y va a línea media - Retículo espinal - Vestíbulo espinal Sistema lateral Médula cervical para control de extremidades superiores, musculatura lateral fina (de la mano). Nace en núcleo rojo decusan y se proyectan a núcleo facial llega a médula espinal

**falla del núcleo rojo provoca una extensión de extremidades inferiores y una flexión de extremidades superiores.

Corteza

Es el centro más superior, desarrollado y complejo. Gobierna el 99% de las actividades motoras diarias y aquí se generan y se planifican nuestros actos motores. Existe un área motora primaria (área 4 de Brodman) y áreas motoras suplementarias y promotoras que tienen como fin la planificación de actos motores voluntarios (área 6 de Brodman). Vía lateral: corresponde al 95% del control del movimiento. α-motoneurona laterales de ME. Músc. Fina. Vía medial: 5% del control del movimiento. α-motoneurona mediales de ME. Músc. gruesa

Ganglios Basales y Cerebelo

Estas estructuras no tienen que ver directamente con la generación del movimiento sino con asegurar la calidad de este. Son varios grupos neuronales que reciben información desde la corteza y envían información de retroalimentación por vías talámicas de vuelta a la corteza, es decir, regula y afina las respuestas motoras que se están generando en la corteza. El cerebelo por su parte es un “gran comparador” y asegura que el movimiento que hemos planeado en la corteza sea comparable con el que estamos ejecutando. Alteración en estas dos estructuras no genera parálisis pero generan una alteración en la calidad del movimiento. Alteraciones en médula, mesencéfalo y corteza generan parálisis y pérdida de la función. El primer nivel de integración de la información a nivel de la médula espinal se produce cuando la neurona ingresa a esta por el asta posterior y transmite la información sensorial. Esta información puede


viajar hacia cefálico o sinaptar localmente, conectándose con interneuronas o bien directamente con motoneuronas del asta ventral, provocando el circuito del arco reflejo. Reflejos Miotático o antimiotáticos: Son los reflejos profundos porque el receptor que los desencadena se encuentra en la profundidad dentro de los músculos. Presentan 2 estructuras destacables: 1. Huso neuromuscular: entrega información acerca de la longitud y la posición del músculo en todo momento. Las terminaciones anuloespirales son fibras nerviosas enroscadas en el centro de las fibras, constituyen el sensor de cambios de longitud del huso, es la fibra aferente que viaja a la médula por la vía del asta dorsal. Estas terminaciones poseen canales catiónicos sensibles a estiramiento y su apertura genera la depolarización y el aumento de potenciales de acción hacia la médula. En los extremos de los husos aparecen estructuras sarcoméricas con capacidad contractil, esta contracción se genera por eferentes provenientes del asta ventral llamadas Gamma motoneuronas. Con esta contracción se púede regular la sensibilidad del huso neuromuscular. La conexión entre la gama y alfa neurona es bastante sincrónica. 2. Organo tendinoso de Golgi: puede conectar con una interneurona inhibitoria e inhibir a la alfa motoneurona y producir el reflejo anitimiotático (reflejos extremos que necesitan de un hiperextensión del músculo muy intensa de manera que su frecuencia de descarga le gane a la del huso neuromuscular) El segundo nivel de integración que se produce en la médula son los reflejos flexores. Estos a diferencia de los anteriores tienen sus receptores en la superficie. Existe mayor divergencia en la transmisión en la médula, así puede sinaptar con varias interneuronas y por lo tanto generar una respuesta más compleja (principalmente retiramiento). Las mismas aferencias que estimulan las alfa motoneuronas envían colaterales que inhiben la musculatura antagonista (inervación recíproca). El tercer nivel de integración en la médula son circuitos que, utilizando grandes “núcleos” de motoneuronas, reclutan grandes grupos musculares. Son circuitos de inervación recíproca que permiten la generación de movimiento alternante (marcha). En el mesencéfalo para poder generar la integración de la información existen dos grandes sistemas: Mediales: su función es mantener el equilibrio, integrar información del oído interno y mantención de la postura de la cabeza sobre el cuello. Laterales: nace del núcleo rojo (mesencéfalo rostral) y su función es controlar fundamentalmente la extremidad superior (mano, brazo y antebrazo). La integración a nivel de la corteza se realiza en las distintas áreas motoras (primaria y suplementaria). En el área motora primaria se genera la vía corticoespinal que desciende por la cápsula interna y proyecta hacia mesencéfalo y las alfa motoneuronas medulares. El haz corticoespinal lateral (CEL) gobierna la actividad motora más fina y el 99% de nuestra act. Motora diaria. El CEL nace de las áreas 4 y 6 de Brodman cruza la cápsula interna y sinapta con el núcleo rojo y en pirámides del bulbo el 95 % de las fibras decusa a la médula contralateral y sinapta en motoneuronas laterales de musculatura más fina. Por su parte el haz Corticoespinal ventral no decusa en pirámides, pero sí lo hacia más hacia caudal de forma más difusa, este haz controla la musculatura axial.


En el síndrome de motoneurona superior (cuando la lesión esta por sobre la alfa motoneurona y esta se mantiene intacta) se pierde el control de la vía corticoespinal la cual tiene un patrón de inhibición local, lo que genera que los reflejos aparezcan exacerbados. Tiene como consecuencia: - Espasticidad por desrepresión de los mecanismos de control del tono muscular. - Exageración de posturas antigravitatorias: extremidad superior tendencia a la flexión y extremidad inferior tendencia a la extensión. En el síndrome de motoneurona Inferior hay pérdida del control de la musculatura. Esto trae como consecuencia: - Flacidez: hipotonía muscular. - Hiporeflexia - Marcada atrofia muscular.

Leer trancri 2009, es toda la pregunta y queda más claro ¬¬… El cerebro posee 2 hemisferios, una vermis central que los une y una extensión que corresponde al nódulo flóculo-nodular. Posee 4 nucleos profundos que de medial a lateral son -fastigio -interpósitos (globoso y emboliforme) -dentado • Circuito básico corteza cerebelosa (de superficial a profundo):

a) Capa Molecular, (externa), tiene: - Dendritas células de Purkinje - Axones células granulares (que corren paralelos) - Interneuronas (células estrelladas y en cesto)

PREGUNTA 8 Cerebelo. Lóbulos principales. Núcleos profundos. Circuito básico de la corteza cerebelosa: células y funciones. Vestíbulo cerebelo, espino cerebelo y cerebro cerebelo: función y localización. Función de comparador del movimiento en ejecución:

papel en la planificación e iniciacióndel movimiento. Plasticidad (LTD): mecanismos moleculares y relación con el aprendizaje de conductas motoras. Patologías cerebelosas: alteraciones cualitativas.


b) Capa intermedia o de células de purkinje: - Cuerpos neuronales células de Purkinje (únicas eferencias cerebelares). c) Capa Granular: - Grandes complejos sinápticos en glomérulos cerebelosos - Alta densidad celular, células granulares agrupadas - Axones células de Purkinje Circuito neuronal básico: 2 Aferencias cerebelares: 1. Fibras musgosas: - Desde ME y tronco encefálico, (Trae información propioceptiva, para comparar y corregir movimientos). Son excitatorias y de alta frecuencia. - Contactan células granulares, (cuyos axones van a la capa molecular), y se bifurcan en fibras paralelas que sinaptan células de purkinje directa o indirectamente (a través de interneuronas inhibitorias). - Contactan directamente núcleos profundos generando una excitación basal tónica. 2. Fibras trepadoras: - Desde el Núcleo inferior de la oliva (bulbo), traen información somatosensorial de la corteza cerebral. Contactan directamente a células de Purkinje. - Son excitatorias pero tienen menor descarga. (Además cada célula de purkinje recibe la aferencia de una sola célula trepadora) • Ambas fibras mandan colaterales a núcleos cerebelosos profundos, constituyendo circuito excitatorio (corto), que será modulado por el circuito inhibitorio (largo) desde el cortex cerebeloso, por la única eferencia cerebelar, las células de Purkinje (gabaérgicas), que inhiben núcleos cerebelosos profundos, (de donde saldrá una respuesta hacia los sistemas motores, siendo estos núcleos excitatorios). • Sobre las interneuronas: las hay excitatorias, (células de golgi) e inhibitorias (células en cesto, células estrelladas). Interneurona de golgi: entre capa granular y molecular, hace feedback negatico con células granulares. CEREBELO: Influye en movimiento y postura regulando vías eferentes. Es fundamental para: • Coordinar movimientos de miembros y ojos • Mantener equilibrio y tono muscular • el APRENDIZAJE de tareas motoras • Lóbulos cerebelosos y úcleos profundos del cerebelo: 3 Grandes divisiones funcionales a) Lóbulo Floculo-nodular o vestíbulocerebelo:

- Aferencias y eferencias: núcleos vestibulares - Función: Participa en el equilibrio y movimientos oculares - Núcleo: vestibular (único que posee su núcleo en el exterior, en mescencéfalo)


b) Lóbulo Anterior o espinocerebelo: (vermis (espino-cerebelo medial) + porción intermedia hemisferios (espino-cerebelo lateral))

- Aferencias: (sensorial, periferia) Médula Espinal y tronco encéfalo - Eferencias: - E-c medial: núcleo fastigio

- E-c lateral: núcleo interpósito - Función: Gran capataz! Compara información corteza con ME (propiocepción) y corrige diferencia de movimientos entre lo que se hace y lo que se desea hacer.

- e-c medial: control musculatura medial, tosca, gruesa, postural. - E-c lateral: corrige alteraciones al movimiento de ejecución de regiones más distales y finas

c) Lóbulo posterior o cerebrocerebelo: (parte lateral hemisferios cerebelosos)

- Aferencias: Núcleos pontinos (profusa comunicación desde la corteza) - Eferencias: Núcleo dentado (que va hacia el tálamo y corteza motora y premotora) - Función: Interviene en la planeación y regulación de movimientos discretos y de las extremidades. Participa de la función consciente e iniciación del movimiento. Movimientos que implican más de 2 articulaciones.

**recordar que cerebelo es siempre ipsilateral, excepto en el control cruzado con núcleo rojo. Función de comparador del movimiento en ejecución y rol en iniciación y planificación del movimiento, se refiere primordialmente a este circuito cerebrocerebelar (ya que los otros van más directo a la ejecución motora), que es el más evolucionado e íntegramente comunicado con la corteza motora, (procesa información y devuelve a la corteza, para modular actividad vía corticoespinal). El comparador será el espino-cerebelo, que corrige netamente movimientos motores comparando ME y corteza. Aprendizaje de conductas motoras: Fenómeno de plasticidad neuronal (experimento) - Mono hace movimiento acostumbrado: se registran pocas espigas complejas, hay más espigas simples. - Mono tiene que cambiar movimiento acostumbrado: se registran muchas espigas complejas - Mono ha aprendido nuevo movimiento: Espigas complejas vuelven a la normalidad pero espigas

simples han disminuido. - *fibras musgosas: espigas simples - *fibras trepadoras: Espigas complejas

Fibras trepadoras (responsables espigas complejas) podrían modular actividad de fibras musgosas, (manifestada por espigas simples, que en realidad son de axones paralelos, de interneurona). Mecanismo= LTD (long term depresion), mecanismo molecular para la memoria. Cambio puede perdurar horas, días, semanas o bien, desaparecer. Consiste en estimulación simultánea de fibras trepadoras y musgosas. Esto genera una masiva liberación de calcio por retículo endoplasmático y apertura canales calcio voltaje dependientes. Esto activa a proteína kinasa C, la que fosforila receptor AMPA-kainato y lo cierra, haciéndolo menos sensible a glutamato y por lo tanto no activando célula de Purkinje, la que no secreta GABA, no se inhiben núcleos y se logra LTD.


Alteraciones cualitativas del movimiento generadas por patología cerebelosa: - Retardo al inicio del movimiento - Ataxia (movimientos descordinados), dismetría (no puede frenar correctamente movimiento), temblor de intención - Disdiadocosinesia (falta coordinación movimientos alternantes) - Hipotonía, sin déficit motor (no hay parálisis) - Sin deterioro intelectual, ni temblor de reposo, ni parálisis. Sorry, no me dio para revisarla pero se ve bien buena superficialmente… Los núcleos de la base son: - caudado - putamen - globo pálido interno - globo pálido externo - núcleo subtalámico - sustancia nigra 1. pars reticulata 2. pars compacta Están ubicados en la base del cerebro y su principal función es modular la respuesta motora junto al cerebelo, asegurando una ejecución adecuada de los movimientos. Participan en el circuito de re-entrada córtico – núcleo basal – cortical, sin conexiones directas con la médula ni núcleos mesencefálicos, a diferencia del cerebelo que si las posee. Reciben información de la corteza (planificación del movimiento) y envían información de retroalimentación a éstas últimas por vías talámicas, y de ahí es proyectado a cortezas pre-frontales (pre-motoras), con las modulaciones o correcciones necesarias de la actividad motora. Esta modulación de la respuesta motora se produce a través 2 vías: - directa - indirecta Vía directa: (vía excitatoria) La corteza cerebral envía sus proyecciones al cuerpo estriado, constituido por el caudado y putamen con proyecciones glutamatérgicas y por ende excitatorias. En el estriado se generan las 2 grandes vías. En el caso de la vía directa, el c. estriado envía proyecciones GABAérgicas y sustancia P hacia los núcleos globo pálido segmento interno y sustancia nigra pars reticulata que constituyen el núcleo eferente (ambos tiene igual origen embriológico, siendo considerados un solo núcleo), sus proyecciones GABAérgicas se proyectan al tálamo, inhibiéndolo, pero como el tálamo está

Cuerpo estriado

PREGUNTA 9 Núcleos de la base. Interconexiones. Vías de control: directa e indirecta. Relación con la fuerza cerebral: mecanismos de

control sobre la actividad motora voluntaria. Control de funciones superiores (intelecto).


basalmente inhibido, las proyecciones GABAérgicas del pálido int. y de la pars reticulata inhiben la inhibión, desinhibiéndolo. De ahí, el tálamo envía proyecciones a la corteza motora suplementaria, estimulándola.

Vía indirecta: (vía inhibitoria) La corteza cerebral envía proyecciones glutamatérgicas (excitatorias) al cuerpo estriado (putamen/estriado). El cuerpo estriado envía proyecciones GABAérgicas y encefalinérgicas al segmento externo del globo pálido, inhibiéndolo. El pálido externo que es a su vez GABAérgica, al estar inhibida enviará menor inhibición al núcleo subtalámico, desinhibiéndose. El núcleo subtalámico es glutamatérgico, que al desinhibirse, excitará el núcleo de proyección (pálido interno y pars reticulata), el cual proyectará más GABA al tálamo, el cual recibirá información inhibitoria. El tálamo enviará esta información inhibitoria a la corteza motora suplementaria, inhibiéndola. Por tanto, decimos que la vía indirecta desfavorece el movimiento, frenándolo.


Uno de los neurotransmisores participantes de la vía directa e indirecta es la dopamina que está contenida en las proyecciones neuronales dopaminérgicas de la pars compacta de la sustancia nigra. Estas proyecciones se dirigen al cuerpo estriado y activan o inhiben la vía dependiendo del tipo receptor que recibe la información dopaminérgica. Se ha descubierto 5 tipos de receptores distintos, con diferente acoplamiento, que determinan activación o inhibición dependiendo del tipo de receptor. Se sabe que la vía directa GABAérgica activa receptores de dopamina del tipo D1 que están acoplados a una proteína G estimuladora, que favorece la activación de una adenilciclasa, que aumenta la producción de cAMP, que activa la neurona, entonces, neuronas en las que predominan receptores tipo D1, al recibir aferencias dopaminérgicas se activan, por lo tanto la dopamina en el caso de la vía directa se ve favorecida, la dopamina excita esta vía o sea promueve el movimiento, en cambio, la población de neuronas que proyecta por la vía indirecta, están acopladas a un receptor de tipo D2, que están conectados a una proteína G inhibitoria, que disminuye la actividad de la adenililciclasa y por ende el cAMP disminuye, es decir, estas neuronas al recibir aferencias dopaminérgicas, y al predominar tipo de receptores D2 se inhiben, por lo tanto la dopamina ejerce un efecto inhibitorio. Anexo: Parkinson - Degeneración núcleo pars compacta pérdida input dopaminérgico de la vía directa, por lo tanto, se favorece movimiento frenado. - La vía indirecta pierde una inhibición, por lo tanto, se excita y produce que el pálido interno y la pars reticulata aumente su actividad, aumenta GABA a tálamo, frenando el movimiento. - Las respuestas motoras que entran a las vías, salen frenadas hacia la corteza motora suplementaria (síndrome hipocinético aquinético). - Mov. Voluntarios frenados. - Problemas en regulación de tono muscular temblores Los procesos que con distintos componentes y sistemas participan en la generación de circuitos de control que permiten mantener variables fisiológicas dentro de un rango operativo compatible con la vida es lo que conocemos como homeostasis. Para esto existen tres sistemas integradores de respuestas homeostáticas: • Hipotálamo. • S5A. • Sistemas de modulación difusa (Núcleos pequeños comunicados con prácticamente todo el SN por vías axonales directas). La comunicación con el medio interno es mantenida por interoreceptores que proyectan al SNC donde se generan patrones de respuestas visceromotoras Estas últimas proyecciones se logran principalmente por el S5A quien posee un accionar múltiple, generalizado, relativamente lento y prolongado, permitiendo que tenga responsabilidad de respuestas reflejas autonómicas. Éste tiene sistemas periféricos y centrales.

PREGUNTA 10 Hipotálamo y sistema nervioso autónomo. Especialización funcional de las regiones hipotalámicas. Control hipotalámico del sistema endocrino. Sistemas magno y parvocelulares hipotalámicos. Sistema nervioso autónomo: organización y función.


• Central: o Ínsula: corteza del dolor y visceral. o Estructuras generadoras de respuestas autonómicas: Hipotálamo (N. Paraventricular) Sustancia Gris Periacueductal. Bulbo Ventrolateral Columna Intermedio-lateral de la medula • Periférico (nervios, ganglios y plexos): o Sistema Parasimpático (cráneo-sacro) o Sistema simpático (tóraco-lumbar) o Sistema Nervioso Entérico Plexo de Auerbach (mientérico) Plexo de Meissner (submucoso) Es así como la formación reticular recibe aferencias polimodales simpáticas y parasimpáticas que confluyen en el núcleo del tracto solitario y también comunica al hipotálamo de forma directa o indirecta, donde se generaran patrones de respuestas complejas que bajan a la formación reticular al sistema visceromotor. Estas eferencias tienen las características que muestra el cuadro a la derecha. Toda esta organización del sistema nervioso autónomo le permite ejercer funciones regulatorias que se pueden agrupar en: 1. Presión arterial y composición electrolítica. 2. Termorregulación. 3. Balance energético. 4. Reproducción. 5. Estrés agudo. Y la relación entre ambos sistemas puede ser de distintos tipos: • Antagonistas: ejercen funciones contrarias (lo típico). • Complementarios como en la conducta sexual y de esfínteres. • Agonistas en la salivación mucosa y acuosa. Receptores adrenérgicos asociados a sistema simpático fibra postganglionar α-1 :Contracción de músculo liso en vasos y esfínteres (Prot Gq). α-2 :Receptores presinápticos autoregulatorios, que también se ubican en las plaquetas. (Prot. Gi) β-1 :Corazón: cronotropismo e inotropismo (Prot. Gq)


β-2 :Relajación de músculo liso GI y de las vías respiratorias (Prot. Gi) β-3 :Liberación de ácidos grasos en tejido adiposo. (Prot Gq). (POR FAVOR LEER ejemplos transcri 2010 página 5) El hipotálamo representa un porcentaje despreciable de la masa cerebral de los seres humanos, pero su composición es compleja debido a la decena de núcleos que lo componen y a las vías que lo relacionan. Es el centro integrador de la función homeostática.

Este sistema posee dos grandes grupos de entrada: • 5eurohumoral que corresponden principalmente a señales endocrinas asociadas al eje hipotálamo-hipófisis y el control del apetito, y que ingresan por sectores desprovistos de BHE. • 5eurales son: o 5úcleo del T.Solitario que procesa las vías gustatorias (VII, IX, X) y aferencias viscerales del tórax y abdomen. o Formación reticular que procesa estímulos sensoriales como el dolor, temperatura y el reflejo de eyección de leche. o Retina lleva información del ciclo luz-oscuridad. o S. Límbico asociado a la amígdala, hipocampo y la corteza olfatoria. En cuanto a las salidas, hay reciprocidad con las entradas: • 5eurohumoral eje hipotálamo-hipófisis. • 5eurales: o Sistema Límbico: amígdala (emociones) o Tálamo: alerta, ciclo sueño-vigilia. o Formación reticular: asociado a tronco del encéfaloSNA o Sistemas de modulación difusa: Noradrenérgico (Locus Ceruleus), Sertoninérgico (Rafe), histaminérgico (Tuberomamilar) A nivel de la salida neurohumoral del hipotálamo podemos identificar dos grupos de neuronas las magnocelulares (grandes) que son los núcleos paraventricular y supraóptico encargados de proyectarse a la neurohipófisis y liberar neuropéptidos al torrente sanguíneo (función hormonal ADH y oxitocina), y las parvocelulares (chicas) que proyectan a sistemas portas donde secretan neuropéptidos que controlan a la adenohipófisis.

En suma, los procesos regulados por el hipotálamo pueden ser agrupados en estas 4 familias de procesos: 1. Balance hídrico, stress, retención de agua (rol de vasopresina, ADH).


2. Balance energético, relacionado a la modulación del apetito, la termostasia y los ciclos de sueño-vigilia. 3. Reproducción, modulada por las hormonas sexuales. 4. Ritmos biológicos. Ejemplo de integración SNA con endocrino mediado por el hipotálamo: • Regulación del apetito: se reciben señales de la periferia y la más importante es la señal de saciedad que proviene del tejido adiposo, por medio de la LEPTI5A que llega al hipotálamo posterior donde se sensa su nivel sanguíneo (si esta elevada se disminuye el apetito) Además posee un efecto a nivel vagal e inhibe la producción de endocanabinoides y es antiorexigénica. Además hay interoceptores en el tracto digestivo, que informan vía vago del proceso de digestión, por medio de neurotransmisores como la GHRELI5A (aumenta en situaciones de ayuno) que es orexigénica y actúa a nivel del núcleo arcuato del hipotálamo. • Regulación de la temperatura. Es manejada por el hipotálamo para ser mantenida en 37º. Censada por diferentes receptores tanto periféricos como centrales, desde donde se transmite la información que llega al núcleo medial preóptico1 estableciendo el balance de temperatura. Mediante mecanismos efectores se modula la liberación de calor a través de la piel (sudoración) y su producción (tiritar). El set point de la temperatura puede ser afectado por procesos patológicos, que afectan al núcleo medial preóptico. Su modificación a un rango mayor de 37°, favorecerá la producción del calor, y se permanecerá en esta condición hasta que ocurra la lisis, y se recobra el set point original. Al ocurrir esto, se siente mucho calor, hay vasodilatación cutánea y sudoración, para liberar todo el calor que se pueda. • Regulación del ciclo sueño-vigilia. Esto se logra a través del sistema ascendente activante, denominación genérica de los sistemas de moderación difusa. Núcleos que están, en un área de milímetros, pero que proyectan ampliamente a todo el SNC. Todos estos núcleos, como no son un sistema disperso, sino muy relacionado, al ser activados son capaces de generar un cambio conductual. Todos los núcleos actúan como un sistema unitario, aunque los núcleos sean muy dispersos. Este sistema se compone de pequeños núcleos, como el locus coeruleus (noradrenergico), el rafe dorsal (serotoninergico), sustancia nigra y área tegmental ventral (dopaminergico) y núcleos mamilares del hipotálamo (histaminergicos); que afectan a grandes dominios del sistema nervioso central. Es sumamente importante la función de estos núcleos ya que funcionan como sintonizadores del sistema nervioso central. • • • • Es capaz de interpretar un actograma en doble-gráfico: puede discriminar la carrera libre (estableciendo si el período endógeno observado es mayor o menor a 24 horas), el encarrilamiento, un cambio (avance o retardo) de fase. Actograma (Actogram): Es la representación gráfica de los valores de una variable biológica, en cuyo eje de ordenadas "y" se representa cada ciclo y en eje de abscisas "x" las horas del día. 1 Núcleo medial preóptico está conformado por neuronas sensibles, algunas al frío, otras al calor. Favorece la vasodilatación, mientras

el hipotálamo posterior, más vinculado al sistema simpático, favorece la vasoconstricción y el tiritar.

PREGUNTA 11 Hipotálamo Ritmos circadianos. Interpretación de actograma en doble gráfico: carrera libre, encarrilamiento y cambio de fase. Efectos de lesiones en retina, hipotálamo y corteza visual. Identificación fenotípica de mutantes en genes reloj. Respuesta del ritmo circadiano ante

modificaciones medioambientales (jet-lag, turnos laborales esporádicos, ciclos luz-oscuridad irregulares, etc.)


Preámbulo básico… Ritmo circadiano: ritmos biológicos más conocidos y se definen como aquellos ciclos cuyo periodo está entre las 21 y 28 hrs. Ej.: ciclo sueño vigilia, que es el más conocido en humanos. Existen también: Ritmos ultradianos: con duración menor a 21 horas, y son un ejemplo de esto, las ondas cerebrales (EEG),el ritmo cardiaco, el ritmo respiratorio. Ritmos Infradianos: duran más de 28 horas, y hablamos de los ritmos menstruales, de hibernación, migratorios. -Humano es diurno porque se adaptó mejor a esa hora (evolución), existen animales nocturnos y crepusculares también (especialización temporal de las especies). -Mecanismos cronometría = homeostasis anticipatoria!! Lo que intentan demostrar los experimentos de cronometría, sea cual sea la variable, es que son endógenamente generados, por estructuras al interior del organismo.

Zietgeber: claves ambientales (principal ciclo luz-día)

Encarrilamiento: ciclo regulado según zeitgeber

Carrera libre: sin claves ambientales (regulado solo endógenamente), ritmo autosostenido, tiempo circadiano. -Son temperatura-compensados, pero esto a los endotérmicos nos da lo mismo. Porque en general los animales que dependen de las temperaturas ambientales, tiene que hacer sus relojes biológicos independientes de su metabolismo, producto de que las reacciones químicas cambian con la temperatura, y es esto justamente la independencia que existe.

Interpretación de actograma en doble gráfico: carrera libre, encarrilamiento y cambio de fase.

Los ritmos circadianos pueden estar: 1. “encarrilado” o entrained: Se debe a la presencia de un zeitgeber eficiente (control exógeno de los ritmos circadianos siendo el principal zeitgeber el ciclo luz -oscuridad). Este control exógeno presenta una regularidad y un período de aprox. 24 horas. Esta regularidad permite que en el actograma se observe actividad e inactividad en el mismo período de tiempo. Esto se observa en el siguiente gráfico: (eje X son horas del día, donde la línea vertical indica 12 horas y en el eje Y, cada gráfico corresponde a un día, por lo tanto, este estudio duró 8 días)


2. Carrera libre o “free running”: Se debe a la ausencia de zetgeiber o ritmo autosostenido. Por ejemplo, el someter a una persona a oscuridad durante un tiempo prolongado, va a presentar en el estudio de su anagrama una carrera libre. Esto se explica por el siguiente gráfico: (se establece un período endógeno menor a 24 horas (en este caso), provocando que en el actograma se observe cada día un adelantamiento del comienzo de la actividad. Humanos tienen tiempo circadiano mayor a 24 horas, alrededor de 25 horas.) 3. Cambio (avance o retardo) de fase: Jet-lag: Que es lo que ocurre cuando se viaja desde Europa a Sudamérica, en el que hay un retardo de más o menos 6 horas, y esto hace que tengamos que reencarrilar nuestro ritmo. La transiente entre la antigua condición y la nueva, es lo que técnicamente se conoce como jet-lag, en el que hay una descoordinación entre el ritmo interno y el del ambiente. Efectos de lesiones en retina, hipotálamo y corteza visual. • Es capaz de discutir el efecto de lesiones a diferentes niveles del sistema circadiano. El estudiante debe ser capaz de predecir la conducta de los ritmos circadianos (esquematizando un actograma de doble-gráfico) frente a lesiones en la retina, en el hipotálamo, o en la corteza visual. Debe poder comentar cómo se identifican fenotípicamente las mutaciones en los genes reloj. En el hipotálamo encontramos el reloj para el ciclo luz oscuridad : núcleo supraquiasmático. Este núcleo recibe aferencias desde la retina por medio del haz retino – hipotalámico. Desde el núcleo hay proyecciones hacia los sistemas autonómicos y hacia mecanismos efectores que van a permitir el ritmo. La retina constituye un transductor del zeitgeber fótico a través de neuronas ganglionares fotosensibles glutamatérgicas. Proyectarán por medio del haz retino hipotalámico (RHT) hacia el núcleo supraquiasmático. La sinapsis glutamatérgica provocará un aumento del calcio citosólico, activación de kinasas que fosforilan a un factor de transcripción llamado CREB, cuya acción provocará un aumento en la expresión del gen mPer1, un gen que controla en los mamíferos los ritmos circadianos.


Por lo tanto si hay una falla en la retina, o en el hipotálamo (específicamente en el núcleo supraquiasmático) o en la corteza visual, habrá una pérdida de la acción que ejerce el ciclo luz-oscuridad (zeitgeber) sobre la expresión de genes reloj como por ejemplo el mper1, perdiéndose el ritmo. Reflejado en un actograma observaríamos carrera libre o free running. Identificación fenotípica de mutantes en genes reloj. En el Supraquiasmático hay unas proteínas, que conforman la maquinaria molecular que determina al reloj. Así existe un loop, en el que hay elementos positivos que son los factores de transcripción generadores de proteínas que se trasladarán al núcleo a inhibir su propia expresión (FeedBack Negativo). Esto es lo que determina que hayan 4 momentos del día que ocurre una mayor expresión génica, a las: 7, 13, 19 y a la 1, determinando así que las 24 horas. Hay síndrome de avance de fase familiar, en que las personas por mutación genética no son capaces de acomodar sus relojes biológicos a los ciclos luz-oscuridad, su ciclo interno dura alrededor de 21 horas y viven en carrera libre. El supraquiasmático no es el único núcleo, ya que hay genes reloj en todo nuestro organismo. Mutaciones en los genes reloj fenotípicamente podrían verse acompañados principalmente de trastornos del sueño, trastornos alimenticios (cambio de horarios de comida por ejemplo) y problemas hormonales (genes relojes comandan de cierta forma el peak de secreción de algunas hormonas). Incluso hay estudios que indican que mutaciones de genes reloj en ratones provocan hiperactividad, menor depresión y ansiedad que ratones sin la mutación (dato freak). Respuesta del ritmo circadiano ante modificaciones medioambientales (jet-lag, turnos laborales esporádicos, ciclos luz-oscuridad irregulares, etc.) Ante modificaciones del ambiente, ocurre lo que se denomina ajuste post cambio de fase o “reentrainment” (reencarrilamiento) permitiendo volver al ritmo biológico normal de 24 horas. Estos reajustes dependen de: - Zeitberger y su intensidad Acá se observa el como el aumento de la intensidad del zeitberger aumenta la velocidad de ajuste de la fase. Importante decir que “jet lag” es el ajuste de fase que ocurre tras un viaje transmeridiano.

Suficientemente intenso (1000-LUX): Personas en la Antártica durante el invierno pasan con muy poca luz, por lo que comienzan a aparecer los Desórdenes afectivos estacionales.

Regularidad: personas con turnos laborales, tienen estos esquemas alterados, con lo que se generaría ciertas patologías secundarias.


Apredizaje: adquisición de una nueva información Memoria: persistencia de la información adquirida Experimento ratita: hipocampo resuelve nuevas tareas, adquisición de memoria y núcleo caudado las automatiza. leer transcri para: memoria implícita, memoria de corta duración, aprendizajes de memorias. Explica en qué consiste la memoria explícita (episódica y semántica) y es capaz de dar ejemplos de ambas.

La memoria explícita o declarativa es un tipo de memoria a largo plazo. Es la memoria sobre lugares, personas o acontecimientos. Se divide en memoria semántica (hechos, recordar contenido) y memoria episódica (eventos autobiográficos, recuerda el contexto). Es consciente y es fácil de declarar de manera verbal o por escrito. Se forma gracias a la indemnidad del lóbulo temporal medial (incluido el hipocampo) y diencéfalo y, una vez formado, requiere de las diferentes cortezas de asociación para las diferentes modalidades perceptuales,. Entre ellas el hipocampo para evocar memoria, junto con las cortezas perceptuales auditiva, visual y táctil. En ella se distinguen etapas: Formación: • Codificación • Almacenamiento • Consolidación Evocación • Recuperación A diferencia de la memoria implícita, este tipo de memoria puede adquirirse en uno o pocos ensayos y tiene como destacada particularidad el poder expresarse en situaciones y modos diferentes a los del aprendizaje original, es decir, es una memoria de expresión flexible, promiscua y cambiante. Gracias a este tipo de memoria, sabemos quién fue Beethoven (memoria semántica) o qué hicimos durante todo el día (memora episódica).

PREGUNTA 12 Aprendizaje y memoria. Memoria explícita (episódica y semántica). Papel del lóbulo temporal medial y de las diferentes

cortezas de asociación.


Describe un mapa cortical como el que ocurre en la corteza visual o somatosensorial.

El mapa visual es fundamentalmente

retinotópico, o en el caso de la corteza somatosensorial primaria, hay una representación completa, pero no en la misma escala de la superficie del cuerpo. Vale decir, en el ejemplo del aparato somatosensorial existe una “copia” del

cuerpo en la corteza, formando así el homúnculo donde las partes del cuerpo con más sensibilidad tienen mayor representación. En cambio, el sistema visual, ubicado en el lóbulo occipital, tiene una organización retinotópica donde las zonas con mayor representación son las centrales donde existe la mayor densidad de fotorreceptores. Esta zona tiene dos características particulares: Dominancia ocular: La corteza recibe aferencias de ambos ojos, que se distribuyen en forma alternante y en columnas, donde las columnas tienen cierta “preferencias” por algún ojo. Campos receptivos elongados (“ovalados”): Esto se refleja en la preferencia de estas neuronas por barras elongadas, a diferencia de las células ganglionares y talámicas donde su preferencia era circular. Se mide mediante electrodos la actividad de cualquier neurona de la corteza visual primaria que descargará más potenciales de acción frente a una barra de luz en un determinado lugar de una pantalla y en una orientación especifica, que en el caso del experimento se comprobó, que era en sentido vertical.

Entonces, a grandes rasgos vamos a tener un uso del 100% de nuestra cerebro, que va a presentar especificidad para ciertas áreas en distintas zonas de la corteza y una mayor utilización de ésta para los sectores más entrenados, de nuestros gustos, estímulos, habilidades.

PREGUNTA 13 Plasticidad cortical. Mapas corticales. Cambios de conectividad cortical frente a lesiones periféricas.


Predice los cambios de conectividad en la corteza frente a lesiones periféricas como ocurre después de la amputación de un dedo.

Para comenzar, debemos tener claro que la corteza cerebral no es fija, sino que es capaz de cambiar según los estímulos que reciba, reorganizando los campos receptivos o motores. Esto es lo que se conoce como Plasticidad cortical. Los campos receptivos de la mano tienen una distribución determinada; cada dígito y zona de la mano tienen asignada una cierta región. Si se pierde uno de los dígitos, por ejemplo el 3° y luego de unos meses observamos nuevamente los campos receptivos de la mano en la corteza, veremos que la zona que antes representaba al 3er digito ha sido reemplazado por la representación de los dígitos adyacentes, es decir, 2 y 4. Las neuronas se comportan competitivamente para conectarse a la corteza. Si existe una disminución de las aferencias periféricas (por daño tisular, axones, centros de relevo), la zona será ocupada por las aferencias corticales representadas en la corteza circundante. Si se pierde masa cerebral, las zonas cercanas al daño disminuirán su representación cortical para permitir la reparación parcial de las aferencias de la zona dañada.

La corteza cerebral tiene las células organizadas en capas horizontales a la superficie de los hemisferios.

La células Piramidales son las células de proyección típicas de la corteza cerebral. No todas las zonas de la corteza tienen la misma organización, ya que hay variabilidad en él numero de capas entre diversas zonas de la misma. Esto hace que se distingan dos tipos de corteza cerebral: un 10% lo constituye la Allocorteza (número variable de capas, ej: corteza olfatoria y corteza del lóbulo límbico) y el 90% restante corresponde a 5eocorteza (esta organizada en 6 capas y sus células de proyección características son las células piramidales, pero también tiene otras células que son interneuronas). Las capas 1,2 y 4 son capas receptoras de las aferencias corticales y cada una recibe aferencias originadas en distintas zonas del SNC. Las eferencias de la corteza se originan en las capas 2,3,5 y 6.

PREGUNTA 14 Cortezas de asociación. Microestructura. Funciones. Lesiones corticales y déficit cognitivo.


Su organización anatomofuncional favorece que se produzcan una gran interacción vertical y horizontal, entre las neuronas corticales. También pueden organizarse verticalmente, formando pequeños cilindros o columnas que atraviesan el espesor de las capas de la corteza, esta disposición se denomina organización columnar. Una característica de la neocorteza es que no es uniforme, es decir, aunque se organice en seis capas, existen diferencias de grosor y la estructura de las mismas entre diferentes zonas de la neocorteza. Esto hace que se parcele la corteza cerebral en áreas, estas se dividen a la su vez en áreas motoras, áreas

sensoriales y áreas de asociación. La diferencia principal entre una corteza y otra es la conectividad. Las cortezas de asociación (CA) se ubican entre la parte motora y sensorial y la sensorial visual y auditiva, sin embargo sus límites físicos no son tan claros (Las cortezas de asociación son todas las cortezas que no consideramos como primarias sensoriales o motoras, osea, el 80% de la corteza cerebral). Realizan funciones de integración superior. Se distinguen tres grandes áreas: CA parietal, CA prefrontal y CA temporal. A diferencia de las cortezas sensoriales en que la mayor parte de las aferencias provienen del tálamo, la gran mayoría de las aferencias de las CA vienen de otras cortezas y en particular cortezas sensoriales diversas.

Estas áreas integran (asocian) múltiples señales, entre ellas las procedentes de varios sistemas sensoriales y de otras áreas de asociación, y sirven de nexo entre las áreas sensoriales y motoras de la corteza cerebral. Los procesos psicológicos superiores (atención, percepción, planificación del comportamiento, personalidad, lenguaje, escritura o pensamiento) son producto de su actividad. Se caracterizan por tener gran densidad celular en las capas II y III. Sin embargo aún no está muy claro su funcionamiento, y la mayor parte del conocimiento deriva de estudios de pacientes humanos con lesiones focales. Se sabe si, que la amígdala es un núcleo que conecta básicamente a casi todas las cortezas.

Las cortezas de asociación se ubican en la parte central y lo que hacen es estar ligando todo dentro del cerebro, en gran parte se ocupa la corteza frontal, parietal y temporal del pulvinar (parte del tálamo) y que a su vez tiene una inferencia importante en la corteza motora. La CA también está involucrada en la integración sensorimotora y por lo tanto va a modular la actividad motora dependiendo de la actividad


sensorial, esto lo va a hacer aparentemente modulando gran parte de los núcleos basales y el cerebelo. Una de las cosas que caracteriza a las CA es que aparecen estar en constante activida. La cosa más clara con respecto a las CA es que las áreas específicas tienden a asociarse con déficit cognitivo muy claro: -Lesión en CA Frontal: afecta el planeamiento -Lesión en CA Parietal: afecta la atención -Lesión en CA Temporal: afecta el reconocimiento de objetos; CA inferotemporal: reconocimiento de caras (prosopagnosis). -Lesión en CA Prefrontal: afecta la memoria de trabajo La atención se refiere a la habilidad del organismo de seleccionar sobre la colección de estímulos cuales va a incluir en su construcción perceptual. Supuestamente déficit o lesiones de la corteza parietal impiden a los sujetos realizar esta tarea, estando la actividad sensorial intacta. Si la lesión es a un lado del cerebro (hemilateral) y de un gran tamaño se produce un síndrome de Heminegligencia, en el que los pacientes ignoran los estímulos que provienen del lado contralateral de la lesión (dibujan la mitad de un reloj y creen que con eso cumplieron la tarea). En pacientes con negligencia contralateral, la región común de la lesión está en la región parietal derecha. Si la lesión ocurre en la parietal izquierda no hay negligencia contralateral. Los niños con déficit atencional tiene problemas con la atención focalizada, la tienen dividida, para ellos todo es importante, por eso son tan buenos para los juegos de video. En los niños se ve un deterioro de la sincronía de la actividad de las cortezas. En los esquizofrénicos pasa lo mismo. Neuronas espejo, de la corteza premotora ventral, son neuronas que se activan cuando por ejemplo el mono hace algo con la mano y también cuando ve que una persona hace lo mismo con la mano. Estas neuronas no se activan en autistas. Principales Diferencias entre sueño REM y 5OREM:

Característica Sueño REM Sueño NOREM Descripción del sueño - Activo

- Desincronizado - Paradojal

- Quieto - Sincronizado - Ortodojo

Electrocardiograma (ECG) Bajo voltaje, alta frecuencia (“desincronizado”) ≈ al de la vigilia alerta.

- Alto voltaje, baja frecuencia (“sincronizado”) - Husos de sueño (sigma, 1214 Hz) y delta (0.5-4 Hz)

Frecuencia cardíaca Irregular

Regular y lenta

Frecuencia respiratoria Irregular

Regular y lenta

PREGUNTA 15 Sueño y vigilia. Diferencias entre el sueño REM y No REM. Principales características de la arquitectura de una noche de

sueño. Relación entre apneas obstructivas del sueño y somnolencia diurna.


Movimientos Oculares MOR (REM) Solo movimientos oculares lentosTono muscular Ausente (atonía activamente

inducida)

Disminuido pero presente

Movimientos corporales Mínimos, pequeños si los hay. Amplios Actividad onírica - Vívida

- Gran contenido emocional Ausente (la vívida al menos).

Principales Características de la Arquitectura de una noche de sueño: Las Etapas descritas a continuación responden a la clasificación basada en las diferencias de sus EEGs. Previo al sueño se describen: 1. Vigilia activa: Ondas de baja amplitud y alta frecuencia. 2. Vigilia relajada (ojos cerrados): Ondas alfa (8-12 Hz). Del estado de vigilia siempre se pasa a ciclos alternantes NOREM-REM, los cuales duran 90 minutos app. 4-5 ciclos por noche (de vigilia a no-REM). ETAPAS DEL SUEÑO: i) Sueño 5OREM superficial • NOREM ETAPA 1: Desaparecen Ondas alfa. • NOREM ETAPA 2: Husos de sueño (Ondas sigma, 12-14 HZ), Complejos K. ii) Sueño 5OREM profundo • 5OREM ETAPAS 3 y 4: Ondas delta lentas (0.5-2 HZ, >75uV) 20-50 % del tiempo de cada etapa. “Sueño de ondas lentas”. iii) Sueño REM: Baja amplitud, alta frecuencia, actividad theta (4-8 HZ). Datos importantes: - Mayor parte de etapas 3 y 4 del sueño NOREM en el 1er tercio (ondas delta = sueño restaurador). - Mayor parte del sueño REM en 3er tercio. Aquí se sueña vívidamente. - Control homeostático del sueño: si en una noche te privas de sueño REM, a la siguiente tienes aumentado el sueño REM. Lo mismo ocurre con el sueño NOREM superficial (ondas delta). - El tiempo que uno demora en quedarse dormido es directamente proporcional al número de horas dormidas la noche anterior (poco horas dormidas = poco tpo en quedarse dormido la noche siguiente). Caso de Apnea Obstructiva - El individuo no puede profundizar el sueño por el colapso de la oro-faringe, produciéndose un micro despertar.


- El sueño oscila entre las etapas 1 y 2 del NOREM (sueño superficial), por lo cual hay ausencia de ondas delta. - Pese a haber estado desconectado durante las 8 horas, pareciese como si no hubiera dormido, presentando somnolencia diurna. - Este caso ejemplifica la importancia RESTAURADORA del 5OREM profundo, determinada por las O5DAS DELTA (estas etapas también pueden ser inhibidas por benzodiazepinas). En los mecanismos de emociones vamos a encontrar una conexión entre la: • Corteza: una respuesta cognitiva a la información periférica que es congruente con las expectativas del individuo. • Amígdala: que pertenece al sistema límbico, jugará un rol muy importante en todo lo que respecta emociones • Hipotálamo (que a su vez regula la respuesta nerviosa autónoma simpática y endocrina) junto con el tálamo, aportarán órdenes motoras coordinadas que regulan los signos periféricos de la emoción, y así mismo aportan al cortex la información que se requiere para la percepción cognitiva de las emociones.

El miedo es parte de las emociones, que fueron estudiadas por Papez, quien describió una conexión entre el hipotálamo y la circunvolución cingulada, a través de un circuito que comprende el cíngulo, el hipocampo, el hipotálamo y los núcleos anteriores del tálamo (fig1). Entre el hipocampo e hipotálamo está el fórnix y de los cuerpos mamilares del hipotálamo sale el tracto mamilotalámico, que es fundamental para la conexión con el tálamo anterior. La amígdala es fundamental en los sentimientos de miedo y aprensión. Muchos de sus efectos, a su vez, estarán mediados por el hipotálamo y el sistema nervioso autónomo. La amígdala está compuesta por muchos núcleos que están conectados recíprocamente con el hipotálamo, la formación hipocampal, la neocorteza y el tálamo. Los núcleos basolaterales de la amígdala

reciben una gran cantidad de información aferente de todas las modalidades sensoriales. A su vez, el núcleo central de la amígdala da lugar a dos proyecciones eferentes principales: la estría terminal y la vía amigdalofugal ventral. La estría terminal inerva al hipotálamo así como al núcleo del lecho de la estría terminal y al núcleo accumbens. La vía amígdalofugal ventral distribuye información al tronco cerebral, al núcleo dorsomedial del tálamo y a la región anterior de la circunvolución del cíngulo. Amígdala va a constar entonces de un input y un output. El input sensorial procede de dos fuentes: (1) los núcleos sensoriales del tálamo (puede mediar las respuestas emocionales primitivas de corta latencia) (2) las áreas sensoriales primarias del cortex (información más sofisticada sobre la representación cognitiva de la emoción).

PREGUNTA 16 Mecanismos neurales del condicionamiento al miedo.


El output tiene su zona principal en el núcleo central de la amígdala. Este núcleo proyecta al hipotálamo lateral (implica un aumento en el simpático, llevando una taquicardia, aumento de la resistencia galvanica de la piel, palidez, midriasis, aumento presión arterial) o a las regiones del tronco cerebral que regulan las respuestas autónomas a los estímulos con significado. Además , el núcleo central proyecta directa e indirectamente (a través del núcleo del lecho de la estría terminal) al núcleo paraventricular del hipotálamo, el cual puede tener un papel relevante en mediar las respuestas neuroendocrinas a los estímulos de miedo y a los estresantes. El núcleo central también proyecta a las áreas corticales de asociación, lo que es importante para la percepción consciente de la emoción. El output de la amígdala, así como el input aferente que es desencadenado por la actividad de los efectores autónomos, vuelve a las estructuras corticales para dar lugar a una experiencia emocional consciente. Como resultado, la proyección del tálamo a la amígdala haría posible que una representación sensorial primitiva active rápidamente a la amígdala, activación que puede ser crucial en situaciones de peligro.

70 EXAME FCM II – Capítulo III: Fisiología Endocrina

Capítulo III

FISIOLOGÍA EDOCRIA

Agradecimientos a Denise Vega Rojas


I5TRODUCCIÓ5 La definición de hormona ha ido cambiando a través del tiempo, la definición actual “molécula orgánica especializada, que permite regular y coordinar funciones biológicas”. Estas participan en cuatro grandes áreas: regulación, crecimiento y desarrollo, mantención del medio interno y todo lo relacionado con la energía (producción, utilización y almacenamiento). Estos procesos van a estar regulados por las hormonas a través de un proceso multihormonal. Caracteristicas de las hormonas:

Actúan en concentraciones biocatalíticas, (10-9 – 10 –12 M.) Producción basal Concentración basal. Ritmos circadianos de secreción. Distintas vías de acción.

- Endocrinas - Neuroendocrinas - Neuromoduladora - Paracrina - Autocrina - Intracrina

Características de la unión hormona receptor:

Especificidad. Alta afinidad. Saturabilidad. Reversibilidad. Paralelismo con eventos fisiológicos.

Dentro de las diversas formas de clasificación de las hormonas, están:

Según Glándula de origen Según la Función Según Familia Según estructura química.

CARACTERÍSTICAS DE LAS HORMOAS PEPTÍDICAS Y ESTEROIDALES. Hormonas Peptídicas Hormonas esteroidales

Puedes ser desde aminoácidos a proteínas procesadas

Se unen a un receptor en la membrana plasmática Ejercen su efecto a través de segundos mensajeros

En su mayoría provienen del Colesterol

Se unen a un receptor en el núcleo Ejercen su efecto por medio de una interacción

con el DNA (transcripción)

FISIOLOGÍA ENDOCRINA

PREGUNTA 1 Características de las hormonas peptídicas y esteroidales. Tipos de receptores y mecanismo de acción.


Hidrosoluble Viajan libres en el plasma Vida media Corta

Liposolubles Viajan acopladas a transportadores Vida media larga.

TIPOS DE RECEPTORES Y MECAISMOS DE ACCIÓ. Un receptor es una identidad de naturaleza generalmente proteica que es capaz de reconocer a la hormona biológicamente activa (de gran especificidad), luego es capaz de transducir la señal al interior de la célula permitiendo que se produzca una respuesta fisiológica. Estos receptores están ubicados en la membrana plasmática o en el núcleo.

Receptores ubicados en la membrana plasmática. Estos captan hormonas solubles en agua, de vida media corta (minutos) y que no necesitan unirse a proteínas transportadoras en el plasma (peptídicas y catecolaminas). Son cuatro tipos y cada uno de ellos se va a unir a una hormona específica. 1.- Tirosina (o serina) kinasa: el receptor mismo es una kinasa, por lo que él mismo puede autofosforilarse, produciéndose entonces fosforilaciones sucesivas en todos los residuos tirosina o serina. Estas proteínas fosforiladas son las que van a realizar las acciones fisiológicas de la hormona. Ej: la insulina y factores de crecimiento. 2.- Asociado a proteína (tirosina) kinasa: la tirosina kinasa es citoplasmática, y al igual que en el caso interior, al unirse la hormona se van a producir fosforilaciones sucesivas en los residuos de tirosina y vamos a tener entonces fosforilación de proteínas. Ej: HG, la prolactina y las citoquinas en general utilizan este mecanismo. 3.- Acoplado a una proteína G: el receptor que está en la cara externa de la membrana va a unir a la hormona y va a transducir la señal a través de una proteína transductora, que es la proteína G, a un efector que generalmente es una enzima. Como consecuencia habrá producción de segundos mensajeros como cAMP, IP3, DAG o iones como el calcio. Estos segundos mensajeros a su vez van a activar kinasas que van a fosforilar proteínas. Todos los péptidos, neurotransmisores y prostaglandinas pueden usar este mecanismo. 4.- Acoplado a canal iónico: los neurotransmisores y aminoácidos utilizan este mecanismo. Se unen al receptor, se abre el canal iónico dependiente de voltaje e ingresa el ión, el que puede ser capaz de actuar a través de kinasas para fosforilar proteínas o también de ejercer acciones propias que no tienen que ver con fosforilación de proteínas. En todos los casos lo que se logra es fosforilar las proteínas responsables de la acción fisiológica. Por lo tanto son proteínas que ya están en la célula y lo único que necesitan es ser fosforiladas para realizar su acción. Cualquiera que sea el mecanismo que haya empleado la hormona para ejercer su efecto, en cada uno de los mecanismos vistos, existe una tremenda amplificación de la señal.


Receptores ubicados en el núcleo Las hormonas que actúan a nivel del núcleo, al unir a su receptor activaran la transcripción génica. Estas son hormonas apolares, liposolubles, de vida media larga (horas, días) y que necesitan de transportadores para viajar por el plasma (esteroidales e iodotironinas) la hormona puede atravesar la membrana y por lo tanto va a poder unirse al receptor y después de una serie de reacciones activar la transcripción, con lo cual va a hacer que se sinteticen nuevas proteínas. Esto es lo que hace que las hormonas que actúan a nivel de la membrana lo hagan más rápido que las que actúan a nivel del núcleo, porque la síntesis de nuevas proteínas toma más tiempo que fosforilar proteínas que ya están en la célula. Posterior a la unión hormona/receptor este se activa y se dimeriza. Este proceso es muy importante para que este se una después al DNA. Luego se produce la interacción con secuencias especificas del DNA acoplamiento a otros factores de trascripción y formación de complejos estables multiméricos. Se produce entonces la trascripción génica, se sintetiza mRNA y en el splicing se remueven intrones y queda codificada la proteína. Todo esto cuesta tiempo y energía. Por eso en los Receptores está el mecanismo de reposición para no tener que sintetizarlos de nuevo.

Mecanismo de acción: 1.- Unir la Hormona 2.- Unirse al ADN 3.- Regular la trascripción génica Tienen 3 dominios funcionales a. Dominio Central que es bastante conservado y que la región donde se une al DNA. b. Región Carboxilo Terminal que es la que une la hormona. c. Región Amino Terminal bastante variable de 100 a 500 aa y que activa la trascripción. La región N Terminal es muy variable y contribuye a la transactivación (es la activación de la transcripción génica que realiza una proteína en los genes distintos al propio, cuando una proteína regula la transcripción de su propio gen se habla de cis-activación), el dominio de unión al DNA es el responsable de la unión especifica del ADN y de la dimerización. Por último el dominio C terminal, involucrado en la unión de la hormona y también contribuye a la transactivación dependiente de ligando. Por lo tanto la trascripción génica es mediada por 2 regiones de activación: se denominan TAC 1 (N Terminal) y una TAC 2 (C terminal, dependiente de hormona).

El hecho de que el dominio cercano que une al ADN sea altamente conservado hace que hablemos de familias. Hay familias de receptores que comparten secuencias aminoacídicas comunes.

Proteínas asociadas a receptores:

Son muy importantes para determinar lo que pase con los efectos de hormonas esteroidales

Coactivadoras: aumentan la capacidad del receptor para estimular la transcripción génica. Correpresoras: la disminuyen.


Mecanismos de regulación de receptores de hormonas:

- regular la concentración de receptores:

- down–regulation (disminución [receptores])

- up–regulation (aumento [receptores])

- fosforilación de receptores

- alteración de la membrana plasmática

- interacción con proteínas no-receptoras

- cambios conformacionales

- cambios post-receptores

BIOSI5TESIS.

En los núcleos supraóptico y paraventicular del hipotálamo son secretadas las hormonas neurohipofisiarias ADH o vasopresina y la OXITOCINA, las cuales se dirigen a la hipófisis posterior por medio del tracto neurohipofisiario, para luego ser almacenadas en forma de gránulos.

ADH y oxitocina derivan ambas de la vasocitina y difieren únicamente en dos aminoácidos, por lo que pueden tener los mismos efectos en ciertas circunstancias. El precursor de estas hormonas es una preprohormona que se sintetiza en los ribosomas de las neuronas magnocelulares. En su trayecto por el retículo endoplásmico y el aparato de Golgi se glicosila y empaqueta, quedando en forma de prohormona. Esta prohormona se empaqueta en gránulos donde sufre clivaje por proteolisis para dar lugar a la hormona, la cual se una a unas proteínas llamadas neurofisinas -neurofisina 1 en el caso de la oxitocina -neurofisina 2 en el caso de la ADH. Las neurofisinas son proteínas transportadoras en el recorrido de la hormona hacia el Terminal sináptico, es decir, llevan las hormonas desde los cuerpos celulares ubicados en el hipotálamo, hacia las terminaciones nerviosas ubicadas en la neurohipófisis. Las hormonas y las neurofisinas se secretan conjuntamente, pero dado que su unión es bastante laxa, la hormona se separa casi inmediatamente. Presentan diferentes vías de secreción: a) Por sangre, dada por el proceso anterior b) Vía eminencia media a los vasos portales (sistema porta hipofisiario), esto implica como a ADH y Oxitocina son capaces de regular la secreción de hormonas de la adenohipófisis. c) Vía líquido encéfalo raquídeo: la ADH influye en la fijación de la memoria y conducta, mientras que la oxitocina ocasiona transtornos de la memoria y aprendizaje; produciendo efectos opuestos.

PREGUNTA 2 Hormonas neurohipofisiarias: biosíntesis, factores que estimulan su secreción, efectos fisiológicos, regulación de su

secreción.


En resumen Preprohormona (21KD) en núcleos Supraoptico y paraventricular (magnocelular) glicosilacion y hidrólisis prohormona (23KD) clivaje proteólisis neurofisina 1 oxitocina y neurofsina 2 ADH FACTORES QUE ESTIMULA5 SECRECIÓ5 Y REGULACIÓ5 DE ADH

- El estímulo más importante se produce cuando la osmolaridad aumenta alrededor de un 2% o más, esto es detectado por los osmorreceptores hipotalámicos de los núcleos paraventricular y supraóptico y se estimula la secreción de ADH.

- Disminución de un 10 % del volumen sanguíneo (este estímulo no es fisiológico), lo que implica disminución de la presión arterial, lo cual es detectado por barorreceptores. Esto produce la liberación de ADH y angiotensina II , promoviéndose reabsorción de agua y sed.

- Dolor, emociones, stress: por vía talámica y sistema límbico estimulan la secreción de ADH. - Vómito y náuseas (nacen como defensa a la deshidratación), tracción intestinal, hipoxia (PO2 menor

que 60 mmHg es detectada por quimiorreceptores) - Fármacos que provocan la liberación de ADH son la acetilcolina, nicotina, angiotensina, narcóticos y

sedantes, mientras que el cortisol y el etanol la inhiben. El cortisol y la hormona tiroidea disminuyen la [ADH] plasmática


EFECTOS FISIOLÓGICOS DE ADH

- Vasoconstricción en el músculo liso arteriolar vía receptor V1 a través de IP3 aumenta el Ca+2 intracelular)

- Reabsorción de agua en túbulos renales (receptor V2 a través de Gs y su segundo mensajero AMPc, provoca la inserción de acuaporinas tipo 2 en la membrana luminal del túbulo colector para reabsorber agua, luego el agua pasa de la célula a la sangre por AQP3.)

- Activación de procesos de aprendizaje y memoria (receptor V3 del cerebro) - Redistribución del volumen sanguíneo - Estimulación de la glucogenolisis hepática - Estimula secreción de ACTH - Estimula patrones de receptividad sexual y conducta maternal (dado por la homología existente con

oxitocina) - Acción antipirética

La principal acción de la ADH es estimular la reabsorción de agua en el riñón, para mantener la osmolaridad, volemia y presión sanguínea. Una función secundaria es la de vasoconstricción en vasos periféricos en un caso de hemorragia.

FACTORES QUE ESTIMULA5 SECRECIÓ5 Y REGULACIÓ5 DE OXITOCI5A

- Succión de la glándula mamaria durante la lactancia. En el pezón hay receptores táctiles que conectan con los núvcleos sipraópticos y paraventricular, estimulando la liberación de oxitocina en la sangre. - Distensión del útero en el parto (contracciones del parto por reflejo neuroendocrino). La sensibilización a la oxitocina se fortalece con estrógenos y se inhibe con progesterona. Luego de la dilatación del cuello uterino, el descenso del feto estimula las fibras aferentes que van a los núcleos y estimulan su liberación. - El parto, la lactancia, las náuseas y la saciedad influyen en su liberación Factores liberadores de oxitocina Factores inhibidores

Saciedad Nauseas Parto Succión Qmcos: Ang II , colecistoquinina, VIP,

Noradrenalina

Opioides Relaxina.

Tipo receptor Acción V1 (vasos) [ Ca] por proteína Gq V2 (riñón) [Camp ] por proteía Gs V3 (cerebro) Actúa como neurotransmisor en hipófisis, hipotálamo, etc.


EFECTOS FISIOLÓGICOS DE OXITOCI5A Esta actúa a través de IP3, provocando un aumento del Ca+2 en glándula mamaria y miometrio

- Estimula contracción de células mioepiteliales de la glándula mamaria permitiendo la eyección de leche; estos efectos son los más importantes ya que representan los únicos feedbacks positivos*

- Contracción del miometrio estimulada por la distensión uterina producida por el bebé. Así, el bebé baja, vuelve a producir distensión y se repite el proceso*

- Secreción de prolactina - Controla la contractibilidad de las fibras musculares del tracto genital masculino. - Disminuye la síntesis de testosterona. - Facilita el olvido de patrones de conducta. - Posible papel en el control de la función lútea.

SÍ5TESIS La síntesis de Gh ocurre durante casi toda nuestra etapa de crecimiento, a diferencia de otras hormonas.

La síntesis ocurre en la adenohipófisis, aquí tenemos un pool celular no diferenciado, la diferenciación ocurre gracias al factor de trascripción PIT1

Así la PIT-1 va a dar a la formación de GH (somatotropo), Prolactina (mamotropo) y de la TSH adulta (corticotropo). Una serie de otros factores de trascripción (Egr1, Otx1, Zn15) van a dar a la formación del somatotropo. Los factores de transcripción son los que van a ejercer la regulación directa de las distintas secreciones en la adenohipofisis (influenciados por señales del hipotalamao), así pueden conducir a la formación de mamosomatotropos las cuales tienen doble secreción de las hormonas respectivas.

PREGUNTA 3 GH: Síntesis, secreción, efecto fisiológicos, mecanismo de acción.


*La Gh es una hormona peptídico, posee estructura secundaria helicoidal Siguendo con la síntesis, el gen la gh se encuentra en un cluster de genes que codifican para la hormona Lo importantes es que la única porción del cluster que se expresa en la adenohipofisis va a ser el GHN, los demas son de expresión en la placenta. SECRECIÓ5

La principal regulación de la secreción la ejerce el hipotálamo, mediante la secreción de mediadores hormonales como la GHRH (Somatoliberina) y la GHIH (somatostatina), estimuladoras e inhibidoras de la secreción respectivamente. Las secreciones de la secreción de somatostatina son pulsátiles y de ritmo inverso a la secreción de GHRH, estableciendo así el ritmo circadiano. Otras acciones de la GHIH: -inhibe la secreción de tirotropina (TSH) -Inhibe la secreción de hormonas gastrointestinales, hepáticas y pancreáticas -Inhibe la secreción de renina por parte del riñón. -Disminuye acción gastrointestinal. La secreción celular de Gh es estimulada por la GHRH, la cual se une al GHRH-R (receptor), y este, a través de una proteína Gs, eleva los niveles de cAMP los cuales conduce a la producción del factor PIT1 para dar a la producción de Gh, además PIT1 estimula la expresión de GHRH-R en la

membrana. Por otro lado el amuento de cAMP provoca un aumento de la concentración de Ca (el cAMP permite la liberación del pka el cual fosforila canales de Ca, aumentando la entrada de este y por ende su concentración citoplasmática) lo cual favorece la secreción de vesículas de Gh. La GHIH por el contrario va a actuar a través de una proteína Gi, disminuyendo así los niveles de cAMP. Existe además receptores de Gh relina (GHRP-R), el cual se une a GHRP (Gh releated peptide), su función sería promover la exocitosis de Gh, el receptor está


acoplado a proteína Gs y Gq (ambas provocan aumento Ca intracelular) Recordar que su secreción sigue un ritmo circadiano, en el cual la mayor liberación de GH se produce en las horas de sueño. FACTORES METABÓLICOS QUE MODIFICA5 PRODUCCIÓ5 DE GH

- Los niveles plasmáticos de proteínas, sobre todo arginina, van a actuar en la adenohipófisis, promoviendo la secreción de Gh.

- Los niveles altos de Glicemia se correlaciona con una baja en la secreción de la Gh.


MECA5ISMO DE ACCIÓ5

Circulación: La hormona circula ligada al transportador (40%), libre (50%) o ligada a otra proteína transportadora de alta afinidad y baja capacidad. El transportador corresponde al segmento extracelular del receptor de gh, el cual tiene baja afinidad y alta capacidad por la Gh. La Gh se une a su hemireceptor, al ocurrir esto el receptor se dimeriza y se forma el complejo ternario (hemireceptor 1, hemireceptor 2, gh). Este complejo es capaz de reclutar y activar la JAK-2 la cual es la encargada de produci la cascada de fosforilaciones para mediar producir finalmente el efecto hormonal de la Gh.

EFECTOS FISIOLÓGICOS a) Aumenta síntesis de proteínas a nivel muscular -Captación aa en tejidos -Aumenta síntesis de RNA -Aumenta actividad enzimática -Aumenta síntesis proteica b)Aumenta Lipólisis c)Efecto diabetógeno -Disminuye captación de glucosa y aumenta producción hepática de ella, provoca hiperinsulinemia. Estos dos últimos efectos comprenden un factor de riesgo cardiovascular.


Acerca de las IGF’s… (Ya que la pregunta no va dirigido a eso, pero es bueno saberlo) IGF-1 (somatomedina) Características -Hormona peptídico -Producida en el hígado estimulada por Gh. -Mediador del efecto de la Gh -Receptor parecido al de insulina -Circula en el plasma unida a BP Transporte El transporte ocurre unido a una BP producida en el hígado estimulada por la Gh. Hay 6 tipos de BP, la más importante es la IGFBP-3. La liberación de la IGF de su BP es producida por proteasas específicas, este puede ser importante punto para su regulación. Receptores Tenemos 2 tipos de receptores, el IGF1-R es un dímero preformado, con dos dominios transmembrana y con dos dominios tirosina kinasa intracelular, tiene 2 subunidades (alfa y beta) muy parecidos al receptor de insulina. El otro receptor (IGF2 –R) es un monómero, con un dominio transmembrana y sin dominio tirosina kinasa, la IGF2 es importante en el crecimiento prenatal. Acción

PREGUNTA 4 Eje hipotálamo – GH – IGF´s.


La Gh va a promover la síntesis de BP y de las proteasas específicas de ellas, Así las IGF-1 va a viajar junto a la IGF1-BP3, se va a liberar de el gracias a las proteasas, luego se une a un receptor de un precondrocito e estimula su expansión clonal, diferenciación y maduración de los condorcitos.

Así, la IGF-1 tiene acción endocrina, paracrina e autocrina sobre los condorcitos. Además la Gh puede actuar directamente en los precondrocitos, estimular la producción local de IGF-1 (acción paracrina e autocrina). Así finalmente la acción de la IGF-1 va a ser el crecimiento longitudinal e hístico (de tejido) del hueso. Así, la IGF-1 va a ejercer feedback negativo a nivel de Hipófisis (inhibiendo la producción de Gh) e hipotalamo (estimulando la liberación de GHIH e inhibiendo la producción de GHRH). La Gh además de Feedback corto, realiza un feedback negativo largo hacia el hipotálamo (no lo puse). La GHRH y la GHIH van a hacer un feedback negativo ultracorto a hipotálamo (tampoco lo puse). No es más que eso, si sienten que esta incompleto, vean pagina 29 del apunte clase grupo chico, eso fue lo que yo pude interpretar.

BIOSÍNTESIS La síntesis de estas hormonas ocurre en la glándula tiroides, cuya unidad funcional es el folículo tiroídeo, que está rodeado por una membrana basal externa, y delimitan hacia el interior a una sustancia de tipo coloidal, hacia ese lado la célula presenta microvellosidades, lo que se denomina interfase célula-coloide. Por fuera de estas unidades encontramos las células parafoliculares o cells P que secretan calcitonina.

PREGUNTA 5 Hormonas tiroídeas: Biosíntesis, características, efectos fisiológicos, mecanismo de acción.


La biosíntesis ocurre en etapas, todas ellas estimuladas por la TSH:

1- Síntesis y secreción de tiroglobulina: La tiroglobulina (glicoproteína) es el principal componente del coloide, tiene en su molécula muchos residuos de tirosina, es sintetizada por células foliculares y se secreta según típica vía: RER- Golgi- Vesícula exocitóticaLumen folicular.

2- Incorporación de Yodo: requerimiento de 150 µg en la dieta. La célula folicular es capaz de concentrar el yodo 20-40 veces la concentración plasmática. Es absorbido a nivel intestinal, e incorporado a las células foliculares por el Simporter IS, simporter de Na+/I- por lo tanto requiere del buen funcionamiento de la bomba Na+/K+ ATPasa, para existencia de gradiente. NIS está ubicado basolateralmente, transporta I- en contra de gradiente, y es regulado por TSH. Luego el I- debe salir por la membrana apical a través de Pendrin, transpotador de aniones (Cl-,I-, en este caso solo I-), su funcionamiento no depende de otra gradiente, y no es regulado por TSH.

3- Yodación de la tiroglobulina: En la interfase célula-coloide esta la enz. Tiroperoxidasa con las siguientes acciones:

(1) Peroxidación de 2I-I2, con ayuda de H2O2. (2) cataliza la yodación de las tirosinas de la tiroglobulina (Organificación del Yodo). Si incorpora un I se

formará monoyodotirosina o MIT, y si se incorporan dos diyodotirosina o DIT, obteniendo en la molécula de tiroglobulina residuos de tirosina solos, o yodados con uno o dos yodos. (3) catálisis de acoplamiento de yodotirosinas, que es detallado en la otra etapa.

4- Acoplamiento: se unen dos moléculas de tirosina yodadas, formando:

5- Recaptación: ocurre principalmente por micropinocitosis (en forma secundaria por macropinocitosis), que al obtener estas vesículas se unirán a lisosomas cuyas enzimas degradaran a la tiroglobulina dando


origen a tirosinas (tyr), MIT, DIT, T3 y T4, más restos de tiroglobulina. Se reutilizara yodo de MIT y DIT, y T3 y T4 pasaran a circulación por difusión simple

Producción diaria: T480-90 µg T3 8µg

T3 r 1µ Si ↓aporte I- ↓yodación de tyrNIS se estimula (ya q es regulado por THS y I) Si ↑ aporte de I- ↑ yodación (DIT) inhibe NIS Esto último es el fenómeno Wolff-Chaikoff

Tabla anexa. Cosas que influyen sobre la biosíntesis de hormonas tiroideas, aparece en el

seminario.

T3 T4 TSH Mecanismo de acción ClO4

-, SCN-, NO3- ↓ ↓ ↑ Compiten contra I- por NIS inhibiéndolo. (etapa 1)

Propiltiouracilo (PTU) ↓ ↓ ↑ Inhibe TPO (etapa 3 y 4) y deyodasa 5’ (etapa 6). Se utiliza para Hipertiroidismo primario.

Inhibición de síntesis proteica

↓ ↓ ↓ Afecta tiroglobulinas. Inhibe TSH

Disminución ingesta I2 ↓ ↓↓ ↑ No hay yodo suficiente. Si es transitoria la disminución de la ingesta, se estimula NIS, hay más síntesis de T3 que de T4, cuando hay un déficit crónico la TSH va a aumentar en respuesta a la disminución de las hormonas tiroideas.


Aumento ingesta yodo ↑ ↑↑ ↓ Ante une exceso de yodo transitorio NIS se autorregula, si es crónico (hipotetico) podría, a lo mejor, llevar a un aumento excesivo de hormonas tiroideas y a una disminución de TSH.

Administración T3 ↑ ↓ ↓ Feedback (-). T3 endógena disminuida Inyección TSH ↑ ↑ ↑ TSH endógeno disminuido Inyección TRH ↑ ↑ ↑ CARACTERÍSTICAS T3 80 % producida en tej. Periféricos a partir de T4 por deyodasa 5’, vida media 24 hrs, [] plasmática 80-90 ng/dl, unido principalmente a albúmina. T4origen exclusivo tiroides, vida media 7-8 días, [plasmática] 4,5-12,5 µg/dl, unido preferentemente a TBG. Se considera como prohormana que por deyodación da origen a T3 T3r= que T3 pero ≠ posición de yodos en la molécula, y es inactiva. Características compartidas: se transportan en plasma unidas a proteínas TBG (75-80%), Transtirerina (15-20%), albúmina (5-10 %), esto da una reserva circulantes de H. tiroideas, ya que las que están libres están biológicamente activa (T4=0,03 % T3= =0,3 %), No aumenta la vida media, previenen de grandes fluctuaciones de hormonas, entonces un aumento de T4 libre puede ser por aumento de su producción, pero también por disminución de TBG, y viceversa. Metabolización: por medio de deyodasas 80% de T4 por este mecanismo, 20 % restante por mecanismo altenativos desaminación, descarboxilación o conjugación) T4 T3 + T3r + I T3 y T3r T2T1 anillo de tironina Tres tipos de desyodasas: Tipo I en tiroides, hígado y corazón Tipo II en hipófisis, SNC y grasa parda (T3 es la biológicamente activa y ejerce regulación en hipófisis) Tipo IIIubicua EFECTOS FISIOLÓGICOS 1- Crecimiento: permite correcto desarrollo corporal y del SNC, acción desde 10ª semana de

gestación, su deficiencia a temprana edad produce cretinismo irreversible 2- Metabólicas: ↑ consumo O2 (menos en bazo, cerebro y testículos) , ↑ calorigénesis (↑

metabolismo basal). Además tienen acción anabólica proteica, lipolítica y ↑ absorción intestinal de glucosa y el ingreso de estas a células (proinsulínico) 3- Efectos en síntesis de β1 adrenergicos (↑FC, ↑inotropismo, ↑GC ↑PAM) 4- Cuando disminuye T3 ↑ motilidad en sist. Digestivo 5- En sist. Reproductivo permite regularidad y ritmicidad de ciclo menstrual

Desyodasas 5’ (T4T3)

Desyodasas 5 (T4T3r)


MECANISMO DE ACCIÓN Receptor de H. tiroideas están a nivel del núcleo, solo T3 se une, es hormona biológicamente activa; se une T3 a su receptor, que es un factor de transcripción de manera que se inicia la transcripción génica. Receptor de T3: Existen dos genes para receptores de hormonas tiroideas: TRα y TRβ, que por splicing alternativo dan origen a 4 isoformas de su receptor: alfa 1, alfa 2, beta 1 y beta 2 (OJO: son ≠ a los adrenérgicos) La isoforma Beta 2 esta a nivel hipofisiario y tiene que ver con la regulación La isoforma Alfa 2 tiene función inhibitoria sobre beta 2 Las diferencias entre las isoformas es el sitio de unión al ligando y el dominio de activación de transcripción. Tiene tres dominio: el dominio carboxi-terminal donde se va a unir la T3 y se va a producir la dimerización del receptor, un dominio de unión al D5A (altamente conservado) y dominio 5 Terminal q activará la trascripción génica. T3 puede unirse al receptor como monómero o como dímero (más frecuente), que a su vez puede ser homidímero o heterodímero (con ac. Retinoico) esta última es con la que ejerce su efecto. REGULACIÓ5 EJE HIPOTÁLAMO- HIPÓFISIS- TIROIDES HIPOTÁLAMO T4, T3

(-) Somatostatina TRH (-) (+) HIPÓFISIS T4, T3

(-) INTESTINO TSH (+) YODO El feed-back más importante es a nivel hipofisiario.

Tirosina (T4) Triyodotironina (T3) Tirosina reversa (rT3)

PREGUNTA 6 Eje hipotálamo- hipófisis- tiroides. Evaluación funcional.


Las hormonas tiroideas van a ejercer regulación a nivel hipofisiario y a nivel hipotalámico. El frío es un estímulo muy importante para que todo el eje empiece a funcionar. La T3 es la que fundamentalmente va a ejercer los feed backs negativos a nivel de la hipófisis principalmente de manera que la secreción de TSH está sujeta a una regulación directa por parte de las hormonas tiroideas e indirecta a través de la TRH , por que el feed back que se ejerce a nivel hipotalámico está dado principalmente por que la T3 va a estimular la producción de GIH (somatostatina) y es ésta la que inhibe la secreción de TSH. Existe además una regulación paracrina dentro de la somatostatina y la TRH, se postula que la TRH está estimulando a la somatostatina y ésta inhibe a la TRH de manera que siempre hay autorregulación entre estas hormonas hipotalámicas. Pero el más importante es a nivel hipofisiaria (TSH) por la T3. TRH Tripéptido sintetizado en el núcleo paraventricular (NPV) del hipotálamo. Principal regulador de síntesis y secreción de TSH. Actúa como neurotransmisor. Responsable de la secreción pulsátil de TSH. Estimula la producción de somatostatina. Estimula también la secreción de prolactina, puede llevar a hiperprolactinemia llevando a infertilidad (sale en el transcrito año pasado) Los estímulos sobre el núcleo paraventricular productor de TRH son el frío (estimula) y negativamente la somatostatina y la dopamina, ya entre las neuronas secretoras de TRH y las productoras de Somatostatina (GIH) hay regulación paracrina. El receptor de TRH en el tirotropo y está asociado a 2 proteínas G diferentes: una estimulatoria que aumenta el AMPc y una Gq q lleva una activación de fosfolipasa C con Ca++ y DAG como segundos mensajeros. TSH • Es una glicoproteína • Síntesis y secreción en el hipófisis anterior • Acciones: estimular el crecimiento y secreción de la Glándula tiroides aumenta el transporte de Yodo activa todas las etapas de la síntesis y secreción de hormonas tiroideas • Formada por 2 subunidades: α y β. La β es la q le confiere la especificidad y la α es común a otras hormonas glicoproteínas:


LH, FSH y también la HCG (gonadotropina coriónica humana), la GLICOSILACIÓ5 es fundamental para la actividad biológica de la hormona. • La TSH tiene un receptor de membrana en la célula folicular, asociado a dos proteínas G: Gs (AMPc) y Gq (Fosfolipasa C) el cual posee un dominio extracelular responsable de la unión de TSH. Carboxiterminal activa proteina G EVALUACIÓ5 Manejo funcional para el diagnóstico de hipo e hipertiroidismo. Alteración de funciones de la tiroides: Hipo o hiperfuncionamiento 1º daño en gl. tiroides. Hipo o hiperfuncionamiento 2º daño en hipófisis. Hipo o hiperfuncionamiento 3º daño en hipotálamo. Hipotiroidismo: Si es primario o secundario se aclara con exámenes que determina niveles de TSH. Es primario habrá un aumento de TSH, sin aumento de hormonas tiroideas. Si es secundario TSH estará baja y hormonas tiroideas también estarán bajas. Hipertiroidismo: Se diagnostica con examen con un aumento significativo de T3 y T4 junto con TSH normal.

TSH T4 1) Hipotiroideos primarios alto bajo Problema a nivel de la glándula tiroides, no esta secretando T4, no hay feedback negativo por lo que la hipófisis secretará más TSH. 2) Hipotiroideos secundarios bajo bajo El problema esta a nivel de la adenohipofisis, por lo cual se secretan bajas concentraciones de TSH esto tendrá como consecuencia que las concentraciones de T3 y T4 también sean bajas 3) Hipertiroideos primarios bajo alto Problema a nivel de la glándula tiroides, esta secreta una alta cantidad de T4, lo cual por el feedback disminuirá la secreción de TSH 4) Hipertiroideos secundarios alto alto Es un problema a nivel hipofisiario, el TSH es alto, por lo cual T4 también será alta, y la hipofisis no responderá al feedback 5) Hipotiroidismo terciario bajo bajo Daño a nivel del hipotálamo, no habrá TRH por lo cual no se secretarán TSH ni T4.


¿En que casos se utiliza la inyección de TRH?

Para diferenciar si el hipotiroidismo es secundario o terciario

(sería recomendable relacionar esta pregunta con la que sigue…°8) TESTOSTEROA La testosterona tiene tres efectos: 1. Autocrino: actúa sobre la propia célula de Leydig, modula la propia producción. 2. Paracrino: la testosterona difunde desde el intersticio hacia el TS, y las células de Sertoli también tienen receptores para la testosterona. Cuando activa sus receptores en las células de Sertoli, promueve la secreción de muchas proteínas que tienen que ver con la proliferación y la diferenciación de las células germinales. La mantención de la gametogénsis en el humano es responsabilidad de la testosterona. 3. Endocrino: por el intersticio, pasa a los capilares linfáticos y sanguíneos, para distribuirse por todo el cuerpo y cumplir funciones dependientes de testosterona. a. Tienen funciones en tejidos periféricos desde el punto de vista reproductivo (producción de la masculinización) b. Mantención de la erección c. Desarrollo de glándulas como la próstata d. Efectos metabólicos, como la mantención de la masa muscular, la renovación ósea, etc.

PREGUNTA 7 Hormonas sexuales: características, efectos fisiológicos y mecanismos de acción.


SI5TESIS TESTOSTERO5A En algunos tejidos periféricos, la testosterona se convierte en dihidrotestosterona (DHT, un andrógeno aún más potente). La conversión de testosterona a DHT está a cargo de una enzima denominada 5 α reductasa. En el tejido intersticial, donde están las células de Leydig, la LH se une a su receptor de membrana que es un receptor acoplado a proteína Gs. Activan AC, lo que eleva las [cAMP]IC. El efecto que tiene el cAMP a través de la proteína que activa, la PKA, trae como consecuencia el aumento de la proteína StAR. La proteína StAR facilita la movilización del colesterol hacia la mitocondria. La principal fuente de colesterol es por la captación de este ocurre por endocitosis de las proteínas LDL que estan acompañadas por colesterol. La capacidad de formar colesterol a partir de pequeños sustratos como acetato, por ejemplo, es minima, < 20%. Para la demanda esteroidegénica, es muy importante la captación del colesterol extracelular. El colesterol luego es liberado de la LDL por digestión intracelular y es rápidamente transportado a la mitocondria. En la mitocondria se le saca la cadena lateral, y se forma pregnenolona. En la célula de Leydig, la pregnenolona se transforma en progesterona (por acción de 3β-HSD), la cual se metaboliza a androstenediona (por acción de P450c17), y últimamente se forma la testosterona (por acción de la 17β-HSD). La ruta final de la esteroidogénesis depende de la abundacia general de las enzimas presentes. (Las concentraciones bajas de la testosterona se conoce como hipogonadismo). La testosterona viaja asociada a una proteína plasmática, SHBG, producida por el hígado, regulada por los propios esteroides sexuales. La testosterona inhibe la producción de SHBG. Los estrógenos estimulan SHBG. ESTRÓGEO Y PROGESTEROA Los estrógenos son hormonas esteroideas producidas por la granulosa del folículo, el cuerpo lúteo y la placenta, si hay embarazo. Su síntesis se realiza a partir del colesterol. El estrógeno más potente es el estradiol. Las acciones que desarrolla son: a) Aparato genital femenino. Los estrógenos son los responsables del crecimiento y del desarrollo de los órganos sexuales femeninos y de la proliferación del endometrio durante el ciclo sexual. b) Mama. Los estrógenos hacen crecer los conductos mamarios y son, en parte, responsables del desarrollo de los senos durante la pubertad. c) Los estrógenos favorecen los depósitos de grasa en senos, glúteos y caderas. d) Los estrógenos estimulan la actividad osteoblástica y por tanto ayudan a una adecuada mineralización ósea. Ello explica que la osteoporosis en la mujer suela sobrevenir tras la menopausia. e) Los estrógenos causan relajación del músculo liso arteriolar, incrementan el colesterol de HDL y disminuyen el colesterol de LDL, lo que explicaría la menor incidencia de enfermedad cardiovascular que presentan las mujeres con relación a los varones, especialmente antes de la menopausia.


El vello púbico y axilar que aparece tras la pubertad no se debe a los estrógenos sino a los andrógenos producidos principalmente por las glándulas suprarrenales. La progesterona es también una hormona esteroidea. Es sintetizada por el cuerpo lúteo y la placenta, si hay embarazo. La progesterona es la responsable de los cambios progestacionales del endometrio. Sobre las mamas, la progesterona estimula el desarrollo de los lóbulos, siendo su acción, por tanto, complementaria a la de los estrógenos. La progesterona es termógena y probablemente responsable de la elevación de la temperatura basal que experimentan las mujeres tras la ovulación. A partir del foliculo secundario comienza a producirse la diferenciación de un tipo celular particular que rodea al foliculo que se llama células de la teca, y a medida que se desarrolla se distinguen dos capas, una más externa y otra interna. Estas son las células esteroidogénicas del ovario y producen hormonas masculinas, andrógenos. ¿Por qué la mujer tiene elevados niveles de estrógenos y no de andrógenos? Porque la aromatasa, la enzima que transforma andrógenos en estrógenos esta muy alta en el folículo, muy expresada en las células de la granulosa, por estimulo de la FSH y por lo tanto, la gran mayoria de los andrógenos producidos por la teca se transforman en estradiol. Entonces, las células de la teca serían el equivalente en el testiculo a las celulas de las leydig, ambas estimuladas por la LH por el mismo mecanismo producen andrógenos. Las celulas de la teca producen testosterona y androsterediol, pero en mucho mayor medida androsterediol a testosterona, porque la ultima enzima que convierte testosterona en androsterediol esta muy expresada en la teca. En el hombre, las celulas de Laydig producen androsterediol y testosterona, pero la enzima que convierte androsterediol en testosterona esta más expresada en las células de Leydig, por lo que la razon testosterona/androsterediol en Leydig es mucho mayor que en las células de la teca, pero ambos androgenos pueden ser aromatizados en estradiol (testosterona directamente a estradiol y androsterediol primero a estrógeno y luego a estradiol). Más detalles en la siguiente pregunta…


HOMBRE Adenohipofisis controla la función del testículo a través de las hormonas gonadotrofinas (LH y FSH). Su nombre es por el descubrimiento primero en el ovario: LH (estimula cuerpo lúteo) y FH (estimulante del crecimiento folicular).

o Regulan la función gamética: producir gameto competente para reproducción

o Regulan la función endocrina del tejido : hormonas esteroidales sexuales, con dos funciones:

Regulan la Gametogénesis

Función en órganos perifericos

La regulación es muy sencilla; la principal hormona producida por el testiculo, la testosterona ejerce feed back negativo a nivel de hipotálamo y la hipofisis. MUJER Gonadotrofinas con efecto cíclico (gametogénesis y foliculogénesis es ciclica)

• Estimulan la función gamética: maduración del ovocito en el folículo.

• Regulan función endocrina: producción de estrógenos y progesterona.

o Los estrógenos dependiendo de su concentración y de la etapa del ciclo pueden tener efecto de feed back negativo o positivo a nivel del eje hipotálamo-hipofisis, a diferencia de la progesterona y testosterona que sólo ejercen feed back neativo en el eje hipotálamo-hipofisis.

GO5ADOTROPOS : FSH-LH Si analizamos la adenohipofisis, nos encontramos con los distintos tipos celulares que producen las distintas hormonas. El gonadotropo representa entre un 10-15% de la población de células adenohipofisiarias. Cuando hacemos una técnica inmunológica para detectar la hormona especifica que se esta produciendo, encontramos que el 80-90% de gonadotropos producen las dos hormonas FSH y LH (un menor % produce mayoritariamente una hormona) Este gonadotropo tiene receptores para un decapéptido llamado GnRH: Estimulador de la secreción y sintesis de las dos gonadotrofinas. GnRH es porducido por neuronas hipotalámicas que vierten su contenido en el

PREGUNTA 8 Eje hipotálamo – hipófisis- gónadas (ovario y testículo). Regulación.


sistema portal, o sea, el gonadotropo esta bajo el control hipotalámico de GnRH. En la mayoria de los mamiferos existen dos sectores hipotalámicos ricos en neuronas GNRH: Área preóptica (nuc. Paraventriculares) y 5úcleo Arcuato en la base del hipotalámo, en la eminencia media. En el humano, el grueso de GnRH es producido sólo en el nuc. Arcuato, lo cual influye en la forma de regulación de secreción de GnRH. Las neuronas del núcleo arcuato son de axón muy corto porque están en el sitio primario de la eminencia media de donde salen los vasos portales para irrigar la hipofisis. Regulación La regulación es compleja, porque a diferencia de otros neuropéptidos hipotalámicos, la GnRH tiene varias particularidades:

• Secreción pulsatil: la frecuencia del pulso determina cual gonadotrofina se secreta en mayor o menor medida.

• Regulación por regiones suprahipotalámicas, neuronas que producen glutamato, GABA, NE, beta endorfinas, CRH, dopamina etc, controlan las neuronas de GnRH estimulando o inhibiendo su producción.

• La mayor parte de los Feed Back negativos y positivos ocurren sobre las neuronas que regulan GnRH y no directamente sobre las que producen GnRH, por lo tanto, el estradiol a baja[], la progesterona y la testosterona principalmente controlan a nivel hipotalámico las neuronas que regulan GnRH.

• A nivel adenohipofisiario, el feed back negativo es principalmente regulando la sensibilidad del gonadotropo a GnRH (altas [estrógenos] lo sensibilizan), modificando la exposición de receptores a GnRH en la membrana del gonadotropo.

• Tanto testiculo como ovario producen un peptido inhibina, que actúa sobre el gonadotropo en la hipofisis regulando FSH selectivamente (control adicional implica que siempre esta más baja que LH frente a un estimulo, porque esta inhibida). La producción de inhibina en la gónada es estimulada por la FSH.

Secreción Pulsatil Las hormonas sexuales también tienen sus ritmos circadianos y se secretan en forma pulsatil porque las gonadotrofinas también se secretan de la adenohipofisis en forma pulastil. La razón es que GnRH desde el hipotálamo también se secreta en forma pulsatil. El generador de pulso


es una propiedad intrinseca, las poblaciones de neuronas productoras de GnRH se organizan para secretar en pulsos, lo cual se ha comprobado cultivando in vitro neuronas productoras de GnRH, midiendo la frecuencia de disparo de las neuronas. O sea, el generador de pulsos estará en el humano en el núcleo arcuato en las neuronas de GnRH. En el gráfico vemos que cuando administramos GnRH en forma pulsatil, tenemos una respuesta de LH y FSH que inmediatamente cae a niveles muy bajos cuando cambio el patron de adminstración de pulsatil a continuo y se reestablecen cuando retomamos la administración pulsatil. Cuando agragamos un agonista GnRH pulsatil se estimula la liberación de LH y FSH, pero si lo administramos en forma continua tenemos una disminución de la sintesis y secreción de LH y FSH. Esto ocurre por la desensibilización por internalización de receptores de GnRH. Cuando es en forma pulsatil se externalizan los receptores y se sensibiliza nuevamente el gonadotropo a GnRH. Por eso que, paradojicamente, cuando administramos un agonista en grandes cantidades y de forma continua disminuimos la liberación y sintesis de LH y FSH. Tambien hay antagonisas, siendo el mecanismo simplemente poeque ocupan el receptor, no se desencadena el mecanismo de transducción. Gonadotrofinas son Heterodímeros Las dos gonadotrofinas son heterodimeros, con una subunidad α y β. La subunidad α es común para LH y FSH, y el gen que codifica para α esta siempre transcribiendo, por lo tanto, esta siempre en mayor abundancia relativa que la subunidad β. Esta no es la etapa limitante en la producción de gonadotrofinas, siempre hay un exceso de subunidad α. La etapa limitante para la producción de gonadotrofinas es la sintesis de la subunidad β, la cual es distinta entre LH y FSH; estan codificadas por genes distintos que se regulan en forma diferente. Los genes tienen una región promotora donde se instalan una serie de reguladores de transcripción génica, siendo distintos entre subunidades β de LH y FSH. Receptor para GnRH El receptor para GnRH esta acoplado a proteína G, que activa la PLC (DAG/IP3). Esta es una via muy pleiotropica, o sea, puede activar en forma cruzada otras vias de señalización que implican oscilaciones intracelulares de Ca+2. (entrada por canales de Ca+2 de la membrana plasmática o por canales que almacenan Ca+2 en el RE activados por IP3). Esta activación de las vías que va a modificar selectivamente los reguladores de la transcripción de LH y FSH dependen de la pulsatilidad de GnRH, o sea: • Con pulsos de alta frecuencia, activación expresión de subunindad β de LH

• Con pulsos de baja frecuencia, disminución de la expresión de subunidad β LH.

Lo opuesto ocurre con la FSH, donde tenemos que • Con pulsos de baja frecuencia, activación de la expresión de subunindad β de FSH.


• Con pulsos de alta frecuencia, disminución de la expresión de subunindad β de FSH.

Esto explica que en diferentes etapas se secrete preferencialmente LH o FSH. ¿CÓMO FU5CIO5A5 LAS GO5ADOTROFI5AS?

HOMBRE

El testiculo humano tiene una organización compartimentalizada, hay tabiques que separan conjuntos de tubulos seminiferos, donde se producen espermatozoides y estan rodeados de tejido intesticial, el cual contiene las células esteroideogénicas. Estos túbulos salen por el conducto deferente al epididimo donde madura el espermatozoide y son almacenados en la cola del epididimo. Este túbulo tiene una gruesa capa de musculo liso que se contrae durante la eyaculación. Estos espermatozoides estan maduros, pero aún no estan listos para la fertilización, ya que falta el proceso de capacitación, que ocurre en los órganos reproductores femeninos. En el tejido intersticial están las células que se denominan células de Leydig, las productoras de los esteroides sexuales. En el tejido intersticial también encontramos: células miodes (con capacidad contráctil), células peritubulares (forman la pared del TS), células de Sertoli (se encuentran en estrecho contacto con toda la línea germinal masculina. Entremedio de las células de Sertoli y por debajo de las células Sertoli se encuentran las células germinales. Por debajo de esto se encuentran las espermatogonias. Por afuera de la copa de las células miodes, se encuentran las células de Leydig (secretoras principales de testosterona). Producción de LH y FSH La hipófisis por un estímulo de GnRH produce LH y FSH. Estas por el plasma sanguíneo llegan al testículo (ricamente irrigado) y la FSH actúa directamente sobre las células de Sertoli (estas células solo tienen receptores para la FSH), que tienen los receptores en la parte de la membrana plasmática que da hacia la base del TS. Las células de Sertoli produce muchas cosas, fundamentalmente está encargada de la síntesis de proteínas específicas que tienen que ver con la proliferación de las espermatogonias y con la diferenciación de las células germinales. El hombre puede producir espermatozoides durante toda su vida por que tiene una serie de células germinales troncales. Entonces la FSH va a estimular una serie de proteínas que tienen una función gaméticas, entre ellas la inhibina (proteínas que hace feedback en la adenohipófisis para la misma FSH). La LH actúa sobre el compartimento intersticial, sobre las células de Leydig (solamente tiene receptor para la LH), que estan en el intersticio. Estas células producen y secretan testosterona y algo de estrógenos.


MUJER Ovario/Ciclo Menstrual La adenohipófisis produce LH y FSH. Estas actúan sobre el ovario, el cual produce gametos. A diferencia del testículo, en el ovario la gametogénsis comienza en la etapa embrionaria, por lo que en un corte de ovario, solo se ve, un tipo de células germinales, el ovocito primario (detenido en profase I, diploteno). Todas las células germinales producidas son más o menos como 7 millones. En la etapa fetal, todas las ovogoinas entran en meiosis, y las que no entran se mueren. En un momento determinado tendremos solamente ovocitos, y la mayoría de los ovocitos, el 99,9999999% de estos solo llega hasta aquí. Solo aquellos ovocitos que ovulan, completan la primera división meiótica. Una mujer normal ovula más o menos 10 ovocitos al año. Lo que significa que la mujer, al ovular, producirá mas o menos 350 ovocitos con la potencialidad de ser fecundados. De los que terminan la primera división, solamente un porcentaje mínimo de ellos terminará la segunda meiosis, ya que la segunda división se completa cuando es fecundado. Entonces en el ovario no vamos a ver ovogénesis. En un corte de ovario vamos a ver solo ovocitos primarios. Foliculogénesis (proceso dependiente de gonadotrofinas).

1. Folículo primordial: En términos muy sencillos, vamos a tener en el ovario una población muy grande de folículos primordiales. Estos folículos se caracterizan por tener ovocitos muy pequeños en diámetro, y una capa de células que apenas se ve, células de la granulosa (rodean al ovocito). Estos folículos representan la reserva de folículos en el ovario.

2. Folículo primario: En la etapa puberal, salen grupos de estos folículos primordiales, y maduran. Crecen principalmente, y la capa de células aplanadas se transforma en una capa cúbica de células de la granulosa. Cuando se forma esta capa, lo llamamos folículo primario.

3. Folículo secundario: Luego, el número de capas de células de la granulosa comienza a aumentar, y a este lo llamamos folículo secundario.

4. Folículo terciario: Luego comienza a aparecer una cavidad que se llena de un fluido (folicular), rico en hormonas esteroidales denominado antro, al cual le llamamos folículo terciario.

5. Folículo preovulatorio: Este empieza a crecer y crecer y se convierte en un folículo preovulatorio. La maduración depende de la gonadotrofina. La primera etapa dura tres meses y medio (primordial a secundario) depende de factores intraováricos. La etapa de folículo antral hasta folículo preovulatorio (fase folicular del periodo menstrual), depende de GONADOTROFINAS. Una vez ovulado, el ovocito sale con sus células que lo rodean, las células del cúmulo y el remanente del folículo se transforma en el cuerpo luteo. A partir del foliculo secundario comienza a producirse la diferenciación de un tipo celular particular que rodea al foliculo que se llama células de la teca, y a medida que se desarrolla se distinguen dos capas, una más externa y otra interna. Estas son las células esteroidogénicas del ovario y producen hormonas masculinas, andrógenos.


Gonadotrofinas: LH y FSH Entonces la LH estimula sus receptores en la célula de la teca. Esta LH, al igual que en las células de Leydig, activa receptores acoplados a proteína Gs, activa la via esteroidogénica y la producción de androsterediona que se transformara en testosterona (en menor medida que en Leydig). Esta androsterediona difunde hacia las células foliculares, a las celulas de la granulosa y es transformada por aromatización en estrógenos, y estos difunden actuando paracrinamente y autocrinamente sobre el folículo y luego salen a circulación para actuar en tejidos periféricos sensibles a estrñogenos. La FSH en la foliculogénesis estimula sus receptores en las células de la granulosa, y activan la expresión de la aromatasa. Los receptores de FSH tambien estan acoplados a Gs, a través de sus mecanismos de transducción activan la expresión de la enzima aromatasa. Además tienen acción trófica sobre las células foliculares estimulando la proliferación y diferenciación de las células de la granulosa, y por lo tanto, la FSH es responsable del crecimiento y maduración del folículo. El estradiol producido también tiene acción sobre el propio folículo, estimulando su crecimiento y maduración. Entonces, asi como en la espermatogénesis la FSH y testosterona actúan en forma cooperativa en la función gamética, aquí tambien; la FSH y estradiol actúan en el crecimiento del folículo (el ovocito esta ahí hasta la maduración detenida en profase). Receptores gonadotrofinas Cuando el folículo madura, la FSH estimula en la célula de la granulosa la aparición de receptores para LH.en la ultima etapa de maduración del foliículo (folículo preovulatorio) las celulas de la granulosa se hacen sensibles a LH. A diferencia del testiculo, acá las células de la granulosa serían el simil a las células de Sertoli, pero esta tiene siempre receptores sólo para FSH, las células de Leydig sólo para LH, las células de la teca siempre tienen sólo LH, las células de la granulosa al principio sólo para FSH y luego en la ultima etapa aparecen los receptores para LH. ¿Por qué son tan importantes estos receptores para LH en las células de la granulosa? Porque el remanente folicular, por acción de la LH, se transformará en cuerpo lúteo, y estas células de la granulosa, junto con las células de la teca, van a transformarse en células lúteas esteroideogénicas. Cuando el foliculo va creciendo, va aumentando el número de células de la teca y el número de células de la granulosa. Como hay más células de la teca estimuladas por LH hay más producción de hormonas, y como hay más células de la graulosa y hay FSH, hay más actividad activadad aromatásica, más transformación de androgenos en estradiol aumentando el nivel de estradiol alcanzando un máximo.


Sobre estas concentraciones el estradiol hará feed back (+) al hipotálamo y sensibiliza la hipofisis a la acción de GnRH, provocando una descarga masiva de gonadotrofinas, principalmente LH (FSH esta parcialmente inhibida). Cambios en el foliculo preovulatorio En el peak de estrógenos hay peak de LH, el cual induce una serie de cambios en el foliculo preovulatorio. Las celulas de la graulosa que rodean al ovocito, por accion de enzimas de la matriz extracelula empiezan a digerir esta matriz y estas celulas del cumulo se dispersan, se suelta el ovocito y se rompe el foliculo y la pared ovárica, formando un pequeño orficio, el estigma. Por este estigma sale fluido y empuja el ovocito para salir del ovario. Junto con esto ocurre la reactivación de la meiosis, se completa la primera division muy asimetrica en su citodieresis (una queda con poquito citopasma), y se transfroma en el primer polocito, y el otro rapidamente entra en la segunda fase meiotica y queda detenido en metafase II. El primer polocito permanece asi y lugo morirá por apoptosis y el segundo queda detenido en metafase II (Ovocito II), esta es la condición en que ovula la célula germinal fememina por acción de alza de LH. Estas células de la granulosa y las de la teca se mezclan (se rompe la lamina basal que las separaba), y se transforman en células luteas (ambas) por acción de la LH, y formara el cuerpo lúteo y se inhiben las enzimas que van por debajo de la progesterona, por lo que esta se acumula. Por lo tanto, la hormona principal que producen las células luteas es progesterona. (parte de la progesterona se sigue aromatizando hasta estradiol, pero en menor grado).

CICLO ME5STRUAL Si vemos un ciclo menstrual ideal de 28 dias, justo en el dia 14 ocurre la ovulación, y dependiendo de en que no sfijemos recibira distintos nombres:

- Ovario: fase folicular es el periodo que va desde el primer dia de mestruación a la ovulación, porque la estructura que predomina en el ovario es el folículo.

- [H.Sexuales] plasm: fase estrogénica, dada por el predominio de estrógenos.

- Endometrio: fase proliferativa, porque predomina la proliferación celular, se engruesa. La proliferación es estimulada por el estradiol. Esta es la fase más variable del ciclo menstrual, porque depende mucho del grado de maduración de los foliculos. Puede durar entre 8 y 21-22 días. Una vez ocurrida la ovulación hasta el nuevo periodo menstrual es fijo y dura entre 14 +/-2 días. La menstruación puede ocurrir en el dia 8-6 o en el dia 20tantos, y es muy dficil determinar el momento de la ovulación.


En esta segunda fase más constante, tenemos que: • Ovario: fase lútea, predomina el cuerpo lúteo (gladula transitoria que produce progesterona y estradiol).

Si no hay fecundación involuciona y se transforma en cuerpo albicans y luego muere por apoptosis. Si hay fecundación, las células del corion comienzan a producir hormona coriónica, que reemplaza la accion de LH y mantiene el cuerpo lúteo por más tiempo hasta que la placenta produce el pool de hormonas necesarias para el desarrollo embrionario.

• [H.Sexuales] plasm: fase progestágena ,la que predomina es la porgesterona. • Endometrio: fase secretora, porque la actividad que predomina es la secreción de glucoproteinas que

forman el colchon adherente para el embrión. La fase entre el reclutamiento de los foliculos primoridiales hasta el foliculo muestral esta fuera del ciclo menstrual. Desde este punto el foliculo es sensible a gonadotrofinas. Toda la etapa de maduración folicular anterior depende de factores intraovaricos, principalmente factores de crecimiento intraovarico: Factor de crecimiento, nervioso, fibroblastico, etc. Estimulan el desarrollo desde foliculo primordial hasta foliculo secundario. Producción de gonadotrofinas (LH y FSH) Si miramos estas hormonas a nivel de la adenohipofisis, la producción de gonadotrofinas (LH y FSH), encontramos este perfil: LH y FSH estan en niveles basales, levemente aumentando en fase folicular; por efecto del peak de estrógenos tenemos un peak de gonadotrofinas, siendo más importante el peak de LH que la FSH porque:

- La FSH esta siempre inhibida por la inhibina - La frecuencia de pulsos de GnRH depende de los niveles de estrógenos, y en la fase periovulatorio

aumenta la frecuencia de pulsos, lo que favorece la expresión de la subunidad β de la LH. El peak de LH desencadena la ovulación y luego hay una caida brusca de las dos gonadotrofinas hasta reestablecer sus niveles plasmáticos normales. 5iveles plasmáticos de hormonas sexuales Si miramos los niveles plasmáticos de hormonas sexuales vemos que mientras crece el folículo, aumentan los niveles de estradiol, hasta que se produce el peak de estradiol. Sobre esta [estradiol], unas neuronas del hipotálamo que controlan GnRH se hacen sensibles positivamente, siendo responsables del peak de LH. La coriosterona del folículo produce colesterol pero muy poca progesterona. A medida que se desarrolla el folículo va produciendo más progesterona (aunque el principal responsable de su aumento es el cuerpo lúteo). El folículo sigue produciendo también estradiol, pero en menor grado que la progesterona. Si miramos el endometrio en la fase folicular, ocurre crecimiento del endometrio, y en la fase lútea ocurre la formación de estas glándulas secretoras de glucoproteinas. Mucosidad cervical y Epitelio vaginal Hay cambios en la mucosidad cervical, se hace muy fluida en la etapa periovulatoria (mientras más fluida sea más facil pasan los espermatozoides por el cuello del útero). La progesterona la hace menos fluida, lo cual hace más dificil el movimiento de espermatozoides. También hay cambios en epitelio vaginal, muy útiles para ver en qué etapa del ciclo está.


Feed Back Gonadotropinas Femeninas

En la fase folicular, la FSH y LH actúan, una sobre la teca y otra sobre las células foliculares de manera que FSH produce inhibina y activa aromatasa y LH activa la via esteroidogénica hacia andrógenos. En la fase folicular temprana hay bajos niveles de estrógenos que hacen feed back (-) al hipotálamo y hipofisis. En la fase de mitad de ciclo hay altos niveles de estrógenos que estimulan hipotálamo y sensibilizan hipofisis para una descarga de gonadotrofinas y hay un aumento de FSH y en mayor medida de LH, que producen la ovulación, habiendo un Feed back (+) en etapa preovulatoria.

En la fase lútea, todavia hay altos niveles de estradiol que hacen Feed Back (+), pero disminuyen los niveles de gonadotrofinas porque prevalece el Feed Back (-) de la progesterona. Luego empiezan a bajar los estrogenos y ahí vuelven a hacer un Feed Back (-) porque empieza a disminuir la progesterona por la involución del cuerpo luteo. En esta etapa inmediatamente después de la ovulación con niveles moderados de estrógenos, el Feed Back que prevalece es el Feed Back (-) de la progesterona, por eso bajan abruptamente las gonadotrofinas despues de la ovulación.

Gonadotropinas: FSH y LH (resumen) Fuente: Gonadotropos Acciones: Hormona reporduciva de accion gonadal

• LH estimula esteroidogenesis H. Sexuales: estrogenos, progesterona y testosterona. • FSH estimula crecimiento de foliculo ovarico.


Control • Estimulado por GnRH hipotalamico, altas [estrogenos] • Inhibido por inhibina (gonadal), bajas [estrogenos], progesterona y testosterona

Exceso • Hipersecreción de GnRH y gonadotropina: pubertad precoz (tratamiento con supra agonista de GnRH) • Tumores gonadotropo son raros

Deficiencia • Deficiencia GnRH (Sindrome de Kalleman), Hipopituitarismo • Falla reproductiva por insuficiencia de esteroides sexuales, desarrollo anormal de genitales y organes

sexuales secundarios. Ciclo menstrual anorma, amenorrea, infertilidad, pubertad delayed. • Tratamiento: reemplazo GnRH y esteroides.

Los excesos de GnRH provocan pubertad precoz, lo cual se trata bloqueando en eje hipotalamo-hipofisiario. Los tumores de gonadotropos son escasos y la deficiencia puede deberse a varias razones: Hipogonadismo hipogonadotrofico con deficiencia en la producción de gonadotrofinas o deficiencia en la producción de GnRH. Hombre Cuando falla la gonada bajan los niveles de andrógenos hablamos de hipogonadismo hipergonadotrófico, donde la deficiencia de andrógenos saca el freno hipofisiario y hay elevadas concentraciones de gonadotrofinas. Cuando la causa es hipofisiario y/o hipotalámica, bajan los niveles de gonadotrofinas y con ello caen los niveles de andrógenos y hablamos de hipogonadismo hipogonadotrófico. Mujer Hipogonadismo hipogonadotrófico donde baja LH, baja FSH y bajo estradiol. Hipogonadismo hipergonadotrófico donde hay elevada [LH] y [FSH] con bajos nieveles de estradiol. En ambos casos los tratamientos son distintos, y para discriminar donde esta la falla se hace la prueba de GnRH (administramos GnRH). Si responde la adenohipofisis la falla esta en el hipotalamo, si no responde en la hipofisis.

• Causa hipofisiaria es una disminución de los receptores a GnRH, haciendo a la adenohipofisis menos sensible a GnRH.

• Causa hipotalámica (Sindrome de Kallman) donde no hay neuronas GnRH. Las neuronas de GnRH en la etapa embrionaria migran por sobre neuronas del tracto olfatorio. Cuando falla esta migracion de neuronas olfatorias no hay sustento para la migración de neuronas GnRH. Estos pacientes con hipogonadismo hipogonadotrófico además tienen anosmia.


I5TRODUCCIÓ5 La Calcemia es una variable regulada, es decir, es una variable que el organismo debe mantener constante en el tiempo por muchos mecanismos, ya que de ella dependen muchas funciones esenciales para la vida.

• Funciones del Ca+2:

- IIº mensajero intracelular - Contracción Muscular - Excitabilidad neuronal - Secreción celular - Facilitador de exocitosis - Coagulación - Regulación enzimatica - Principal catión de huesos y dientes

• Valores 5ormales.

- [Ca+2] Plasmático: 8.5-8.6 a 10-10.5 mg/dL. De éste, hay un 33% que no es difusible, ya que se

encuentra unido a proteínas como la Albúmina o la Globulina. Hay un 67% difusible. Éste se reparte en 58% Iónico, el cual es biológicamente activo, y un 9% que forma complejo con aniones [CaX].

- Ca+2 Corporal: el contenido corporal de calcio es de alrededor de 1kg. Éste se encuentra en un 99% en tejido óseo, el cual deja disponible solo un 5% (4.000 mg más o menos), para intercambio. El 1% restante se encuentra en el LEC.

• Metabolismo: La ingesta de calcio debiera ser al menos de 1000mg al día (4 tazas de leche). De ellos, 350mg son absorbidos a nivel del tracto Gastrointestinal hacia el LEC. Por su parte, el LEC secreta al intestino 150mg de Ca+2 al día. Por lo tanto, la cantidad neta absorbida es de 200mg (350 – 150), los que luego serán excretados a nivel renal. La diferencia entre los 1000mg ingeridos por a dieta y los 200mg absorbidos en la vía digestiva, dejan 800mg que serán excretados en las heces. El principal depósito de Ca+2 es el hueso 1000grs, cantidad muy elevada si lo comparamos con los otros compartimentos corporales, por ejemplo, el LEC, que tiene 1000mg. Pero de aquellos 1000grs en el hueso, sólo 4000mg son para recambio constante con el LEC. Es decir, estos 4000mg forman el Pool de Intercambio Rápido, de los cuales se extraen 500mg del hueso al LEC y 500 del LEC al hueso. Este intercambio se encuentra regulado finamente por mecanismos hormonales.

PREGUNTA 9 Calcemia. Valores normales. Hormonas que participan en su regulación, efectos fisiológicos y mecanismos de acción.


El hueso es un tejido muy activo que está normalmente formándose y destruyéndose. A este proceso se le conoce como Remodelación ósea y que implica que diariamente 500mg se depositen en el hueso, provenientes de LEC y se extraigan 500mg del hueso al LEC. Por lo anterior visto, podemos ver que el organismo se encuentra en un balance de calcio, en que todo lo que se consume se excreta, ya sea por heces o vía urinaria, y además hay un equilibro entre hueso y LEC. Es todo esto lo que permite que la Calcemia se mantenga constante en condiciones fisiológicas.

HORMOAS QUE PARTICIPA E SU REGULACIÓ. Las hormonas que regularán la calcemia, por consecuente, la fosfemia, son las siguientes: I. Parathormona (PTH) II. Calcitriol III. Calcitonina IV. Otras estrógenos, andrógenos, glucocorticoides, GH, hormonas tiroídeas. Estas hormonas actuarán en 3 compartimentos principalmente: Riñón, intestino y hueso. I. PARATHORMO5A (PTH). • Biosíntesis: Producida por la glándulas Pararatiroides. Es un polipéptido de 84 aa. y deriva de un precursor más grande, la pre-pro-parathormona. La actividad biológica reside en los aa. 1 a 34 de la región amino-terminal. Las células que la secretan son las principales. La pre-pro-PTH sufre una hidrólisis, dejándola como pro-PTH que sufre otra hidrólisis y queda la PTH como tal. Ella se almacena en gránulos que migran ala membrana y salen por exocitosis dependiente de calcio. Pre-pro-PTH (110 -115 aa.) Pro-PTH (90 aa.)


PTH (84aa) • Efectos fisiológicos: Se secreta frente a una disminución de la calcemia, por ello ejerce su acción sobre 3 compartimentos para elevarla: - Sobre el hueso, estimula la resorción (paso de Ca+2 del hueso a la sangre) - A nivel renal, aumenta la reabsorción (disminuye la excreción de calcio, es decir, la Calciuria) - A nivel de intestino, no puede estimular directamente la absorción, ni no que lo hace indirectamente a través de Calcitriol. - Con respecto al fosfato, va a estimular su resorción y vía calcitriol también su absorción. Pero, ocurre que al aumentar la [PTH] plasmática, disminuye la fosfatemia. Esto se debe a que el efecto predominante es el renal, que aumenta la excreción de fosfato (fosfaturia), por lo tanto decimos que la regulación de fosfato es principalmente a nivel renal.

• Receptor de PTH: El principal mecanismo sería vía Gs. El receptor de la PTH tiene la oportunidad de unir un péptido relacionado con la PTH que se llama PTHrP. El problema es que cuando este péptido se une al receptor se le asocia a tumores, generalmente. Características del péptido: 140 aa. Se une al receptor de PTH, causa hipercalcemia maligna. Actúa como factor de crecimiento durante de


desarrollo embrionario. Por lo tanto con lo anterior debemos que tener cuidado porque un alza de calcemia no solo está asociado aun déficit de la PTH, sino que también se puede deber a que está este péptido unido el receptor de PTH.

• Regulación: El estimulo, como dijimos antes, es la calcemia (una baja en ella produce secreción de PTH). Luego de que ella ejerce su acción en los 3 niveles que ya vimos, y se reestablece la calcemia, se produce un feedback negativo. Se inhibe la secreción de PTH directamente por sensores de las células principales de la paratiroides, que notan el reestablecimiento de la calcemia. 5o hay participación del eje Hipotálamo-Hipófisis. II. CALCITRIOL. • Biosíntesis: Su nombre químico: 1.25-dihidroxicolecalciferol, deriva de sus precursores. El 7-dehidrocolesterol, es un precursor que tenemos bajo la piel, este se activa bajo efectos de la luz solar, formando pre vitamina D3 (colecalciferol). Esto es importante ya que nosotros en al dieta no ingerimos este compuesto. A nivel de hígado, la enzima 25-hidroxilasa actúa sobre colecalciferol hidroxilándolo en la posición 25. Así se forma el 25-hidroxicolecalciferol. Éste viaja al riñón, donde puede tomar 2 vías - Por acción de la 1-α-hidroxilasa, que lo hidroxila en la posción 1 y forma el 1,25-dihidroxicolicalciferol, es decir, CALCITRIOL. Es aquí donde actúa la PTH, ya que sin su estímulo, esta reacción no ocurre. - Que actúe la 24 hidroxilasa, que hidroxila al 25-hidroxicolicalciferol en la posición 24, formándose así el 24,25-dihidroxicolicalciferol, que es biológicamente inactivo.


Efectos fisiológicos: El estímulo para liberar Calcitriol, es una baja de la calcemia, es decir, es una hormona Hipercalcemiante. Su mecanismo de acción es genómico, al ser una hormona esferoidal, ya que su receptor se encuentra en el medio intracelular. - A nivel intestinal, es ella la q directamente estimula la absorción de calcio. - Además aumenta la reabsorción y la resorción. - Con respecto al fósforo, estimula su absorción intestinal y su resorción ósea. - Por otro lado, inhibe la secreción de PTH. • Receptor de Calcitriol: Es nuclear, por lo tanto actúa a nivel genómico. Al unirse a su receptor, el calcitriol estimula la transcripcion de genes que codifican para proteínas capaces de unir Ca+2 (familia de las Calmodulinas). Unas de ellas son las Calbindinas, que son receptores de calcio y que están relacionadas con el paso de calcio del lumen intestinal a la célula (actividad Ca+2/H+ ATPasa. Luego sale de la célula a la circulación por una bomba Ca+2-ATPasa. • Regulación Hay varias formas de regularla por las distintas acciones que ejerce. - en hueso e intestino, hace que entre calcio a la circulación sanguínea, por lo tanto, al aumentar la Calcemia, inhibirá a la PTH. Al no haber PTH no se podrá sintetizar Calcitriol (ver biosíntesis). - Por el lado de los fosfatos, al removerlo del hueso, y absorberlo a nivel intestinal, hace que aumente la fosfemia. Así inhiben directamente a la 1-α-hidroxilasa y la secreción de calcitriol. Se formará el otro compuesto que era biológicamente inactivo (24,25-dihridroxicolicalciferol). - Además hay un feedback negativo entre el calcitriol y la 1-α-hidroxilasa. Cuando la [calcitriol] plasmática aumenta mas de lo normal, se inhibe la acción de esta enzima.


Por otro lado, tenemos la acción de los estrógenos y de la prolactina, capaces de estimular la síntesis de calcitriol. Esto es muy importante ya que la mujer en el embarazo, pierde mucho calcio y por este mecanismo se incrementa su absorción. III. CALCITO5I5A. • Biosíntesis Es una hormona peptídico de 34 aa. Es sintetizada por las células parafoliculares o C de la glándula Tiroides. Deriva de un precursor más grande, la pre-pro-calcitonina. Su receptor de membrana está acoplado a proteína Gs, por lo tanto su segundo mensajero es cAMP. Es secretada frente a un aumento de la calcemia, por lo tanto, tiene efectos contrarios a la PTH y Calcitriol. • Efectos fisiológicos Para disminuir la calcemia, actúa a nivel de 2 compartimentos: - Inhibe la resorción en el hueso - Aumenta la excreción renal de calcio y fosfato. - Efecto analgésico, al liberar endorfinas. - Efecto anti-inflamatorio, por inhibición de la síntesis de prostaglandinas. • Regulación Parecido a la PTH. Si actúa por hipocalcemia, al reestablecerse los niveles normales de ella, se inhibe su síntesis.


Es por lo anteriormente dicho, que la Calcitonina es frecuentemente empleada para el tratamiento de la osteoporosis. Puede frenar la perdida de masa ósea, aminorar el dolor y disminuir el proceso inflamatorio. Se administra día por medio, y en las noches.

En resumen Existe una relación inversa entre PTH y Calcitonina:

Aquí vemos cómo los niveles de la Calcemia van a afectar en forma distinta a la PTH y a la Calcitonina. Si la Calcemia disminuye, la PTH aumenta. Y si la Calcemia aumenta, la Calcitonina aumenta Lo que importa es darse cuenta que frente a una calcemia normal(8.5-10.5mg/dl) deberíamos tener también una secreción normal de PTH. Si tuviésemos una calcemia disminuida o normal, pero con una PTH baja, esto nos indica que estamos en presencia de un hipoparatiroidismo, esto se debe porque frente a una calcemia baja la PTH debería estar alta, por lo tanto si estamos con una PTH baja, estamos frente a un hipoparatiroidismo. Si tenemos una calcemia elevada, la PTH debería estar baja, por lo tanto si tenemos una hipercalcemia tenemos varias alternativas, una de ellas es que tengamos una hiperparatiroidismo primario otro un hiperparitoroidismo secundario (este es otra cosa que el daño secundario, pues no involucra un eje hipotálamo- hipófisis) o bien hipercalcemias malignas que no tiene nada que ver con elevación de la PTH como por ejemplo la unión del péptido que se une al receptor de PTH. IV. OTRAS HORMO5AS • Glucocorticoides: A nivel del hueso, estimulan resorción de calcio, pero disminuyen su absorción intestinal, favoreciendo su excreción. En los 3 compartimentos provocan perdida de calcio, por ende inducen a osteoporosis. Efectos directos ddisminuye la absorción intestinal de Ca2+, aumenta la excreción renal de Ca2+, disminuye la secreción de andrógenos y estrógenos, disminuye la producción de IGF-I, disminuye la masa muscular. Efectos Locales inhibe la formación ósea al inhibir la acción de los osteoblastos, estimula la resorción ósea al activar a los osteoclastos, aumenta la sensibilidad a la PTH, disminuye la formación de PGE-2 e IGF-I (Prostaglandina E-2 y Factor de Crecimiento parecido a la Insulina I). • Hormonas sexuales Al inicio de nuestras vidas hay un gran aumento de la densidad mineral ósea, pero luego queda en un plateau, en hombres y mujeres. Esto empieza a declinar drásticamente con la andropausia y menopausia respectivamente, es decir, al caer la producción de andrógenos y estrógenos.


• CARACTERÍSTICAS Catecolaminas: Epinefrina (adrenalina), Norepinefrina (noradrenalina), Dopamina. Son sintetizadas en la médula suprarrenal por estímulos nerviosos preganglionares de nervios esplácnicos (SNA). El terminal nervioso produce acetilcolina (Ach.), que activa las enzimas que producen las catecolaminas (CA’s). Por un estímulo simpático, las CA’s saldrán por exocitosis al medio extracelular y luego a la sangre. Las células cromafines de la glándula suprarrenal producen, en cantidad, un 80% de Epinefrina (adrenalina) y un 20% del resto de CA’s.

• BIOSÍ5TESIS Todas poseen un núcleo dihidrobenceno (catecol) derivado de la fenilalanina, el cual, gracias a la enzima fenilalanina hidroxilasa, pasa a p-tirosina. La p-tirosina es metabolizada a L-DOPA por al tirosina hidroxilasa. La L-DOPA se transforma a Dopamina por la l-dopa-descarboxilasa. Finalmente la dopamina pasa a Norepinefrina por acción de la dopamina-β-hidroxilasa. El sistema nervioso activa esta vía hasta la producción de Norepinefrina. El paso de Norepinefrina a Epinefrina es controlado por Cortisol. Es la ACTH, que vía cortisol estimula la síntesis de epinefrina.

PREGUNTA 10 Catecolaminas: Características, biosíntesis, receptores, efectos fisiológicos.


Cabe mencionar que la etapa limitante de estas reacciones es la catalizada por la tirosina hidroxilasa, que regula la velocidad de síntesis de CA’s. Ella recibe feedback negativo de parte de la dopamina y la norepinefrina.

• RECEPTORES Los receptores adrenérgicos son típicos, asociados a proteína G, con 7 dominios transmembrana. Ellos se distribuyen de maneras diversas en los tejidos, lo cual tiene importancia farmacológica. Existen 2 grandes grupos de receptores:

- α- adrenérgicos, que se dividen en α1 (A, B y C) y α2 (A, B y C).

- β- adrenérgicos. β1 (ejerce efectos cardiovasculares), β2 (ejerce efectos en musculatura) y β3.

Ellos se asocian a distintas proteínas de membrana para la transducción de señales. α1 Gq ↑ IP3 ↑ Ca+2 α2 Gi ↓ [cAMP] β Gs ↑ [cAMP]. Los receptores β tiene mayor afinidad para unir Epinefrina, mientras que los α tienen mayor afinidad por la Norepinefrina. Esto no significa que solo se unan a ellos, pero sí poseen afinidad para tal o cual CA.

• EFECTOS FISIOLÓGICOS Y MECA5ISMO DE ACCIÓ5: Los efectos fisiológicos de la Epinefrina y la Norepinefrina, dependerán del receptor adrenérgico al cual se unan.

ACCIO5ES RESPUESTAS MEDIADAS POR RECEPTORES

EPI5EFRI5A > 5OREPI5EFRI5A RESPUESTA MEDIADA POR RECEPTORES αααα 5OREPI5EFRI5A > EPI5EFRI5A

Metabólicas ↑ Glucogenólisis ↑↑↑↑ G5G (α1) ↑ Lipólisis y Cetosis (β1) B ↓ Utilización de Glucosa (β1) principalmente ↑ Secreción de insulina (β2) ↓ Secreción de insulina (α2) ↑ Secreción de glucagón (β2) ↑ Entrada de K+ hacia el músculo (β2)


Cardiovasculares↑↑↑↑ Dilatación arterial en el músculo flujo)

↑ vasoconstricción arteriolar (genitales, cutáneos, renal, esplácnicos y GI) (α1)

↑ Inotropismo (β1) ↑ Frecuencia cardiaca (β1) ↑ Velocidad de conducción cardiaca (β1)

Viscerales ↑↑↑↑ Relajación musculatura lisa de los sistemas GI, urinario, bronquial (β2) SALBUTAMOL

↑↑↑↑ Contracción de esfínteres (GI y urinario)(α1)

Otras ↑ Secreción de renina ↑ Secreción hormona del crecimiento (α1) ↑ Secreción de PTH Sudoración (adrenérgicos) (α1) ↑ Secreción de T3 y T4 Dilatación pupilas (α1) ↑ Metabolismo basal

Podemos ver que en general, lo que implica vasoconstricción (esplácnica, renal, cutánea, genital) está mediado por receptores α, y lo contrario ocurre en músculo, que está mediado por β2. Por lo tanto se podría decir que éstos tienen efectos antagónicos. Por lo general, sabemos que la médula suprarrenal libera preferentemente epinefrina, bajo stress agudo. No así el sistema nervioso simpático, que liberará preferentemente norepinefrina, gracias a las altas concentraciones de glucocorticoides.


En resumen, tendremos distintos efectos. Por una parte vamos a tener hipertensión (por epinefrina, aumento del GC por aumento de la frecuencia, velocidad de conducción y contractibilidad del miocardio), además de vasoconstricción en la mayoría de los territorios. A nivel respiratorio, se tiene una relajación de la musculatura lisa bronquial. Metabólicamente hablando, tendremos GNG y glucogenólisis, lo que lleva a un aumento de la glicemia (predomina el efecto de la epinefrina). Todos los efectos apuntan a una buena reacción frente al stress. La vida media de las CA’s es muy corta, por lo cual se eliminan rápidamente luego de la respuesta al stress agudo. Se metabolizan en el riñón. Finalmente, el ácido Vainillilmandélico se elimina pro vía urinaria.

• este proceso ocurre por 2 enzimas distintas: MAO y COMT. EJE HIPOTÁLAMO – HIPÓFISIS – CORTEZA SUPRARRE5AL El núcleo paraventricular del hipotálamo libera CRH (hormona liberadora de corticotrofina), ante estímulos como dolor, estrés, ciclo luz-oscuridad, sitema límbico, etc. Esta CRH pasa a las venas porta-hipofisiarias, llegando hasta las células corticotropas de la hipófisis anterior. Una vez ahí, las estimula a través de 2º mensajeros como Ca+2 y cAMP, permitiendo la síntesis de ACTH.

PREGUNTA 11 Eje hipotálamo-hipófisis-corteza adrenal. Evaluación funcional.


La ACTH es una hormona peptídico, que es liberada al torrente sanguíneo y se dirige a la corteza suprarrenal, donde estimula la síntesis y liberación de cortisol, andrógenos suprarrenales junto con sus precursores, y aldosterona, a través de 2º mensajeros como el cAMP, Ca+2 e IP3. Los mediadores de la inflamación tambien son capaces de inducir la secreción de CRH en el hipotálamo. El aumento de cortisol inhibirá la secreción de CRH a nivel hipotalámico y la de ACTH a nivel hipofisiario. Además, al inhibir la inflamación, el cortisol también inhibe la vía anteriormente descrita. La ADH también está involucrada en la producción de ACTH, estimulando su síntesis. La secreción de cortisol es de tipo pulsátil y circadiana, determinado por la secreción de ACTH que presenta las mismas características. El peak de secreción de cortisol ocurre en la mañana, y presenta una baja en la noche, hecho que se debe tomar en cuenta al hacer estudios en pacientes que se cree presentan alteraciones de secreción de esta hormona, para la toma de muestras de sangre y futuras mediciones.

• La ACTH a nivel de la corteza suprarrenal:

- Activa la adenilciclasa - Estimula la síntesis de proteínas - Transforma esteres de colesterol en colesterol - Aumenta el transporte de colesterol a las mitocondrias - Aumenta la permeabilidad mitocondrial - Todo esto con el fin de formar PREGNOLONA (precursor de las hormonas adrenales)

• La ACTH en general:

- Estimula la lipólisis - Estimula la captación de glucosa y aminoácidos en los músculos - Aumenta la insulina - Estimula las células somatotropas y aumenta la secreción de GH.

EVALUACIÓ5 FU5CIO5AL. 1. Evaluación de niveles hormonales:

- Niveles plasmáticos de cortisol, ACTH

- Cortisol libre urinario

- Medición de 17-cetoesteroides (17-KS) urinarios y de 17-hidroxicorticoides (17-OHCS) también urinarios. Los 17-KS son metabolitos de andrógenos suprarrenales mientras que los 17-OHCS son metabolitos principalmente de glucorticoides y un poco de mineralcorticoides. Se miden en condiciones basales y bajo administración de ACTH. Si están bajos y no suben con la administración de ACTH el problema está en la corteza suprarrenal. Si suben con la ACTH el problema está en la hipófisis o en el hipotálamo.


2. Prueba de supresión con dextametasona (cortisol sintético):

Por feedback negativo debería disminir ACTH. Con esta prueba se está analizando el funcionamiento de la hipófisis (nivel secundario).

3. Prueba de estimulación con ACTH:

En este caso debería ocurrir un aumento de cortisol. Se analiza el funcionamiento de la glándula suprarrenal (nivel primario).

4. Prueba de Metopirona:

Ella inhibe la beta hidroxilasa, por ende no se produce cortisol. En el plasma debería existir un aumento de ACTH y de 17-hidroxicorticoides debido al 11 hidroxicortisol.

Frente a un estress transitorio la hormona que actúa es el principalmente la Epinefrina, lo que prepara para situaciones de "fight or flight". aumenta la glugenolisis y la lipolisis, por tanto es hiperglicemiante midriasis (dilatacion pupilar) Palidez y sudoracion Bronco dilatación (β2) --> aumenta Frecuencia respiratoria Taquicardia (aumenta Frecuencia cardiaca --> β1) aumenta inotropismo --> β1, estos lleva a que aumente la PAM redistribuye el flujo sanguineo, aumentando el flujo a los músculos y cerebro y disminuyendo a los demas organos (intestino, riñon, etc). disminuye flujo urinario y motillidad gastrica cierre de esfinteres

En un estress prolongado los niveles plasmáticos de glucosa están mantenidos en un rango de normalidad, por secreción de glucagon el cual tiene aumentados sus niveles. El glucagon favorece la lipolisis y con ayuda de los glucocorticoides (como el cortisol que también es lipolitico) favorecen y aumentan la proteólisis, de la cual los aminoácidos provenientes de este catabolismo proteico son transportados al hígado y utilizados para la formación de glucosa (gluconeogénesis). El glucagon aumenta tres veces la cantidad de TAG plasmáticos, superando la capacidad oxidativa del hígado por lo que aumenta la concentración de cetoácidos plasmáticos. Finalmente es importante destacar la participación de la GH, la cual aumenta la lipolisis, y por ello la obtención de energía a través de ácidos grasos. Entonces en el stress

prolongado se utiliza para obtener energía: glicógeno a través de glucagon y adrenalina, TAG por cortisol

PREGUNTA 12 Respuesta hormonal al stress.

Figura. Respuesta de cortisol frente a stress prolongado. Ejemplo de ratas que se le fracturaba la tibia una y otra vez


y GH (para ser β-oxidados y obtener energía), y proteínas por cortisol (por proteólisis aumenta la concentración de urea).

Glicemia: concentración de glucosa en el plasma, y en un individuo normal, la glicemia en ayuno debiera ser de entre 70-90 mg/dL; bajo eso hablamos de hipoglicemia y sobre esos valores hablamos de hiperglicemia. Después de una comida debiera mantenerse bajo los 140 mg/dL. O sea que oscila entre 70 y 140 mg/dL. Regulación hormonal: - Hipoglicemiante: I5SULI5A - Hiperglicemiantes: GLUCAGÓ5, catecolaminas (acción rápida) Gh y cortisol (Acción lenta)

Páncreas endocrino: islotes que representan más o menos el 2% de la masa del páncreas, el resto es páncreas exocrino. Células alfa productoras de glucagón, beta de insulina, delta de somatostatina (GHIH, la misma del hipotálamo) y células F de polipéptido pancreático, función desconocida. La somatostatina control fino paracrino, crea algunos tipos de retroalimentaciones tanto (+) como (-), por ejemplo, el glucagón estimula la secreción de la somatostatina, y la somatostatina estimula la secreción de glucagón, en cambio, la insulina inhibe la secreción de somatostatina. Entre célula beta y alfa también hay regulación paracrina, el glucagón estimula la secreción de insulina y la insulina disminuye la secreción de glucagón, pero no son el principal regulador. En la periferia predominan las células alfa, y en el centro las beta, entremedio dispersas las delta y las F. La principal regulación es la misma glucosa, feedback negativo Al subir la glicemia, las c. alfa se inhiben, baja el glucagón y las c. beta se estimulan por lo cual va a subir la insulina, insulina > glucagón, disminuye la glicemia (Esta situación se da cuando hay un aporte externo de energía). Caída de la glucosa (en rangos fisiológicos) va determinando progresivamente más secreción de las células alfa y menos de las beta; entonces con la relación glucagón > insulina, se gatilla la glucogenólisis y la gluconeogénesis, para que el hígado sea fuente de glucosa y se mantenga la glicemia dentro de los rangos normales. • I5SULI5A: h peptídica, 2 cadenas de aá (alfa y beta) unidas por puente disulfuro. o Sintesis: La insulina es sintetizada como preproinsulina por el RER. La preprohormona pierde su péptido señal en el retículo endoplásmico, transformándose en proinsulina. Luego en el aparato de golgi adopta su estructura 3-D y sufre proteólisis, produciéndose la separación de la cadena C (péptido conector). Gracias a la proteólisis, la proinsulina queda convertida en insulina. En el aparato de golgi, la insulina forma un complejo con Zinc, lo que le da una mayor estabilidad. Cuando llega el estímulo

PREGUNTA 13 Glicemia: regulación hormonal. Hormonas pancreáticas: efectos fisiológicos y mecanismos de acción. Regulación hormonal del

metabolismo intermediario en el ejercicio y ayuno.


apropiado, se libera la insulina y el péptido C o conector que está almacenada en vesículas por exocitosis en cantidades equimolares. (examen del péptido C en insulino-dependientes para saber cuánta produce) o Función: Almacenamiento de reservas energéticas, fundamentalmente la lipogénesis y glucogenogénesis/ estimulación vía glucolítica. A5ABOLISMO Estimulación secreción insulina: Principal estímulo: Aumento de la glicemia La elevación prolongada de la glicemia provoca una respuesta bifásica: primero un aumento rápido de la insulina (10 a 15 min), luego un aumento más lento debido a la síntesis de nueva insulina o a la movilización de granulos de insulina que se encontraban más lejos de la membrana. Glucosa no es el único estimulo relevante fisiológicamente: - El sistema parasimpático estimula insulina, fase cefálica de la digestión. Si no comemos, la misma insulina hace que la glicemia baje un poco pero inmediatamente se acaba la secreción de insulina. La Ach se une a receptores M4, estimula la secreción de insulina asociado a prot Gq. - Hormonas gastrointestinales, CCK, gastrina, secretina, péptido inhibitorio gástrico, que estimulan la secreción de insulina. Salen a la sangre cuando el alimento todavía está en el tubo digestivo, llegan a la célula antes que los nutrientes, por lo tanto, son una segunda etapa, todavía más potente para la secreción preparatoria de insulina. - Aparte de la glucosa hay otros metabolitos que estimulan insulina, ac. grasos muy pobremente, algunos aminoácidos (muchos) estimulan potentemente directamente en la célula beta, además de estimular h gastrointestinales, reforzando el efecto. La secreción de las hormonas depende de que haya alimento en el tracto gastrointestinal y se considera irreversible, a menos que baje la glicemia. - La estimulación simpática, adrenalina disminuye la insulina. Simpático es una respuesta anticipatoria cuando tenemos una demanda energética. Beta estimula secreción (cAMP), alfa inhibe; en el sistema simpático predomina la inhibición, sin embargo, estimula la secreción de glucagón.

Además: - Las celulas beta se encuentran en el centro del islote, la circulación venosa va del centro a la perisferia del islote, es así como la insulina regula la secreción de glucagón, luego la circulación se dirige vía vena porta al hígado.

Mecanismo de liberación insulina: Al aumentar glicemia, glucosa entra en forma pasiva por canales GLUT 2 en la cel beta, el metabolismo de la glucosa va a producir ATP y éste se une al canal de K cerrándolo, al cerrar el canal de K se despolariza la membrana lo que va a provocar una apertura de canales de Ca dependientes de voltaje, el aumento de Ca intracelular provoca la exocitosis de gránulos de insulina. Además el Ca va a activar a las pkC las que se van a encargar de fosforilar proteínas para la producción de insulina. (al canal de K se une sufatonilurea, fármaco para diabéticos)


Mecanismo de acción: Receptor de insulina Alfa: se une a insulina Beta: sufre cambio conformacional inducido por la alfa + insulina, autofosforila por el dominio TYR, esto produce una cascada de fosforilaciones que se traduce en activacion o desactivación de enzimas.

• Efectos metabólicos específicos de la insulina (cabe destacar que además inhibe los contrarios):

Mayoría de los tejidos: (hay excepciones) promueve la captación de glucosa, de aminoácidos, y la síntesis proteica (por ejemplo, inhibe la degradación proteica, ahí vemos que cada vez que promueve el anabolismo de algo, inhibe su catabolismo). Actúa en todos los tejidos aumentando las reservas energéticas y promoviendo la utilización de glucosa. Tejido adiposo: Síntesis de ácidos grasos y esterificación como triglicéridos. Aumenta captación de glucosa, por ende la utilización de la glucosa y sobre todo la síntesis de ácidos grasos (lipogénesis). También aumenta la captación de las lipoproteínas de muy baja densidad (de los quilomicrones), y con eso se puede utilizar también los ácidos grasos externos y almacenar lípidos. Hígado: Aumenta la captación de glucosa, y así se estimula la vía glicolítica (se utiliza más glucosa). Además, se inhibe la gluconeogénesis, aumenta la glucogenogénesis, la lipogénesis (síntesis de acidos grasos), y la exportación de esos ácidos grasos para que finalmente como triglicéridos sean almacenados en el tejido adiposo. Músculo (esquelético): Aumenta la captación de glucosa, igualmente importante al estimular en el musculo la síntesis de glicógeno, la degradación de glucosa via glicolítica, la formación incluso de lípidos (algunos lípidos quedan intramusculares, mediante la lipogénesis en él) y estimula al igual que en el hígado, pero mucho más en este caso la síntesis proteica. La insulina tiene otras acciones muy interesantes, factor de crecimiento en algunos tejidos y regula la concentración de potasio en el plasma (kalemia).

Efectos celulares:

- Efectos rápidos (segundos): Entrada de glucosa a las células, y un aumento de la permeabilidad de la membrana plasmática a los aminoácidos, K+, fosfato, Mg+2. La entrada de glucosa a las células ocurre debido a que existen transportadores de glucosa que estarían en vesículas. La insulina hace que las vesículas se unan a la membrana basolateral, aumentando el número de transportadores de glucosa. - Efectos intermedios (minutos): Activación de la síntesis de glicógeno, activación de las enzimas de la vía glicolítica y síntesis de proteínas. - Efectos tardíos (horas): Síntesis de enzimas relacionadas con la lipogénesis. • GLUCAGÓ5 (Hormonas contrarregulatorias)

Se denominan así a todas las hormonas que contraponen su efecto a la insulina y su efecto general es aumentar la glicemia, al revés de la insulina, que es una hormona hipoglicemiante. • Hígado: (+) Glucogenólisis

(+) Gluconeogénesis


(+) Cetoácidos (+) Salida de glucosa del hígado • Tejido adiposo: (-) Entrada de glucosa (el adipocito utiliza sus triglicéridos)

(+) Aumenta la salida de ácidos grasos libres Como un efecto general no se observa un aumento de aminoácidos plasmáticos, debido a que ellos están siendo utilizados para la gluconeogénesis.

• Ejs. De horm. Contrarregulatorias: glucagón, somatostatina, cortisol, catecolaminas y GH Regulación en ejercicio: ADRE5ALI5A: Particularmente relevante en la situación de que haya una demanda energética aumentada, un ejercicio sobre todo si es abrupto e intenso. Pasa a ser la hormona más importante, mucho más importante que el glucagón. Las catecolaminas (adrenalina y noradrenalina) son las hormonas glucogenolíticas y lipolíticas mas potentes, éstas son las que van a movilizar rápidamente y potentemente reservas energéticas (sobre todo glucógeno) cuando tengamos una demanda por ejemplo en el ejercicio, pero además van a complementar sus acciones con el efecto pancreático, porque ya sabemos que inhiben la secreción de insulina y estimulan la secreción de glucagon, entonces hacen un refuerzo de su propia acción inhibiendo a la insulina y estimulando al glucagón. Entonces, si hay predominio de hormonas HIPERGLICEMIA5TES, la relación es insulina<glucagón, y ocurre lo descrito en mecanismo de hormonas contrarregulatorias. Regulación en ayuno: CORTISOL: Es a su vez la más importante en otra situación, cuando tengamos que mantener la glicemia en ayunos prolongados, que no son usuales y pueden comprometer la vida. Su acción metabólica “estrella” es la proteólisis, es la única hormona que significativamente y con fines metabólicos puede movilizar la reserva de proteínas movilizables (que derivan fundamentalmente del músculo esquelético). Sólo va a ocurrir esto cuando los niveles de cortisol estén elevados por un período largo, y en un ayuno prolongado, una de las cosas que más produce es el estrés, el cual es un potente estimulador de la secreción de CRH, ACTH y cortisol, además por sí sola la caída de la glicemia también estimula este eje, y el cortisol garantiza que podamos movilizar proteínas desde el músculo, ya que la lipólisis (que también es estimulada por el cortisol y es bastante potente), si bien nos provee de ácidos grasos libres para la utilización de la mayoría de los tejidos, NO nos provee de glicerol para gluconeogénesis, entonces en los ayunos prolongados, es necesario un gran aporte de aminoácidos al hígado para que se pueda hacer la gluconeogénesis, además el cortisol disminuye la respuesta a la insulina en todos los tejidos blancos de la insulina, así que eso lo refuerza.

119 EXAME FCM II – Capítulo IV: Fisiología Digestiva

Capítulo IV

FISIOLOGÍA DIGESTIVA

Original de Patricio López V.


El músculo liso está bajo control de distintos niveles (multifactorial) y es muy complejo, ésta bajo control del sistema nervioso autónomo, también juega un rol muy importante en el control del músculo liso los plexos locales, las células intersticiales de Cajal (hay diferentes tipos de ICC, ubicadas en diferentes tejidos, con distintas funciones, por ejemplo en el estómago hay una parte que tiene que ver con vaciamiento gástrico donde el proximal controla el vaciamiento de los líquidos, distal controla el funcionamiento de los sólidos siendo muy distinto su funcionamiento), también está presente el control de las hormonas, pero además de eso tenemos numerosos mediadores locales: el efecto de la temperatura, el pH, la kalemia, la presión parcial de CO2, la presión parcial de oxigeno, etc. El S5A se relaciona con el S5C a través del hipotálamo. Y en esta jerarquización vienen después los plexos (Sistema 5ervioso Entérico). De estos plexos podemos hablar de plexo mientérico de Auerbach y submucoso de Meissner. La regulación se produce en los distintos niveles, en los aspectos de secreción y motilidad (vaciamiento). Pero esto no es con una unidireccionalidad (del SNC hacia la periferia), sino que hay una retroacción, hay un feedback muy importante desde la periferia a través de los receptores: quimiorreceptores, mecanoreceptores, que se encuentran en la pared del tracto gastrointestinal. Dependiendo de lo que esté en el lumen, si está distendiendo, se van a estimular estos receptores. Estos receptores forman parte de neuronas y estas neuronas pueden hacer respuestas y también a veces 1. reflejos cortos: cuando las neuronas, sus cuerpos, están en la pared, forman parte de la víscera mismo. Esto significa que se generan reflejos locales, cortos. 2. reflejos largos: donde principalmente hablamos del vago-vagal, es decir vía aferente vagal al bulbo raquídeo (núcleo ambiguo y dorsal del vago y) y vía eferente vagal. No solamente son las aferentes vagales, también están los esplacnicos, pero tenemos una “mala costumbre” de hablar siempre del vago.

FISIOLOGÍA DIGESTIVA

PREGUNTA 1 Actividad eléctrica motora del tubo digestivo: rol de las células de Cajal y del sistema nervioso entérico.


Por lo tanto tenemos regulación, y feedback constante. Cuando hablábamos de reflejos cortos, organizados la pared, miremos una neurona con su coloración, que va hacia la periferia, capaz de darse cuenta lo que sucede en el lumen en cuanto al aspecto químico, mecánico, fenómenos de distensión y esta neurona se conecta con muchas neuronas en la pared con circuitos que van a producir a través de distintas neuronas fenómenos de contracción y otros circuitos que van a producir fenómenos de relajación dándole una direccionalidad por ejemplo al aspecto motor, sobre esto diferente deben pensar que no todo solamente es local sino que también existe este vago vagal. La fibra muscular lisa se encuentra modulada entonces por: - plexos - vago - hormonas - y por las células intersticiales de Cajal: gran número y diversidad. Células intersticiales de cajal hay de 2 tipos: ICC-MY --> general el REB (por Ca+2) ICC-SEP --> propagan la despolarizacion • Esto genera el CMM: Fase I --> solo REB Fase II --> REB y algunos PE (potencial de espiga, aqui se produce la contraccion, el PE se da en el plateau del REB) Fase III --> todos los REB tiene PE SNE: --> reflejo de peristalcia distencion --> ECL (enterocromafinlike) --> 5 HT (serotonina) --> neurona (IPAN creo que se llama) --> proximal libera Ach --> contraccion / y a distal libera VIP y NO --> relajacion REB : estomago 3 duodeno 12 ileon 8 Actividad Motora La naturaleza se ha encargado de generar la depolarización de forma muy regulada y con ella la consecuente contracción a través de este esquema básico, que sirve para parte del estómago y el intestino delgado (no para el esófago el cual necesita regulación central por sus respuestas altamente estereotipadas). Estos 2 sistemas son:


• Las células de Cajal • Sistema 5ervioso Entérico Ambos sistemas están íntimamente interrelacionados y son capaces de influirse mutuamente, AMBOS SISTEMAS ACTÚAN SOBRE LA MUSCULATURA LISA. Generan patrones y son trascendentales para que se realicen estas funciones mencionadas anteriormente. Una de las maneras de estudiar esto es colocar un electrodo lo más cercano a la musculatura posible, puede ponerse en el lado de la mucosa o de la serosa (esto se hace en animales de experimentación). Si uno hace una ampliación se encuentra que hay una actividad eléctrica y espontánea a nivel del tubo digestivo. Se miden las contracciones y motilidad, por ejemplo a nivel del intestino delgado, colocando electrodos dentro del tubo digestivo (se pegan en las paredes). Si se coloca un electrodo en la superficie de la capa muscular se verá que el potencial de membrana no es estable, sufre variaciones cíclicas (pequeñas despolarizaciones.) Lo que podemos ver es que en forma permanente (durante las 24 hrs) uno puede encontrar despolarizaciones a nivel tubo digestivo, son ondas regulares y bifásicas Si ahora coloco un electrodo dentro de la célula se observa que hay estas mismas despolarizaciones que tiene una misma frecuencia pero con una morfología diferente, tiene un ascenso brusco, un plateau y un descenso (luego se describen). Es una actividad espontánea que permite ver estas ondas continuas y permanentes. • 5o se pregunta por la mecánica de la musculatura lisa pero no es malo saberlo remitirse a clase musculo liso 2010 Anatomía esofágica • El esófago tiene una musculatura circular interna y una longitudinal externa. • Tenemos musculatura estriada los primeros 4 centímetros, musculatura entre lisa y estriada (mixta) los siguientes 4 centímetros y musculatura lisa los últimos 12 centímetros aproximadamente. El esófago canino tiene sólo musculatura estriada. • Esfínter esofágico superior, esófago tubular y esfínter esofágico inferior. • La musculatura estriada es alrededor de un 5-17% del total del largo del esófago, la musculatura mixta es

PREGUNTA 2 Características morfofuncionales del esfínter gastroesofágico, relajaciones deglutorias, relajaciones transitorias.


alrededor de un 23-37% del total y la musculatura lisa es de alrededor de un 58-60% del total. • El esófago mide de 25 a 33 cm (depende de la altura de la persona). En la endoscopía el tubo debe ser más largo, ya que debe ir desde la boca al esfínter gastroesofágico (para una Miss Chile tiene que medir como 40 cms). • Aparato esfinteriano distal o esfínter gastroesofágico formado por el esfínter intrínseco, la crura diafragmática, ligamento frenoesofágico y musculatura gastroesofágica. En lo funcional La motilidad del esófago tiene una acción bastante estereotipada, que quiere decir, que a diferentes estímulos va actuar igual. Es directamente dependiente de la inervación extrínseca a diferencia del resto del tubo que es dependiente de la inervación intrínseca. Ahora pasemos al esófago tubular. Como anteriormente lo dijimos, este segmento tiene contracciones de carácter propulsivo, por lo tanto que avanza de céfalo a caudal, esto es importante y esto es una contracción isotógena. Una característica de esta actividad Aquí tenemos un estudio de motilidad esofágica, en la que se ve la presión basal del esófago antes y después, aquí vemos que cuando el individuo traga, precediendo a la onda contráctil no registró nada, pero se ha encontrado cierta evidencia experimental de que precediendo a esta onda contráctil había una onda, llámese de relajación (inhibición), que en los exámenes comunes y corrientes no eran detectables. Para demostrar que esto existía, se fabricó un globo a nivel del esófago que se midió desinflado y después inflado. Al inflar el globo, o sea al crear una zona de mayor presión sobre el esófago, cuando yo hago tratar al paciente antes de la onda de contracción se produce una de relajación, algo similar a lo que se produce en el esfínter. Este patrón de ondas, llamadas Ondas Peristálticas u ondas primarias se caracteriza por estar precedido por una relajación de la musculatura que es poco detectable con los métodos actuales. Esta onda de relajación se debe a un neurotransmisor que se llama óxido nítrico (5O).

Es curioso que cuando nosotros tragamos, se produce un periodo refractario, es decir, durante pequeños segundos (5 segundos) después de la deglución no se puede volver a producir una nueva onda peristáltica. Hay individuos de la península ibérica que descubrieron que si trago muchas veces seguidas puedo mantener el esófago una refractariedad en donde puedo mantener por mucho rato la relajación de la musculatura esofágica y puedo tragar constantemente, manteniendo el paso de la boca-esófago directamente al estómago (por eso existen los bebedores de vino en bota). Por lo tanto, antes de cualquier contracción hay una relajación, que puede ser mantenida cuando se traga constantemente, pero a la vez hay una refracción


respecto a la contracción que dura alrededor de 5 segundos. Una peristalsis primaria, es cuando uno traga, se observa precedida de una onda de relajación y precedida de este periodo refractario). Entonces en resumen, la peristalsis primaria: - Una onda de inhibición de la motilidad del cuerpo esofágico precede la peristalsis primaria. - Este fenómeno no es detectable en la manometría convencional. - Estudios en animales han demostrado una onda de hiperpolarización (inhibición) previa a la peristalsis. - La presencia de este fenómeno en el esófago del hombre se ha demostrado creando una zona artificial de alta presión en el cuerpo esofágico. - Cronológicamente el primer evento es una relajación de la musculatura lisa del esófago y que precede la onda peristáltica. - Esta relajación se asocia a la liberación en terminaciones nerviosas de NO y genera un período de refractariedad que impide la respuesta deglutoria en este período (< de 5 seg.) Pero también existe lo que se llama la peristalsis secundaria: • desencadenada por la distensión (relajación) del esófago • puede ser causada por el reflujo gastroesofágico • La onda se inicia inmediatamente sobre la zona de distensión, progresa en forma peristáltica y se asocia a la relajación del esfínter esofágico inferior. • No va acompañada de la onda inhibitoria, ni del periodo refractario. Hay que tener ojo con estas diferencias, las cuales se deben a que tienen diferentes centros nerviosos elaboradores. ¿Cómo se transmite esta onda peristáltica de los centros organizadores a los efectores? Principalmente a través de 2 vías: La peristalsis primaria, el primer segmento se estimula a través de las señales que vienen de fibras vagales, del centro superior hacia abajo se propaga a los siguientes segmentos a través de los plexos, hasta llegar al esfínter inferior donde se produce la relajación.


APARATO ESFITERIAO DISTAL El EEI (esfínter esofágico inferior) es uno de los segmentos gastrointestinales más estudiados, es una estructura funcional, ya que a nivel anatómico no tiene ninguna característica específica. Por lo tanto no existe un esfínter anatómico pero si un esfínter fisiológico donde hay una zona normalmente contraída que produce una presión de 15 a 20 mmHg. Cuando hago tragar a una persona, tengo una relajación lenta (dura 2 a 3 segundos) y que parece inmediatamente después que el individuo traga. La presión que yo mido no siempre se relaciona con lo que sucede, entonces Bent inventó el catéter en manguito que es un sistema largo que se pone en la unión gastroesofágica y permite medir durante varias horas la presión del esófago, y se encontró que después de esta relajación del esfínter cuando estoy tragando, llamada relajación deglutoria, existían relajaciones espontáneas del esfínter, que se llaman relajaciones transitorias, y que ocurren en ausencia de deglución. Y se confirmó, midiendo el pH, que estas relajaciones transitorias se asociaban a un fenómeno de paso de contenido del estómago al esófago, es decir de reflujo gastroesofágico, esto es normal, fisiológico y permite el eructo. Entonces las relajaciones deglutatorias no están asociadas a RGE a excepción de algunas patologías Estas relajaciones transitorias se deben principalmente a dos fenómenos: 1. Al estiramiento de fibras nerviosas que están ubicadas fundamentalmente en la parte más alta del estómago (la distensión del estómago por haber comido estimula sensores que inician el reflejo), que estimula el reflejo vago-vagal (aferencia y eferencia es vagal), que en el segmento del esfínter esofágico inferior libera en ese segmento oxido nítrico y un neuropéptido llamado VIP (péptido intestinal vasoactivo) y esto produce la relajación del esfínter. a. Acción: núcleo dorsal del vago y el núcleo ambiguo b. rGABAB: facilitan este mecanismo de relajaciones transitorias 2. Liberación en el duodeno de CCK (por comidas ricas en grasas), la cual es estimulada principalmente por la presencia de grasas, pero esta CCK no actúa directamente sobre los centros vágales por vía sanguínea, sino que también actúa en forma refleja (efecto


EXTRAESFI5TERIA5O), actúa localmente como secreción paracrina a nivel de las terminaciones nerviosas a nivel del duodeno, y aquí también suben fibras que llegan hasta los centros vagales, que tienen neuronas con receptores de CCK, esta estimulan neuronas 5A5C que generan esta liberación de oxido nítrico y VIP y se produce la relajación del segmento. OJO: la CCK cuando actúa directamente sobre el esfínter produce contracción. Pero si actúa indirectamente de forma refleja genera relajación mediada por O y VIP. CCK se estimula por dieta rica en grasas y proteínas (que llegan al duodeno y estimulan su producción ) Al fumar también se estimula las relajaciones transientes, debido a que la nicotina actua sobre receptores nicotínicos en el nervio vago (en la sinapsis ganglionar), estimulado la vía vagal produciendo la relajación del aparato esfinteriano distal Ejemplo de kary: Si vas a un asado, y te comes un costillar de cerdo entero. Al terminar el almuerzo, tienes la faringe y el estomago distendido por la gran cantidad de alimentos que pasaron por ahí, además como el costillar era de cerdito (eso es una exageración pero es pa que se entienda) libero gran cantidad de CCK por la presencia de grasas. Esto ocurre al mismo tiempo, por lo tanto el EEE y el EEI están distendidos, o sea relajados, y ocasiona un pequeño reflujo (eructo) Hay 2 condiciones que permiten aumentar el número de estas relajaciones transitorias: la presencia de comida en el estómago (mecanorreceptores que censan la distensión) y comidas ricas en grasas que aumentan la liberación de CCK. El EEI es capaz de generar una presión (15 a 20 mm Hg) que es mucho más baja que la presión que genera el EES. Entonces el EEI es capaz de relajarse con la deglución y frente a la distensión del estómago y la liberación de CCK. Hay dos tipos de relajaciones transitorias: 1. Fisiológicas: el esófago presenta pH <4 hasta 4,2 % de las 24hrs del día (- de 1 hora) esto es normal. 2. Patológicas: el estomago presenta pH <4 más del 4,2% del día. la frecuencia de relajaciones transitorias y de RGE Durante muchos años se creyó que este esfínter estaba localizado o sólo pertenecía al esófago mismo, y que era una propiedad muy característica de las fibras musculares lisas circulares que hay en esta zona, incluso se demostró que muchas de las fibras musculares lisas de la unión del esófago con el estómago tenían diferencias con la musculatura lisa del estómago. Unos investigadores tomaron un paciente que se le había extirpado el estómago y parte del esófago y en este segmento se había puesto parte de colon (hicieron una sección el esófago y pusieron intestino, entonces no tenía esfínter) y al hacerle el examen de motilidad se dieron cuenta que existía una zona de alta presión que parecía ser un esfínter y que permitía la motilidad y se dieron cuenta que además de el esfínter intrínseco del esófago existía uno que era la crura diafragmática. Los pilares del diafragma que abrazan el esófago se ha demostrado que constituyen una verdadera estructura esfinteriana, especialmente el pilar derecho que genera presión sobre el esófago pero también es capaz de relajarse. Entonces en condiciones fisiológicas estos dos esfínteres, uno intrínseco propio de la unión gastroesofagica, y el extrínseco que es la crura diafragmática,


trabajan en tándem, ya que están puestos en condiciones fisiológicas (normales) y se apoyan unos a otros, pero eso no significa que actúen en las mismas funciones. Y respecto a estas estructuras se produce la patología reflujo gastroesofágico, que afecta a más del 10-15% de la población y que puede producir cáncer de esófago debido a las alteraciones anatómicas. Aparato esfinteriano distal formado por:

• Musculatura Gastroesofágica • Esfínter gastroesofágico interno • Ligamento frenoesofágico • Crura diafragmática

¿Porqué al tragar no hay RGE pero cuando hay relajaciones transitorias si hay RGE? En la figura se muestra un sujeto que traga, y si estudio los registros electromiográficos me doy cuenta que la actividad de la crura diafragmática se modifica muy poco con una deglución común y corriente (igual tenemos una relajación). En cambio cuando hay una relajación transitoria (si hay RGE) tenemos una relajación a nivel del esfínter, pero ésta se asocia a una marcada disminución de la actividad electromiográfica. Aquí se relajan ambas estructuras, entonces se podría acompañar de reflujo. Esto provoca una apertura mayor del esfínter lo que permite el RGE. Cuando hay una relajación deglutoria (5o hay RGE) la crura se relaja muy poco o no se relaja, se mantiene rígida y en un diámetro relativamente pequeño, entonces cuando tragamos no tenemos reflujo.

Para resumir las dos relajaciones:

• La relajación deglutoria asociada la peristalsis primaria, donde sólo se relaja el esfínter interno.

• La relajación transitoria se asocia distensión del estómago, a liberación de CCK, ambos esfínteres se relajan y se asocia a reflujo.


Inervación del aparato esfinteriano distal: La peristalsis esofágica se debe en el tercio superior (el programa) a la estimulación de las fibras vagales. Luego el impulso se propaga hacia distal a través de los plexos intramurales hasta llegar al esfínter gástrico. La conexión al esfínter es a través de neuronas que están en los plexos cercanos al esfínter, son neuronas de carácter colinérgico que actúa sobre receptores nicotínico Pero en la vecindad del esfínter existen 2 tipos de neuronas; 1. que liberan óxido nítrico (5O) (que actúa a través de un aumento de GMPc) y péptido vasointestinal (VIP) (que actúa a través de un aumento de AMPc) que generan una relajación de la musculatura lisa. 2. un grupo de neuronas que liberan acetilcolina (ACh) que genera la contracción tónica del esfínter. Este esquema es importante recordarlo no solo por lo fisiológico sino porque existen pacientes en que mueren selectivamente las neuronas que relajan el esfínter gastroesofágico, lo que genera dificultad en el paso de los alimentos del esófago al estómago generando muchas molestias. Esta enfermedad es de difícil diagnostico ya que los endoscopios pasan libremente sin problemas por lo que cuesta diagnosticarlo. Conclusiones importantes del seminario Bibliográfico: Los 4 componentes del aparato esfinteriano distal son importantes componentes para que no haya reflujo gastroesofágico. El reflujo gastroesofágico fisiológico es importante para liberar presión en el estómago. Es importante destacar que la presión basal del aparato esfinteriano distal no tiene diferencia entre sujetos sanos y pacientes con RGE, sino que hay una mayor distensibilidad en estos últimos que se modifica al comer (al tener comida en el estómago): relajaciones transientes. El problema no es la presión basal, sino que una vez que aumenta la presión intragastrica en pacientes con RGE el aparato esfinteriano distal tiene una mayor distención que los sujetos normales, esta mayor apertura permite el reflujo. OJO, para que haya RGE patológico debe haber una falla en la crura diafragmática, ya que el RGE no ocurre cuando uno come (es decir no está a asociado a relajaciones deglutativas) ya que en este caso la crura esta contraída. Pero si ocurre RGE fisiológicamente cuando la crura diafragmática se relaja es decir cuando hay relajaciones transitorias.


Además pacientes con RGE y hernia hiatal se observa que incluso a presiones normales intragastrica ya se tiene una mayor apertura del aparato esfinteriano distal (pudiendo ya tener RGE). Cambio de la mucosa esofágica a mucosa gástrica: línea “Z” también denominada escamocolumnar 10° vértebra torácica referencia ubicación del hiato. TRATAMIENTO PARA PACIENTES CON RGE: Deben comer en pocas cantidades (ya que las grandes cantidades de comida generan distensión del estómago activando el reflejo vago-vagal) Consumir pocas grasas (para no producir CCK, y así no activar su acción extraesfinteriana). No fumar (ya que la nicotina se une a receptores colinérgicos nicotínicos, estimulando la vía vagal) Anatomía. Las células parietales están ubicadas en las glándulas oxinticas de la mucosa gástrica.

Las glándulas oxínticas, de la zona más proximal del estómago (cuerpo y fondo) están las células parietales, células enterocromafin like, células D que secretan somatostatina que general el freno y principales que secretan pepsinógeno. Las glándulas pilóricas tienen células G, que es la principal ya que secreta gastrina y células D que secretan Somatostatina. La diferencia en la existencia de distintos tipos de células en estas glándulas hace que se diferencien en dos áreas funcionales, en donde la zona oxíntica la célula principal es la PARIETAL y en la zona antral es la célula G.

SECRECIÓ5 ÁCIDA: - Un estómago normal secreta entre 1 y 2 litros de jugo gástrico por día. - Secreción ácida es muy dependiente de ATP, ocupando mucha energía. Esto ocurre ya que los protones, se secretan contra gradiente - Efector: quien provoca la secreción el ácido es la Célula Parietal con su Bomba de H+

(importante en clínica porque se puede bloquear)

- La célula parietal secreta ácido, y esta secreción está regulada por distintos mediadores. Estimulantes de secreción ácida: Célula G (Gastrina), Célula ECL (Histamina) nivel cuerpo y regula la función de la gastrina y N. Vago (Ach y GRP). “Frenador” de la secreción ácida: Célula D (Somatostatina)

PREGUNTA 2 Célula parietal, bomba de protones, mecanismos de estimulación e inhibición.


CÉLULA PARIETAL - Es la que secreta el ácido por la membrana apical al lumen tubular (al lumen de la glándula oxíntica), NO hacia el lumen gástrico. Cuando aumenta la secreción de ácido, aumenta la presión en el lumen de la glándula lo que genera vías de paso transitorias dentro del mucus que permiten el paso hacia el lumen gástrico. - Se encuentra en el cuerpo o zona oxíntica del estómago - Tiene forma triangular, está unida a sus células vecinas por uniones estrechas y es la que libera el ácido. - Cerca del 30%-40% de la masa celular corresponde a mitocondrias, necesarias para tener energía disponible para la secreción ácida. - Tiene un sistema túbulo vesicular apical, que permite llevar la bomba de protones a la zona apical. - Bomba de protones: proteína más abundante en la membrana túbulo vesicular. - La estimulación de esta célula provoca una readaptación importante (es decir que para que la célula comience a secretar ácido se requiere una adaptación, un cambio de morfofuncional importante). - Por la membrana basolateral secreta bicarbonato. ESTRUCTURA BÁSICA DE LA CELULA PARIETAL Microfotografía de una célula parietal, se observa con una forma media cúbica. Se observa núcleo, canalículo secretor, microvellosidades, y gran cantidad de mitocondrias. También se observa las túbulo-vesículas que es donde se almacenan las bombas de protones. BOMBA DE PROTO5ES:

Es un transportador de membrana, que saca un H+ y entra un K+ contragradiente utilizando una molécula de ATP, si uno no tiene mitocondrias, se bloquea obviamente la bomba de protones. Esta bomba, al entrar K+ lo va acumulando y existe un canal de K+ aledaño a la membrana que hace recircular el K+ hasta cierto punto, porque con el flujo gástrico se va perdiendo K+. Al salir ese K+, se requiere que además se secrete Cl, y así es como se forma el HCl.

Esta bomba, pertenece a la familia tipo P de transportadores ATPasas, misma familia que la Bomba 5a-K ATPasa, y saca un protón contra gradiente. Pudiendo hacer una diferencia de concentraciones trans epiteliales es 106, es decir, un millón en la diferencia de concentración, es decir es muy eficiente. Para que la bomba funcione tiene requisitos homeostáticos. Como se genera un protón ácido que sale, también se generará un elemento básico


dentro de la célula, que va a permitir que pase a la circulación, es decir se regula el pH intracelular a través de la extracción de ya que con la secreción activa de protones se va alcanizando el citoplasma. Además, requiere un balance iónico fino, entre el ingreso de K+ y Cl-. Aquí vemos la bomba de protones, que saca un H+ hacia el lumen gástrico y entra un K+, dependiendo de ATP. Además, están los canales de K+ y los canales de Cl- (rectángulos), para la salida de ambos iones. Dentro de la célula, a partir de H2O, se genera el H

+, que sale por la bomba de protones, pero además se genera OH, que junto a CO2 y por acción de la anhidrasa carbónica, forman bicarbonato. Un cotransportador AE2 Bicarbonato-Cl (que funciona por gradiente y no por dependencia de ATP), ubicado en la membrana basal, saca hacia la sangre bicarbonato e incorpora a la célula Cl- . Cabe destacar que AE2 es muy importante, ya que si se bloquea este co-transportador, se inhibe completamente la secreción acida, por lo tanto es muy importante su funcionamiento. Adicionalmente, la bomba a-K ATPasa, ingresa K+ a la célula, y saca Na+ hacia la sangre, esto ya que con los canales de K hay una pérdida neta de este ion, por lo que se requiere la bomba. El Na+ fue ingresado a la célula por una bomba de cotransporte de a-H+, que incorporó Na+ a la célula y sacó además un H+ hacia la sangre. En resumen, lo más importante es que hay una bomba de protones que saca H+ hacia el lumen y entra un K+ a la célula, que existen canales que permiten recircular el K+ entre la célula y el lumen, y que hay un transportador AE2 que lleva bicarbonato hacia la sangre e incorpora Cl- a la célula para que éste luego pase por canales de Cl- al lumen, se una a H+ y forme HCl. Ahora bien como se estimula la célula, como es que la célula parietal en un momento secrete poco ácido y en otros momentos mucho ácido. ESTIMULA5TES DE LA SECRECIÓ5 ÁCIDA: - Efecto final sobre la célula parietal: que permite que ésta coloque las bombas de protones en la membrana apical 3 grandes estimulantes: - Gastrina (receptor CCK2) - Histamina (receptor H2) - Vago, vía ACh (receptor M3) GASTRI5A: Actúa de forma directa uniéndose a receptores CCK2, que actúan vía IP3 y el aumento de calcio intracelular, activa PKC. Sin embargo su acción más importante es la estimulación de la célula enterocromafin like que secreta Histamina, estimulando de forma indirecta a la célula Parietal

El receptor M3, receptor de Ach, acoplado a una proteína Gq, por el proceso típico activa una PKC y aumenta los niveles de Ca. A su vez el receptor H2, receptor de Histamina, acoplado a una proteína Gs, por el proceso típico activa a una PKA. Lo que hacen es modificar la membrana de la célula parietal, colocando aquí las bombas de protones.


Bomba de Protones Inactiva y almacenada inicialmente

Inicialmente, las bombas de Protones están en túbulo vesículas, conjuntos de membranas acumuladas dentro de la célula no están en contacto con el lumen gástrico, en que se encuentran inactivas las bombas. En la membrana externa hay una gran permeabilidad al K+ que se requiere para la activación de la bomba Bajo distintos estímulos,

estas vesículas se van hacia la membrana,

donde hay canales de K+ en mayor proporción que en la membrana de la túbulo vesículas (donde hay muy pocos canales), la mayor permeabilidad del K+ genera la gradiente que favorece la activación de las bombas. Por lo tanto, mientras las vesículas no lleguen a la membrana, se mantendrán inactivas. Una vez que se activan las proteínas quinasa, no se sabe que sucede para que migren las túbulo vesículas hacia la membrana, probablemente haya un cambio en la arquitectura celular que provoque una migración de las vesículas hacia la membrana. Al disminuir los estímulos, ocurre el proceso inverso, en que se recanalizan las vesículas y vuelve al estado inicial. En la imagen se observa una célula en estado secretor, donde aumenta el contacto con el lumen de 6 a 8 veces, lo que es provocado por el estímulo de los mediadores. También se observa la célula en estado de reposo. Ahora los mediadores mismos: HISTAMI5A - Se une a Receptor H2 de las células parietales y H3 en la célula D corporal - Es secretado por células enterocromafines like (ECL) - Efecto paracrino sobre células parietales, es decir, no por la sangre, sino por contiguidad. - La Gastrina puede estimular a la ECL a crecer y a liberar histamina - GASTRI5A - Liberada por la célula G - Su principal estimulo son los péptidos y amino ácidos. - La gastrina tiene un efecto importante sobre la ECL para liberar Histamina, uniéndose a receptor CCK-2, teniendo un efecto trófico y provocando la liberación de histamina, lo que genera un efecto indirecto sobre las células parietales; pero además tiene un efecto directo sobre las células parietales pero menos importante - Inhibido por pH bajo 2 (vía células D por Somatostatina)


- PRI5CIPAL MEDIADOR HORMO5AL DE LA SECRECIÓ5 ÁCIDA. Su principal acción es sobre la ECL, que estimulara a las células parietales a secretar ácido, el efecto directo sobre las células parietales es secundario. VAGO - Es una inervación indirecta- ganglios SNE - Fibras post ganglionares: colinérgicas (Ach) o peptidérgicas (GRP o VIP) - Receptores M3 células parietales activa secreción gástrica (estímulo directo) - Liberación de GRP (péptido liberador de gastrina) a nivel antral activa células G a liberar gastrina (estímulo indirecto) - Efecto diferente en zona de células D - A nivel antral estimulan a células D a secretar Somatostatina vía VIP - A nivel corporal bloquean a la célula D vía ACh disminuyendo secreción de Somatostatina. Hay que recordar que, funcionalmente el estómago se forma por 2 zonas: el cuerpo, donde la célula más importante es la célula parietal, en que libera la secreción gástrica, y el antro, donde la célula más importante es la célula G, que regula esta secreción. A5TRO GÁSTRICO

En esta zona hay principalmente dos tipos celulares: - Células G, que secretan gastrina - Células D, que secretan Somatostatina para frenar la secreción Célula G: los aminoácidos y péptidos del alimento, además del GRP del vago activan a la célula G, la cual secreta gastrina a la sangre. La gastrina va hacia la zona del cuerpo gástrico y por un lado estimula a la ECL para que secrete Histamina, principal activador de la célula parietal y por otro lado, estimula la célula parietal (sin embargo, para ello se requiere un AMPc, es decir activación por histamina). Al activarse la célula parietal se secreta ácido, que en la zona antral es sensado por la célula D liberando SS, que bloquea la secreción de gastrina ya que actúa en receptores de SS acoplados a proteína Gi. La célula G es una célula abierta, ya que el aumento de pH la excita directamente y el acido la inhibe directamente.


Antes se creía que la célula D era abierta (que por eso sensaba los protones) pero ahora se sabe que existe una neurona que se comunica la célula D, y sería esta neurona que sensa la secreción ácida y estimula a la célula D a secretar somatostatina inhibiendo a la célula G, frenando la secreción de Gastrina. Esta neurona libera CGRP (péptido relacionado con el gen de la calcitonina) que sensa la acidez ya que posee receptores TRP- V1 (canal iónico ionotrópico que sensa ácidez y temperaturas mayores a 43° / asociado a la vía del dolor) y ASIC (canal iónico que sensa acidez). Por lo tanto el aumento de acidez (pH) en el antro, la célula D se excita.

La célula D, además es estimulada por el Vago a través de VIP, pero a la vez inhibe a la célula D a través de ACh por el receptor M2, sin embargo predomina el efecto de VIP, estimulando la secreción de Somatostatina lo que genera que se inhiba a la célula G. Cabe destacar que la gastrina estimula a la célula D aparentemente a través del receptor CCK-2. CUERPO GÁSTRICO Aquí la célula importante es la célula Parietal, la cual se estimula a través de los 3 mediadores, la Gastrina a través de receptores CCK-2, la Histamina a través de receptores H2 y la Acetilcolina a través de receptores M3. La histamina es el mediador más importante, es secretado por la célula enterocromafin like, la cual es activada principalmente por la gastrina que se secreta a nivel antral y que viaja vía sanguínea por los vasos gástricos al cuerpo gástrico. La histamina es el principal mediador que estimula la secreción gástrica. Además aquí están las Células D a nivel corporal, que provocan el freno del sistema inhibiendo la secreción acida, inhibiendo tanto a la célula Parietal como a la célula enterocromafin like. Esta célula D se decía antes que era una célula cerrada ya que no sensa los niveles de acido. OJO! Tanto la célula D antral y oxíntica son cerradas y presentan receptores de tipo M2, pero en la célula D la acción de VIP predomina por sobre la acción de ACh. La célula G si es abierta, ya que se estimula directamente por la presencia de protones. Cabe destacar además que la Histamina BLOQUEA a la célula D, a través de receptores H3 Entonces la histamina de la célula ECL vía receptores H2 estimula a la célula parietal, pero por receptores H3 inhiben a la célula D. En resumen, el efector es la célula parietal, que posee las bombas de protones, y ésta será mediada por estimuladores de la secreción ácida y por un frenador de ésta misma.


Las acciones del Vago juegan un rol importante, porque regula la acción de las células de forma indirecta a través de un relevo local por el sistema nervioso entérico, donde las neuronas postganglionares secretan ACh o neuropéptidos (VIP y GRP)

A nivel Antral (distal) A través de VIP activa a la célula D a

secretas Somatostatina lo que inhibe a la célula G. (Aquí una neurona sensa el ácido).

A través de GRP (péptido liberador de gastrina) activa a la célula G, estimulando la secreción ácida- A nivel Oxíntico actúa a través de ACh

Estimula a la célula Parietal (a través de receptores M3)

Inhibe a la célula D (vía ACh por receptores M2) OJO!!!! El vago NO media acciones directas sobre la célula Enterocromafin like!! Sin actividad vagal secreción basal, porque la célula D secreta SS.

Dato: uno puede saber si el aumento de secreción ácida es por acción vagal o por acción de gastrina (si es que no ocurriesen al mismo tiempo) por el aumento de Ca+2 o de AMPc en la Célula parietal. Si aumento el Ca+2 es por acción vagal (receptores M3 acoplados a Gq), si aumenta el AMPc, es por acción de gastrina, ya que ésta estimula a la célula ECL, ya que requiere en la célula parietal un aumento de AMPc para poder actuar. FASES DE LA SECRECIÓ5 ÁCIDA Esta clasificación es meramente didáctica, para ir relacionando las fases con los estímulos y la secreción de ácido.

- Basal - Cefálica - Gástrica - Intestinal

FASE BASAL: la mucosa siempre está secretando ácido

• 10-15% de la estimulación máxima • Tiene un ritmo circadiano, menos en la mañana y que va subiendo en la tarde • En la ausencia de comida, la mucosa gástrica está secretando ácido. En ayuno, el pH de la mucosa gástrica es ácido. Existe una expresión de las bombas en la célula que secretan ácido. FASE CEFÁLICA: cuando uno piensa o está estimulado por la presencia, olor o pensar en comida.

• Dado por quimio y mecanorreceptores en la lengua y cavidad oral y nasal se estimulan por olor, sabor y deglución.


• Procesamiento de esta información a nivel de núcleo vagal y eferencia exclusivamente vía vago (respuesta totalmente vagal). Si yo elimino el vago no hay fase cefálica

• Respuesta bloqueada por atropina, ya que el vago es el único mediador de la fase cefálica • Esta fase se ha estudiado por el procedimiento de “sham feeding”, o alimentación falsa, primero se estudiaba en animales por un fístula gastro-cutánea, en humanos se le da una comida estandarizada se le pide que la mastique, pero que no se la trague y luego la escupa.

• Fase cefálica cuenta aproximadamente del 30% de la respuesta a la comida, es importante no solo la secreción gástrica sino también la secreción de saliva.

• Vago: efecto directo sobre célula parietal (leve): HCl y estimula secreción de gastrina (vía GRP) a nivel antral ( gastrina). o El vago estimula además a la célula D antral a través de VIP, e inhibe a la célula D a nivel corporal, lo que ayuda a aumentar la secreción de HCl o Una vez que aumenta la gastrina, ésta tiene un efecto excitador de la célula D aparentemente por receptores CCK-2. En esta fase entonces hay un mecanismo que estimula (GRP) y otro que inhibe (Somatostatina) a la célula G, pero predomina el efecto estimulante en la célula G. En esta fase la célula D antral también es estimulada (VIP) e inhibida (ACh) por el vago, pero predomina el efecto (+). En la fase cefálica, no solo se estimula la secreción ácida sino también la secreción de saliva (estudios de pavlov), secreción gástrica de pepsinógeno, gastrina, enzimas digestivas, y también el páncreas funciona con esto, ya que se produce por activación neural mediada por el vago. Si uno hace una vagotomía se acaba la fase cefálica. En esta fase, los reflejos condicionados de sabor, olor, de masticar, tragar y la hipoglicemia son medidos a nivel de la cavidad orofaringe se integran a nivel del vago (núcleo solitario) se conecta con el núcleo motor dorsal del vago se monta la respuesta, y se dirigen vía vagal hacia la célula parietal (en sus receptores M3), estimulándola directamente y además activa a la célula G, vía liberación de GRP a nivel antral, la célula G libera gastrina y de esa forma hay secreción gástrica. Es importante esta fase, ya que se sabe que en pacientes en que falta, disminuyen los procesos de absorción y digestión. (Ejemplo pacientes con gastrectomía que se saltan el paso de comida por la boca). FASE GÁSTRICA Se produce por 3 estímulos: Vago (reflejos vago-vagales largo); por distensión, estímulos químicos y osmolaridad. Reflejos locales cortos (plexos); por distensión, estímulos químicos y osmolaridad. Estímulos luminales; por estímulos químicos y osmolaridad. Estimula la secreción de gastrina. - Explica al menos 50 % de secreción, por lo tanto es la más importante en cuanto a la estimulación de la secreción ácida. - Los estímulos para esta fase son: neutralización de acido intra-gástrico (el pH que estaba muy ácido se hace alcalino) y distensión de las paredes del estómago con la comida.


- Estímulos para la célula G a liberar gastrina: o El aumento de pH estimula secreción de gastrina y así esta activa a la ECL y esta a la célula parietal; o nutrientes intraluminales: péptidos, etanol, cafeína, calcio; o distensión sensada por el vago, activa los reflejos de re-acomodación, y también activa a la célula g a liberar gastrina vía Ach. - Principal mediador: GASTRI5A (acción vía secreción de Histamina). Todo lo que se activa en esta fase, es principalmente por gastrina. ( Gastrina mucho mayor). Dato: hay un mito de que la leche disminuye el dolor de guata, pero eso es falso, ya que como vimos, el calcio y los péptidos son un estímulo

para la secreción gástrica. La distensión de las paredes del estómago es sensado por receptores a nivel de pared y esa información va hacia en núcleo del tracto solitario, y vía vagal, vía núcleo dorsal del vago, se activa la secreción de gastrina por liberación de GRP y activación directa de la célula parietal. Además los aa y los péptidos intraluminales activan a la célula G a que libere gastrina, que actúa sobre la ECL que libera histamina y ésta sobre la célula parietal. FASE I5TESTI5AL: esta fase es menos importante ya que el efecto neto es frenar la secreción gástrica, pero igual genera un 5% de la secreción ácida.

- Estimulo en zona duodenal vía secreción de gastrina. En el didtema digestivo, la célula G se localiza principalmente en la zona antral, pero en el duodeno que también hay un porcentaje de células G que libera gastrina, básicamente por la llegada de contenido intraluminal, principalmente por aminoácidos - Resulta en aproximadamente un 5% de la secreción total - En general tiene una respuesta inhibitoria por enterogastrona (sustancias bloqueadoras del vaciamiento gástrico y la secreción ácida) H+ 2da porción del duodeno (células S) Secretina HCl por dos vías: 1.- (+) PG, que se une a receptores E2 acoplados a Gi, en la célula parietal, 2.- Estimula la secreción de Somatostatina, ya que se une a receptores de Secretina en la Célula D a nivel corporal. Ojo!: la secretina no tiene efectos directos sobre la célula parietal (las Prostaglandinas median su efecto), sino que actúa sobre células vecinas de la célula parietal que tienen receptores de secretina. Ácidos Grasos Células “I” CCK receptores CCK-1 solo afinidad por CCK en célula D oxíntica HCl. receptores CCK-2 igual afinidad por CCK y gastrina HCl I5HIBICIÓ5 DE LA SECRECIÓ5 - El Estímulo principal es un pH bajo (pH 3 se inhibe el sistema y a pH 1 el sistema está totalmente bloqueada la secreción ácida) se bloquea la célula G, se bloquea la liberación de gastrina, se bloquea el estimulo principal para la secreción ácida - Disminución de la distensión por vaciamiento gástrico, así el vago no estimula la célula G - Efecto del aumento de Somatostatina en la zona oxíntica, porque se van sacando los bloqueadores de la célula D, (Vago e histamina)


- Además existen otros mediadores que a nivel intestinal se liberan y bloquean la secreción ácida. Tales como; Péptido inhibidor gástrico (GIP) liberado por efecto de los ácidos grasos, Secretina, CCK, Péptido YY. I5HIBIDORES DE LA BOMBA

Para inhibir la secreción ácida de la célula parietal, se puede bloquear a 4 niveles:

Receptor de Acetilcolina Receptor de Gastrina Receptor de Histamina Bomba de protones

1.- Bloquear ACh, se hacía una vagotomía, pero ésta además de disminuir la secreción tenía múltiples consecuencias (se hacía hace 20 años). 2.- Bloqueadores selectivos de receptores de H2, como la Famotidina y la Ranitidina. El problema es que producen taquifilaxis, es decir funcionan bien al principio, los

primero 10 días, pero a largo plazo se mantiene la secreción ácida. (¡Ojo!, los anti-histamínicos bloquean selectivamente los receptores de H1) 3.- El fármaco que se utiliza actualmente es bloquear la bomba de protones a través de un fármaco llamado OMEPRAZOL Es importante que al dar un tratamiento con AINES por ejemplo debe darse de forma muy precisa, debido a su efecto en disminuir la producción de PG, disminuyendo la relación entre factores protectores y factores agresivos, por lo tanto se debería dar AINES junto con un bloqueador de bomba de protones o con un bloqueador de H2. Por último no olvidar efecto protector, actualmente se publico en JAMA que pacientes con tratamiento con bloqueadores de la bomba de protones aumentan el riesgo en un 30% de adquirir neumonía, todo esto porque se pierde el efecto protector que tiene la secreción ácida.


CCK Principal función: la regulación de digestión de proteínas y grasas en intestino proximal. Estimulada por grasa principalmente y proteína en menor medida Origen: Células “I” del intestino. Receptores de CCK (2 tipos) _ CCK-1 (ex A de alimentario): presente en el tracto digestivo mayoritariamente (plexos mientéricos) _ Mayor afinidad a CCK8 sulfatada _ Muy poca afinidad a CKK8 no sulfatada y gastrina (1000 veces menos) _ CCK-2 (ex B de brain): presente ampliamente en el cerebro y en el estomago _ une CCK8 y gastrina con igual afinidad y no requiere Sulfación Función: Estimulación de la secreción pancreática (enzimas y bicarbonato) mediado por receptor CCK-1 Contrae la vesícula y relaja esfínter Oddi mediado por receptor CCK-1 (importante en la población chilena, ya que la mitad de las mujeres a los 40 años tiene o ha tenido cálculos en la vesícula, porque no se sabe, pero se ha visto que pacientes que tienen cálculos en la vesícula tienen niveles más altos de CCK y niveles más bajos de receptores de CCK1 a nivel de vesícula, por lo que eventualmente podría ser que sea factor en colelitiasis (cálculos a la vesícula)) (Cirugía que más se hace en Chile, 40.000- 50.000 al año) Disminuye el vaciamiento gástrico CCK-1 en el músculo, ya que relaja el músculo gástrico. Efecto central: Disminuye la cantidad de ingesta de comida Activación aferente vagal Disminuye orexígenos (que estimulan el apetito) a nivel hipotalámico También relacionado a procesos de aprendizaje

En la figura se observan las células en el intestino delgado que liberan CCK. Muy importante en esto, son las Fibras C sensitivas (sensitivas a capsaicina), éstas se encuentran de forma difusa en el TGI y tienen receptores a CCK, y por vía vagal llevan información a nivel central y de ahí se procesa a nivel del núcleo del tracto solitario, y de ahí se pasa la información que regularía la saciedad y los mecanismos de hambre (¡según estudios animales!). También se ha visto que altera la motilidad del intestino delgado que se relaciona con el intestino irritable que también es una enfermedad que afecta al 10% de la población. Otras cosas de la CCK, es que se ha visto en algunos papers muestran una relación entre que la inflamación producto de una infección y la pérdida de apetito, que sería dada por la CCK. Es decir se produce una infección parasitaria que genera inflamación, se produce aumento de Citoquinas

PREGUNTA 4 Rol de la CCK en la regulación de las funciones del aparato digestivo.


básicamente de las células T subtipo Th2 que estimulan a las células I, aumentando la producción de CCK, generando la pérdida de apetito, relacionado con infecciones crónicas a nivel del tracto GI. La cck tb media la relajación del esófago 1. Por Liberación en el duodeno de CCK (por comidas ricas en grasas), la cual es estimulada principalmente por la presencia de grasas, pero esta CCK no actúa directamente sobre los centros vágales por vía sanguínea, sino que también actúa en forma refleja (efecto EXTRAESFI5TERIA5O), actúa localmente como secreción paracrina a nivel de las terminaciones nerviosas a nivel del duodeno, y aquí también suben fibras que llegan hasta los centros vagales, que tienen neuronas con receptores de CCK, esta estimulan neuronas 5A5C que generan esta liberación de oxido nítrico y VIP y se produce la relajación del segmento. OJO: la CCK cuando actúa directamente sobre el esfínter produce contracción. Pero si actúa indirectamente de forma refleja genera relajación mediada por O y VIP. CCK se estimula por dieta rica en grasas y proteínas (que llegan al duodeno y estimulan su producción ) Al fumar también se estimula las relajaciones transientes, debido a que la nicotina actua sobre receptores nicotínicos en el nervio vago (en la sinapsis ganglionar), estimulado la vía vagal produciendo la relajación del aparato esfinteriano distal Ejemplo de kary: Si vas a un asado, y te comes un costillar de cerdo entero. Al terminar el almuerzo, tienes la faringe y el estomago distendido por la gran cantidad de alimentos que pasaron por ahí, además como el costillar era de cerdito (eso es una exageración pero es pa que se entienda) libero gran cantidad de CCK por la presencia de grasas. Esto ocurre al mismo tiempo, por lo tanto el EEE y el EEI están distendidos, o sea relajados, y ocasiona un pequeño reflujo (eructo) Hay 2 condiciones que permiten aumentar el número de estas relajaciones transitorias: la presencia de comida en el estómago (mecanorreceptores que censan la distensión) y comidas ricas en grasas que aumentan la liberación de CCK. El EEI es capaz de generar una presión (15 a 20 mm Hg) que es mucho más baja que la presión que genera el EES. Entonces el EEI es capaz de relajarse con la deglución y frente a la distensión del estómago y la liberación de CCK. Nota Circuito enterohepatico de las sales biliares se refiere a la recirculación que establecen las sales biliares entre el intestino y el hígado.

PREGUNTA 5 Circuito enterohepático de las sales biliares.


CIRCUITO ENTEROHEPATICO DE SALES BILIARES: En periodos de ayuno se acumula bilis en la vesícula biliar, el esfínter de ODDI esta muy contraído, y existe una pequeña cantidad de bilis en intestino. Cuando comemos, entre muchas otras cosas, liberamos también CCK, hormona que tiene dos mecanismos en relación con la bilis. - Relaja el esfínter de oddi - Contrae la vesicula biliar

Por lo que las sales biliares pasan al intestino, actúan aumenta la concentración de sales en el intestino y actúan a nivel de las grasas, siendo reabsorbidas en su mayor parte en el ileon, luego llegan nuevamente al hígado. • Tenemos 2 circuitos enterohepaticos por comida, por lo que hay 6-8 de circuitos diarios dependiendo de la dieta que llevamos. • Tenemos compuertas mecánicas, como el esfínter, y compuertas químicas como los transportadores.

LAS SALES BILIARES HUMA5AS son distintas a la bilis de otros animales. Provienen del colesterol, y gracias a la acción de enzimas en el hepatocito, este es transformado a sales biliares primarias: ACIDO COLICO Y QUENODEOXICOLICO. Estos acidos primarios, son transformados en las sales biliares secundarias por enzimas bacterianas INTESTINALES: El acido colico transformado en acido DEOXICOLICO, y el acido quenodeoxicolico, es transformado en acido LITOCOLITO, Y 7-KETOLITOCOLICO. Finalmente el acido 7-ketolitocolico, es transformado en el acido biliar terciario ACIDO URSODEOXICOLICO, pero nuevamente a nivel del hígado (Este es importante porque hoy se obtiene también por medicamentos).

Para aumentar la solubilidad los acidos biliares se unen a aminoácidos, glicina y taurina. *De esta forma, transformando el colesterol en sales biliares, el organismo se deshace de una gran parte de él. En el sistema enterohepatico, la absorción de estos acidos biliares es diferente para cada uno: El ácido cólico, en su mayor parte, cerca del 70%

es reabsorbido y va a recircular como ácido cólico propiamente tal y una pequeña parte, un 30% a través de bacterias va a sufrir una deshidroxilación para formar ácidos biliares secundarios, básicamente ácido deoxicólico y este entra a recircular (30 a un 50%) y el resto (0,2 grs) es eliminada diariamente. Nosotros


no eliminamos en las deposiciones ácidos biliares primarios. En cuanto al ácido quenodeoxicólico, este recircula también como ácido biliar primario pero una parte es transformada en ácido litocólico y éste tiene muy poca circulación interhepática (20%) y la mayor parte del ácido litocólico cuando sufre un fenómeno de sulfatación, es eliminado por las deposiciones.

Finalmente, el 1,5 litro de bilis que secretamos diaria, cumple las siguientes funciones: a) vía de excreción de elementos que no pueden eliminarse por la orina (tóxicos, fármacos, hormonas) b) vía de excreción de sustancias endógenas bilirrubina colesterol c) absorción de grasas d) regulación de la absorción de agua a nivel del colon, si disminuye la absorción de sales biliares al colon, hay menor absorción de agua a este nivel. 5ota solo esto salía en transcri y clase

PREGUNTA 6 Acciones fisiológicas de la Bilis.


El páncreas exocrino cumple funciones muy importantes, y para que deje de funcionar, se necesita una perdida sobre el 90% del órgano. La unidad funcional del páncreas es el acino pancreático, formado por las células acinares, cuboidales y con vacuolas, células especializadas para la producción de enzimas digestivas. En el centro del acino, tenemos las células centroacinares relacionadas con la secreción de agua y electrolitos. Secreción pancreática de agua y electrolitos es una de las secreciones más alcalinas que hay, pH 9, y las enzimas secretadas por las células acinares dependen directamente de esta secreción. Tenemos una secreción ductal, la más importante, de los conductos. Y una secreción acinar, dependiente de las células centoracinares La primera secreción es rica en sodio y cloruro, mientras que la secreción cetroacinar es todo lo contrario. Por lo que hoy se estima que la secreción de las células centroacinares es la secreción basal, no estimulada, del páncreas. El siguiente grafico se muestra las relaciones entre las concentraciones de los electrolitos de las diferentes células. La primera es la secreción acinar, y si estimulamos la secreción de agua y electrolitos por el páncreas gracias a la secretina, se produce una aumento de la secreción pancrática caracterizada por una disminución de la concentración de cloro y un aumento de la concentración de bicarbonato, mientras que el sodio y el potasio se mantienen invariable.

El mecanismo por el cual se producen estos cambios es muy similar al de la estimulación de los colangiocitos. Habiendo menos secreción de cloruro, hay menos secreción de agua, y con el tiempo va dañando la célula. Secreción de enzimas pancreáticas. El páncreas produce en grandes cantidades enzimas que son capaces de actuar sobre todos nuestros componentes de la dieta. Podemos ingerir proteínas, lípidos, hidratos de carbono, etc.

Tenemos enzimas proteolíticas, endopeptidasa y exopeptidasas. También tenemos enzimas que actúan sobre los lípidos, etc. Estas enzimas se producen en cantidades exageradamente superiores a los requeridos en la digestión de una comida normal. Aproximadamente secretamos 1000 veces mas lipasa que la que

PREGUNTA 7 Características de la secreción pancreática: Mecanismo de regulación.


realmente necesitamos para la digestión de una comida promedio. También secretamos 100 veces mas amilasa que la que necesitamos. Lo que significa que le páncreas tiene una gran reserva funcional, por lo que para que le páncreas no pueda proveer su función se necesita un daño muy elevado y se determine una insuficiencia pancreática Por ser igual la estructura del páncreas a otros órganos, el páncreas podría ser perfectamente digerido por sus enzimas, sin embargo existen mecanismos que lo protegen: -Secreción de enzimas en vacuolas, inactivación de enzimas en las células, etc. Pero a nivel intestinal, en relación a las enzimas proteolíticas, el tripsinogeno (tripsina con un grupo peptídico que lo inactiva) se une a la enzima enteroquinasa, que le saca el péptido a esta hormona y se activa en tripsina. Esta actúa sobre el resto de enzimas proteolíticas, activándolas para poder digerir el resto de los nurientes; y luego se inactivan en el lumen intestinal. Regulación de la secreción Hay factores estimulantes e inhibidores, que juegan en un balance muy fino. Secretina estimula la secreción de agua y bicarbonato, mientras que CCK y Ach estimulan fundamentalmente las células acinares y y la secreción de enzimas. Hay otros factores hormonales como el glucagón, SS , PYY, PP que inhiben la secreción pancreática. La suma de estos factores determina la secreción neta del páncreas. Cuando comemos, la comida estimula en un 60 70% la secreción pancreática, con una secreción max de CCK. Y luego de ser secretadas al intestino, una vez que digieren la totalidad de los nutrientes, comienzan a disminuir su secreción. Existen en la secreción pancreática 3 fases -Fase cefálica: Por estimulación de olor, sabores, etc, que también depende del vago. Sería un 25% de la secreción pancreática total. -Fase gástrica de poca importancia, mas relacionada con la distención del estomago por el bolo alimenticio y que tendría relación con reflejos gastropancreáticos -Fase intestinal, activada por la presencia de aa, ac grados en el intestino, en relación con la liberación de secretina CCK, y reflejos intestinales pancreáticos. En esta fase es importante comprender que cuando llegan ciertos estímulos al duodeno, se libera CCK que estimula la secreción pancreática de enzimas. Sin embargo, la estimulación NO es directa sobre las células acinares. La CCK es liberada localmente como una secreción paracrina y las acciones de la CCK no son directas, si no que son a través de un mecanismo nervioso colinérgico. Y la liberación de Ach en estos receptores acinares produce la estimulación directa del acino pancreático. Los mecanismos íntimos de la regulación de la secreción pancreática son los siguientes: Tenemos células intestinales comunes y corrientes, células productoras de CCK y células S: Ese descubrió que el HCl actúa sobre células no identificadas, y estas células liberan un péptido M-SRP (péptido liberador de la secretina de la Mucosa) y este péptido estimula a la células S. Lo mismo ocurre con el estimulo de aa, ac grados y proteínas, estos actúan sobre célula no identificada que libera péptido M-CCK.RP, que estimula directamente a la célula que libera CCK.


La CCK, por estimulación local de neuronas colinérgicas, (con la secretina aun esta la duda), estimulan la secreción pancrática enzimática y secreción pancreática alcalina, y en estas secreciones se libera un factor hacia la secreción P-CCKRP Y P-SRP, que actúan sobre células que liberan estas hormonas. Por lo tanto durante el proceso fisiológico tenemos U5 DOBLE ESTIMULO, uno causado por los factores de carácter mucoso y por los factores liberadores que están en la secreción pancreática misma. La presencia de enzimas proteolíticas en el lumen intestinal, regulan la secreción pancreática, y hay muy buenos indicios de que mientras las enzimas pancreáticas encuentran en el lumen intestinal proteínas y nutrientes, tienen un sustrato sobre el cual actuar, pero cuando se acaban las proteínas de la dieta, entonces las enzimas proteolíticas actúan sobre los factores liberadores y los hidrolizan, disminuyendo el factor y disminuyendo la secreción pancreática.

* DATO: Revisar seminario “MOTILIDAD Y VACIAMIETO GÁSTRICO” (°3 de la guía de Fisiología Digestiva) En cuanto a la motilidad el estómago se divide en 1/3 proximal y 2/3 distales debido a las distintas características de músculo liso. Hay REB en los 2/3 distales y hay PE desde el antro terminal al píloro. En el 1/3 proximal hay contracciones tónicas. El estómago funcionalmente se divide en dos zonas bien definidas: la proximal (fondo y cuerpo proximal) que actúa como reservorio y la distal (cuerpo distal y antro) en donde se realiza la trituración y la mezcla de los sólidos para convertirlos en el quimo gástrico. La motilidad gástrica tiene tres funciones: 1) actuar como depósito de las grandes cantidades de alimentos injeridas en cada comida, 2) fragmentar el alimento en partículas pequeñas y mezclarla con las secreciones gástricas y 3) vaciar el contenido gástrico al duodeno a una velocidad controlada.

PREGUNTA 8 Relación entre actividad eléctrica y motora a nivel del estómago y su rol en el vaciamiento gástrico.


Electrofisiología del estómago: En el cuerpo distal y antro hay dos tipos de actividad eléctrica que son: 1. La onda lenta que es la despolarización parcial de la célula muscular la cual ocurre a intervalos regulares (c/ 20 seg.). Es un fenómeno puramente eléctrico y no produce contracción. 2. La onda rápida la cual se acompaña de actividad muscular (dura 2-3 seg. y se acompaña de una onda lenta). Funciona como marcapaso y se origina en un punto de la parte media de la curvatura mayor propagándose circunferencial y longitudinalmente hacia el píloro. Cuando la onda lenta se acompaña de onda rápida aparece una banda de contracción circunferencial en la parte baja del cuerpo gástrico que se propaga hacia el píloro es la llamada onda peristálsica. Vaciamiento gástrico para líquidos Este vaciamiento es función del gradiente de presión entre el estómago y el duodeno. Las ondas lentas y sostenidas dan la presión basal del estómago, las ondas rápidas tiene poco efecto sobre la presión. La deglución y distensión producen una rápida relajación de las paredes proximales del estómago por inhibición de las contracciones sostenidas. Esto constituye la relajación receptiva que permite la función de reservorio del estómago manteniendo una presión intra-gástrica baja. Esta relajación está mediada por mecanismos neurales y hormonales mediante neuronas vagales inhibitorias tipo NCNA y dopaminérgicas con transmisores como dopamina, encefalinas e incluso la CCK. El vaciamiento para líquidos lo controla el estómago proximal, el cambio en las contracciones lentas y sostenidas en dicha zona lleva a cambio en el vaciamiento de líquidos. El vaciamiento aumenta en relación al aumento de la presión intra-gástrica. Vaciamiento gástrico para sólidos Los sólidos pasan al duodeno solo en forma licuada, las partículas son retenidas hasta tener un tamaño menor 2 mm. Esto ocurre en el estómago distal en donde se dan las fluctuaciones de la actividad eléctrica que determinan la frecuencia y la velocidad de las contracciones. La frecuencia normal es de 3-4 ciclos por minuto, sin embargo un cambio de potencial más rápido aparece con la acción de neurotransmisores. Las contracciones del estómago distal son las ondas peristálticas que avanzan distalmente y aumentan de amplitud y velocidad a medida que se propaga. Después de las comidas hay conjuntos rítmicos de estas ondas que conforman el patrón post-prandial que tiene función propulsiva pero también de trituración y mezcla de las partículas sólidas. A medida que la onda peristálsica se acerca al antro, este y el píloro se cierran. De esta forma gradualmente son reducidos los sólidos hasta conformar el quimogástrico. También esta zona está controlada por mecanismos hormonales y neurales siendo la gastrina la hormona más importante puesto que aumenta la frecuencia del marcapaso y facilita la generación de potenciales de acción. Los mecanismos neurales de control son vagales y simpáticos. Vaciamiento gástrico para sólidos no digeribles Los sólidos que no se pueden reducir a partículas menores de 2 mm son eliminados del estómago por un mecanismo consistente en una actividad electro-mecánica que tiene lugar en el periódico interprandial comenzando en el estómago proximal y progresando hasta el intestino. Este ciclo ocurre aproximadamente cada dos horas “complejo motor migratorio” (CMM). Se compone de cuatro fases:


Fase I: Es un período de inactividad motora con esporádicos potenciales de acción con duración de 45-60 min. Fase II: Contracciones peristálticas intermitentes que aumentan de frecuencia y amplitud por unos 30 a 45 minutos más. Fase III: De 5 a 15 minutos hay salvas de contracciones peristálticas que ocurren con cada potencial de marcapaso ( unas 3 contracciones por minuto.) En el período interdigestivo, contrariamente a lo que ocurre en el periodo prandial, el píloro permanece abierto, de forma que los sólidos no digeridos son “barridos” del estómago por el CMM. Fase IV: Es un corto período de mezcla entre la intensa actividad electromecánica de la fase II, III y I. Vaciamiento sólido y líquido como visión de conjunto Los líquidos se vacían según un patrón exponencial simple tal que la tasa de vaciamiento en cualquier momento es proporcional a la cantidad que queda en el estómago. Los sólidos son evacuados con un patrón lineal en el tiempo. En comidas mixtas se presentan dos patrones, uno para sólidos y otro para líquidos. Los determinantes del vaciamiento de sólidos y líquidos a) Volumen: Afectan principalmente a los líquidos. El volumen evacuado al duodeno por unidad de tiempo es directamente proporcional al que queda en el estómago. Es exponencial. b) Composición: Las soluciones calóricamente inertes, las iso-osmolares, salen rápidamente. La acidez retarda el vaciamiento gástrico mediante sensores de acidez presentes en el duodeno, que actúan por mecanismos neurales. El ácido no se vierte en el duodeno a una velocidad superior a la que permite su neutralización por parte de las secreciones pancreáticas y duodenales. c) Lípidos: Los ácidos grasos son potentes inhibidores del vaciamiento gástrico sus receptores parecen estar localizados en el yeyuno proximal. La grasa no se vacía en el duodeno a una velocidad superior a la que permite su emulsión por los ácidos biliares y la lecitina biliar. d) Aminoácidos: Su efecto inhibidor está dado por la osmolaridad de la solución comportándose como osmótico. Es importante saber que el L-triptófano inhibe en relajación con su concentración condiciones fisiológicas. e) Densidad de energía: A mayor densidad calórica por ml, menor el vaciamiento gástrico. Interrelaciones Las acciones neuronales y hormonales intervienen en forma compleja y coordinada para regular el vaciamiento gástrico. En la práctica, el volumen, contenido en lípidos, densidad calórica de una comida son los principales reguladores. Las secreciones gástricas y la salivar contribuyen al volumen del contenido gástrico. El volumen HCL es en sí importante con los otros reguladores. La postura es mejor cuando el sujeto está sentado o acostado sobre su lado derecho. En presencia de resección gástrica o de gastro-entero-anastomosis el vaciamiento gástrico es mayor en la posición erecta.


Interrelaciones antro-duodenales Los carbohidratos en general y un contenido elevado de calorías influencian receptores neurales muscarínicas, mediados por Ach en duodenos, causando aumento del tono pilórico y retardando el vaciamiento gástrico. En el íleon, líquidos y carbohidratos complejos en forma tardía también tienen el mismo efecto. A esto se le llama “freno ileal” que está mediado por péptido YY. Lípidos, HCl y glucosa son inhibitorios del vaciamiento gástrico por aumento del tono pilórico. Tanto lípidos como glucosa actúan aquí por mediación de CCK. El stress causado por el frío actúa igualmente, retardando el vaciamiento gástrico. La llegada de HCl al duodeno motiva la aparición del llamado “ reflejo pilórico” en el cual por vía neural (colenérgica) se aumenta el tono pilórico y se inhibe el vaciamiento antral , siendo estas dos acciones bloqueables por atropina. Por otro lado. El mismo mecanismo causa una notoria actividad duodenal, que barre el contenido hasta regiones más distales de intestino. Usualmente la respuesta pilórica es anterior a la duodenal para que no se produzca reflujo al estómago. Las glándulas Brunner segregan mucus, bicarbonato y factor de crecimiento epidérmico. Se inicia la inervación mediada por sustancias P, VIP y péptido YY. La secreción de bicarbonato duodenal es de gran importancia para la protección de la mucosa siendo por mecanismos neurales autonómicos donde la acción vagal es estimulante. La principal estimulación para la secreción de bicarbonato duodenal es luminal, por HCl. Basolateralmente, las prostaglandinas, la estimulación vagal, el VIP y la neurotensina desempeñan también un papel estimulante. DIGESTIÓ5: partición de los alimentos principalmente por enzimas Hay dos grandes grupos de digestión: Digestión Luminal, es por las enzimas secretadas por las glándulas salivales, estómago, páncreas. Digestión de Membrana que se hace por enzimas sintetizadas por células epiteliales e insertadas en la membrana apical como componentes (dentro de la membrana de células epiteliales). Enzimas:

La importancia de las enzimas de membrana, se observa en que cuando tenemos cualquier causa que dañe la membrana misma se pierden estas enzimas. La digestión y absorción de la mayoría de los nutrientes ocurre en el ID. En el Colon ocurre la degradación de algunos contenidos por bacterias, con una función importante en la absorción de agua y electrolitos. Absorción: el borde ciliado (brush border) es el sitio de acción de algunas enzimas, es la barrera que deben atravesar los nutrientes para llegar a la sangre y linfa. Recordar que en la barrera mucosa son enzimas intrínsecas, parte de la membrana. Los procesos de transporte son:

• Difusión pasiva que puede ser por poros, por espacio intercelular, por sustancias liposolubles.

PREGUNTA 9 Mecanismos de digestión y absorción de hidratos de carbono.


• Difusión Facilitada • Transporte Activo (ATP) • Pinocitosis (sobre la membrana) CARBOHIDRATOS: Se clasifican en: Corresponden al 50% de las caloría de la dieta, de estos el Almidón es el más importante, la mitad de lo que consumimos es Almidón, luego Sacarosa 30%, Lactosa 6%, Maltosa 2%, resto: trehalosa, glucosa, fructosa, sorbitol, celulosa, pectinas el resto. Las fibras no se dijeren, dan volumen a las deposiciones. • Almidón: de alto PM, son dos polisacáridos amilosa (cadena lineal de glu unido por enlaces alfa 1,4; disacárido maltosa) y amilopectina (igual a la amilasa pero cada 20-30 glu tiene enlaces 1,6). • Glicógeno: parecido a ala amilo pectina pero tiene más enlaces 1,6 La digestión de los HC se inicia en la boca con la amilasa salival y termina en el ID, con la amilasa pancreática, esta es mucho más importante por el tiempo de contacto con HC. En general los pH óptimos son neutros (ácido destruye), por eso la amilasa salival funciona al principio pero al llegar al estómago y secretarse acido se inactiva, el producto final de esto son hexosas (glu, fru, gal). Estos productos se absorben mediante dos grandes vías: • Fructosa: entra por un transportador GLUT-5 en la membrana apical del entericito y es por un transporte facilitado (independiente de Na). • Fructosa: sale por la membrana baso lateral por difusión facilitada por GLUT-2 (también responsable de la salida de Glu y Gal, o sea es un transportador final común). • Glu y Gal por el mismo transportador SGLT-1, éste está saciado a Na. 2 Na por cada Glu que se ingresan a la célula • Se requiere la actividad de la bomba Na/K • Sale por GLUT-2


SGLT1: 2 Na a la célula y entra junto una molécula de Glu/Gal, que es facilitado por la Bomba de Na-K (saca el sodio, dando la gradiente) Sale por el GLUT-2 y La Fru por GLUT-5 y sale por GLUT-2.

Una visión global. Esto se ven en clínica: cuando se tiene un defecto en el transportador Glu/gal, se observa una absorción normal de fructosa, pero casi nada se absorbe de glu, ya que estos transportan a través del GLUT-5. En cambio en la enfermedad celiaca hay una pérdida de los enzimas de membrana por una enfermedad auto inmune se pierde la absorción de los dos

compuestos porque se pierde la enzima de membrana. Algo que está bien de moda es el déficit de Lactasa, llega la lactosa al intestino y por lo general se degrada a glu y glu y se absorbe, esto mediado por la lactasa. Lo que pasa, si uno no tiene lactasa esta lactosa no se absorbe, llega al colon y las bacterias del colon transforman esta Lactasa en CO2 (provoca la distensión del colon, molestias) y AG de cadena corta (se degradan y dan mal olor) y provocan las molestias asociadas a la intolerancia a la Lactosa. Su prevalencia se va dando con el tiempo y es totalmente dependiente de los factores genéticos (asiáticos con gran prevalencia), ya que la lactasa con el tiempo va


perdiendo su acción, no se sabe porque ocurre, siendo muy poco prevalente en los europeos nórdicos, acá l prevalencia es mas menos como un 50% y es por eso que han tenido tanto éxito las leches sin lactosa, por lo general antes cualquier problema de distensión en los consultorios aprox. el 80% de las Sra. dicen que están prendidas y tienen estos problemas, asumiéndose que es de la lactasa. PROTEÍ5AS: La acción se inicia en el estómago con la pepsina. El pepsinógeno es secretado por las células principales y activado por pH ácido (hace que pierda la unidad que bloque al pepsinógeno y se activa a pepsina). La pepsina es una endopeptidasa, específica para enlaces peptídico entre aa aromáticos, que son los que más activan las células G. Desnaturada sobre pH 5, por ello termina su acción al ingresar al intestino. En el intestino cuando llega el quimo estimula la liberación de colecistoquinina que estimula al páncreas a secretar enzimas y bicarbonato. Hay dos tipos de enzimas pancreáticas: Endopeptidasas y Exopeptidasas.

Endopeptidasa, por lo general rompen los enlaces que están dentro del aa y no los que están en las zonas terminales. Exopeptidasas rompen y liberan los aa de las zonas más distales. A modo general, las enzimas que se secretan en el duodeno como precursores inactivos, el primero que se activa dentro de esta cadena es el Tripsinógeno se activa por enterokinasa de membrana, enzima del borde ciliado de los entericitos duodenales. Estas enzimas (degradan proteínas, el organismos las controlan) van a inactivación rápida en el intestino por autodigestión. Primero se activa el tripsinógeno, luego la Tripsina y ésta es la que activa a toda las demás enzimas. La ventaja de esto es que dentro del páncreas, se controla a la tripsina (que ésta no se active), por lo que cuando se activa la tripsina dentro del parénquima pancreático, empieza la autodigestión del páncreas. * Los mecanismos de protección de la Tripsina son: • Inhibidores específicos de tripsina: bloquean la tripsina dentro del parénquima pancreático • Aislamiento de cimógenos en lisosomas: tripsina está bien resguardad en vesículas


• Si se activara por cualquier causa, existe una autodegradación de Sitio de tripsina que es inactivados por tripsina misma (Arg en sitio 17). Por lo que una mutación en este sitio específico, la persona tiene una mayor prevalencia de Pancreatitis: Activación dentro del páncreas de tripsina (enzimas proteolíticas),

donde ocurre una autodigestión del páncreas. Duele mucho y provoca una inflamación muy intensa en el organismo. Absorción de productos de la digestión de proteínas: [lee el esquema] Como conclusión las enzimas que están dentro de la célula juegan un rol importante en lo que es la degradación de los aa. Como se sabe esto?: si uno coloca Dipéptido en el lumen, se absorben mucho más rápido que si uno colocara lo péptidos solos, ya que hay muchos más Carrier para los dipéptido, siendo sólo un 20% para transportar los aa solos, por lo cual su absorción es mucho más lenta, comparado a los dipéptido. LÍPIDOS: en la dieta son compuestos orgánicos complejos siendo los triglicéridos (90-95%), Fosfolípidos, Esteroles (colesterol), vitaminas liposolubles (ADEK) y algunas ceras no absorbibles. La mayoría de los lípidos en la dieta son absorbidos en los dos tercios proximales del yeyuno. Aproximadamente 94% de los lípidos de la dieta son absorbidos, o sea no absorbemos sólo el 6 %, cuando aumenta este porcentaje se habla de esteatorrea, que es demasiada cantidad de lípidos en las deposiciones, que es sinónimo de mala absorción de lípidos. Requisito para su absorción, primero deben solubilizar lípidos en medio acuoso formándose una Emulsión, que es la suspensión de grasa en el agua, para que aumente el área de contacto con las enzimas lipolíticas. Se inicia en la boca con la masticación y los movimientos gástricos (fenómenos mecánicos). Las gotas de grasa

PREGUNTA 10 Mecanismos de digestión y absorción de grasas.


están cubiertas por fosfolípidos, que en general son ingeridos en la comida (FL1:30 con TGC, adecuada para cubrir). Las grasas se Emulsionan a 1 micrómetro de diámetro (óptimos para el paso del estómago al duodeno), a su vez necesita enzimas para la degradación de las grasas, provenientes de: • Lipasas de la comida • Lipasa Lingual • Lipasa Gástrica • Lipasa Pancreática Esto es importante sobre todo en los recién nacidos, pues la leche materna tiene lipasas, en general la lipasa de los recién nacidos es bien activa y la degradación de los lípidos que vienen en la leche ocurre por esta lipasa. La hidrólisis de los lípidos comienza con la lipasa lingual en el estómago (glándulas de Von Ebner) y por lipasa gástrica (que no es imprescindible). Estas lipasas actúan en medio ácido. La CCK disminuye la motilidad gástrica (disminuye le vaciamiento gástrico), estimula la secreción de lipasa pancreática, contrae vesícula (secreción de bilis) y relaja Oddi, para que la bilis llegue desde el tracto biliar hacia el

duodeno. Por lo que el principal factor de estimulación son lípidos intraduodenales. El concepto de Micella: tiene entre 30-100A de diámetro y están compuesto por las Sales Biliares, mono glicéridos y AG, a demás de un pequeño porcentaje de fosfolípidos y colesterol. Estas sirven para atravesar la capa de agua no agitada, tiene el externo polar y el interno apolar, por lo tanto permite que sustancias apolares como los lípidos atraviesen barreras acuosas.

Lipasa: recordando los TGC es un glicerol unido a 3 AG. Así la lipasa separa en el sitio 1 y 3 dejando dos mono glicéridos. Esta posee un Cofactor: Colipasa, las sales biliares pueden inactivar a la lipasa por lo que la colipasa bloquea el sitio que bloquean las sales biliares. Es un cofactor, para que la lipasa pueda activar, la degradación lipídica. Es importante, ya que cuando alguien tiene déficit de Colipasa la función de la lipasa se disminuye notoriamente. Entonces el complejo funcional es la lipasa junto a la colipasa que permite la unión a las micelas y a la degradación de los lípidos.


Tipos de AG: saturado (más dañinos, lineales), monoinsaturados (oleico, del aceite de oliva), poliinsaturado (hacen que se vayan formando las distintas cadenas de carbono). El glicerol puede pasar. El mono glicerol, más los aa de cadena larga, son impermeables a las soluciones acuosas por lo que tienen que formar las micelas junto con las sales biliares (circuito entero hepático). Entra la micela al a célula, la vía principal, es la de acilación por mono glicéridos que restituye lo que son lo TGC, que se desarman en le lumen, pasan desarmados y entran a la célula y se vuelven a armar, se forman los quilo micrones, junto a fosfolípidos y colesterol, éste es el que va por la vía linfática hacia el hígado. Esto ocurre con los principales AG de cadena larga, que son los más apolares y cuestan más de pasar por todos los componentes solubles.

Digestión de los TGC Las más importantes están a nivel del ID, siendo la Lipasa pancreática con la Colipasa, que hacen la degradación de los TGC. Lo que no se degrada llega al IG, que mediante acción bacteriana lo elimina.

Destino metabólico de TGC y AG en el TD: AG de cadena corta, son muy poco polares por lo que atraviesan fácilmente la barrera de agua no agitada. Entonces por efecto de la Lipasa gástrica se absorben en pequeña cantidad lo AG de cadena corta, que van por vía sanguínea (solubles), al hígado.

Lo que hace que todo el TGI, venas (MS, MI,

porta), llegan directamente al hígado. El ID, los AG saturados de cadena larga, pasa lo mismo los de cadena corta atraviesan fácilmente por vía directa a la célula y se van por vía


portal al hígado, en cambio los más grandes necesitan juntarse con un mono glicérido, se reesterifiquen en la célula intestinal, se formen los quilo micrones y van por la linfa a la circulación periférica (ducto torácico). AG tiene dos polos: apolar y polar. Si se tiene muchos forman las membranas que es por entropía la manera más económica energética de encontrarse, la otra manera es formando micelas.

Luego que se forman los quilo micrones que van por vía linfática hacia el tracto sanguíneo, se van a la hígado. La lipasa actúa sobre los TGC, en la zona 1 y 3, dejando mono glicéridos y los AG libres. En pacientes que han comido muy poco o tiene trauma abdominal, se puede reconocer los unas líneas blancas que son los vasos linfáticos intestinales. El ducto torácico, condensa el flujo linfático, llega arriba al lado de la subclavia, y en accidentes o traumas, se puede romper le ducto torácico y este contenido rico en lípidos va a dar a la cavidad pleural: Quilo tórax. Como se puede detectar, ya que al puncionar se saca un líquido

blanquecino (rico en lípidos) si se encuentran altos los TGC, se habla de quilotorax. Si se duda de si se trata o no de un quilo tórax, se le da al paciente una cucharada de crema y eso hace que empiece a aparecer el líquido blanco. El manejo del quilotorax, se hace con una dieta en AG de cadena mediana, ya que como sabemos los AG de cadena larga se van por el torácico, por lo cual disminuye el flujo de linfa y con eso permite que se selle la fístula. Y volviendo al tema crítico, cual es la importancia de las grasas en la alimentación actual, la gordura también está relacionado con el manejo de la obesidad. Xenical: fármaco bloquea la lipasa pancreática, provocando una esteatorrea, mala absorción de lípidos y se van a excreción, pero el problema es que estos lípidos procesados por las bacterias provocan malo olor y pueden provocar diarreas. Bypass gástrico: pueden provocar una mala absorción. Difiere en las enzimas secretadas en el duodeno (enzimas pancreáticas), con el alimento, pues la digestión comienza hacia abajo. VITAMI5AS: Compuestos orgánicos que no pueden ser sintetizados por el organismo, son claves para le metabolismo. Vitaminas A, D, E, K son liposolubles, se absorben con los lípidos y las otras son solubles en agua.


BARRERA MUCOSA: (Seminario y manual) Compuesta por: Mucina + Bicarbonato + Epitelio superficial + fosfolípido + microcirculación de la mucosa La barrera Mucosa es un conjunto de factores tanto anatómicos como funcionales, que permiten mantener un alto gradiente de concentración de H+ entre el lumen y la capa de células de la mucosa (pH 2 a pH 7). Con esto se impide que el ácido y la pepsina dañen la mucosa.

La barrera está formada por tres componentes: 1) Subepitelial: Microcirculación de la mucosa: Aporta el bicarbonato y los nutrientes que necesitan las células. Sustancias como las prostaglandinas y el óxido nítrico intervienen favorablemente en la circulación de la mucosa, aumentando el flujo sanguíneo. 2) Epitelial: Células de la mucosa: Estas células tienen capacidad de reparar la mucosa. Ante un daño, el epitelio lesionado se desprende de la lámina basal y ésta queda cubierta por restos celulares y mucus, protegiendo así a las células subyacentes para que proliferen. Además las células en si son muy resistentes al ácido, gracias a los fosfolípidos de su membrana y a uniones intercelulares que restringen el paso de los protones. 3) Preepitelial: Mucus, bicarbonato y superficie de fosfolípidos. El mucus, está formado por agua, glicoproteínas y lípidos. Es secretado por dos tipos de células: las células superficiales epiteliales y las células mucosas de las glándulas. El bicarbonato es formado por las células parietales, pero es secretado hacia el lumen por medio de las células mucosas. MECA5ISMOS PROTECTORES DE LA MUCOSA GÁSTRICA 1. Epitelio superficial, Conformado por uniones estrechas, generando un epitelio tight que le confieren impermeabilidad al agua, electrolitos como HCl.

PREGUNTA 11 Mecanismos protectores de la mucosa gástrica, factores que modifican su función..


2. Mucus Mucoproteínas lubricante de la Mucosa. Es secretado por el epitelio superficial y las células mucosas de la glándula (células intersticiales). Consiste en una capa de gel viscoso, elástico, adherente y transparente, que cubre toda la mucosa gastroduodenal, compuesto principalmente por agua, glucoproteínas y lípidos. Es un gel que atrapa la secreción alcalina (bicarbonato) de la secreción de las células de superficie. Protege de la acción del HCl (enlentece su retrodifusión) y de la pepsina (enzima que actúa bajo pH 5, que inicia la digestión de las proteínas). Sirve de transporte a la secreción gástrica de Bicarbonato, creando a través de éste un gradiente de pH a medida que los H+ que retrodifunden son neutralizados en la capa de moco. Genera así un microclima para las células mucosas gástrica, donde el pH en las cercanías de la mucosa es 7, mientras en el lumen el pH es de 1 ó 2 Las células que están más a la superficie de la glándula gástrica son las que secretan mucina y bicarbonato, funcionando como un gel protector formado por estos dos componentes, más la célula y fosfolípidos, que determinan la barrera mucosa. Existen autores que dicen que hay distintos tipos de mucus (desde el lumen gástrico hacia las células superficiales de la mucosa). • Mucus laxo

• Mucus denso

• Mucus adherido (aquí quedaría atrapado el bicarbonato, generando el microclima).

Permite la autoprotección del daño de la secreción acida (igual que el bicarbonato) 3. Fosfolípidos (fosfolípidos superficiales activos= Dipalmitoil lecitina) Restringe el paso de HCl, ya que hacen a la capa de mucus muy hidrofóbica 4. HCO3

- (bicarbonato), su secreción al lumen gástrico, actúa como tampón neutralizando los protones que retrodifunden en la capa de mucus. Viene de 3 partes: 1.- es secretado por las células superficiales de la mucosa hacia el lumen gástrico; 2.- secretado por el lado basolateral de la célula parietal; 3.- en el plasma. La existencia de Bicarbonato en estos 3 sectores permite la neutralización de H+ en los distintos niveles. Retrodifusión de los protones, es cuando el protón penetra en el interticio donde será tamponado por bicarbonato de la célula superficial, si pasa el intersticio y llega a la sangre será tamponado por el bicarbonato del plasma 5. Reproducción celular. Permite la restitución de las células por renovación celular o de células que han sido dañadas. Cabe destacar que el epitelio superficial o de revestimiento (que está formado por células secretoras de mucus y de bicarbonato) se renuevan cada 3 – 7 días.


6. Circulación (MBF) Entrega los nutrientes, el bicarbonato, el oxigeno y las HGI que necesitan las células. Es esencial para el funcionamiento de la barrera mucosa (si falla todos los mecanismos fallan). La buena irrigación de la mucosa gástrica estimula todos los factores de protección de la mucosa Pacientes con estrés (hemorragia), producen una redistribución del flujo sanguíneo, disminuyendo el MBF. 7. Prostaglandinas: son ácidos grasos insaturados de cadena larga derivados del ácido araquidónico, procedente de fosfolípidos de la membrana plasmática. Su nombre se debe a que se encontró primeramente en el líquido seminal de la próstata. Las más abundantes del estómago son: PGE2, PGD2, PGF2a y PGI2 Las Prostaglandinas tienen varios efectos sobre las células superficiales, que implica la estimulación de todos los mecanismos protectores de la mucosa gástrica: Estimulación de la secreción de mucina Estimulación de la secreción de bicarbonato Estimulación de la secreción de fosfolípidos Estimulación de la vasodilatación a nivel submucoso, aumento del flujo sanguíneo, lo que permite una reparación de la célula Aumento de la migración de las células de re-sustitución hacia el lumen, favoreciendo la formación de células superficiales. Aumento de la proliferación celular Media efecto de secretina Disminuyen la secreción de HCl, debido a que se unen a receptores E2 en las células parietales, este receptor esta acoplado a proteína Gi. Las enzimas relacionadas con la síntesis La de prostaglandinas son la ciclooxigenasa 1 y 2. La 1 es constitutiva y tiene una función fisiológica. La PGE2 es la más importante a nivel digestivo, cumpliendo con esta función de protección. Misotrol: es una PGE2 que inicialmente se creó para proteger la mucosa gástrica (para lo que está autorizada su venta), además madura el cuello uterino y favorece el aborto. El tomar prostaglandinas sintéticas se llama citoprotección directa. Cuando hay un estímulo inflamatorio se induce la COX-2 y las prostaglandinas “llevarán” el sistema inmune a la zona que está dañada, se activa mediadores de la inflamación. Fármacos que bloquen la acción de las prostaglandinas estarán alterando la función de defensa que determinan. Los anti inflamatorios, como la aspirina, bloquean esta acción inflamatoria de la prostaglandina, tanto COX-1 como COX-2. Entonces, la prostaglandina dos también se verá afectada, y el sistema digestivo no tendrá mecanismos de defensa y así la mucosa queda susceptible al daño del ácido.


Actualmente están saliendo fármacos que bloquean selectivamente la COX-2, para proteger la COX-1 y no se afecte la mediación de procesos fisiológicos, como la capacidad de protección de la mucosa gástrica. Cabe destacar que existe la citoprotección directa que se nombro anteriormente, y la citoprotección adaptativa. La citoprotección adaptativa es cuando el estómago está sometido a la acción prolongada de irritantes débiles (por ejemplo tomar una copa de vino todos los días, comer ají todos los días o el tratamiento crónico con fármacos como la cardioaspirina) y la mucosa gástrica reacciona con un aumento de prostaglandinas (adaptativo). FACTORES QUE MODIFICA5 LA FU5CIÓ5 DE LA BARRERA MUCOSA (protectores y agresivos) 1.- Inflamación: induce producción de Prostaglandinas (aumenta la protección) La inflamación es el estimulo necesario para inducir a la enzima ciclooxigenasa 2 que sintetiza prostaglandinas, estas prostaglandinas aumentan la protección en la barrera mucosa. 2.- Oxído 5itrico: Producido por las células endoteliales vasculares a partir de la L-arginina por la enzima NOSintasa, - Aumentan el flujo sanguíneo en la mucosa gástrica (mecanismo protector de la barrera mucosa). - Disminuye el daño producido por etanol y por ET-1. - Inhibe la adherencia de neutrofilos al endotelio de la microcirculación gástrica. 3.- Fármacos anti-inflamatorios no esteroidales [AI5ES] (inhiben PROSTAGLA5DI5AS) Los anti-inflamatorios, como la aspirina, tienen 2 efectos: uno sistémico, en que se inhibe a las ciclooxigenasas, disminuyendo así la síntesis de prostaglandinas, y un efecto local (ya que la aspirina es ácido acetil salicílico), es un ácido débil (Pk: 3,5) se encuentra no disociado a Ph luminal (1 ó 2), por lo que a medida que se disuelve en el estómago, va difundiendo a través de la capa de mucus donde el Ph va aumentando hacia la cercanía de las células, como las células mucosas superficiales tienen un microclima de Ph 7, el ácido se hace hidrosolubre, no pudiendo salir de la célula. Dentro de la célula libera protones con lo que daña de forma directa a las células de la mucosa gástrica. AINES + NO: es suficiente para mantener el MBF 4.- HELICOBACTER PYLORI Bacterias descritas por Barry Marshal y Robin Warren, que causan la enfermedad por ácido gástrico siendo el factor más importante para la generación de gastritis crónica y además relacionada con cáncer gástrico (un factor importante de taza de mortalidad en hombres, Chile tiene un 95% de hospitalizaciones de cáncer gástrico con H. pylori). Estas bacterias son un bacilo gran negativo que tienen flagelos. La H. pylori tienen la capacidad de vivir en ambientes ácidos, ya que tienen ciertos mecanismos defensivos que lo permiten. Se caracterizan por tener ureasa, enzima que le permite sintetizar amonio, que neutraliza el ambiente ácido, como una “capita de amonio” por lo que puede vivir en ambientes ácidos; mucinasa, que destruye la mucina; y finalmente un flagelo, que le permite resistir a los movimientos del estómago. Cuando esta bacteria prolifera, disminuye


la barrera de mucosa y por lo tanto permite que el ácido dañe las células gástricas, produciéndose inflamaciones y úlceras. Inflamaciones crónicas pueden determinar cáncer gástrico. La gracia de esto es que uno lo puede tratar con antibióticos. 5.- E5FERMEDAD ULCERA PÉPTICA - Sobrepasar la capacidad defensiva de la mucosa gástrica y duodenal bajo el efecto del acido y de la pepsina y dañan la mucosa - Infección por H. pylori - También surge en contextos de hipergastrinemia, en que hay tumores no controlados secretores de gastrina, lo que determina una hipersecreción de ácido. - Efecto de alcohol - Anti-inflamatorios no esteroidales, que bloquean las prostaglandinas, que regulan los mecanismos protectores de la barrera mucosa.

I5HIBIDORES DE LA BOMBA Para inhibir la secreción ácida de la célula parietal, se puede bloquear a 4 niveles:

Receptor de Acetilcolina Receptor de Gastrina Receptor de Histamina Bomba de protones

1.- Bloquear ACh, se hacía una vagotomía, pero ésta además de disminuir la secreción tenía múltiples consecuencias (se hacía hace 20 años). 2.- Bloqueadores selectivos de receptores de H2, como la Famotidina y la Ranitidina. El problema es que producen taquifilaxis, es decir funcionan bien al principio, los

primero 10 días, pero a largo plazo se mantiene la secreción ácida. (¡Ojo!, los anti-histamínicos bloquean selectivamente los receptores de H1) 3.- El fármaco que se utiliza actualmente es bloquear la bomba de protones a través de un fármaco llamado OMEPRAZOL Es importante que al dar un tratamiento con AINES por ejemplo debe darse de forma muy precisa, debido a su efecto en disminuir la producción de PG, disminuyendo la relación entre factores protectores y factores agresivos, por lo tanto se debería dar AINES junto con un bloqueador de bomba de protones o con un bloqueador de H2. Por último no olvidar efecto protector, actualmente se publico en JAMA que pacientes con tratamiento con bloqueadores de la bomba de protones aumentan el riesgo en un 30% de adquirir neumonía, todo esto porque se pierde el efecto protector que tiene la secreción ácida.


Se contesta lo mismo de la pregunta 3 y se agrega a continuación lo que viene que es la secreción de pepsina y factor intrínseco PEPSI5A - Se secreta como una pre-enzima pepsinógeno, que en ambiente ácido se transforma en pepsina y que participa en la degradación de proteínas - Transformación a pepsina en pH bajo 5 - Luego la misma Pepsina estimula paso de pepsinógeno a pepsina - Inicia digestión de las proteínas, pero no son indispensables para este proceso. El estómago inicia la digestión de las proteínas pero no es imprescindible si lo son las enzimas pancreáticas para la digestión de proteínas. FACTOR I5TRÍ5SECO

- Muco proteína secretado por las células parietales - Se combina con Vitamina B 12 en el estómago - Imprescindible para la absorción de esta vitamina a nivel del ileon. - Es indispensable ya que el estómago es el único lugar en que se libera. Si no hay FI, no hay absorción de

esta vitamina 12. La Vitamina B12 tiene 2 grandes funciones; para la síntesis de glóbulos rojos y para la síntesis de mielina. (Se produce anemia, se cae el pelo)

»Bilirrubina Pigmento que constituye un componente fisiológico normal, pero en ciertas condiciones se vuelve tóxico y ataca el SNC (no ataca la corteza cerebral por lo que la gente con alteración de la bilirrubina presenta una inteligencia relativamente normal), en los adultos puede aumentar sin producir tanto daño, no así en los recién nacidos. Se utiliza en el diagnostico de enfermedades principalmente hepáticas. »Origen de la bilirrubina Esta se obtiene a partir del grupo HEM, que se libera desde: - Globulos rojos: Viven alrededor de 120 días, al envejecer son llamados senescentes (presentan alteraciones en su membrana), y al ser destruidos liberan su principal compuesto, la hemoglobina y a partir de esta se obtiene el grupo HEM. Un 80% de la bilirrubina se obtiene de esta fuente. - Citocromo P450 y mioglobina: también poseen grupo HEM.

PREGUNTA 12 Regulación de la secreción gástrica: Mecanismos hormonales, nerviosos y locales.

PREGUNTA 13 Metabolismo de la bilirrubina y amonio.


»Formación de bilirrubina Los glóbulos viejos son fagocitados por macrofagos del bazo, médula ósea e hígado (células de Kupffer), donde son destruidos, liberando hemoglobina que sufre transformaciones liberando su grupo HEM. El grupo HEM es transformado a biliverdina (de corta existencia) y esta es transformada en bilirrubina indirecta (insoluble en agua), esta pasa al plasma, luego al hepatocito, donde es solubilizada y pasa a ser un componente de la bilis (250-300 mg diarios). En el hepatocito hay hemoxigenasa (enzima no-hemoglobina) que es capaz de transformar el grupo hem de otros compuestos (por ejemplo del Citocromo P450) en bilirrubina. Como esta bilirrubina no es soluble en agua (no conjugada) viaja en el plasma unida a albúmina. »Proceso de la formación de bilirrubina - El grupo HEM es un anillo tetrapirrolico, que contiene fierro en su interior. - La hemoxigenasa rompe este anillo, liberándose fierro, CO y produciéndose biliverdina - Luego gracias a la enzima biliverdin-reductasa puede transformar esta molécula en bilirrubina (esta enzima además cumple otras funciones importantes, interviene en el metabolismo de la glucosa, interviene en estrés oxidativo, en el crecimiento celular, en la apoptosis y en la regulación de algunos genes). - Esta bilirrubina recién formada es insoluble en agua ya que presenta grupos polares, donde hay hidrógenos que se ubican hacia el interior de la molécula dejando sus grupos polares a la periferia. - La bilirrubina no conjugada pasa al plasma, donde viaja unida a la albúmina, hasta el hepatocito, donde puede ingresar por dos formas: • por difusión pasiva: pero es muy poca la que lo hace de esta forma. • por transportador: la mayoría lo hace de esta forma. Se separa de la albumina e ingresa a la célula por un transportador aniónico OATP. - Dentro del hepatocito hay glutation S transferasa que recibe el nombre de ligandina A, a la cual se une la bilirrubina y es retenida al interior del citoplasma, impidiendo que vuelva al plasma, por la atracción que ejerce la albúmina. - Dentro de la célula la bilirrubina es solubilizada (conjugada) por la unión con ácido glucurónico, gracias a la glucuronil transferasa. - Se puede formar bilirrubina mono o diglucurónido (1 o 2 moléculas de ac. glucuronico). - Esta bilirrubina conjugada puede: • Ir al plasma: por lo que presentamos concentraciones tanto de bilirrubina no conjugada (unida a albumina) como conjugada. • Ser excretada al canalículo biliar: Es lo que ocurre principalmente. Es llevada al canaliculo biliar gracias al transportador MRP2.


»Medición de la bilirrubina en el plasma - Bilirrubina directa: Reacciona con diazo-reactivo dando una coloración púrpura, que al medirse con el espectro fotómetro y determina la cantidad de bilirrubina. Esta corresponde a la bilirrubina conjugada. - Bilirrubina indirecta: Si además se agrega un solvente orgánico (acelerador), como etanol se puede medir la no conjugada. La suma de ambas es la bilirrubina total. »Destino de la bilirrubina El organismo tiende a deshacerse de este pigmento, para lo cual lo metaboliza. La bilirrubina conjugada llega al intestino y tiene dos posibilidades: - Perder los ácidos glucurónicos por la beta-glucuronidasa (de tipo bacteriano) y vuelve a ser bilirrubina no conjugada, es reabsorbida y vuelve al hígado, y se repite el ciclo. Ocurre en menor medida - Llegar al colon y las enzimas bacterianas producen modificaciones en ella, produciendose urobilinogeno y estercobilinogeno, otros cambios adicionales la trasnforman en urobilina y estercobilina. El urobilinogeno, por accion de bacterias colonicas es reabsorbida, llega al hígado, luego al plasma y se elimina por la orina (entre 0 y 4 mg por 24 horas de urobilinogeno urinario). La estercobilina es eliminada por las deposiciones (entre 50-250 mg por 24 horas de estercobilina en las deposiciones.)


»Amonio El amonio es muy tóxico para el organismo y se puede presentar de dos formas, dependiendo del pH: -NH3 (amoniaco, no ionizado): difusible, pasa fácilmente membranas -NH4+(amonio, ionizado): necesita transportador para pasar de un compartimiento a otro. En condiciones normales (pH fisiologico) la mayor parte está ionizado, pero hablaremos indistintamente de amonio para los dos compuestos. »Formación de amonio - Las proteínas son digeridas en oligopeptidos y aminoácidos, como la glutamina y la mayor parte son absorbidos, pero quedan algunas proteínas en el lumen, además de enzimas de secreción pancreatica, proteínas proprovenientes de la descamación del epitelio, etc. Estas llegan al colon donde las bacterias las transforman en aa o amonio. -Una cierta cantidad de urea que se forma en el hígado es secretada hacia el intestino, donde las bacterias que tienen una ureasa que la transforman en amonio, Entonces, desde el intestino pasan a la sangre portal el amonio y glutamina, los cuales entran al hepatocito. El amonio puede ser eliminado a nivel del hepatocito por su transformación en urea, la cual llega al riñón y es excretado en la orina. Además el riñón produce amonio que llega al hígado para ser metabolizado o también puede llegar a otros órganos que lo utilizan como sustrato, como el músculo, pulmones y cerebro.


»Metabolización del amonio El hígado en condiciones normales elimina 100% del amonio (como urea o glutamina). En el hígado hay: - glutaminasa: transforma glutamina en glutamato y amonio. - glutamina sintetasa: une glutamato y amonio formando glutamina. Hay diferencias funcionales en las zonas del lobulillos: - La zona I es rica en glutaminasa, por lo que forma gran cantidad de amonio que luego se transforma en urea - La zona III es rica en glutamina sintetasa, por lo que todo el amonio que no se alcanza a metabolizar en la zona I, se transforma en glutamina. Entonces llegan a la circulación glutamina y urea, esta última luego es excretada a nivel de riñón.

»Efecto del amonio en el organismo Los astrocitos necesitan del amonio para transformar el glutamato en glutamina, pero si hay un exceso de amonio, se produce más glutamina de la necesaria, esta puede entrar a la mitocondria, produciendo que estas se inflen, inflándose a su vez los astrositos. Esto se denomina encefalopatíaportal en que se produce edema cerebral que puede comprimir al bulbo y producir la muerte. Si la función del hígado de metabolizar amonio, se ve interrumpida (por falta de sangre al hígado o daños hepáticos) este continúa circulando por el organismo, produciendo muchos daños.


Recordar que 5O tuvimos esta clase el 2010, la dejaré igual, en caso de cualquier cosa. “La flora es individual es bacterias dominantes y subdominantes” nose que quizo decir dado q no fui a la clase pero estaba en la diapo La Microflora Intestinal es Importante en: • Maduración del sistema inmune • Desarrollo de morfología intestinal normal • Mantención de respuesta inflamatoria continuada y balanceada inmunológicamente • Refuerza función de barrera de la mucosa intestinal • Previene adhesión de microrganismos patógenos y entrada de Alérgenos • Contribuye a los requerimientos corporales de ciertas vitaminas Biotina, Complejo B y Vit. B12 • El uso de antibióticos, las enfermedades y el envejecimiento reducen su rol beneficioso Bacterias Intestinales • Flora entérica • Bacterias nativas, adquiridas el primer año de vida • Bacterias transitorias, ingeridas continuamente del ambiente…alimentos y bebidas. Bacterias luminales • Esófago, estómago y duodeno… • Escasas bacterias adherentes a la mucosa o en tránsito. < 10 3 bacterias por gramo de contenido • Acido, bilis y jugo pancreático, destruyen a la mayoría de microbios ingeridos. • Actividad motora fásica propulsiva impide colonización estable del lúmen. Bacterias y los nùmeros • EED < 10 3 bacterias • Yeyuno 10 4 • Ileon terminal 10 7 Gram (-) aerobios algunos anaerobios obligados • Colon 10 12 anaerobios. (100.000 veces más que el ileon) I5TESTI5O SUPERIOR • Tránsito rápido, densidad bacteriana baja • Alto impacto en la función inmune • Interacción bacterias / estructuras linfáticas de la mucosa de intestino delgado. COLO5 • Tránsito lento • Proliferan microorganismos • Fermentan sustratos disponibles de la dieta como secreciones endógenas

PREGUNTA 14 Características de la flora bacteriana colónica: rol fisiológico..


I5TESTI5O ADULTO • 300-500 diferentes especies de bacterias • 50% No identificadas. No cultivables • 30-40 son el 99% de la población total • Anaerobios estrictos 100- 1000 > aerobios GE5EROS DOMI5A5TES • Bacteroides • Bifidobacterium • Eubacterium • Clostridium • Lactobacilos • Fusobacterium • Varios cocos Gram (+) anaerobios • Menor número Enterococos y Enterobacteriaceae

Función de la motilidad del intestino delgado: • Mezcla del contenido con secreción gástrica y enzimas • Circulacion de contenido intestinal para facilitar el contacto con mucosa • Propulsión de contenido intestinal

PREGUNTA 15 Motilidad del intestino delgado, variaciones entre los periodos de ayuno y post prandial, rol de los esfínteres.


En la normalidad las células de caja mantienen un REB de 3 a 12 ciclos minuto. En condiciones basales se catilla el complejo motor migratorio que describe más adelante. Mecanismo fisiológico de la contracción en el intestino (ver foto)

Nota : reflejo intestinal, el intestino se paraliza frente a una distensión en algún segmento. Esto es importante en las obstrucciones. CMM: Se observa en ayuno y es generado por SNE Cumple la función de house keeping o dueña de casa, que barre el intestino moviendo los restos de los alimentos.


1. REB sin contracción 2. A los 20 minutos REB más PE ocasional contracción ocasional 3. A los 50 minutos cada uno de los REB se acompaña con PE contracción máxima Fase I: etapa en la cual no hay PE, hay solamente REB que siempre esta presente y no hay actividad motora. En el ser humano, esta actividad dura alrededor de 20 minutos, donde no se tendrá actividad motora.

Fase II: etapa en la cual, en forma irregular aparecen PE y contracciones, en forma irregular. Es la fase más larga, y en periodo diurno dura alrededor de 50 minutos.

Fase III: cada una de las REB tiene PE y es una actividad perfectamente regulada. Dura alrededor de 10 minutos. (ES LA FASE MÁS CORTA)


¿Por qué se llama migratorio? Porque esta actividad migra desde el antro hasta el ileon terminal. Se demora 80 minutos en alcanzar el ileon. En pacientes en los que uno sospecha una enfermedad, la ausencia o presencia de la actividad me va a indicar fundamentalmente si el SNE está funcionando correctamente. Hay enfermedades en que el SNE se daña, se producen dilataciones en intestino y el contenido intestinal no avanza. Esta actividad del CMM se altera o desaparece en condiciones donde se compromete el SNE. Una enfermedad es la Pseudo Obstrucción Intestinal de carácter neuropático. La actividad del CMM se mantiene en forma indefinida mientras se mantengan las condiciones de ayuno. Cuando una Fase III llegue al ileon, una nueva Fase III se iniciará en el antro. No es una cosa 100% de reloj. La fase III antral (no la intestinal) se relaciona con variaciones cíclicas de la motilina en el plasma. Desaparece luego de la alimentación, por un periodo que es proporcional a la carga calórica ingerida. En general, la ingesta de alimentos interrumpe esta actividad. Los mecanismos involucrados en la desaparición del CMM son 2: la pérdida de la actividad vagal (después de una vagotomía se pierde este efecto de la alimentación) y la liberación de otras hormonas. Si uno come y tiene una vagotomía, no se detiene el CMM. En perros, se enfriaban los nervios vagos, con lo que se interrumpía la actividad vagal. Rol de la motilina Esta hormona, cuando uno mide esta actividad, se encuentra que relacionado con la Fase III del CMM en el dudodeno, los niveles de esta hormona aumentan. Si se inyecta motilina se genera Fase III, y se pensó que la motilina era la hormona determinante de la Fase III. Luego se vio que la motilina subía luego de que empezaba la Fase III, y se descartó el rol de la motilina. Sólo tiene que ver con Fase III pero a nivel del antro, y no a nivel del intestino delgado. Rol del CMM Uno pensaría que durante los periodos de ayuno, donde no hay alimento en el estómago o intestino, no debiera haber actividad motora. Pero ya vimos que no era así. Pacientes en los cuales, por alteración de neuronas, no hay actividad cíclica del CMM, se produce un aumento de la población bacteriana en el intestino delgado, donde normalmente la población bacteriana es baja. Probablemente, esto se debe a que esta actividad toma todos los residuos alimentarios que no han sido movilizados por la actividad propulsiva normal del intestino hacia el ileon, y van tomando fibras, restos celulares, y los impulsan hacia el ileon, evitando que hayan restos alimentarios sobre los cuales puedan alimentarse las bacterias. Tal vez el principal rol del CMM es mantener una cierta “esterilidad del intestino delgado”. Esto lo hacen en relación con otros dos mecanismos: la presencia de la válvula iliocecal y con la presencia del ácido clorhídrico a nivel del estómago, todo lo que evita la contaminación del intestino delgado. Esto último es la función de los esfínteres, la esterilidad y separar compartimientos.

Capítulo V

BIOEERGÉTICA Y METABOLISMO

Agradecimientos a Felipe Parra Ulloa

172 EXAME FCM II – Capítulo V: Bioenergética y Metabolismo

5ormalidad Biologica: es la tendencia o acercamiento de los organismos a un estado de equilibrio dinámico, mediante ajustes de la actividad metabólica a cambios del medio externo, es decir Homeostasis

El metabolismo intermediario es un conjunto de reacciones químicas catalizadas y reguladas por

distintas enzimas, estas reacciones están acopladas y poseen metabolitos en común, proveen de energía paras los procesos de reproducción, crecimiento, diferenciación y mantención del estado estable del organismo hasta llegar a un estado de mantención, en el cual la entrada de materia y energía está aproximadamente equilibrada con el trabajo celular, realizado y la termogénesis.

Y debemos tener clara la diferencia con el metabolismo especializado; que son las reacciones bioquímicas íntimas del interior de la célula, que depende del metabolismo intermedio.

La actividad del metabolismo intermedio se divide en: a) La fase degradativa toma el nombre de Catabolismo, constituyendo un conjunto de estructuras

metabólicas degradativas, oxidativas que producen energía química en forma de ATP, poder reductor y precursores metabólicos.

b) Por el contrario, la fase biosintética denominada Anabolismo, constituye la fase de síntesis de nuestras biomoléculas a través de procesos que requieren energía, poder reductor (a veces) y elementos esenciales para las enzimas.

El catabolismo se acopla funcionalmente con el anabolismo, o sea, son 2 fases que giran por separado,

pero que están acopladas desde el punto de vista funcional. El catabolismo, o combustión de los combustibles metabólicos genera algunos elementos que no pueden ser procesados más allá por nuestras células y se eliminan (CO2, Agua, Urea, etc), pero lo importante es que se genera energía química, poder reductor (en la forma de estos nucleótidos reducidos), y precursores. El ATP produce, en general, las funciones celulares (no olvidemos el trabajo eléctrico, el trabajo contráctil, el trabajo de transporte contra gradiente, pero lo que nos interesa en este caso, es el trabajo químico o biosintético, es decir, estos elementos producidos por el organismo(poder reductor, ATP) más los elementos suministrados por la dieta, los llamados “precursores esenciales”, y que nuestro organismo no puede fabricar a velocidades fisiológicas, permite a la célula fabricar sus biomoléculas para realizar las funciones que le competen, de tal manera que el catabolismo oxidativo y el anabolismo son 2 fases metabólicas que funcionalmente están acopladas.

BIOENERGÉTICA Y METABOLISMO

PREGUNTA 1 El metabolismo intermediario y sus fases (características y acoplamiento funcional). Características de las vías metabólicas.

Concepto de normalidad biológica.


Características del metabolismo intermediario Estrategias que optimizan el funcionamiento • Anfibolismo en un sentido y otro • Anaplerosis: vías accesorias • Metabolitos centrales • Metabolitos Reutilización Optimizan su regulación • Control de la actividad o concentración de las enzimas • Vías en cascada con la posibilidad de amplificación de señales, • Reversibilidad indirecta de vías opuestas, • Sistemas multienzimaticos organizados • Compartimentalización de procesos

Conceptos Claves: Anfibolismo y Anaplerosis Tipos de Vías: Conformación:metabolitos centrales; de reutilización

Estructura: lineales, cíclicas, ramificadas (central), en cascada (amplificación) Reversibilidad

Regulacíon Metabólica: Concentración y Actividad Sistemas Enzimáticos: Polienzimáticos (en mb); Multienzimáticos y Vías opuestas en compartimentos (ejemplo glicolisis pericentral y síntesis de novo de glucosa periportal)

Catabolismo En un aumento NADH/NAD Enzimas involucradas cataliza Glucolisis Disminución por acción de

masas Gliceraldehído 3p-dh Gliceraldehído 3p a 1,3

bip-glicerato Ciclo de Krebs Reacciones catalizadas por las

deshidrogenasas isocitrica, alfacetroglutarica y málica son inhibidas por accion de masa, Además el NADH inhibe alostericamente a la deshidrogenasa piruvica y la citrato sintasa.

Dh isocitrica, alfacetoglutárica y málica Citrato sintasa (alost.)

Cadena respiratoria

Reoxida el NADH pero hasta cierto punto, puede no dar abasto

B oxidación Disminuida por acción de masa Acil coa dh b-hidroxiacil coa dh

Ruptura tiolítica del b-cetoácido para llegar hasta acetil-coa y acil-coa

Desaminación

Fracción mitocondrial genera NADH, se ve inhibida

glutamato deshidrogenasa

De glutamato a a-cetoglutarado y amonio

PREGUNTA 2

Participación de la relación [NADH]/[NAD ] intracelular en la regulación de las dos fases del metabolismo intermediario.


Anabolismo En un Aumento NADH/NAD Enzima Involucrada cataliza GNG Porque es un proceso reductivo

se ve favorecido. Se requieren 2 gliceraldehido-3-P por glucosa

Gliceraldehído 3p-dh 1,3 bip-glicerato a Gliceraldehído 3p

Biosíntesis de TAG

Solo paso previo glicerol 3p dh Formación glicerol p

Aminación Fracción citosólica se favorece Glutamato dh Formación glutamato Cuerpos cetónicos

Predominio de 2do cuerpo hidroxibutirato por sobre acetoacetona

3-hidroxibutirato dh Reduce acetoacetato a 3-hidroxibutirato

Tambien se puede agregar ejemplo del alcohol. (Cuidado en el caso del coma etílico, donde se ve un aumento de 5ADH/5AD, sin embargo la G5G no se hace efectiva, si bien se favorece la enzima allí mencionada) La glicemia es la [] de glucosa en la sangre , la cual debe mantenerse en ciertos límites estrechos. Lo normal es que se encuentre bajo 100 mg/dl (1g/L). La glucosa ingresa al organismo contragradiente por lo que no es un proceso espontaneo y se encuentra acoplado al transporte de Na+, el cual si tiene un gradiente. Fructosa entra por GLUT-5 de la membrana apical del enterocito por transporte facilitado (independiente de sodio). Glucosa y Galactosa entran por el mismo transportador SGLT-1, que es cotransportador de Na,( 2 sodios por cada glucosa se ingresan a la célula), por lo que se requiere actividad de bomba Na/K. Glucosa , Galactosa y Fructosa salen a la sangre por GLUT-2. El ingreso de la glucosa a los tejidos; musc. Esquelético, musc.Cardiaco y Tejido adiposo, y consiguiente normalización de la glicemia, depende de la inducción del transportador GLUT-4 por la Insulina, una hormona hipoglicemiante.

El estimulo para secretar insulina es el alza de la glicemia la cual es detectada en células beta-pancreáticas principalmente, y en el hepatocito. Estas tienen 2 características exclusivas: - GLUT-2 - Glucoquinasa GlucosaGLUT-2 (independiente de Ins)GlucoquinasaG-6-PATPcanal de K+ sensible a pf (sulfaminureas) despolarización Ca+2Secreción Ins.

La glucoquinasa en el hígado favorece la glucógenogenesis y en las células beta-pancreáticas fósforila la glucosa a g-6-p , siendo el sensor de glicemia en esta celula.

→ La Glucoquinasa puede sensar porque: o Sus sustratos es solo glucosa

o Tiene menor afinidad que la hexoquinasa, por lo que se satura a mayores concentraciones

PREGUNTA 3

Regulación de la glicemia y del metabolismo de los carbohidratos.


o Aumenta directamente su expresión con Ins. La hexoquinasa es inhibida alostéricamente por g-6-p, por lo que en hiperglicemia hexoquinasa se satura y se inhibe primero mientras que glucoquinasa aumenta directamente su expresión. Gracias a estas características, la Glucoquinasa es la enz encargada de producir g-6-p y regular la glicemia llevándola a valores fisiológicos. :. La Ins regula la Glicemia mediante: 1. Estimula expresión de GLUT-4 2. Estimula la Glucoquinasa 3. Modificando el metabolismo del Glucógeno por desfosforilación estimulando la Glucogenogenesis. 4. Inhibe la GNG principalmente a través de desfosforilación de la TAMDEM. En caso de hipoglicemia, como el ayuno nocturno, la glicemia se mantiene constante gracias al Glucagón. Cuando la relación Isn/gluc disminuye se regula el metabolismo hepático y renal del Glucógeno. El Glucagón actúa: Glucagón receptor- Gs-adenilato ciclasa AMPcPKAcascada de fosforilación :. El Glucagón regula la glicemia mediante: 1. Hipoglicemia temprana: estimulación de Glucogenolisis hepática mediantes fosforilación de GS (off), FQ(on) ,GF (on) y g-6-fosfatasa (on). 2. Hipoglicemia Prolongada (+12 hr) : estimulación de la GNG mediante fosforilación de la TAMDEM, y consiguiente estimulación de la F-1,6-bPasa. Tamdem: FFQ-2 (f-2,6-P2) y F-2,3-P2asa (f-6-p) El metabolismo de los carbohidratos es un mecanismo que acopla la glucólisis, ciclo de Krebs, cadena respiratoria y fosforilación oxidativa.

Etapa Enzima Alosterica Química Reversible

Otras

+ -

Glucólisis: Proceso citoplasmático de rendimiento neto de 2 ATP en condiciones anaeróbicas. Es un proceso que presenta tres sitios de regulación enz.

1. Glucoquinasa: - Insulina

-Glucosa intracelular.

2. FFQ- I: Fructosa 2,6 biP

AMP

H+

Citrato

ATP

Insulina (expresión)

3. Piruvato quinasa: Ins/gluc en hígado.

Insulina (concentración

El acoplamiento entre la glucólisis y

4.Piruvato deshidrogenasa:

AMP NAD

Intermediarios del

Ins/gluc


el ciclo de Krebs que aporta el AcetilCoa, necesario para el inicio del ciclo.

Complejo (descarboxilasa, transacetilasa, deshidrogenasa). Cofactores: Pirofosfato de tiamina NAD+ FAD Coenzima-A Lipoato

Calcio CoA

ck NADH AcetilCoA ATP Ácidos grasos

Ciclo de Krebs: Su función es sacar el mayor provecho aeróbico del AcetilCoa.)Los productos de una vuelta del CK son: 3 NADH (9 ATP) 1 FADH (2 ATP) 1 GTP (1 ATP) 1 ciclo de Krebs genera 12 ATP

Esta etapa, la regulación afectará la velocidad con la que se realiza el ciclo. Velocidad del ciclo de Krebs: Dada principalmente por tres factores: Citrato sintasa

ADP NADH Succinil-CoA Citrato ATP

Disponibilidad de sustratos (AcetilCoA y oxaloacetato). Baja cantidad de energía. Acumulación de equivalentes reducidos (ADH/AD elevada).

Deshidrogenasa isocítrica

ADP Calcio

ATP

deshidrogenasa a-cetoglutárica

deshidrogenasa málica

Fosforilación oxidativa: tienen como función transferir los equivalentes reducidos hacia el oxígeno, que actuaría como último aceptor. Esto genera diferencia de potencial eléctrico y una gradiente de H+.

ATPsintetasa Actividad de transportadores de sustratos. Translocador ATP/ADP y H+/H2PO2

citocromo oxidasa: Existen 3 mecanismos de translocamiento de H+ hacia el intermembrana (porque tanto complejo I y II usan la ubiquinona): - Ubiquinona. -Citocromo C reductasa. - Citocromo oxidasa. La cit. oxidasa participa en el último paso, movilizando sólo 2 H+. Además, la cit. oxidasa pasa sus e- (con los que moviliza los H+) al O2, generando O2 reducido, que se combinará con H+ del intermembrana para generar H2O.

Alosterico: La citocromo oxidasa, recibe regulación por ATP oADP en su subunidad IV (según el potencial de fosforilación). ATP (-) ADP (+) (ADP desplaza al ATP) Hormonas tiroideas: Actúan en la subunidad Va, también desplazando al ATP, por activación no alostérica (3,5T2 es más activante que T3 el dato más importante jojo). Fuerza protón motriz Disponibilidad de O2: Sólo en condiciones de hipoxia extrema. Desacoplantes: disipan el gradiente H+, desacoplando el transporte de e- y la síntesis de atp. No hay gradiente no hay síntesis de atp. El flujo de e- aumenta su velosidad aumentando el consumo de O2.


La normalidad biológica es la tendencia o acercamiento de los organismos a un estado de equilibrio dinámico, mediante ajustes de la actividad metabólica a cambios del medio externo, es decir Homeostasis Ingesta o ausencia de alimentos varia glicemia[insulina]/[glucagón]: • glucólisis-gluconeogenesis • glucogenogenesis-glucogenolisis • lipólisis-lipogenesis • colesterogenesis y cetogenesis HIPERGLICEMIA [insulina]/[glucagon] acción FOSFOPROTEI5A FOSFATASA: 1. expresión de GLUT-4 en músc. esquelético, cardiaco y adiposo 2. Desfosforilación TA5DEM on FFQ-2 [fructosa2,6,bisfosfato] (+) FFQ-1 y (-) Fructosa1,6bisfosfatasa(+) glicolisis y (-) GNG 3. (On) Piruvato kinasa y Piruvato DH (+) glicolisis 4. Desfosforilación: → GF (off) (-) glucogenolisis → GS (on) (+) glucogenogenesis. 5. Desfosforilación: → TAG-lipasa(off)(-) lipólisis (-) se inhibe la cetogenesis → acetil-CoA carboxilasa(on) malonil-CoA (+) lipogenesis (-) lipólisis (- CAT-I) → diacilglicerol aciltransferasa (on) esterifica el tercer Ác. Graso de los TAG. 6. Desfosforilación: → HMG-CoA reductasa (on)(+)el paso de HMGCoA-mevalonato(+) colesterogenesis. HIPOGLICEMIA [insulina]/[glucagon] acción PKA: 1. Fosforilacion TA5DEM(on) Fructosa2,6bisfosfatasa [fructosa-6-P](+) Fructosa1,6bisfofatasa y deja de estimularse la FFQ-1(-) glucolisis y (+)GNG 2. (+) carboxilasa piruvica x acetil-CoA (paso de Piruvato a oxalacetato) y (+) PEP carboxiquinasa (+) GNG.

PREGUNTA 4

Participación de la relación sanguínea [Insulina]/[Glucagón] en la regulación de la normalidad biológica.


3. Fosforilacion → FQ(on) que fosforila GF (+) glucogenolisis → GS (off) (-) glucogenogenesis. 4. Fosforilacion → TAG-lipasa (on) (+) lipólisis (+) cetogenesis → acetil-CoA carboxilasa (off) (-) lipogenesis 5. Fosforilacion de HMG-CoA reductasa (off) (-) colesterogenesis. La fosforilación y Desfosforilación junto con metabolitos que inhiben la dirección de las vías contrario, contribuyen a la direccionalidad de las reacciónes, de tal forma que no se produzcan ciclos fútiles. La relación Ins/Gluc producirá variación en el metabolismo lipidico a nivel de sus 4 acciones y permiten un manejo concertado sus consecuencias. Ins/Gluc (hiperglicemia) (+) LIPOGENESIS (citoplasma) y COLESTEROGENESIS (citop y mitoc.) Insulina: estimula síntesis hepática de ac.grasos y su esterificación con glicerol, y en el tejido adiposo favorece la síntesis de TAG. → Acciones pro-Lipogenicas de la Ins: Biosíntesis Ac.Grasos (Principalmente Hepatica) 1. Estimula Piruvato quinasa (exclusivamente Hepatica) (+) glicolisis 2. Estimula Piruvato DH (+) formación e incorporación de Acetil-CoA a la mitocondria. 3. Estimula la trasformación de Acetil-CoA en Citrato, el cual sale por acumulación en la mitocondria , y (+) alostéricamente a la Acetil-CoA Carboxilasa, para luego ser nuevamente transformado en Acetil-CoA, reactante de la misma Enz. 4. Desfosforilación de la Acetil-CoA Carboxilasa (on – polimerización) el producto de la enz: Malonil-CoA es (-) alostérico de la CAT-I 5. Estimula la via de las pentosas por consumo de NADPH. Biosintesis de TAG (Higado y adipocito) 6. Estimula GLUT-4 en tejido adiposo favorece glicolisis para la síntesis de glicerol-3-p. 7. Estimula acil-tranferasas 2 y 3 Esterificación en el adiposito se hace con los ac.grasos que entran gracias a la lipoproteína lipasa de mb provenientes de lipoproteínas como VLDL o Quilomicrones

PREGUNTA 5

Participación de la relación sanguínea [Insulina]/[Glucagón] en la regulación del metabolismo lipídico.


Colesterogenesis: 8. Desfosforila HMG-CoA reductasa (on) Ins/Gluc (hipoglicemia)(+) LIPOLISIS Y CETOGENESIS. Glucagón y Epinefrina: favorecen la hidrólisis de los TAG en adipocito y hígado, estimula beta-oxidación en el hepatocito y en caso de estrés en el musculo, y estimula la Cetogénesis (hp) → Acciones lipolíticas de Glucagón: Hidrólisis de TAG 1. Fosforila TAG-lipasa (on) Beta-oxidación 2. Fosforilación de acetil- CoA carboxilasa (off) y la consiguiente baja de malonil-CoA, y por la disponibilidad de Ac.grasos. Cetogénesis 3. Movilización de ac.grasos al hígado beta-oxidación CK no da avasto acumulación Acetil-CoA mitocondria formación de cetoacidos. Colesterogenesis 4. Fosforilación de HMG-CoA reductasa hepática (off) La Cadena Respiratoria (CR) es el tercer componente del eje metabólico, formado por Glicólisis (G), Ciclo de Krebs (CK), CR, Fosforilación Oxidativa (FOX). La G se acopla a CK y la CR para la combustión completa de glucosa en aerobiosis, produciendo ATP. Además, de estos procesos oxidativos (G y CK) se liberan equivalentes reductores vía NADH y FADH2 que posteriormente ingresarán a la CR para reoxidarse y a la vez reducir el O2 a H2O, además con el flujo de electrones (é) se sintetiza ATP. Por lo tanto funcionalmente se describe que en el metabolismo intermediario el catabolismo oxidativo aporta a la CR y ésta reoxida los equivalentes liberando H2O, produciendo el flujo de é que permite la síntesis de ATP para realizar trabajo celular. La CR está compuesta por 4 complejos: I - NAD deshidrogenada II - DH succínica III - Ubiquinona cit-c oxidoreductasa IV - Citocromo c oxidasa Estos complejos están formados por componentes no-proteicos; NAD+, FAD, coenzima Q o Ubiquinona. Y por componentes proteicos; Centros de Hierro Azufre y Citocromos.

PREGUNTA 6

Respiración mitocondrial y termogénesis. Regulación e interrelación de ambos procesos.


Los componentes no proteicos transportan é y protones (p+), por ejemplo en NAD su carbono recibe un p+ y 2 é que quedan unidos a la molécula y un p+ que queda en disolución. SH2 + NAD+ S + NADH + H+ FAD y coenzima Q (que es un transportador interno de la cadena respiratoria, es decir, no cruza completamente la membrana interna de la mitocondria, ver figura Pág.19) transportan 2 é y 2 p+. Los proteicos transportan sólo é. Ver reacciones de complejos en la Pág. 18. El flujo de é y p+ por estos complejos se puede inhibir con la acción de fármacos, complejo I se inhibe con barbitúricos, rotenona, amital y seconal. Al inhibir este complejo aún queda la entrada por el complejo II que se inhibe con malonato y oxaloacetato. Por lo tanto al inhibir cualquiera de estos dos complejos se produce la falta parcial de O2. Si inhibo el complejo III con antimicina–A o el complejo IV con 5aC5, CO, 5a53 (y tb el ATP como regulador alostérico que se verá más adelante) se produce la falta total de O2 por la produción de radical superóxido, volviéndose citotóxica la CR. La relación ADP/O, nos dice cuánto ATP se genera por cada O2 que se reduce a H2O. La producción de ATP desde ADP+Pi consume 52 kJ/Mol. Para NADH la relación ADP/O=3 y para FADH2 la relación ADP/O=2 (recordar las lanzaderas que ingresan estos equivalentes desde el citoplama a la matriz mitocondrial cuando se producen por glicólisis). La energía que sobra de las reacciones se libera como calor (ver rx en la Pág.19) El movimiento de los protones a través de la mb int, desde la matriz mitocondrial al espacio intermembrana, produce que al interior de la mb interna hayan cargas negativas y por fuera de ésta cargas positivas, lo que genera una diferencia de potencial eléctrico, a su vez este movimiento de protones deja la matriz con pH alcalino y el espacio intermembrana con pH ácido, esto genera la diferencia de potencial químico. Los sitios por donde se traslocan los protones son, complejo I y III que sacan 4H+ y el complejo IV 2H+. como la mb es impermeable a los H+ éstos no reingresan y comienzan a acumularse en el esp intermb. generando la diferencia de potencial electroquímico, que equivale al potencial químico más potencial eléctrico. Este potencial electroquímico es utilizado por el complejo V ATP sintasa que genera la fuerza protón motriz, necesaria para unir el Pi al ADP y formar ATP. Por cada 4H+ que salen al EI se forma 1 molécula de ATP en el complejo V. este complejo está formado por subunidades (sale todo en el libro pág. 20) lo más importante es que la unidad hidrofóbica atraviesa la mb y forma un canal de protones por donde reingresan éstos. La otra subunidad se asoma a la matriz y presenta la actividad sintasa catalizando la rx de síntesis de ATP. La teroría del acoplamiento quimiosmótico de Mitchell explica la translocación de H+ acoplada al transporte de é por la cadena, al pasar 3H+ por el canal se protonan las proteínas de éste y gira, al ir girando cambia la disposición con que cada una de las 3 subunidades BETA (catalítica) del nudo se une al ATP y con ello se describen 3 posibles conformaciones; T, L y O. La subunidad beta en L permite atrapar Laxamente ADP y Pi, con otro giro se pasa a T que convierte el ADP y Pi en ATP al cual une con gran afinidad Tensamente, así lo mantiene y no lo suelta hasta que gira el tallo (gamma) pasando a O (Open) para liberar ATP.


El otro protón ingresa por el transportador fosfato manteniendo al H2PO4- neutralizado, para que luego aporte el Pi que se unirá a la beta (según la conformación) y el ATP que forme saldrá al EI por un translocador ADP/ATP para ser usado en trabajo celular. (sugiero que vean la figura de la pag 20 donde se muestra cómo ocurre) La regulación de la FOX puede ser a nivel de la actividad del transportador de Pi y a nivel del translocador, que permiten más que nada una regulación en la velocidad del proceso, y la otra regulación (la más importante) es a nivel de la citocromo c oxidasa. Esta se regula por: 1) disponibilidad de O2 2) fuerza protón motriz 3) potencial de fosforilación PF= ATP/ ADP x Pi ATP es INHIBIDOR alostérico de citocromo oxidasa y ADP es ACTIVADOR pues desplaza al ATP. 4) Hormonas tiroídeas que se unen a Va así produce cambio alostérico de subIV la cual suelta al ATP, por lo tanto tb. son ACTIVADORAS. (ver gráfico pág 22) *** Las regulaciones 1 y 2 sólo toman importancia en condiciones extremas, pues son ctes en situaciones fisiológicas, por lo que la 3 es la regulación más importante! El desacoplamiento de la FOX es por compuestos lipofílicos y tb con carga negativa, estos disminuyen la gradiente que existe entre la matriz y EI. Ejemplo desacoplante, 2,4 Dinitrofenol proteína desacoplante UCP y valicomicina. Al bajar la gradiente también baja o se anula la síntesis de ATP por la falta de fuerza p+ motriz, pero sigue el flujo de é, por lo tanto al desacoplar la síntesis de ATP la velocidad del transporte de é aumenta su veloc máxima y el consumo de O2 tb. Por lo tanto la mitocondria desacoplada tiene mayor consumo de O2 y la energía que sobra se libera como calor. Esta es la base de la termogénesis. La termogénesis se induce por alimentación, por actividad muscular, por el frío, por hormonas, infección, etc. La exposición por varios días al frío aumenta el contenido de UCP-1 esto porque a medida que pasan los días en exposición al frío se produce la aclimatación, disminuyendo el escalofrío que fue la primera respuesta. Con esto aumenta el tejido adiposo pardo y su contenido de mitocondrias, dentro de éstas aumenta tb la proteína UCP-1 o termogenina que transporta p+ al interior de la matriz y produce desacoplamiento de FOX aumentando el flujo de é sin síntesis de ATP. El mecanismo se detalla en la pág. 26, pero se resume en lo siguiente: Estímulo frío/alimento que se censa por el hipotálamo y éste envía la señal de liberar noreprinefina, ella se une a su receptor Beta-3 de la cél del tejido adiposo pardo, esto activa la adenilciclasa, aumenta el cAMP, se activa la PK, se fosforila la TAG lipasa, activándola y ella produce lipólisis, liberando AGL que tiene 3 caminos: 1) entrar a la mitocondria y por beta-oxidación producir acetil CoA que se metaboliza reduciendo dinucleótidos NAD y FAD que van a CR y se expulsan los p+, ahí hay dos caminos para el p+, pasar por la ATP sintasa y formar ATP o ir por la UCP-1 aumentando el flujo de é sin que haya síntesis de ATP, por lo tanto se genera calor.


2) por su naturaleza lipofílica puede unirse a la mb int de la mitocondria haciendo flip-flop y liberando el protón que adquirió en el EI (que por ser ácido dota a la cabeza del AGL con un H+ y al girar lo deja en matriz que es básica) este mecanismo da cuenta del 20% del desacoplamiento que ocurre en la mitocondria normalmente. 3) unirse directamente a UCP1 que lo gira El aumento de GDP es indicador de la falta de energía (está bajo el GTP) por lo que se inhibe la termogénesis y el protón pasa por ATPsintasa. En la pág 26 está el mono que explica la relación hormonal entre tejido adiposo pardo y blanco.. no hay mucho que explicar. El stress oxidativo se define como el desbalance del equilibrio pro-oxidante/antioxidante a favor de los pro-oxidantes, por lo que hay un elevado nivel de especies reactivas que pueden conducir a un deterioro oxidativo de biomoléculas esenciales, perdiendo su función. Si se sobrepasan los mecanismos de reparación y re-síntesis de las moléculas alteradas puede haber pérdida de la viabilidad celular. Un agente pro-oxidante puede ser por ejemplo las Especies reactivas de Oxígeno, generadas en un 2 a 3% del oxígeno consumido en la fosforilación oxidativa donde este no es reducido completamente y se generan estas especies, también se pueden generar especies reactivas del Nitrógeno (ERNS: NO, ONOO) a nivel citosólico. La reacción de Fenton [H2O2 + Fe+2 Fe+3 + OH- + HO.] demuestra la participación de hierro y cobre en la generación de radical hidroxilo. Entre los Mecanismos Antioxidantes podemos incluir 3: a) Enzimas que catabolizan especies reactivas b) Atrapadores de radicales libres y apagadores (extintores) c) Mecanismos de reparación de moléculas oxidadas.

PREGUNTA 7

Estrés oxidativo celular: conceptos básicos (pro-oxidantes y anti-oxidantes intracelulares). Mecanismos moleculares gatillados por EROS y ERNS. Respuestas celulares inducidas por el estrés oxidativo.


Mecanismos Moleculares gatillados por EROS y ER5S Un nivel elevado de EROS Y ERNS puede conducir a: i) activación de factores redox-sensibles, como el Factor Nuclear kappa B (NF-kB) y la proteína activadora-1 (AP-1); con la consiguiente activación de la expresión génica de mediadores biológicos (MnSOD, iNOS, proteínas anti-apoptóticas o de fase aguda) ii) regulación de la función de proteínas por modificación oxidativa reversible de grupos sulfhidrilos (-SH) claves, ejemplo, inhibición de caspasas por S-nitrosilación) Debido al metabolismo en distintos compartimientos se están generando continuamente especies reactivas. Los radicales libres poseen un electrón desapareado en sus orbitales externos, lo que los hace inestable, reaccionando con diversas moléculas con la consecuente alteración de sus funciones biológicas.


Especies Reactivas y su Origen. • O2

- (radical superóxido) • H2O2 (peróxido de hidrogeno) • OH. (Radical hidroxilo) • ROO. (radical peroxilo) formado en peroxidación lipídica. • ROOH (Hidroperóxico orgánico) abstracción de H por ROO . • ½ O2 (Oxígeno singlete) especie exitada formada en la interaccion de radicales ROO. • RO. (Carbonilo excitado) ¨ ¨¨ • NO (oxido nítrico) NOS • ONOO – (Peroxinitrito) reacción entre O2 Y NO. (Especie reactiva secundaria, porque proviene de la reacción de 2 especies primarias) • CLO – ( hipoclorito) mielo peroxidasa de fagocitos.

Ac grasos insaturados son sensibles a oxidación generando especies reactivas.

2/3 del O2 que se consume en la CRM escapa como O2

- o H2O2

Reducciones univalentes de estas especies.


Mecanismos Antioxidantes La eliminación de especies reactivas es uno de los prerrequisitos para la manutención de la viabilidad celular por lo que las células han desarrollado distintas estrategias de defensa antioxidante. 1. enzimas • superóxido dismutasa • catalasa • glutatión peroxidasa 2. 5o enzimáticas • Apagadores B caroteno • Atrapadores GSH a- tocoferol Ac. Ascórbico 3. Mecanismo de reparación y reposición (auxiliares) • Glutation Reductasa • Via de las pentosas. (Aparecen en los mismos lugares donde aparecen las especies oxidantes.)

Son moléculas que chocaron y transfirieron sus electrones o estos saltaron a orbitas exteriores, quedando altamente energizados ya que quedan orbitales internos libres de electrones.

Altamente exitantes


- Mitocondria: se produce O2.- y H2O2, por lo que hay superóxido dismutasa dependiente de manganeso

(MnSOD) para destruir el primero, glutatión peroxidase dependiente de selenio (Se) que destruye el segundo e hidroperóxidos, y glutatión (GSH) que es un tripéptido con una cisteína activa que captura radicales libres. - Lisosoma de los fagocitos: hay ácido ascórbico (vitamina C) como antioxidante. - Peroxisomas: hay catalasas que destruyen H2O2 generado. - Citoplasma: hay CuZnSOD (superóxido dismutasa dependiente de cobre y zinc), glutatión peroxidasa (Se y No-Se dependiente), vitamina C y GSH. - Membranas: se necesitan sustancias liposolubles que derivan de vitaminas: tocoferoles (α-tocoferol de vitamina E), carotenoides (β-caroteno, licopeno), oxycarotenoides (luteína, zeaxantinas) y polifenoles Como operan estos mecanismos: Reacciones enzimaticas: inhiben o limitan la generación de especies reactivas primarias. Esta es la primera línea de antioxidación y sus enzimas de aproximan a la velocidad máxima de funcionamiento.

K altas: por lo tanto son muy eficientes. No existen enzimas para todas las especies reactivas generadas, por lo que son necesarios antioxidantes no enzimáticos. Reacciones no enzimáticas.

a-tocoferol es un dador de H, este estabiliza al radical (reduciéndolo).

liposoluble

El radical se convierte en ROOH

Una vez que actúa el atrapador, el a-tocoferol queda como un radical y tiene 2 opciones.

1. oxidarse y quedar sin actividad

2. recuperación

A


Si es oxidado se pierde su funcionalidad y hay que recuperarlo en la dieta, ya que a-tocoferol es un derivado de la Vitamina D.

el radical a tocoferoxilo reacciona con ácido ascórbico (el se recupera, pero genera radical ascorbilo el cual se recupera por medio de la glutatión reductasa. Esta enzima mantiene su poder reductor gracias al NADP de la vía de las pentosas. Acá se ve la colaboración de sistemas auxiliares, como la vía de las pentosas ,la cual provee el poder reductor, y su importancia en la eliminación de especies reactivas. GSH hidrosoluble , cofactor de la glutatión peroxidasa y glutatión s-transferasa.

para apagar los estados electrónicamente excitados debe importarse β-caroteno. Su estructura tiene 2 moléculas de vitamina, con un sistema con dobles enlaces trans. Al reaccionar con oxigeno singlete, lo desactiva, quedando el β-caroteno excitado. Este tiene 2 opciones para liberar el exceso de energía: emitirlo como calor y regenerar la vitamina u ocupar la energía para hacer un cambio de trans a cis,

B

C

B-caroteno excitado


quedando una molécula sin función extintora de estados excitados, por lo que el trans β-caroteno debe ser recuperado por la dieta. B- caroteno trans + liberación de calor (eliminación de energia) B- caroteno- trans + O2 B- caroteno cis pierde estado funcional y tiene que recuperarse por dieta Mecanismos de Reparación A pesar de estos mecanismos antioxidantes, una proporción de los agentes prooxidantes, pueden sacar el H+ a macromoléculas, dejándolas sin función. Por esto el ataque radicalario a ácidos nucleicos se asocia a mutagénesis y la oxidación de las membranas celulares a una condición de inviabilidad celular. Por lo que son necesarios mecanismos de reparación (describiremos 3) de moléculas dañados por oxidación. OH. Acidos nucleicos : mutagénesis carcinogénesis Proteínas: daño enzimático Carbohidratos: despolimerización Lípidos: lipoperoxidación. Reparación de Membranas, posterior a peroxidación Un fosfolípido de la membrana atacado por un radical libre, genera peroxidación de membrana, cambiando los AG insaturados (de ese fosfolípido) su isomería de cis a trans, perdiéndose la estructura normal y fluidez de la membrana. Para arreglar esto, la fosfolipasa II (activada por Ca) elimina el AG peroxidado y fuera de la membrana la glutatión peroxidasa lo reduce a alcohol (el que ingresa a b-oxidación). Para compensar la pérdida, el ácido araquidónico (en forma de un derivado de CoA) es incorporado a la membrana por acetilasa, reperando la membrana. La reparación de la membrana es uno de los 2 mecanismos más eficientes del organismo. Reparación del AD5 Al tener cargas negativas, el ADN atrae a Fe y Cu que alteran bases (rompen enlaces) mediante la generación de OH. . Para reparar el ADN endonucleases cortan, se repone la base dañada por polimerasas y luego ligasas unen los fragmentos donde se encontro el daño.

Reparación de proteinas

La metionia y la cisteína son susceptibles de oxidarse, reparándose por reducción con GSH o reductasa. Otros aa (como los aromáticos) si son atacados formar endoperóxidos e hidroperóxidos, los que no se pueden reparar, por lo que basta que uno de estos aa sea atacado por un radical libre para que se altere irreversiblemente la proteína y sea marcada para su degradación (proteasas, proteinasas o proteosomas) y debe ser resistetizada.

En Resumen


Concepto de estrés oxidativo: desbalance redox (en que se producen más agentes prooxidativos, que mecanismos antioxidantes) capaz de alterar biomoleculas esenciales con potencial daño o necrosis, por deterioro oxidativo. - Especies reactivas pueden incidir sobre la expresión génica, modulándola por medio de factores de transcripción redox sensibles (proteína activante I o AP-I, STAT-3, alfaB, NF-KB) los que se pueden activar por un medio prooxidante, ingresando al núcleo, estimulando la expresión génica, generando 2 tipos de respuesta: apoptosis (mediadores de apoptósis MnSOD, iNOS y proteínas antiapoptoticas o de fase aguda) o sobreviva y proliferación celular.

Equilibrio entre oxidantes y anti-oxidantes.


5o sé si lo preguntarán, pero era como el ejemplo que abarcaba todo. Igual es harto detalle. Daño hepático alcohólico: tiene 3 componentes claves: - Metabolico: etanol en altas concentraciones, no tiene mecanismo de depósito, por lo que debe oxidarse (con producción de NADH), principalmente en el hígado por citocromo P450 y CyP2E1, lo que acelera la síntesis de especies reactivas, además de producir el radical libre del etanol. - A nivel intestinal: se genera endotoxemia portal, debido a la ingesta crónica de alcohol que aumenta la población bacteriana del intestino delgado, aumenta la permeabilidad macromolecular, lo que favorece la aparición de trozos de membrana bacteriana en sangre portal (endotoxinas o lipopolisacáridos) que se unen a proteína de unión (LPF binding protein) y llegan al hígado por porta. - Celula intrahepática (o de Kuppfer): tiene un sistema de recepción de endotoxinas (R CD14) que sensa la entrada de estas moléculas y permite el aumento de entrada de Ca, activando PKC, que fosforila a proteinas de NOX-2, generadora oficial de radicales superóxidos en macrófagos, generando estrés oxidativo en hepatocitos y en celulas de Kuppfer, generando producción de peroxidación de membranas, oxidación de proteínas y daño al DNA. La celula de Kuppfer con este nivel de estrés oxidativo, expresa un factor de transcripción que la lleva a expresar necrósis. - El estrés oxidativo, puede modificar la transducción de señales, llevando a respuestas patológicas (alcoholismo crónico: desregulación en la expresión génica de hepatocitos y células de Kuppfer y también la pérdida de sistemas antioxidantes).


Acá solo para tener visión general y poder dar ejemplo fisiopatológicos.

Las lipoproteínas plasmáticas son la única forma posible de que los lípidos puedan movilizarse. Son partículas esféricas, que tienen un núcleo (lípidos apolares), una cubierta superficial (lípidos polares) y proteínas superficiales (lipoapoproteínas). Tipos de lípidos (para recordar) 1. Triacilgliceroles, son grasas neutras formadas por una base de glicerol y 3 ácidos grasos. Se almacenan en los adipositos y tienen función energética. 2. Fosfolípidos, son derivados del glicerolfosfato, tienen función estructural (forma membranas biológicas) y también puede hidrolizarse cumpliendo función de segundos mensajeros (DAG, IP3). Muchos derivados de fosfolípidos tienen funciones activas como las prostaglandinas, leucotrienos, etc. 3. Colesterol, es constituyentes de las membranas biológicas tiene función estructural y no posee función energética. Da origen también a hormonas esteroidales (testosteronas, progesteronas, estrógenos, estradiol), también forma vitamina D (absorción de Ca++). En el núcleo de la lipoproteína están los TAG y los ésteres de colesterol y en la cubierta superficial están los fosfolípidos y el colesterol no esterificado.

PREGUNTA 8 Regulación del metabolismo de las lipoproteínas. Participación de proteínas intra y extracelulares.celulares inducidas por

el estrés oxidativo.


Las apoproteínas ayudan a estabilizar la lipoproteína y pueden ubicarse de forma integral o perisférica. Las integrales interactúan con el núcleo apolar por poseer aminoácidos hidrofóbicos quedando firmes a la estructura. Tipos de Apoproteínas Apo B48 (QM): Es producida en el intestino, es una apoproteína integral que nace y muere con la lipoproteína, es estructural. Apo B100 (VLDL, Lpa, IDL, LDL): También es una lipoproteína estructural, pero es sintetizada a nivel hepático. Es ligando del receptor de LDL que se encuentra en distintos tipos celulares. Apo A1 (HDL): También es una apoproteína estructural que ayuda a mantener la estabilidad de la lipoproteína, además actúa como co-factor para la lecitna-colesterol-aciltransferasa (LCAT), que esterifica el colesterol con ácidos grados. Apo E (QM*, VLDL, IDL, HDL): No es estructural y puede ser transferida en la circulación a lipoproteínas para conseguir ciertas propiedades (como a los QM). Actúa como ligando para el receptor de la LDL igual que la B100, pero también es ligando del receptor asociado a LDL que es el LRP. Apo CII (QM*, VLDL, HDL): No es estructural, es un co-factor enzimático para la lipoprotein Lipasa, fundamentalmente para la hidrólisis de VLDL y QM. Apo (a) (Lpa): Ha adquirido importancia en el estudio de la enfermedad cardiaca coronaria, al igual que las LDL. *No se sintetizan con ella sino que las obtienen por tranferencia en la circulación.

Hay 2 lipoproteínas (ricas en TAG), denominadas lipoproteínas madres y corresponden a los Quilomicrones y a las VLDL. Estas lipoproteínas son grandes y ricas en TAG con distintas apolipoproteínas (constitutivas y perisféricas), difieren en su composición pero su metabolización es similar. Quilomicrones Son Lipoproteínas de muy baja densidad, eso quiere decir que el porcentaje de lípidos es del 95 – 98% y con un pequeño porcentaje proteico, además son muy grandes (100 – 150 nm). Transportan TAG y colesterol provenientes de la dieta. En el enterocito se absorben los TAG en forma de MAG principalmente y dentro se vuelven a reesterificar y se constituyen TAG, fundamentalmente con ácidos grasos de cadena larga (más de 12 carbonos). Estos TAG junto al colesterol y los fosfolípidos constituyen micelas en el REL. Estas micelas se combinan con las apoproteínas B48, AI, A II y AIV, sintetizadas en el RER. Luego en el Golgi se hacen las últimas modificaciones y se empaquetan en vesículas que luego son liberadas a la circulación linfática (vasos lacteales o quilíferos), viaja por el conducto torácico y se incorpora a la circulación sanguínea en la subclavia izquierda. Esto lo hace fundamentalmente para evitar al Hígado. La Apo B48 es esencial e indispensable en la mantención de la estructura. VLDL También son de baja densidad (pobres en proteínas) y grandes (30 – 100 nm). En el REL de los hepatocitos se generan TAG de la lipogénesis por exceso de carbohidratos. En este REL también hay colesterol fabricado por el hepatocito, principalmente esterificado. En el RER se sintetiza B100, E, CI, CII Y CIII (la B48 es una proteína truncada de la B100). Pasan al Golgi (son glicosiladas) y luego a las vesículas y son secretadas a la circulación. Primero son secretadas al espacio de Disse y desde aquí se incorporan al plasma. Luego las VLDL son distribuídas principalmente en el tejido muscular y adiposo.


Antes de que veamos las vías de metabolización de las Lipopoteinas es importante que recuerden esto, en el endotelio de los capilares musculares y del tejido adiposos, se encuentra una enzima llamada Lipoprotein Lipasa, es extracelular y está adosada a la membrana externa del endotelio y esta actúa mediante mecanismos hidrolíticos sobre los TAG transportados por los Quilomicrones y las VLDL. Esta enzima requiere de un co-factor enzimático para poder funcionar, que es la apolipoproteína CII.

VIAS DE LAS LIPOPROTEÍ5AS Vía exógena: Involucra a los Quilomicrones. En la circulación sanguínea existe un intercambio de apoproteínas. Los quilomicrones reciben 2 apoproteínas fundamentales (aparte de las que ya tiene) que son la Apo E y la CII (se cree que se las aporta la HDL). La Apo CII actúa con la lipoprotein Lipasa para la hidrolisis de los TAG. Después de esto, los Quilomicrones quedan convertidos en remanentes de Quilomicrones, los cuales son detectados por el Hígado gracias a la Apo E. Estos remanentes quedad con un alto contenido (proporcionalmente mayor que antes, pero en realidad es la misma cantidad) de colesterol, lo que es identificado y depurado inmediatamente por el hígado y el colesterol eliminado a través de la Bilis, incorporación a membranas, síntesis de ácidos biliares o de vuelta a la circulación a través de las VLDL. Vía endógena: Involucra a las VLDL. La mayoría de los TAG sintetizados por el Hígado y contenido de las VLDL son hidrolizados por la lipoprotein lipasa. Reciben de las HDL apo E la cual, en conjunto con la Apo B100 determina la rápida depuración en el hígado y tejidos extrahepáticos. Si se forman remanentes de pequeño tamaño se transforman en IDL, la cual permanece en el plasma durante varias horas y luego es captada por el hígado o convertida en LDL (pierde la apoE).

DIGESTIÓ5 DE LIPOPROTEÍ5AS Digestión extracelular: Las lipoproteínas ricas en TAG sufren digestión por la lipoprotein lipasa. Esta enzima se encuentra unida a proteoglicanos de superficie endotelial. En el hígado predomina la proteína lipasa hepática (HTGL). Acuerdense que se necesita la CII para que esta enzima se active. Digestión intracelular: Los rQM, IDL y LDL (ricas en esteres de colesterol) son incorporadas a las células hepáticas y extrahepáticas vía receptores de membrana que reconocen a la apoE (mayor afinidad) y a la apoB100 (menor afinidad), estos receptores son los de LDL y por los LRP (proteínas relacionadas con el receptor de LDL). Luego que se unen son endocitados (ayudado por la clatrinas) produciéndose endosomas, que se unen con lisosomas y que forman un fagosoma. Antes de que ocurra la digestión los receptores son reciclados (actúa la lipasa ácida, las apoproteinas también se digieren). El colesterol que se ingiere además de sufrir una autorregulación propia al inhibir su propia síntesis mediante la HMGCoA reductasa, activa su esterificación (ACAT) e inhibe la síntesis de receptores de LDL. Metabolismo de las HDL EL hígado y el intestino producen HDL. Estas participan en el transporte reverso de colesterol, es decir, captan el colesterol dese las células por recambio o muerte celular y lo transportan al hígado. Las HDL nacientes son planas como un disco, y eso es porque solo tienen colesterol libre y fosfolípidos (no hay núcleo apolar). Las HDL captan el colesterol libre desde las mb. De distintos tejidos (incluyen macrófagos) mediante el casset ABC, que son bombas que transportan el colesterol no esterificado,


posteriormente hay una enzima que se denomina LCAT, que esterifica el colesterol libre, y esto forma el núcleo apolar ( cada vez se va haciendo más redonda), esto ocurre en la circulación. Posteriormente las HDL transfieren estos esteres de colesterol a otras lipoproteínas a cambio de TAG, este intercambio lo cataliza la CETP proteína transportadora de esteres de colesterol). Luego la HDL puede ser captada por el hígado u otros tejidos mediante los receptores de LDL y reconocimiento de ApoE o puede sufrir una captación selectiva por las SR-B1, en esta captación selectiva, las HDL entregan el colesterol a la mb. celular sin internalización ni degradación de las lipoproteínas (este es un mecanismo anti-aterogénico, depura los esteres de colesterol de las HDL). El colesterol captado por este mecanismo es ingresado mayoritariamente a la bilis. Fase Temprana Fase Tardía *MANTENCIÓN HOMEOSTASIS GLUCOSA - la señal que desencadena todo es una declinación en la glucosa sanguínea de 10 a 15 mg/100ml - baja insulina y sube glucagón - aumenta la GNG hepática con lactato y aminoácidos como sustrato (aa de proteólisis) - disminuye utilización de glucosa extracerebral - el consumo cerebral se mantiene - aumenta la lipólisis (a.g. satisfacen musculo e hígado) - la entrega aumentada de Ac. Grasos así como alteraciones por insulina estimulan cetogénesis hepática - los cetoácidos son utilizados por músculo junto a ac. Grasos - hay una captación esplácnica de alanina aumentada - catabolización de AA ramificados (valina, leucina e isoleucina) fuente principal de nitrógeno para síntesis de alanina (en mclo) - Aumento excreción de úrea (ciclo inducido) - OJO: insulina provoca proteólisis y lipolisis; glucagón: GNG y glucogenolisis.

*CONSERVACIÓN PROTEICA - se disminuye la proteólisis - disminuye la excreción de úrea - disminuye GNG - liberación hepática de glucosa se reduce - cerebro comienza a consumir cuerpos cetónicos (cubre 50-60% de los requerimientos) - saturación vías de utilización cetonas extracerebrales (mclo) => HIPERCETONEMIA - alanina circulante y salida de alanina al mclo se reduce - cetonas son la SEÑAL de escasez proteica, deteniendo el catabolismo de estas. - se estimula la hipoalaninemia por cetonas así baja la excreción de úrea - cetonas también inhiben oxidación de aa ramificados - cetonas reducen utilización de glucosa cerebral - hipoalaninemia reduce GNG.

En el ejercicio intenso y prolongado: Si pensamos en el ejercicio máximo, vamos a tener un estado de anaerobiosis ya que el oxígeno me va a durar poco, por lo tanto, se frenará la fosforilación oxidativa y si esto sucede, se acumulará 5ADH, por lo que Krebs también se detendrá y el piruvato acumulado se desvía hacia la síntesis de lactato, cuya enzima, la deshidrogenasa láctica, además transforma el NADH en NAD+, lo que permite un funcionamiento adecuado de la glicólisis. Recordemos que en anaerobiosis ocurre el EFECTO

PREGUNTA 9

Mecanismos moleculares de adaptación al ayuno prolongado y al ejercicio intenso y prolongado.


PASTEUR que explica un aumento de la velocidad de glicólisis debido a que la célula capta la disminución de ATP (de los clásicos 38 ó 36 ATP ahora tengo 2), lo que hace que la FFQ-1 se active mucho más (con menor potencial de fosforilación funciona mejor).

Ejercicio intenso corto En esta etapa la energía es otorgada por depósitos de creatinina P y ATP y luego de unos minutos se utiliza el glicógeno muscular el que pasa a G6P y esta entra en glicólisis. Esta fase es anaeróbica, acumulándose lactato en músculo ejercitado y circulación.

Ejercicio prolongado Durante esta fase el lactato debe ser oxidado o reconvertido en glucosa. Debe reponerse el ATP, creatinina y el oxígeno. Así al glicógeno muscular se agregan sustratos circulantes, tales como alanina y lactato que entran a G5G. Por otro lado aumenta la captación de glucosa plasmática por lo que el hígado produce mucho más glucosa por gluconeogénesis (pensando que ya se acabó el depósito de glicógeno). Se liberan cada vez más aa por proteólisis muscular. Al final, el sustrato predominante son los ácidos grasos liberados a partir de triglicéridos del tejido adiposo, que aportan 2/3 de las necesidades de energía durante el ejercicio mantenido. Salvo el aumento del piruvato y lactato circulantes, debido a la estimulación de la glicólisis, los cambios de los sustratos plasmáticos son similares a los que ocurren en el ayuno, pero más rápidos.

En un ayuno superior a las 12 horas, sucede lo siguiente: Se acaban las reservas de glucógeno. La relación insulina/ glucagón sanguínea disminuye y el glucagón activa la gluconeogénesis hepática. La GNG utiliza como precursores a lactato, glicerol y aminoácidos (alanina, que es sacada del músculo). Lactato y alanina son convertidos a piruvato y glicerol es convertido a dihidroxiacetona- fosfato. El glucagón estimula la lipólisis (tejido adiposo) y la b oxidación en el hígado, esto produce un aumento del AcetilCoA que activa a la carboxilasa pirúvica e incrementa la velocidad gluconeogénica. Paralelamente, el glucagón inhibe el paso de PEP a Piruvato, porque inhibe a la piruvato quinasa, a través de la fosforilación por la proteína quinasa A, esto inhibe la glicólisis. El glucagón inhibe a la enzima tandem, y disminuye así la concentración de la fructosa- 2,6- bisfosfato, inhibidor alostérico de la Fructosa-1,6- bisfosfatasa y activador alostérico de la fosfofructoquinasa-I lo que aumenta la velocidad de la GNG y disminuye la velocidad glicolítica. A los 10 días de ayuno se pasa a una fase tardía tendiente a minimizar la tasa de degradación de proteínas, disminuyendo también la utilización de glucosa, de hecho el cerebro que usa normalmente 100 a 125 grs/día disminuye su uso a 80 grs/día. La GNG disminuye, debido a que algunos precursores de la GNG son aá (como la alanina); si estamos tratando de mantener nuestras proteínas es lógico que disminuyan los niveles circulantes de aminoácidos, y esto se ve reflejado en la gluconeogénesis. A su vez, la disminución de los niveles circulantes de alanina se deben a la hipercetonemia; los ácidos cetónicos comienzan a ser la principal fuente de energía en el cerebro(en vez de la glucosa) al aumentar su producción a causa de la baja de la relación Insulina/glucagón, que aumenta la tasa lipolítica del tejido adiposo blando. Resumiendo lo anterior: la


disminución de la producción total de glucosa en la fase II del ayuno se debe a la hipoalaninemia provocada por la hipercetonemia, todo esto por la necesidad de preservar las proteínas. I / G TAG lipasa (fosforilada) Lipólisis ácidos grasos en la sangre β oxidación en hepatocito Acetil CoA Cetogénesis En el ejercicio intenso y prolongado: Si pensamos en el ejercicio máximo, vamos a tener un estado de anaerobiosis ya que el oxígeno me va a durar poco, por lo tanto, se frenará la fosforilación oxidativa y si esto sucede, se acumulará NADH, por lo que Krebs también se detendrá y el piruvato acumulado se desvía hacia la síntesis de lactato, cuya enzima, la deshidrogenasa láctica, además transforma el NADH en NAD+, lo que permite un funcionamiento adecuado de la glicólisis. Recordemos que en anaerobiosis ocurre el efecto Pasteur que explica un aumento de la velocidad de glicólisis debido a que la célula capta la disminución de ATP (de los clásicos 38 ó 36 ATP ahora tengo 2), lo que hace que la FFQ-1 se active mucho más (con menor potencial de fosforilación funciona mejor).

Ejercicio intenso corto

En esta etapa la energía es otorgada por depósitos de creatinina P y ATP y luego de unos minutos se utiliza el glicógeno muscular el que pasa a G6P y esta entra en glicólisis. Esta fase es anaeróbica, acumulándose lactato en músculo ejercitado y circulación.

Ejercicio prolongado Durante esta fase el lactato debe ser oxidado o reconvertido en glucosa. Debe reponerse el ATP, creatinina y el oxígeno. Así al glicógeno muscular se agregan sustratos circulantes, tales como alanina y lactato que entran a GNG. Por otro lado aumenta la captación de glucosa plasmática por lo que el hígado produce mucho más glucosa por gluconeogénesis (pensando que ya se acabó el depósito de glicógeno). Se liberan cada vez más aa por proteólisis muscular.

No se dirige a ciclo de krebs por elevada relación NADH/NAD.

Funciones cuerpos cetónicos : 1) Inhibición de la producción de alanina en el músculo Disminución de GNG hepática a partir de

alanina Disminución de catabolismo de proteínas Disminución de la excreción de nitrógeno

urinario 2) Producción de energía en el cerebro, permitiéndole a este disminuir su utilización de glucosa.


Ciclo de la alanina en el Músculo TA Glicógeno Glucosa 1P G6P Piruvato Alanina + + Glutamato αcetoglutarato Hígado TA Carboxilasa Pirúvica Alanina Alanina Piruvato Oxaloacetato (sangre) + + α cetoglutarato Glutamato

PEP G6P Glucosa Ciclo del Lactato Hígado Músculo Sangre Piruvato Lactato Lactato Piruvato Lactato dh Lactato dh Al final, el sustrato predominante son los ácidos grasos liberados a partir de triglicéridos del tejido adiposo, que aportan 2/3 de las necesidades de energía durante el ejercicio mantenido. Salvo el aumento del piruvato y lactato circulantes, debido a la estimulación de la glicólisis, los cambios de los sustratos plasmáticos son similares a los que ocurren en el ayuno, pero más rápidos. Los aminoácidos para cumplir una función energética deben perder primero su grupo amino. Reacciones de pérdida del grupo amino: Transaminación Aminoácido-1 + a-cetoácido-2 ↔ a-cetoácido 1 + Aminoácido-2 (Aa 1 sin amino)

PREGUNTA 10 Regulación del metabolismo nitrogenado: participación de la relación [NADH]/[NAD] intracelular. Control farmacológico de

la expresión génica.


Citoplasma:

alanina + αααα cetoglutarato Glutamato + Piruvato (por alanina aminotransferasa ALT o Glutámico-Pirúvica transaminasa GPT)

Matriz mitocondrial:

Glutamato + oxaloacetato aspartato + αααα cetoglutarato (por aspartato aminotransferasa AST o Glutámico-oxaloacetato transaminasa GOT)

Desaminación: Glutamato + H2O + NAD(P) NH4 + NADH(P) + αααα cetoglutarato El producto que conecta a glutamato con el CK es el α cetoglutarato y NH4

+ que constituye un sustrato para ingresar al ciclo de la urea y producir este compuesto de desecho nitrogenado. Regulacion: La deshidrogenasa glutámica puede usar tanto NAD+ como NADP+(citosol). SOLO la DH glutámica mitocondrial es regulada alostericamente, activada por ADP e inhibida por GTP. Logica: Si sobra ADP es porque falta ATP y necesitmos por ende alfa-cetogutarato para KREBS. Si sobra GTP producto de Krebs no necesitamos alfa-cetoglutarato. La eliminación de nitrógeno puede ser como aido urico, creatinina, amonio y urea.

CICLO DE LA UREA

5H 4 +

HCO 3-

2 ATP

1

H25 - CO - O - P - O-

O

O-

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H3+

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH2- CH 2 - 5H - CO - 5H2

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H - C - 5H - CH - CH2 - COO-

COO -

5H 2 COO -

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H - C - 5H 2

COO -

5H2+

Carbamoil fosfato sintetasa I1

2

2 Ornitina transcarbamoilasa

+H35 - CH - CH 2- COO-

COO -

3

3 Argininosuccinato sintetasa

4

CH = CH 2 - COO-

COO -

4 Argininosuccinato liasa

5

5 Arginasa

O = C - 5H 2

5H2

H2O

ATP

AMP + PPi

Pi

2 ADP

Pi

5H 4 +

HCO 3-

2 ATP

11

H25 - CO - O - P - O-

O

O-

H25 - CO - O - P - O-

O

O-

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H3+

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H3+

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH2- CH 2 - 5H - CO - 5H2

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH2- CH 2 - 5H - CO - 5H2

COO -


COO -

5H 2 COO -


COO -

5H 2 COO -

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H - C - 5H 2

COO -

5H2+

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H - C - 5H 2

COO -

5H2+


22


+H35 - CH - CH 2- COO-

COO -

+H35 - CH - CH 2- COO-

COO -

33


44

CH = CH 2 - COO-

COO -

CH = CH 2 - COO-

COO -


55

55 Arginasa

O = C - 5H 2

5H2

O = C - 5H 2

5H2

H2O

ATP

AMP + PPi

Pi

2 ADP

Pi

urea

carbamoil-fosfato

5H 4 +

HCO 3-

2 ATP

1

H25 - CO - O - P - O-

O

O-

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H3+

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH2- CH 2 - 5H - CO - 5H2

COO -


COO -

5H 2 COO -

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H - C - 5H 2

COO -

5H2+


2


+H35 - CH - CH 2- COO-

COO -

3


4

CH = CH 2 - COO-

COO -


5

5 Arginasa

O = C - 5H 2

5H2

H2O

ATP

AMP + PPi

Pi

2 ADP

Pi

5H 4 +

HCO 3-

2 ATP

11

H25 - CO - O - P - O-

O

O-

H25 - CO - O - P - O-

O

O-

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H3+

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H3+

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH2- CH 2 - 5H - CO - 5H2

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH2- CH 2 - 5H - CO - 5H2

COO -


COO -

5H 2 COO -


COO -

5H 2 COO -

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H - C - 5H 2

COO -

5H2+

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H - C - 5H 2

COO -

5H2+


22


+H35 - CH - CH 2- COO-

COO -

+H35 - CH - CH 2- COO-

COO -

33


44

CH = CH 2 - COO-

COO -

CH = CH 2 - COO-

COO -


55

55 Arginasa

O = C - 5H 2

5H2

O = C - 5H 2

5H2

H2O

ATP

AMP + PPi

Pi

2 ADP

Pi

ornitina

arginina

citrulina

argininosuccinato

fumarato

5H 4 +

HCO 3-

2 ATP

1

H25 - CO - O - P - O-

O

O-

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H3+

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH2- CH 2 - 5H - CO - 5H2

COO -


COO -

5H 2 COO -

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H - C - 5H 2

COO -

5H2+


2


+H35 - CH - CH 2- COO-

COO -

3


4

CH = CH 2 - COO-

COO -


5

5 Arginasa

O = C - 5H 2

5H2

H2O

ATP

AMP + PPi

Pi

2 ADP

Pi

5H 4 +

HCO 3-

2 ATP

11

H25 - CO - O - P - O-

O

O-

H25 - CO - O - P - O-

O

O-

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H3+

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H3+

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH2- CH 2 - 5H - CO - 5H2

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH2- CH 2 - 5H - CO - 5H2

COO -


COO -

5H 2 COO -


COO -

5H 2 COO -

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H - C - 5H 2

COO -

5H2+

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H - C - 5H 2

COO -

5H2+


22


+H35 - CH - CH 2- COO-

COO -

+H35 - CH - CH 2- COO-

COO -

33


44

CH = CH 2 - COO-

COO -

CH = CH 2 - COO-

COO -


55

55 Arginasa

O = C - 5H 2

5H2

O = C - 5H 2

5H2

H2O

ATP

AMP + PPi

Pi

2 ADP

Pi

5H 4 +

HCO 3-

2 ATP

1

H25 - CO - O - P - O-

O

O-

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H3+

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH2- CH 2 - 5H - CO - 5H2

COO -


COO -

5H 2 COO -

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H - C - 5H 2

COO -

5H2+


2


+H35 - CH - CH 2- COO-

COO -

5H 4 +

HCO 3-

2 ATP

1

H25 - CO - O - P - O-

O

O-

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H3+

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH2- CH 2 - 5H - CO - 5H2

COO -


COO -

5H 2 COO -

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H - C - 5H 2

COO -

5H2+


2


+H35 - CH - CH 2- COO-

COO -

3


4

CH = CH 2 - COO-

COO -


5

5 Arginasa

O = C - 5H 2

5H2

H2O

ATP

AMP + PPi

Pi

2 ADP

Pi

5H 4 +

HCO 3-

2 ATP

11

H25 - CO - O - P - O-

O

O-

H25 - CO - O - P - O-

O

O-

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H3+

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H3+

COO -

+H35 - CH - CH 2

3


4

CH = CH 2 - COO-

COO -


5

5 Arginasa

O = C - 5H 2

5H2

H2O

ATP

AMP + PPi

Pi

2 ADP

Pi

5H 4 +

HCO 3-

2 ATP

11

H25 - CO - O - P - O-

O

O-

H25 - CO - O - P - O-

O

O-

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H3+

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H3+

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH2- CH 2 - 5H - CO - 5H2

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH2- CH 2 - 5H - CO - 5H2

COO -


COO -

5H 2 COO -


COO -

5H 2 COO -

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H - C - 5H 2

COO -

5H2+

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H - C - 5H 2

COO -

5H2+

- CH2- CH 2 - 5H - CO - 5H2

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH2- CH 2 - 5H - CO - 5H2

COO -


COO -

5H 2 COO -


COO -

5H 2 COO -

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H - C - 5H 2

COO -

5H2+

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H - C - 5H 2

COO -

5H2+


22


+H35 - CH - CH 2- COO-

COO -

+H35 - CH - CH 2- COO-

COO -

33


44

CH = CH 2 - COO-

COO -

CH = CH 2 - COO-

COO -


55

55 Arginasa

O = C - 5H 2

5H2

O = C - 5H 2

5H2

H2O

ATP

AMP + PPi

Pi

2 ADP

Pi

urea

carbamoil-fosfato

5H 4 +

HCO 3-

2 ATP

1

H25 - CO - O - P - O-

O

O-

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H3+

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH2- CH 2 - 5H - CO - 5H2

COO -


COO -

5H 2 COO -

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H - C - 5H 2

COO -

5H2+


2


+H35 - CH - CH 2- COO-

COO -

3


4

CH = CH 2 - COO-

COO -


5

5 Arginasa

O = C - 5H 2

5H2

H2O

ATP

AMP + PPi

Pi

2 ADP

Pi

5H 4 +

HCO 3-

2 ATP

11

H25 - CO - O - P - O-

O

O-

H25 - CO - O - P - O-

O

O-

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H3+

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H3+

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH2- CH 2 - 5H - CO - 5H2

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH2- CH 2 - 5H - CO - 5H2

COO -


COO -

5H 2 COO -


COO -

5H 2 COO -

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H - C - 5H 2

COO -

5H2+

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H - C - 5H 2

COO -

5H2+


22


+H35 - CH - CH 2- COO-

COO -

+H35 - CH - CH 2- COO-

COO -

33


44

CH = CH 2 - COO-

COO -

CH = CH 2 - COO-

COO -


55

55 Arginasa

O = C - 5H 2

5H2

O = C - 5H 2

5H2

H2O

ATP

AMP + PPi

Pi

2 ADP

Pi

5H 4 +

HCO 3-

2 ATP

1

H25 - CO - O - P - O-

O

O-

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H3+

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH2- CH 2 - 5H - CO - 5H2

COO -


COO -

5H 2 COO -

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H - C - 5H 2

COO -

5H2+


2


+H35 - CH - CH 2- COO-

COO -

5H 4 +

HCO 3-

2 ATP

1

H25 - CO - O - P - O-

O

O-

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H3+

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH2- CH 2 - 5H - CO - 5H2

COO -


COO -

5H 2 COO -

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H - C - 5H 2

COO -

5H2+


2


+H35 - CH - CH 2- COO-

COO -

3


4

CH = CH 2 - COO-

COO -


5

5 Arginasa

O = C - 5H 2

5H2

H2O

ATP

AMP + PPi

Pi

2 ADP

Pi

5H 4 +

HCO 3-

2 ATP

11

H25 - CO - O - P - O-

O

O-

H25 - CO - O - P - O-

O

O-

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H3+

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H3+

COO -

+H35 - CH - CH 2

3


4

CH = CH 2 - COO-

COO -


5

5 Arginasa

O = C - 5H 2

5H2

H2O

ATP

AMP + PPi

Pi

2 ADP

Pi

5H 4 +

HCO 3-

2 ATP

11

H25 - CO - O - P - O-

O

O-

H25 - CO - O - P - O-

O

O-

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H3+

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H3+

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH2- CH 2 - 5H - CO - 5H2

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH2- CH 2 - 5H - CO - 5H2

COO -


COO -

5H 2 COO -


COO -

5H 2 COO -

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H - C - 5H 2

COO -

5H2+

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H - C - 5H 2

COO -

5H2+

- CH2- CH 2 - 5H - CO - 5H2

COO -

+H35 - CH - CH 2- CH2- CH 2 - 5H - CO - 5H2

COO -


COO -

5H 2 COO -


COO -

5H 2 COO -

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H - C - 5H 2

COO -

5H2+

+H35 - CH - CH 2- CH 2- CH 2 - 5H - C - 5H 2

COO -

5H2+


22


+H35 - CH - CH 2- COO-

COO -

+H35 - CH - CH 2- COO-

COO -

33


44

CH = CH 2 - COO-

COO -

CH = CH 2 - COO-

COO -


55

55 Arginasa

O = C - 5H 2

5H2

O = C - 5H 2

5H2

H2O

ATP

AMP + PPi

Pi

2 ADP

Pi

ornitina

arginina

citrulina

argininosuccinato

fumarato


Regulacion: Las cuatro enzimas del ciclo y la carbamoil fosfato sintetasa I son inducidas por la composición de la dieta (aumentan en dietas con alto contenido proteico, y en ayunos prolongados) Ademas, la carbamoil fosfato sintetasa I es regulada alosterica y positivamente por N-acetilglutamato (glutamato+acetil-CoA), cuya formación es catalizada por N-acetilglutamato sintetasa, quien a su vez es regulada por arginina, que se acumula si el ciclo de la urea es insuficiente para eliminar el amonio (en condiciones de dieta hiperproteica y ayuno). Función: Síntesis Ácidos Nucleicos BIOSÍ5TESIS DE 5OVO DE RIBU5UCLEÓTIDOS PÚRICOS 1. La Ribosa se transforma a Ribosa 5-P (Adición de Fosfato) 2. La enzima Fosforribosil Pirofosfato Sintetasa (PRPP Sintetasa) forma Fosforribosil Pirofosfato (PRPP), ya que agrega un pirofosfato (Con gasto de ATP) 3. La glutamina, junto a la Fosforribosil Pirofosfato Amidotransferasa (PRPP Amidotransferasa), reemplaza, en C1 el pirofosfato por un grupo Amino, formándose 5-Fosforribosil Amina. 4. Después la Glicina (NH2-CH2-COOH) forma un enlace Amida 5. Formil Tetrahidrofolato pega grupo formilo (Aldehído, ester, CHO). 6. Glutamina adiciona grupo amino en donde estaba el grupo Ceto 7. Se cierra el ciclo y queda así la primera parte, unida por C1 8. Luego el CO2 carboxila y se forma la otra parte del anillo. 9. Aspartato aporta el grupo amino que forma el enlace y el resto se va en fumarato. 10. Se agrega otro carbono con Formil tetrahidrofolato. 11. Cierre de anillo 12. Así se forma Inosin Monofosfato (IMP) o ácido inosínico, que es el nucleótido precursor inmediato de los precursores purínicos (Púricos) 13. Después hay 2 vías a. IMP deshidrogenasa oxida (usa NAD+) y forma Xantilato, después la Glutamina (con gasto de ATP) adiciona un amino para formar finalmente el primer nucleótido Púrico “Ácido Guanosínico o Guanosina Monofosfato” (GMP) b. Adenil Succonato Sintetasa adiciona un grupo amino donde está el grupo Ceto y luego Aspartato entrega grupo amino (Con gasto de GTP). El resto del Aspartato es liberado como Fumarato. Se forma Adenilo succionato y posteriormente se transforma a “Ácido Adenílico o Adenosil Monofosfato” (AMP) 14. Finalmente para formar los nucleótidos difosforilados y trifosforilados se usan las “reacciones auxiliares”. Regulacion: Alosterica negativa por productos (IMP, AMP, GMP) a nivel de las dos primeras enzimas: PRPP sintetasa y PRPP amido transferasa. PRPP amido transferasa es estimulada por PRPP. AMP y GMP inhiben su síntesis (adenilo succinato sintetasa e IMP deshidrogenasa)

BIOSÍ5TESIS DE 5OVO DE RIBU5UCLEÓTIDOS PIRIMÍDICOS

1. Carbamoil fosfato sintetasa II utiliza 2 H2O, CO2, Glutamina y 2 ATP para producir Carbamoil Fosfato. 2. El Aspartato se incorpora por Completo gracias a la Aspartato Transcarbamilasa


3. Se forma el ciclo Dihidroorotato por la enzima Dihidroorotasa -A todo esto se le llama el Completo CAD por las iniciales de las enzimas (Carbamoil…, Aspartato..., Dihidroorotasa) y se encuentran en el citosol. 4. Luego el Dihidroorotato se oxida con Dihidroorotato deshidrogenasa (pierde 2 H y 2 Electrones que se unen al NAD+) y queda un doble enlace, llamándose ahora Orotato. -Esta deshidrogenación ocurre en la membrana mitocondrial interna 5. Se forma el nucleótido primitivo OMP (Oritidina 5-P) por la acción de la PRPP (que aporta ribosa fosfato, liberándose pirofosfato inorgánico) y la Orotato fosforibosil transferasa. 6. Luego por una descarboxilación realizada por la OMP descarboxilasa (se pierde CO2) se va a formar el UMP (Uridil Monofosfato) obteniendo así el Primer nucleótido Pirimídico =D!. 7. El resto de las reacciones son complementarias y de ellas se obtienen el resto de los nucleótidos Pirimídicos. Tiene 2 opciones: a. El UMP se Fosforila a UDP, y éste a UTP (Utilizando ATP y Nucleótidos quinasas). Después la Glutamina le agrega un grupo amino (gasta ATP y Agua) y forma el CTP liberándose Pi, ADP y Glutamato (Utilizando la CTP Sintetasa). b. UMP se Fosforila a UDP. A la UDP se le agrega un grupo metilo formando la Timina. Esto ocurre a través de reacciones enzimáticas en donde el UDP se transforma a Deoxi UDP “dUDP” y éste reacciona anexamente fosforilándose convirtiéndose en Deoxi UTP “dUTP”. Finalmente se transforma con dUTPasa y agua a dUMP, y éste con Timilidato Sintasa (Enzima que transporta el grupo metilo, que puede ser inhibida por agentes anticancerígenos) se obtiene dTMP. Regulacion: Principalmente Carbamoil fosfato sintetasa II, inhibida alostericamente por UDP y UTP, y activada por ATP (permite balance entre síntesis de puricas y pirimidicas). UMP y CMP inhiben OMP descarboxilasa, o sea, su propia síntesis.

CO5TROL FARMACOLÓGICO DE LA EXPRESIÓ5 GÉ5ICA. i) inhibidores de la PRPP sintetasa: no se forma PRPP y no hay síntesis de Novo ii) análogos estructurales del ácido fólico (Ej: Metrotrexato): Se necesita el acido fólico para formar junto con el fórmico, THF. Vía: ac.fólicoà ac.dihidrofólico à ac. tetrahidrofólico (ez:dihidrofolato reductasa), éste acido es el precursor de purinas y cofactor para pirimidinas (dTMP) El metotrexato (MTX) inhibe la dihidrofolato reductasa, no se produce nucleótidos pirimídicos ni tampoco púricos. Ésta es una terapia usada en el cáncer para impedir que la célula se reproduzca (como no hay nucleótidos no puede replicar el DNA, etc.). MTX bloquea proliferación celular tanto en mamíferos como en bacterias.


iii) análogos estructurales del ácido p-aminobenzoico PABA (ej: sulfonamidas): Pterina (vit. B) Ac. Dihidropteroico ( ez:dihidropteronato sint.) Ac. Dihidrofólico. Contribuye a la formación de THF. Las sulfonamidas, análogo del PABA, inhiben competitivamente, la dihirdopteronato sint, impidiendo que se produzca dihidrofolato, por lo que no se podrá formar ni ATP ni GTP. iv) análogos estructurales de la xantina (Ej: Alopurinol): acumulación de xantina y de IMP que inhibirá la síntesis de novo de bases púricas Este compuesto inhibe la Xantino oxidasa, por lo que no se puede pasar de hipoxantina a xantina, ni tampoco de xantina a ac. úrico. No hay producción de ac.úrico, por lo que es un tratamiento para la GOTA. Además se estimula la vía de rescate porque se acumula hipoxantina. Luego se va a bloquear la sintesis de novo también porque van a haber muchos productos, que van a producir un Feedback negativo. v) análogos estructurales de glutamina (Ej: azaserina): Estos bloquean la glutamina amidotransferasa, enzima presente en todas las afinaciones con glutamina, al bloquearla, se bloquea tanto la vía de síntesis de nucleotidos púricos como pirimidícos.

Capítulo VI

FISIOLOGÍA CARDIOVASCULAR

Original de Anónimo

203 EXAME FCM II – Capítulo VI: Fisiología Cardiovascular

La parte contráctil del corazón – o miocardio - está compuesto de miocardiocitos, los cuales son excitables y contráctiles (entre muchas otras propiedades), por lo que pueden generar y/o conducir potenciales de acción (PA) y una contracción en respuesta a ello. Hay dos clases de PA en los miocardiocitos: los PA que se generan en el nódulo sinusal (NSA) y aurículo – ventricular (NAV) – que son los de miocardiocitos automáticos -, y los del sincicio muscular ventricular y auricular – que son los de miocardiocitos no automáticos. Estas diferencias se deben a que los canales que tiene cada miocardiocito son distintos a los de los demás, y lo veremos ahora.

Los miocardiocitos automáticos son los que dan el estímulo para que los no automáticos se despolaricen, es por esto que se activan en forma permanente y automática (no necesitan un estímulo de una célula vecina para despolarizarse). La gran mayoría está en el NSA y NAV.

Las oscilaciones de su potencial de membrana (Vmb) ocurren en 3 etapas claras:

a) Prepotencial: (de -65mV a -45mV) Aquí hay tres canales:

- Canal de K (Ik): Provoca hiperpolarización de la membrana, llegando al potencial diastólico máximo (PDM), que es de -65mV (ver más adelante). Así, todo parte de un Vmb de -65mV.

- Canal If: inespecífico para cationes (K y Na). Se abren sólo con potenciales negativos alrededor de -60mV. Cuando se abre, entra Na y sale K, pero predominará la entrada de Na porque a este Vmb se está más lejos del potencial de equilibrio del Na, así, la célula se va despolarizando.

- Canal de Ca tipo T (IcaT): Se abren luego de la entrada de Na por If (y la consiguiente despolarización). Ayudan a alcanzar el potencial umbral de los canales de Ca tipo L (PU), responsables del PA. Por lo tanto, el If y el IcaT llevan lentamente el Vmb desde -65mV a -45mV, en donde se desata el PA.

FISIOLOGÍA CARDIOVASCULAR

PREGUNTA 1

Electrofisiología de las células automáticas del miocardio y regulación de la frecuencia cardíaca


b) Potencial de Acción: dos fases:

- Despolarización: (de -45mV a +20mV) Se abren canales de Ca tipo L (IcaL) que son dependientes de Vmb, e ingresa el Ca a la célula. La despolarización ocurre entre los -40 y +20mV y es sólo causada por la entrada de Ca

- Repolarización: (de +20mV a -65mV) Se abren canales Ik, sale K de la célula y se llega nuevamente al PDM.

“En resumen, la despolarización en estas células es relativamente lenta y se debe a la apertura de canales If, IcaT (en el prepotencial) e IcaL (en el PA). Estas células no tienen potencial de reposo (a causa de los If, que se abren apenas la célula se hiperpolariza).”

MECA5ISMO DE CAMBIO DE LA FRECUE5CIA DE CO5TRACCIÓ5 (CAMBIO E5 LA FRECUE5CIA CARDÍACA) Hay 3 mecanismos por los cuales las células cardíacas automáticas aumentan su frecuencia de despolarización: 1. Modificación de la pendiente del prepotencial: Así, llegamos antes al PU, y se abren antes los IcaL, y aumento la frecuencia de despolarización. Esto lo hace el SNA simpático a través de las catecolaminas, y el efecto contrario lo hace el SNA parasimpático a través de acetilcolina (Ach) a bajas concentraciones. 2. Modificación del PDM: Se produce un PA con mayor facilidad, y así variamos la frecuencia de despolarización. El efecto contrario lo lleva el SNA parasimpático a través de la Ach a altas concentraciones. 3. Modificación del PU: En general el umbral se modifica poco. Las catecolaminas aumentan el cAMP, y éste no sólo es capaz de elevar la corriente If, sino que también de activar la PKA la que fosforila al canal de Ca-L. Estos canales responden mejor al potencial cuando están fosforilados, de manera que habrá una densidad de canales disponibles mayor y por lo tanto el umbral va a descender. Esto, junto con los otros factores, favorece un aumento de la frecuencia. Claramente el efecto principal de las catecolaminas es sobre la pendiente.


En el detalle, esto lo logra el SNA mediante sus dos componentes:

a) S5A simpático: produce catecolaminas.

Varía la frecuencia de los PA aumentando la pendiente del prepotencial, aumentando la corriente If de la siguiente forma: catecolamina se une a receptor (βadrenergico) acoplado a adenilato ciclasa a través de la proteína Gs, lo que conlleva al aumento de AMPc, el que se une directamente al canal que provoca la corriente If (no activa a proteína kinasa A).

La unión del AMPc permite que el canal se active a potenciales más negativos (-50 a -55mV), de tal manera que al llegar a potenciales de -65mV hay más canales abiertos, así gana la corriente de Na, entra más Na, la pendiente es mayor y por lo tanto la despolarización ocurre antes.

b) S5A parasimpático: produce acetilcolina (Ach):

Varía la frecuencia de los PA, haciendo el efecto antagónico al de las catecolaminas de dos formas:

I. Nervio vago secreta Ach a bajas concentraciones, activa a receptor M2 acoplado a proteína Gi, la que inhibe a la adenilciclasa, por lo tanto disminuye el AMPc. La disminución del AMPc achica la corriente If directamente y disminuye la rapidez con que la célula se despolariza.

II. Nervio Vago secreta ACh a altas concentraciones, el que se une a canales específicos de K dependientes de Ach (IkAch). Estos IkAch se mantendrán abiertos independientes del Vmb y permitirán la salida de K que llevará a la célula a potenciales aún más negativos que el PDM (-70 a -75mV).

Como se ve, el efecto de Ach es totalmente dependiente de su concentración

Los miocardiocitos no automáticos son el otro tipo de miocardiocitos presentes en el músculo cardíaco. Forman dos sincicios (dadas sus uniones intercelulares): el auricular y el ventricular, separados por tabiques fibrosos y unidos a través de miocardiositos especializados en conducción (Haz de Hiss) y por NAV. Tienen un PA de larga duración, con un potencial de reposo estable provocado por corriente Ik1.

PREGUNTA 2 Electrofisiología de las células no automáticas del miocardio y regulación del inotropismo.


Las oscilaciones de su Vmb ocurren en 5 etapas claras:

- Fase 0: Despolarización rápida (de -95mV a +40mV) debida a la apertura de gran cantidad de canales de Na dependientes de voltaje (cNadV) luego de la llegada del PA generado por la célula automática, que entran cargas positivas que aumentan el Vmb muy rápidamente, hasta +40mV, valor en donde los cNadV se inactivan (comienzo de período refractario absoluto, en donde ningún estímulo provocará un nuevo PA)

- Fase 1: Repolarización inicial (de +40mV a 10mV), debida a que a altos valores de Vmb, se abren en forma transitoria canales de K dependientes de voltaje (kTo) que, debido a su cinética, se activan e inactivan rápidamente, así, el Vmb desciende a 0mV.

- Fase 2: Meseta, aquí la célula mantiene relativamente su polaridad. A 10mV se abren canales Ca tipo L (sí, distintos a los del prepotencial, porque esos se abrían a -45mV – ó PU – y estos se abren a 0mV) que ingresan Ca, responsable de activar la maquinaria contráctil. A 10mV también se abren canales de K dependientes de voltaje (pero con cinética distinta a los kTo) que son los kr e ks, los que sacan K de la célula, lo que compite con la entrada de Ca producida fruto de la despolarización. De esta manera, el potencial durante la meseta es ligeramente positivo (pero cercano a 0mV) y permanece casi constante durante unos 100 a 300 milisegundos, porque flujos de Ca y K se compensan. Finalmente, los caL se inactivan (debido a su cinética) y gana la corriente ks e kr (que no se inactiva), que repolariza la célula, dando inicio a la siguiente fase. En esta fase ocurre el acoplamiento excitación – contracción, tema al que me referiré en los párrafos posteriores.

- Fase 3: Repolarización final (de 0mV a -95mV), la salida de K durante la fase 3 recupera rápidamente los niveles de reposo del Vmb (por la inactivación de los Ca tipo L), haciéndose negativo Vmb, lo que aumenta la conductancia de otros canales de K, los k1. En la segunda mitad de esta fase, comienza la recuperación de los cNadV, por lo que empieza el período refractario relativo, en donde se necesitará un estímulo mayor para desencadenar un PA, el que además será de menor intensidad y duración)

- Fase 4: Potencial de reposo, mantenido estable alrededor de los -95mV, explicado por la activación de k1 en las células ventriculares, que llevan a la célula a potenciales de reposo cercanos al potencial de equilibrio del K. De esta forma, Ik1 es el responsable del potencial de reposo de las células no automáticas. Al alcanzar el potencial de


reposo, todos los cNadV se han recuperado, significando el fin del período refractario relativo), y quedando listo el miocardiocito no automático para la llegada de un nuevo PA de un miocardiocito automático.

El inotropismo es la medida de cuántos puentes se forman entre actina y miosina, mide cuán fuertemente se contrae el miocardiocito (una definición más completa de inotropismo se encuentra en la pregunta 4), lo que depende de:

a) Concentración de Ca citoplasmático y de la afinidad de la troponina C por éste (grado de activación)

b) Geometría sarcomérica, lo que a su vez depende de la precarga. Esto es la base de la Ley de Starling, es por eso que no será tratado aquí, sino que en las preguntas 4 y 5.

CO5CE5TRACIO5ES DE CALCIO

Cuando llega el PA desde los miocardiocitos automáticos del NSA a los no automáticos, por los procesos dichos anteriormente, se despolariza la membrana y se produce la apertura de los canales de Ca+2 tipo L y los receptores de dihidropiridinas (DHP). La entrada de Ca+2 por los canales caL se ocupará de activar el sistema contráctil directamente, en cambio, la entrada de Ca+2 por DHP se ocupará de activar la apertura de los receptores de ryanodina en el retículo sarcoplásmico (RS), para que el Ca+2 salga del RS (liberación de Ca+2 inducida por Ca+2). Cuantitativamente, es mayor la liberación de Ca+2 proveniente del RS (interacción DHP – ryanodina) que del extracelular (por IcaL). Sin embargo, el alza de Ca+2 que se alcanza en el PA (por salida desde el RS y por entrada por IcaL) no alcanza para ocupar todas las troponinas C, por lo que no se alcanzan a formar todos los puentes actina – miosina disponibles, así, para aumentar el inotropismo (o aumentar la cantidad de puentes entre actina y miosina, lo que es lo mismo que decir inotropismo) se puede aumentar la concentración de Ca+2 citoplasmático o aumentar la afinidad éste por la troponina C.

El aumento del inotropismo se logra gracias a la acción del SNA simpático, que actúa a través de catecolaminas, que se unen a su receptores (β1), que a su vez está acoplado a proteína Gs, el que produce un aumento de AMPc, lo que activa a proteína quinasa A, que va a fosforilar a 4 proteínas:

1. Receptor DHP: al fosforilarse, responde mejor al PA, permitiendo así que se produzca una mayor corriente de calcio que active más al receptor de ryanodina, el que a su vez sacará más Ca+2 del RS, y aumentará el inotropismo.

2. Proteína fosfolambano (PLB): esta es una proteína que, desfosforilada, inhibe la bomba Ca+2 ATPasa del RS (que ingresa Ca+2 al RS). Cuando se fosforila, el PLB se separa de la bomba, y ésta recupera su afinidad por Ca+2, logrando acumular más concentración de Ca+2 dentro del RS, lo que aumenta la cantidad de Ca+2 disponible para liberar en la próxima contracción. Así, se tendrá una mayor concentración de Ca+2 citoplasmático en la próxima contracción, lo que aumentará el inotropismo. Esto también prepara al miocardiocito no automático para un aumento de la frecuencia de descarga del miocardiocito automático (provocada por las mismas catecolaminas, ver pregunta 1), el que lleva a un aumento de la frecuencia cardíaca. Sucede porque la Ca-ATPasa del RS hace que el Ca+2 se mantenga menos tiempo en el citoplasma, lo que hace que el sistema contráctil se contraiga por menos tiempo.

3. Troponina I: Es una proteína inhibitoria perteneciente al filamento delgado, hace que el sistema contráctil sea menos afín al Ca+2, pero el aumento de [Ca+2] es tan grande , que se anula este efecto. Por otro lado, este cambio es la afinidad colabora con una disociación más rápida de Ca+2 en la relajación, de este modo se produce una contracción más breve.


4. Receptor de ryanodina: Según el manual su efecto es dudoso.

“En resumen, el inotropismo se verá aumentado por la acción de las catecolaminas porque se activa al receptor de DHP, activando más al receptor de ryanodina, el que – debido que ahora el RS está más lleno de Ca+2 por la fosforilación de la proteína PLB – sacará más Ca+2 explosivamente del RS, el que entrará de nuevo rápidamente debido a la mayor actividad de la bomba de Ca+2 ATPasa. Así, las catecolaminas logran una alta concentración de Ca necesario para formación de mayor cantidad de puentes y aumento del inotropismo”

En esta pregunta se pide la descripción del ciclo cardíaco, ligándolo con lo que pasa en el electrocardiograma (ECG), en el fonocardiograma (FCG), y en la actividad mecánica del corazón. Es por eso que describiré cada etapa del ciclo cardíaco según la actividad mecánica del corazón, indicando luego qué pasa en el ECG y en el FCG. Además, dado lo increíblemente extenso y amplio de la pregunta, la expreso aquí lo más escuetamente posible, rescatando sólo lo esencial.

El ciclo cardíaco son los sucesos que ocurren en el corazón entre dos sístoles ventriculares. En reposo dura 0,8 segundos, siendo las diástoles (2/3 del tiempo) más largas que las sístoles (1/3 del tiempo)

Recordar que:

- El fenómeno eléctrico antecede al mecánico (es decir, que una despolarización de los miocardiocitos llevará a una sístole de un sincicio determinado, y una repolarización llevará a una diástole, pero con un retardo temporal)

- Además estos procesos ocurren paralelamente en corazón derecho e izquierdo (guardando las diferencias de presiones).

Anatómicamente, el corazón esté hecho de 4 cámaras (2 aurículas(atrio pa morfo XD) y 2 ventrículos) homólogos en función en derecha e izquierda. Aurículas y ventrículos están separados por las valvas aurículo – ventriculares (VAV), y los ventrículos están separados de la aorta por la valva sigmoídea – aórtica (VSA).

Ahora, para entender mejor, imaginemos al ventrículo como una pieza con dos puertas, una puerta que se abre sólo hacia dentro – la VAV, y otra que abre sólo hacia fuera – la VSA, o sea, no pueden salir cosas desde la pieza por la puerta de la VAV, pero sí pueden salir cosas por la puerta de la VSA. Así se entiende mejor.

La actividad eléctrica del corazón se mide a través del ECG, que mide diferencias de potencial eléctrico entre 3 zonas distintas del corazón. La diferencia de potencial (o derivación bipolar) más usada es la que va de brazo derecho a brazo izquierdo, porque tiene la dirección de despolarización del corazón: desde las células automáticas del NSA hasta las células no automáticas de los sincicios auricular y ventricular. Con estas derivaciones se ven 5 ondas: P (despolarización auricular), Q (despolarización desde la parte izquierda del tabique interventricular hacia la parte derecha de éste), R (despolarización ventricular generalizada a través de las Fibras de Purkinje y repolarización auricular), S (despolarización de la zona posterior – lateral del ventrículo) y T (repolarización

PREGUNTA 3 Ciclo cardíaco. Relación entre actividad eléctrica y mecánica del corazón. Consecuencias de la actividad mecánica.


ventricular), con los consiguientes segmentos entre estas ondas. Recordar siempre que la actividad eléctrica precede a la actividad mecánica, por lo que el ECG está desfasado con respecto a la actividad contráctil miocárdica. Otro punto que hay que tener presente es que sólo cuando la mitad de un sincicio está despolarizado, empieza a ocurrir contracción, nunca antes, esto sucede en el peak de una onda del ECG: ejemplo, en el peak de la onda P se empieza a despolarizar el sincicio auricular, no cuando comienza a verse la onda P, todo esto debido a que el fenómeno eléctrico precede al mecánico. El ECG es mucho más de lo que está aquí explicitado, pero esto nos servirá para entender el ciclo cardíaco.

La actividad mecánica del corazón (o sea, las contracciones diferenciales y los consiguientes flujos de sangre) da lugar a ruidos cardíacos, medibles a través de un FCG. Estos corresponden al sonido de la turbulencia de la sangre en la zona de las valvas, además del sonido que hace la pared ventricular al contraerse. El cierre de las valvas no causa ruido, dado que son igual a unas puertas de cortinas (que abren hacia sólo un lado, sostenidas por los músculos), que por supuesto no hacen ruido al cerrarse. Los ruidos cardíacos son generados por la turbulencia de la sangre originada en la zona de las valvas y por la contracción de la pared ventricular (que es como un latigazo). Nunca las valvas (fuente: Dr. Enzo Brunetti, docente de TPA)

El ciclo cardíaco se divide en etapas, y como es un ciclo, vamos a partir con un punto: el ventrículo lleno (con 160 ml) y a punto de comenzar su sístole, la aorta en pos de su presión diastólica y la aurícula terminando su período de sístole, empezando su diástole (conceptos explayados más adelante)

SÍSTOLE VE5TRICULAR

a) Contracción isovolumétrica: Una vez llenado el ventrículo desde la aurícula, se despolariza el sincicio ventricular y se inicia la contracción, con el consiguiente aumento de la presión intraventricular, por lo que ocurre


el cierre de la VAV (porque la presión ventricular le gana a la presión intraauricular – aurícula está en diástole - y como la VAV es una puerta que se abre hacia dentro, se cierra). La VSA permanece cerrada desde el fin de la protodiástole (ver más adelante), dado que la presión aórtica supera a la ventricular (y la VSA abre hacia fuera), y en este período, aún se mantiene cerrada, porque aunque aumenta la presión intraventricular increíblemente, aún no supera a la presión aórtica. Como ambas valvas están cerradas, el volumen dentro del ventrículo no cambia, es por esa razón que la presión del ventrículo aumenta abruptamente debido a la contracción de sus paredes (por ley de Boyle P*V=K). Cuando la presión del ventrículo supera la presión de la arteria aorta, se abre la VSA con lo que se inicia el período expulsivo. Pero justo antes que se abra la VSA (justo antes que la presión ventricular le gane a la aórtica) se tiene el punto de menor presión aórtica, que es de 80 mmHg, y corresponde a la presión diastólica aórtica (PDA, debido a que la aorta está casi sin sangre, porque toda está en vasos periféricos)

* ECG: segmento RS, por despolarización ventricular

* FCG: primer ruido cardíaco por cierre de VAV, grave, baja tonalidad, dura 0,15 segundos.

b) Vaciamiento: Expulsión del contenido ventricular, una vez que la presión intraventricular supera la PDA. Se divide en 2 etapas:

- Expulsión rápida: aumento drástico de la presión aórtica, que alcanza su máximo debido a la presión de la sangre sobre sus paredes – esta es la presión sistólica aórtica (PSA). La presión intraventricular sigue aumentando, a pesar de estar expulsando sangre, debido a que el ventrículo tiene una gran capacidad contráctil. También hay una caída brusca de la presión auricular, por motivos que veremos en la descripción del ciclo cardíaco auricular. Se expulsa de esta forma 2/3 del total expulsado.

- Expulsión lenta: presión aórtica e intraventricular caen debido a que la capacidad contráctil del ventrículo va disminuyendo porque a medida que el músculo acorta sus sarcómeros, disminuye el número de puentes que puede formar entre los filamentos de actina y miosina, así, la velocidad con que se expulsa sangre va siendo cada vez menor, de esa manera la presión aórtica e intraventricular va disminuyendo. Finaliza esta etapa con una presión ventricular equivalente a la presión aórtica. Se expulsa casi todo del 1/3 restante. Comienzo de la repolarización de los miocardiocitos ventriculares.

* ECG: desde el fin de la onda S al peak de la onda T (segmento ST)

* FCG: no se escuchan ruidos importantes.

DIÁSTOLE VE5TRICULAR

a) Protodiástole: El ventrículo comienza su diástole, con lo cual la presión del ventrículo va disminuyendo, pero el ventrículo sigue expulsando sangre, debido a su inercia (es como ir empujando un auto: cuando ya no lo empujas, sigue andando; y el auto – la sangre – seguirá andando hasta que tenga se le acabe su inercia), con lo que sigue abierta la VSA (porque el movimiento de la sangre mantiene abierta la VSA, como si pasara gente a través de una cortina). Luego, debido a que ya no hay inercia de la sangre que mantiene abierta la valva, la VSA se cierra abruptamente (porque la presión aórtica es sustancialmente mayor a la intraventricular) y el ventrículo continúa su repolarización y consiguiente relajación isovolumétrica.


En este período del ciclo cardíaco se expulsan 80 ml, quedando en el ventrículo izquierdo 80 ml que no se expulsaron. Este volumen se llama volumen residual (VR o volumen sistólico final).

* ECG: onda T

* FCG: -

b) Relajación isovolumétrica: Cuando se cierra la VSA se inicia este período, donde ambas valvas están cerradas (porque la presión auricular aún es menor a la intraventricular y, como señalamos, la presión aórtica es mayor que la intraventricular). Cuando el ventrículo se está relajando, su presión disminuye rápidamente (con ambas valvas cerradas), hasta que la presión del ventrículo se hace inferior a la presión de la aurícula. Así, se abre la VAV (que abre hacia dentro del ventrículo) y pasa sangre desde la aurícula al ventrículo.

* ECG: onda T, desde donde terminó la protodiástole hasta el final de la onda.

* FCG: segundo ruido cardíaco por cierre de VSA, más agudo, de alta tonalidad y de 0,12 segundos de duración

c) Llenado rápido: Sangre ingresa al ventrículo movida por la gran diferencia de presión auricular e intraventricular (recordar que el ventrículo está en diástole, haciendo el efecto de succión). Se vacía el 70% del contenido auricular. A medida que se va llenando el ventrículo, la gradiente de presión se va disipando, por lo que la presión auricular se va igualando a la presión intraventricular, con lo que el flujo desde aurícula a ventrículo se enlentece, dando paso al ingreso lento.

* ECG: parte del segmento isoeléctrico TP

* FCG: -

d) Diastasis: es el período de llenado lento, ya que la gradiente de presión ya se ha disipado. Estas dos etapas culminan cuando la presión ventricular iguala a la auricular. Se llena el 5% del llenado ventricular en esta etapa. En ejercicio, el ciclo cardíaco se acorta a prescindiendo de esta fase.

* ECG: continuación del segmento isoeléctrico TP (hasta el peak de la onda P)

* FCG: en jóvenes, tercer ruido cardíaco (entre llenado rápido y diastasis)

SÍSTOLE AURICULAR

Es la última etapa del llenado de ventricular. Las presiones de aurícula y ventrículo ya son equivalentes, así que el sincicio auricular debe contraerse para terminar de inyectar de sangre los ventrículos, es un llenado activo. Ocurre un 25% del llenado ventricular en esta fase


En este período del ciclo cardíaco se pasan 17 ml desde la aurícula al ventrículo, por lo que se alcanza un volumen cercano a los 160 ml, llamado volumen diastólico final (VDF). Así, diremos que durante el período de llenado ventricular, se le agrega sangre al ventrículo para subir desde el VR hasta el VDF.

Ahora, si se dirige al punto uno del tema “ciclo cardíaco”, podrá continuar con el ciclo y entenderlo mejor.

* ECG: desde el peak de la onda P, pasando por Q hasta el peak de la onda R

* FCG: -

…Hay casos especiales, como el de la aurícula y el del pulso venoso, en los cuales las fluctuaciones de presión que tienen son denominadas con letras:

PRESIÓ5 AURICULAR

Onda a: por el aumento de presión en la aurícula durante la sístole auricular.

Onda c: coincide con la contracción isovolumétrica, debido al abombamiento de las VAV hacia la aurícula (por el brusco aumento de presión intraventricular), por lo cual disminuye el volumen en la aurícula y aumenta la presión (por ley de Boyle). Después de la onda c la presión en la aurícula disminuye, dando origen al valle x.

Valle x: coincide con el inicio del período expulsivo rápido ventricular. Para acelerar una masa desde la velocidad cero a la velocidad con la que la sangre sale del ventrículo, el ventrículo le aplica una fuerza, y por ley de acción y reacción, la masa – la sangre – le aplica una fuerza equivalente a la pared ventricular, por lo que ella es empujada hacia caudal. Así, como el corazón está fijo al esqueleto axial a través de los grandes vasos que llegan a las aurículas, el corazón no desciende, sino que es el ventrículo el que desciende, estirando el corazón, tirando el surco aurículo – ventricular hacia caudal y agrandando la aurícula (que está fija), por lo que disminuye su presión (por ley de Boyle).

Onda v: posteriormente la presión de la aurícula aumenta debido a que la aurícula se está llenando de sangre, y su presión va aumentando (hasta superar a la presión intraventricular y comenzar el llenado rápido, cabe destacar que el ventrículo está en período de relajación isovolumétrica). El valor de esta onda es máximo justo antes del comienzo del período de llenado.

Valle y: viene inmediatamente después de la onda v. Coincide con el llenado rápido del ventrículo. Luego de la diastasis, viene la sístole auricular, continuando con la onda a.

PULSO VE5OSO

En el caso del pulso venoso – medido en la vena yugular- la fluctuación de presiones es muy parecida a la auricular (por la no existencia de valvas que separen compartimiento venoso del auricular) y ocurre con un desfase temporal considerable (por la lejanía de la vena yugular con la aurícula). Las fluctuaciones son:


Onda a: Debida a la sístole auricular (pero con desfase temporal)

Valle x: inicio del período expulsivo rápido ventricular, baja de presión considerable debido al desplazamiento del ventrículo hacia caudal y posterior aumento de volumen auricular (por estar sujeto por los grandes vasos al eje axial). Este valle está interrumpido por la onda c.

Onda c: Interrumpe al valle x, y es debido al latido de la arteria carótida, que comprime a esta vena, aumentando la presión en ella.

Valle x’: Luego de terminado el latido de la arteria carótida, el valle x’ es la continuación del valle x, pero con menos caída de presión, debido a que el ventrículo ya se encuentra en relajación isovolumétrica.

Onda V: Aumento de presión debido al llenado auricular (que se transmite a las venas), por lo tanto, coincide con la relajación isovolumétrica ventricular.

Valle Y: Baja de presión debida al inicio del llenado ventricular (rápido y diastasis). Esta baja de presión termina cuando aumenta bruscamente la presión auricular para terminar el llenado ventricular.

Para que la sangre llegue a los tejidos, necesita energía que la mueva. La función de los ventrículos es entregar esta energía a la sangre. Ahora, imaginemos que la sangre salió con una cantidad determinada de energía desde el ventrículo: esta energía se va a ir perdiendo a lo largo de todo el recorrido desde el ventrículo a la aurícula. Esto sucede porque la sangre que estaba en el reposo que significaba estar en el ventrículo a punto de ser vaciada a la aorta, y llegó nuevamente al reposo que significa estar en el mismo ventrículo justo al final del llenado ventricular, tiene la misma energía, por lo que toda la energía que le imprime el ventrículo se pierde, transformándose en calor. El calor resulta del choque de la sangre contra los vasos sanguíneos, lo que expulsa calor.

Entonces, si restamos la energía con la que salió la sangre del ventrículo con la que llegó a la aurícula, se obtiene la cantidad de energía que el ventrículo le pasó a la sangre, es decir, el trabajo que realizó el ventrículo.

La sangre puede tener hasta tres formas de energía:

1 – Energía en forma de presión (EP)

2 – Energía cinética (EC)

3 – Energía potencial gravitacional (EG)

Luego:

- EG: en aurículas y aorta es la misma (por igual altura), y se anulan

- EC: en venas cavas y aorta es la misma (por la disminución del diámetro transversal, la que aumenta la velocidad de la sangre), y se anulan

PREGUNTA 4 Función ventricular. Cambios de la relación entre volumen y presión ventricular en diferentes situaciones que afectan al

volumen expulsivo.


- EP: responsable de las diferencias de energía, por lo que las diferencias energéticas entre aurículas y ventrículos está dada sólo por la EP.

Aplicando lo dicho matemáticamente, se tiene:

(ECaorta + EPaorta) – (ECvenapulmonar + EPvenapulmonar) “Energía contenida en la sangre”

Como ECaorta es parecido a ECvenapulmonar, la “energía contenida en la sangre” va a depender sólo de la EPaorta menos la Epvenapulmonar:

(EPaorta – EPvenapulmonar)”Energía contenida en la sangre”

Como sabemos que la sangre llega con muy poca EP a las venas cardíacas (por la obvia baja presión del circuito venoso, a cambio del aumento de velocidad), podemos despreciarlo y queda esto igualado.

EPaorta “Energía contenida en la sangre”.

Allí queda demostrado que la mayor parte de la energía que contiene la sangre está dada por EP.

Ahora, podemos expresar a EP como presión por cambio de volumen (imagínense que inflamos un globo, y le soplamos en total 1000 mmHg de presión; el globo se deforma, por lo que su presión interna baja; por eso se importante el cambio de volumen que haga la presión sobre la cavidad que lo contiene. Ver demostración matemática más adelante) y el cambio de volumen corresponde a la cantidad de sangre que expulse el corazón, o sea, el volumen expulsivo (VE). De esta manera, el trabajo que realiza el ventrículo izquierdo en cada sístole es:

EPaorta = Paorta * VE

La “energía contenida en la sangre” viene sólo del trabajo que desarrolla el ventrículo o trabajo expulsivo (WE). Así, como EPaorta = “energía contenida en la sangre”, reemplazamos,

WE = Paorta*VE

Así, podemos medir el trabajo que realiza el ventrículo en cada contracción, midiendo dos parámetros fácilmente pesquisables. Aunque este valor no será muy preciso, porque consideramos la EPvenapulmonar como cero, además de otros desprecios matemáticos hechos.

Este trabajo expulsivo (WE) corresponde a la energía que el ventrículo izquierdo entrega a la sangre, la que se puede observar como el área comprendida por la elipse que forma la curva en el gráfico volumen versus presión intraventricular (página 67 de Manual 1 de Cardiovascular)


En el gráfico se ven cuatro segmentos, que unidos forman un área cerrada. El segmento horizontal abajo representa el llenado ventricular (diástole ventricular), por lo que se ve el aumento de presión intraventricular, además del aumento de volumen del VR al volumen diastólico final. El segmento vertical izquierdo ascendente denota la contracción isovolumétrica, viéndose un gran aumento de presión intraventricular con nulo aumento de volumen. En el segmento levemente horizontal arriba se representa el vaciado ventricular (rápido, lento, protodiástole) por lo que el volumen intraventricular baja y la presión sigue aumentando (por la contracción robusta del ventrículo), hasta el segmento vertical derecho descendente, en donde se ve la relajación isovolumétrica, con características opuestas a la contracción isovolumétrica. El área cerrada entre estos 4 segmentos significa el WE, por la definición que dimos de EP, que la podemos expresar como presión por cambio de volumen (ejemplo del globo inflado), esto se demuestra matemáticamente porque:

Trabajo (W) = Fuerza * Desplazamiento

W = Presión * Área (por Ley de Pascal) * Desplazamiento

W = Presión * Volumen (un área desplazada da un volumen)

Así, aplicándolo al trabajo expulsivo,

WE = Presión intraventricular * Cambio de volumen

Fuentes de energía del ventrículo (para darle la EP a la sangre):

Reposo:

- 1/3 catabolismo oxidativo de la glucosa

- 1/3 lísis de ácidos grasos

- 1/3 ac lactico

Ejercicio:

- 60% glucólisis(hasta ac láctico)

- El resto predominantemente por proteólisis y cuerpos cetónicos


Rendimiento energético del corazón: De la energía que produce, sólo le pasa el 3% al 10% a la sangre como EP (bajo rendimiento). El resto de la energía se expulsa como calor, por lo que el ventrículo también calienta la sangre.

Ahora, sabemos que el ventrículo le da EP a la sangre; esta entrega de energía está determinada por factores. El ventrículo está formado por fibras contráctiles dispuestas circular y diagonalmente. Al contraerse se van a tensar y van a aumentar la presión intraventricular.

Esta tensión generada va a depender de tres factores:

1 - Postcarga: Tensión que las paredes ventriculares necesitan ejercer para expulsar la sangre del ventrículo, es todo lo que se opone a la expulsión de la sangre. Depende de la presión diastólica aórtica (PDA) y del volumen diastólico final (VDF)

Si la PDA es mayor, mayor presión tendrá que desarrollar el ventrículo en la contracción isovolumétrica para vencer a la presión aórtica, o sea, tendrá que desarrollar mayor tensión en sus paredes. Así, un aumento de la PDA es un aumento en la poscarga.

Para vencer la presión aórtica, el ventrículo genera tensión (T) en sus paredes, según la ecuación de Laplace.

PTM = T fibras de la pared * (1/r1 * 1/r2)

Aquí además se define el concepto de presión transmural (PTM) que es la diferencia entre presión interna y externa de un ente hueco.

PTM = Tensión * 2/radio (considerando el ventrículo como esferico)

Por lo tanto, T = PTM * radio/2,

Por anatomía sabemos que, PTM = (Paorta – Ppericardio),

Y esto lo podemos reemplazar, quedando, T = (Paorta – Ppericardio) * radio/2

Significa que la tensión que genere el ventrículo va a ser directamente proporcional a su radio y a su Paorta (porque la Ppericardio es generalmente constante)

Con la ecuación se comprueba que la tensión que desarrollará una fibra muscular, y por lo tanto, cuán rápido podrá expulsar la sangre depende de, además de la PDA, del radio ventricular al final de la diástole (rDF), lo que hace referencia a cuán lleno está el ventrículo, o al VDF. Como se ve, es directamente proporcional: mientras más lleno esté, más T tendrá que producir, por lo que significa más poscarga. Reemplazando esto en la ecuación, tenemos que la tensión que tendrá que desarrollar el ventrículo para expulsar sangre estará dada por:

T = (Paorta – Ppericardio) * rDF/2

Dado que la pared ventricular no es infinitamente delgada, se habla a veces de estrés (E) y no de tensión, que es T dividido el espesor de la pared (e) sometida a la tensión, quedando la ecuación como:

E = T/e


Como, T = (Paorta – Ppericardio) * rDF/2

Reemplazamos, E = (Paorta – Ppericardio) * rDF/2e

Por conocimientos previos sabemos que, aunque parezca extraño, el aumento de VDF, además de aumentar la poscarga, aumenta la precarga (ver más adelante). Esto puede suceder porque el VDF es muy poco relevante al momento de determinar la poscarga, porque el componente más importante de la poscarga es la Paorta (o PDA).

Así, un aumento de VDF desarrollará un aumento pequeño de la poscarga, pero también generará un aumento mucho más importante en la precarga (ver más adelante). El VDF aumenta precarga y poscarga, pero aumenta mucho menos la poscarga, nunca olvidar eso.

Cuanta más T tenga que desarrollar el ventrículo, su contracción será más lenta.

Resumiendo, podemos decir que la poscarga se opone a la expulsión, por lo que el WE necesario para expulsar un VE, aumenta con la poscarga,

WE = poscarga * VE

Si reemplazamos en WE = Paorta * VE, se ve que “poscarga = Paorta”, lo demuestra que la Paorta es el componente más importante de la poscarga (más que el VDF, por lo que el aumento de VDF genera un muy poco aumento de poscarga, en contraste con el gran aumento de precarga que genera, ver más adelante)

2- Precarga: Volumen de sangre necesario para llenar el ventrículo. Este volumen se llama VDF, y tiene importantes repercusiones en la generación de tensión en el ventrículo.

Si se liga la aorta, se aumenta la poscarga a niveles infinitos, por lo que el WE se hace infinito. Por lo tanto, en el ventrículo sólo se produce contracción isovolumétrica. En estas condiciones se puede medir la capacidad del ventrículo para generar tensión en una curva VDF versus presión intraventricular: cuando éste está vacío, su capacidad de contracción es pequeña, y aumenta a volúmenes mayores, llegando a un máximo, para luego decrecer con volúmenes aun mayores. Esto demuestra la existencia de una longitud sarcomérica óptima para desarrollar tensión.

A medida que se estira la fibra (al aumentar VDF)…

…se mejora la geometría de interacción entre actina y miosina, se mejora la capacidad de formar puentes (más cabezas de miosina interactuarán con las actinas)

…se aumenta la afinidad de la troponina C por el Ca (por el efecto de la longitud de llenado) , los sarcómeros toman una longitud óptima que hace que una mayor parte de las troponinas C queden expuestas al medio citoplasmático, quedando desnudas para su unión al Ca, así se mejora la afinidad por aumento del VDF). Las diferentes longitudes de los sarcómeros se alcanzan modificando la precarga, esto es la base de la Ley de Starling del corazón, por lo que se requiere que vaya a la pregunta 5, para continuar contestando esta sección de la pregunta 4.


3 - Inotropismo: Medida de cuántos puentes se forman entre actina y miosina, lo que denota el grado de activación del sistema contráctil, lo que depende de:

a) concentración de Ca citoplasmático y de la afinidad de la troponina C por éste.

b) geometría sarcomérica, lo que a su vez depende de la precarga.

El tema “a” está desenvueltamente explicado en la pregunta 2. En cuanto al tema “b”, está íntegramente desarrollado en la pregunta 5.

Para entender el concepto, hay que recordar que la función cardíaca está regulada en dos ejes:

- Frecuencia cardíaca: ¿Cuántas veces me contraigo?

- Inotropismo: ¿Cómo me contraigo?

Así, vimos en la pregunta 1 los mecanismos que el cuerpo tiene para controlar el primer eje, y en la segunda pregunta vimos los mecanismos neurohumorales que el organismo posee para manejar el inotropismo. En las preguntas 4 y 5 vimos que el inotropismo se puede manejar por dos conceptos mecánicos, como lo son la precarga y la poscarga.

En consecuencia, y como puede ver, el inotropismo no es más que la capacidad que tiene el ventrículo de desarrollar tensión, y por consiguiente, trabajo. Es decir, es uno de los dos mecanismos efectores de la regulación a nivel de la fisiología cardíaca. No está al nivel de precarga y poscarga, sino que es un efector de estos dos (además de efector de mecanismos neurohumorales, o sea, precarga, poscarga y mecanismos nerviosos ejercen control sobre el inotropismo). Por lo tanto, todo lo que haga que el miocardiocito produzca una mayor (o menor) fuerza contráctil, serán aumentos (o descensos) del inotropismo. Como ve, a este balde entran tensión y trabajo contráctil, por lo que hablar de estas variables es lo mismo que hablar de inotropismo.

La Ley de Starling del corazón tiene incidencia en la función ventricular, pues explica los efectos que los cambios de la precarga tienen sobre ésta. Dice que “el trabajo expulsivo que es capaz de realizar el corazón (no es el que tiene que desarrollar, como en el caso de la poscarga, sino el que es capaz de desarrollar), es proporcional a cuánto se ha llenado éste”, es decir,

WE (capaz de desarrollar) = precarga * K

Esta Ley se basa en dos hechos:

- Existencia de una longitud sarcomérica óptima para la interacción entre actinas y miosinas

- Existencia de una longitud sarcomérica óptima para el aumento de la afinidad del Ca por la troponina C

A longitudes sarcoméricas más altas o más bajas de las óptimas, la tensión (y por lo tanto el trabajo) que es capaz de desarrollar el ventrículo, cae.

PREGUNTA 5 Función ventricular. Ley de Starling del corazón.


El mayor determinante de la precarga (y el único que importa en esta unidad) es el VDF, porque, al llenar el ventrículo, hace que las paredes ventriculares estén más distendidas, lo que a la postre hará que aumente la longitud sarcomérica de los miocardiocitos no automáticos.

• Este grafico es de músculo esquelético

A más VDF, más precarga. Y como a más precarga, más WE, y a más WE, más VE, tenemos que a mayor VDF, mayor VE. Pero esta proporcionalidad se interrumpe luego de alcanzar la longitud óptima del sarcómero, por razones geométricas (llegará un punto tal de longitud sarcomérica en que la interacción entre las cabezas de miosina con las actinas interactuará menos)


En resumen, la Ley de Starling nos dice que, mientras más lleno tenemos el ventrículo (mayor VDF) más tensión generamos y más expulsamos (mayor VE), lo que constituye un mecanismo adaptativo vital para las condiciones de estrés cardíaco.

Si no existiera la ley de Starling…

En el nivel más básico decimos que el gasto cardíaco se define como el producto de la FC y el VE, por lo tanto, el GC se relaciona de manera directa con la FC. Ahora bien, si consideramos que el GC es uno de los determinantes junto a la RPT y la PV de la PA, podemos decir que ante cambios de presión arterial podríamos necesitar cambiar el GC, y para esto podemos cambiar la FC. De esto podemos decir que la PAM es una variable regulada, mientras que la FC corresponde a una variable modificada a fin de regular la PAM.

Por lo tanto, una modificación de la FC provocará un cambio del GC, y por ende, de la PAM (esto se verá más en detalle en la pregunta 8). Para esto, el organismo puede modificar el GC modificando o el VE o la FC. Esta última se modifica por medio de 2 influencias:

-Tono simpático, que controla las FC sobre 120, y cuyo aumento provoca un aumento de la FC, y por ende, del GC.

-Tono parasimpático, que regula FC entre 50 y 120, y cuyo aumento provoca bradicardia, reduciendo el GC.

El tono simpático regula la FC a nivel del miocardio específico con la unión de catecolaminas a receptores β2. De las catecolaminas, la epinefrina tiene un efecto superior a la norepinefrina, pero la catecolamina exógena isopropilnorepinefrina tiene un efecto mucho más fuerte.

En relación al tono parasimpático, es el nervio vago derecho el que tiene un efecto directo sobre las células del nodo sinusal, reduciendo la FC, por unión de Ach a receptores M2.

El aumento del tono simpático endógeno eleva, además de la FC, la PS, PD, P diferencial, y PAM, mientras que el del tono parasimpático eleva la presión diferencial, pero disminuye la PS, PD y PAM.

PREGUNTA 6 Relación entre gasto cardíaco y frecuencia cardíaca.


En el gráfico se observa:

1. Aumento de la FC y del GC, ya que VE es independiente.

2. Aumento de la FC y disminución del GC, porque varía el VE. Primero aumento el GC y luego disminuye.

3. Lo que ocurre en la realidad. Al principio hay un aumento proporcional, luego aumenta más por acción del simpático y finalmente disminuye porque baja el VE.

Cuando hablamos de hemodinamia estamos hablando de cómo la sangre se mueve a través del organismo, en este caso en particular, de la circulación mayor o sistémica. Lo primero que debemos entender es que el flujo que sale desde el VI es el mismo que vamos a tener en el total de los vasos sanguíneos de un determinado tipo, así como es también el mismo que tendremos al final del circuito, en la AD (GC=RV). Si consideramos a un vaso sanguíneo como un cilindro de base igual a la sección transversal del cilindro y de altura igual a la distancia a través de la cual observamos el movimiento de la sangre durante 1 segundo, podemos decir que el flujo va a ser el volumen que atraviesa este segmento durante ese segundo. Desde otro punto de vista, si tomamos la velocidad de la sangre (v/t), y la multiplicamos por el área transversal que atraviesa (cm2), obtendremos también el flujo.

A esta igualdad (Q=V x T), (ojo T de sección Transversal) se le ha llamado ecuación de continuidad de flujo, y fundamentalmente explica que el flujo

PREGUNTA 7 Hemodinamia. Explicación de las funciones de los diferentes tipos de vasos de la circulación sistémica.


depende de la velocidad de movimiento de la sangre y del área transversal por la que atraviesa, vale decir, el calibre del vaso, o mejor dicho, de la suma de los calibres de los vasos que estamos observando, por lo que si un vaso se bifurca, el área de sección transversal entre los 2 vasos nuevos es mayor que la original, por lo que la velocidad disminuye, ya que el flujo se mantiene constante. Por la misma razón, si aumenta el área de sección de un vaso en particular, la velocidad con que la sangre se mueve a través de el disminuye. Flujo = v1*A1 = v2*A2

Si llevamos esta información a un nivel más global, podemos observar que si entregamos a la aorta un área arbitraria de 1 y consideramos que la sangre sale de ella con una velocidad de 30 cm/s, obtenemos que el área de sección transversal aumenta 1000 veces a nivel de los capilares, y por ende la velocidad disminuye a 0,03 cm/s, y también que la velocidad de llegada de la sangre a la AD es algo menor a la que sale de la aorta, ya que las 2 cavas tienen un área de sección transversal mayor a la aorta.

Es importante también considerar que todo flujo de líquidos, incluida la sangre, va a depender de una diferencia de presión que moviliza la sangre de un punto al siguiente, y en este sentido podemos observar que mientras esta diferencia de presión se agranda, también lo hace el flujo, mientras que si aumenta la resistencia, este flujo disminuye. Si la diferencia de presión aumenta mucho, llega un momento en el cual el flujo deja de aumentar de manera directamente proporcional. Esto sucede porque el flujo cambia de laminar (en que varias láminas viajan a velocidades cada vez mayores a medida que van más al centro del vaso) a turbulento. Esto está dado por el número de Reynolds (N=[(v x r x D) / η] o bien N=[(2 x Q x D ) / (η x π x r)]) y que determina un flujo laminar si es menor a 1000 y uno turbulento si es mayor a 2000.

Por lo visto, los factores que tienden a aumentar el N° de Reynolds y por ende provocar turbulencia son un aumento de la velocidad, una disminución de la viscosidad de la sangre, o una disminución del radio del vaso.

Ahora bien, existen factores que van a determinar el flujo de tipo laminar, que según los experimentos de Poiseuille, depende de factores geométricos (longitud, radio), las características del fluido (viscosidad), y la constante de proporcionalidad (π/8). Así tenemos que Q= [(Pi-Pf) x r4 x π] / [η x l x 8]. Fisiológicamente, esta ecuación determina que el factor más importante es el radio de los vasos, esto por 2 razones, primero que está elevado a la cuarta (esto es así porque la resistencia disminuye de manera monumental al aumentar el radio, particularmente en las arteriolas), y segundo, porque este factor es regulable por el organismo.

Otro punto es la fuerza de roce que se genera entre las láminas que viajan a través de un vaso. Debemos recordar que la lámina adyacente al endotelio no se está moviendo, y que por ende no existe fuerza de roce con la pared del vaso. La fuerza de roce depende del área de contacto entre las capas (capas periféricas tienen mayor


roce), la viscosidad del fluido, y la gradiente de velocidad entre 2 capas contiguas, así tenemos que F= (A x η x dv/dx).

Finalmente, debemos hablar de la viscosidad sanguínea, esta varía en base a 3 factores: el hematocrito, que aumenta la viscosidad del plasma, la velocidad de la sangre a medida que la sangre viaja por los vasos (un aumento de la velocidad acumula los elementos figurados en el centro del vaso, disminuyendo la viscosidad aparente de la sangre en la periferia del vaso y aumentándola en el centro), las ramificaciones de los vasos (lo primero que pasa es plasma sin elementos figurados, por lo que los capilares tienen un hematocrito menor) y el radio de los vasos, que a medida que disminuye incluye menos capas de elementos figurados, por lo que disminuye la viscosidad (efecto sigma).

FU5CIÓ5 VASCULAR

a) Sistema arterial: Las arterias basan sus funciones en su alta proporción de componentes elásticos y su alto radio, que le entregan una buena capacidad para mantener su forma y una baja resistencia, respectivamente.

En función de esto, las funciones de las arterias son:

1.- Ser vasos de conducción, ya que gracias a su baja resistencia mantienen la gradiente de presión desde la entrada al sistema hasta la salida relativamente constante, moviendo la sangre a altas velocidades.

2.- Amortiguar la diferencia de presión entre la sístole y la diástole, lo que sucede gracias a la alta elasticidad de las paredes de las arterias de gran calibre. Esto permite que mientras la presión arterial es oscilante, en capilares ya no lo sea. Además de la elasticidad arterial, en esto influye la alta resistencia arteriolar.

3.- La misma función arterial permite que a nivel de capilares se mantenga el flujo constante durante la diástole.

b) Sistema arteriolar: Al contrario de las grandes arterias, las arteriolas basan su función en el gran aporte que hacen a la RPT (41%), por ende su principal función es ser vasos de resistencia. Si bien estos vasos no son los de menor área transversal, tienen la mayor resistencia debido a que todas arteriolas se encuentran en serie, en contraste con los capilares que se encuentran en 9/10 casos en paralelo. Así, las funciones arteriolares son:

1.- Son vasos de resistencia, y producen la mayor caída de presión.

2.- Su resistencia es variable en relación al tono simpático, por lo mismo, las arteriolas determinan el flujo de sangre hacia los distintos territorios.

3.- Su gran resistencia aporta en la transformación del flujo intermitente a continuo.

4.- Sin esta resistencia a la salida del lecho arterial, las paredes arteriales no se distenderían, y por ende no se generaría la presión arterial necesaria para movilizar la sangre.

5.- Por su alta influencia sobre la RPT, la modificación del tono vascular arteriolar modifica la P arterial, y es por esta vía por la cual el tono simpático modifica la presión arterial.

c) Sistema venoso: Las venas, en contraste con las arterias, poseen pocos elementos elásticos, lo que determina que se distiendan con facilidad, esto sumado a su alto diámetro determina sus funciones.

1.- Debido a su amplio diámetro, las venas determinan un sistema de baja presión y resistencia.


2.- Conducen la sangre hacia el corazón con poca pérdida de energía y a una velocidad medianamente alta.

3.- Son un reservorio de sangre, gracias a que son tremendamente distensibles. Este reservorio puede ser pasivo, con modificaciones de menos del 10% de la volemia, o activo, cuando la volemia cambia un 10% o más. Por ejemplo, si baja la volemia más del 10%, un incremento del tono simpático hará que disminuya la distensibilidad venosa, y por ende, hará que la sangre salga de este reservorio y aumente la presión venosa, compensando la baja de la volemia.

La PAM se define como la ponderación de las presiones sistólica y diastólica en relación a la duración de la sístole y la diástole en el ciclo cardíaco:

PAM = PS + 2PD 3 3 Además, en relación al Gasto Cardíaco (GC), existen dos variables reguladas: PAM y Volemia:

PAM = GC * RPT + Pvenosa

5os centraremos en la mantención de la PAM (variable regulada). En general, para mantener estables las variables reguladas, modificamos las variables manipuladas:

1. Inotropismo

2. FC

3. Distensibilidad Venosa (Dv)

4. RPT

Las variables manipuladas pueden ser modificadas a nivel de sus efectores correspondientes:

1. Miocardio contráctil (inotropismo)

2. Miocardio específico (FC)

3. Musculatura lisa venosa (Dv)

4. Musculatura lisa arteriolar (RPT)

La modificación de las variables manipuladas se logra a través de los sistemas de regulación, cuyos componentes son:

1. Detector (distintos tipos de receptores)

2. Centros coordinadores (a nivel de SNC)

PREGUNTA 8 Regulación de la Presión Arterial Media (PAM)


3. Efectores (tejidos donde se producen los cambios)

Mecanismos de regulación de la PAM:

i) 5erviosos

1. Receptores: baroRcp, quimioRcp, reflejo de isquemia cerebral.

2. Coordinadores: centro cardiovascular en bulbo (tronco encefálico).

3. Efectores: todos los ya nombrados.

ii) Físicos

- Mecanismos pasivos que corrigen la PAM a través de la mantención de la volemia:

- Si ↓PAM → ↓PHcapilar → ↓P efectiva filtración → ↑reabsorción → ↑volemia y ↑PAM.

- Si ↑PAM → ↑PHcapilar… ↓volemia y ↓PAM.

iii) 5euroendocrinos

- Las variables reguladas son dos: cambios en la resistencia y regulación de la reabsorción de sodio y agua (volemia).

- El principal efector es el riñón

- La variable detectada es la volemia

- Si cambia la volemia hasta en un 10%, se compensa el cambio asociado a la PAM con una modificación de la Dv sin cambios en la Pvenosa.

- Si cambia la volemia en más del 10%, se altera la Pvenosa y se gatillan los mecanismos neuroendocrinos.

Cambio de volemia mayor al 10% (se analizará ↓↓↓↓volemia, en general los efectos son los completamente opuestos al aumentar la volemia)

1. Receptores: Auriculares tipo A y tipo B (los importantes). Los últimos sensan cambios de tensión en la pared auricular por cambios de volumen (ej: cuando ↓volemia, ↓tensión, ↓su frecuencia de descarga).

2. Variable modificada: ADH (en este ej aumenta su secreción):

- Aumenta reabsorción de agua a nivel de tubulo colector renal via receptores V2 (de las células principales).

- Vasoconstricción arteriolar periférica via receptores V1.

- Aumenta sensación de sed.

- Todo lo anterior provoca ↓osmolaridad plasmática y ↑volemia.


3. Variable modificada: tono simpático renal yuxtaglomerular (en este ej aumenta):

- El aumento del tono simpático (Norepinefrina) vasocontrae arteriolas aferente y eferente via receptores a1. Disminuiye el FPR y VFG.

- La Norepi provoca secreción de renina via receptores b1, la cual ↑AT-II (mecanismo ultra familiar).

- La AT-II a su vez estimula la secreción de Aldosterona en corteza suprarrenal, lo cual finalmente lleva a un aumento en la reabsorción de sodio con consiguiente arrastre de agua.

- El efecto es ↑volemia por ↑contenido total de sodio (ojo, no confundir con natremia, la cual no se ve afectada por este mecanismo).

Un ↑↑↑↑volemia mayor al 10% gatillará la secreción del P5A o atriopeptina, en respuesta al aumento de la tensión de la pared auricular. Sus efectos son antagónicos a los de la AT-II:

- Vasodilatador

- ↓ secreción de renina

- ↓ AT-II

- Diurético (↓ secreción ADH)

- Natriurético (↓ secreción Aldosterona)

- ↓ Sed

Nota. El mecanismo NERVIOSO de regulación de la PAM está extensamente explicado en el manual y la verdad es k es tarde y me da paja resumirlo, asique les recomiendo que una vez q tengan esto estructurado en la mente, se aprendan la regulación nerviosa. Nati Morales.

Conceptos varios para las siguientes preguntas:

Para las preguntas 9 y 10 hay que tener claros un par de conceptos:

- Las catecolaminas actúan en el corazón a través de receptores β1(los únicos que hay en el corazón pa catecolaminas) aumentando la FC y el inotropismo que aumenta el VE y por ende el GC

- A nivel arteriolas hay tanto α1 como β2 y a nivel venoso solo hay β2; los α1 provocan vasoconstricción y los β2 son vasodilatadores

- La norepinefrina tiene más afinidad por los α1 y la epinefrina mayor afinidad por los β2 ; a baja concentraciones actúa sobre estos y a altas sobre los α1

- La estimulación del vago provoca liberación de Ach


La presión arterial diastólica depende de :

-La FC (miocardio específico)

-RPT (Músculo liso arteriolar y venoso)

- La distensibilidad de la aorta (no importa para la modificación de la Diastólica)

Por lo tanto cualquier variación a estos, modificara la Diastólica

ACCIO5 DE LAS CATECOLAMI5AS

A) 5OREPI5EFRI5A

La Norepinefrina actúa en el corazón a través de receptores β2 aumentando la FC, aumenta la RPT al actuar sobre la musculatura lisa arteriolar a través de α1 con lo cual aumenta la presión arterial diastólica

B) ISOPROPIL5OREPI5EFRI5A (catecolamina sintética específica para receptores β )

EN el corazón aumenta la FC pero a nivel arteriolar disminuye mucho la RPT. Este efecto es el que prima, por lo que se produce una gran baja de la presión arterial diastólica.

C) EPI5EFRI5A A MEDIA5A CO5CE5TRACIÓ5

Aumenta la FC, disminuye la RPT donde hay mas receptores β2 (músculo esquelético, y circulación hepática) la aumenta donde hay mas receptores α1 (piel riñones vísceras abdominales) por lo tanto la RPT se mantiene constante o disminuye pero muy poco ; como aumenta la FC el efecto final sobre la Diastólica es aumentarla poco

D) ESTIMULACIÓ5 DE U5 5ERVIO VAGO

Ach baja la FC pero no afecta la RPT baja mucho la Diastólica

E) Ach E5DOVE5OSA

Ach vía receptores M2 en el nódulo sinusal baja la FC,pero menos que en la estimulación del vago por que se disipa Ach en su camino endovenoso

Vía receptores M3 aumenta la producción de NO produciendo vaso dilatación , bajando la RPT en total se produce una mayor baja de la Diastólica

C) OCLUSIÓ5 U5ILATERAL CAROTIDEA

Baja el flujos sanguíneo, baja la PTM, baja la tensión en la pared del seno carotideo se simula una baja de la PA y se desencadena el reflejo barorreceptor; En la región bulboprotuberencial se inhibe el CCI con lo que disminuye el tono parasimpático y se activa el CVM aumentando el tono simpático ( aumenta FC, Aumenta el Inotropismo aumenta la RPT, aumenta el RV y con ello el VDF y con ello el VE

PREGUNTA 9

Modificación de la presión arterial diastólica.


Por lo tanto con están aumentadas la FC y la RPT aumenta la Diastólica

D) OCLUSIÓ5 BILATERAL: SE POTE5CIA5 LOS EFECTOS

E) DURA5TE EL EJERCICIO

F) ISOTÓ5ICO

Aumenta la FC ya que aumenta el tono simpático y disminuye el parasimpático

Pero disminuye la RPT por que se estimula el simpático colinérgico en arteriolas musculares por vaso dilatación aunque aumente la Resistencia en órganos como riñón piel y vísceras es mayor la dilatación en los músculos lo que produce como resultado neto una disminución de la RPT. Este efecto es mayor que el aumento de la FC por lo que se produce una disminución de la presión arterial diastólica.

G) ISOMÉTRICO

Aumenta la FC por aumento del tono simpático y disminución del parasimpático. Al ser un ejercicio isométrico se comprimen algunos vasos lo que produce un aumento en la resistencia y además cierto grado de isquemia con lo que se activa el CVM y aumenta la resistencia en territorios bien irrigados para redistribuir el flujo

Como aumenta la FC y aumenta la RPT aumenta la Pdiastolica

H) HEMORRAGIA SOBRE EL 10%

Esto produce una disminución de la P venosa, baja el retorno venoso, baja el VDF y por ende el VE y el GC lo que ocasiona una baja en la PA media. Esto produce una activación en el reflejo barorreceptor entre otros efectos (nombro aquí los importantes para que la presión diastolica solamente)

Aumento de la FC y de la RPT los que aumenta la Pdiastolica

La PDif depende de:

-El volumen expulsivo (VE)

( inotropismo precarga y postcarga )

-El flujo expulsivo (Q)

- La distensibilidad de la aorta ( no importa para la modificación de la PDif)

Por lo tanto cualquier variación a estos, modificara la PDif

PREGUNTA 10 Modificación de la presión arterial diferencial ( PAdif).


ACCIO5 DE LAS CATECOLAMI5AS

A) 5OREPI5EFRI5A

La Norepi actúa en el corazón a través de receptores B2 aumentando el inotropismo ,pero además aumenta la RPT y la FC aumenta la postcarga . Estos cambios producen el efecto neto de aumentar la PDif pero poco

B) ISOPROPIL5OREPI5EFRI5A (catecolamina sintética especifica para receptores β )

En el corazón aumenta la FC pero a nivel arteriolar disminuye mucho la RPT lo que provoca una baja en la postcarga lo que junto con el aumento en el inotropismo aumenta el volumen expulsivo lo que provoca un gran aumento de la PDif.

C) EPI5EFRI5A a mediana concentración

Disminuye la RPT donde hay mas receptores β2 (músculo esquelético, y circulación hepática) la aumenta donde hay mas receptores A1 (piel riñones vísceras abdominales) por lo tanto la RPT se mantiene constante o disminuye pero muy poco ; como aumenta la FC aumenta la postcarga, pero como hay un aumento en el inotropismo, aumenta el VDF y con ello el volumen expulsivo, con lo cual el efecto neto es un leve aumento de la PDif.

D) Estimulación de nervio vago

Ach baja la FC pero no afecta la RPT baja mucho la Diastólica, baja la postcarga, lo que aumenta el volumen expulsivo lo que provoca un aumento de la PDIF

E) Ach I5TRAVE5OSA

Ach vía receptores M2 en el nódulo sinusal baja la FC,pero menos que en la estimulación del vago por que se disipa Ach en su camino endovenoso

Vía receptores M3 aumenta la producción de NO produciendo vaso dilatación , bajando la RPT

Como baja la FC,disminuye la Diastólica, baja la postcarga lo que aumenta el VE y con ello aumenta la PDif

F) Oclusión unilateral carotidea

Baja el flujos sanguíneo, baja la PTM, baja la tensión en la pared del seno carotideo se simula una baja de la PA y se desencadena el reflejo barorreceptor; En la región bulboprotuberencial se inhibe el CCI con lo que disminuye el tono parasimpático y se activa el CVM aumentando el tono simpático ( aumenta FC, Aumenta el Inotropismo aumenta la RPT, aumenta el RV y con ello el VDF y con ello el VE

Como aumenta el inotropismo y el VDF aumenta el VE, pero como aumenta la RPT aumenta la postcarga, de estos efectos los que mas influyen son los que provocan un aumento en el VE lo que produce aun aumento de la PDIF, pero leve

G) Oclusión bilateral: se potencian los efectos

H) Durante el ejercicio


I) Isotónico

Como aumenta el tono simpático, aumenta el inotropismo y esto el VE lo que aumenta la PDIF

J) Isométrico

Aumenta el inotropismo por el simpático, pero como esta aumentada la RPT debido a la compresión de las distintas arterias musculares aumenta la postcarga, lo que produce un efecto neto de aumentar levemente la PDIF

Existen tres tipos de factores locales que regulan la presión arterial (y por lo tanto el flujo):

1.- Mecanismos relacionados con la actividad metabólica (PO2, PCO2, pH)

a) Hiperemia (aumento del flujo) reactiva

Cuando se produce isquemia en el territorio muscular y piel durante un cierto periodo, existe una vasodilatación como respuesta, lo que va a aumentar el flujo al tejido dañado. Durante la isquemia baja la PO2 y la PCO2 sube lo que hace que el pH disminuya, esto es similar a lo que ocurre cuando el musculo está en actividad. La duración de la vasodilatación es proporcional a la obstrucción, ya que luego del tiempo necesario para la compensación sanguínea, el flujo cae lentamente hasta la normalidad.

b) Hiperemia activa

Cuando el músculo aumenta su actividad baja la PO2, sube la PCO2 y baja el pH, por lo tanto, aumenta el flujo de sangre lo que permite recuperar los valores normales de esos factores.

Por lo tanto la hiperemia activa se debe a la producción de metabolitos anaeróbicos que actúan como vasodilatadores locales.

También participa la adenosina, ya que si un tejido aumenta su actividad o le llega menos O2 el ATP va a tender a degradase a ADP, luego a AMP para finalmente ser degradado a adenosina y va a salir al extracelular donde ira al músculo liso de la arteriola para producir vasodilatación.

2.- Miogénico

Este mecanismo es el que tiende a hacer que el flujo se comporte acorde a la actividad del tejido.

Si la presión aumenta el flujo aumenta directamente proporcional con ella, llega un momento en que al subir la presión el flujo aumenta poco para que a valores más altos de presión (sobre 200 mm de Hg) el flujo vuelva a subir linealmente con la presión. Esto se debe a que en la meseta donde al aumentar la presión el flujo aumenta poco deben existir cambios en la resitencia. (Q=P/R)

El control miogénico (despolarización por estiramiento) es un mecanismo propio de la pared de los vasos. Como consecuencia de un aumento de la presión existe una vasodilatación (aumento del diámetro de los vasos) lo que lleva a que el musculo liso de la pared de los vasos se estire provocando la apertura de canales cationicos regulados

PREGUNTA 11 Autorregulación del flujo local.


por tensión y cierre de canales hiperpolarizantes lo que conduce a la apertura de canales de Ca2+ dependientes de potencial, lo que provoca la contracción del musculo y por lo tanto, la disminución del diámetro y el aumento de la resistencia. Así se mantiene el flujo al haber un aumento de presión.

3.- Mecanismos dependientes del endotelio

El endotelio es capaz de sintetizar sustancias que provocan vasodilatación o vasoconstricción, que permiten mantener un flujo constante:

a.- PGI2: aumenta AMPc en el musculo liso, lo que produce vasodilatación.

b.- 5O: activa la guanidil ciclasa en el músculo liso, aumentando el GMPc intracelular lo que provoca vasodilatación.

c.- Endotelina: vasoconstrictor potente asociado a proteína G.

d.- ATII: produce vasoconstricción.

Existen algunos territorios en los cuales la regulación local (la resistencia) prima por sobre la regulación general, ocurre en forma muy importante y muy ordenada en la circulación cerebral y en la circulación coronaria.

Circulación cerebral

A pesar que la presión arterial media aumenta a valores superiores a 70 mmHg el flujo cerebral a largo plazo no cambia. El flujo sanguíneo cerebral es de 54 ml/min por 100gr de tejido entonces necesariamente tiene que haber un aumento de la resistencia a medida que aumenta la presión y viceversa, de tal forma que un descenso de la presión arterial media implica una mantención del flujo sanguíneo cerebral mediante una caída de la resistencia.

¿Qué cosa es capaz de modificar la resistencia en la circulación cerebral? Prácticamente no influyen los mecanismos del simpático, del parasimpático ni de las hormonas circulantes sobre el tono de la circulación pero si influye sobre él la composición de la sangre

La pendiente de la curva de PO2 es muy alta lo que significa que los cambios de PO2 tienen muy poco efecto en comparación con los efectos de la PCO2 sobre la resistencia de la circulación cerebral. Normalmente la PCO2 es de alrededor de 40 mmHg y frente a aumentos de la PCO2 arterial se produce un gran aumento del flujo cerebral, frente al descenso bajo los 40 mmHg el flujo disminuye pero no demasiado. Hay una gran vasodilatación a medida que la PCO2 arterial aumenta sin importar la PO2 para una diferencia de presión arteriovenosa constante.

En resumen, la circulación cerebral esta fundamentalmente mediada por cambios locales de tal forma de asegurar el flujo dependiendo de la actividad, es importante en clínica recordar que la circulación cerebral ocurre dentro de un sistema rígido, todos los vasos están dentro de la caja craneana que es inextensible entonces el problema es cuando dentro de la caja craneana hay un aumento de volumen porque va a quitarle espacio a lo que da menos resistencia,


comprimiendo principalmente el lado venoso de la circulación lo cual va a dificultar el drenaje y va a subir la presión arterial, aumentando el paso de líquido desde la sangre hacia el tejido lo que va a contribuir a aumentar más el volumen y a comprimir más las venas de tal forma que el flujo cerebral va a disminuir por compresión física de los vasos y esto va a tender a perpetuarse.

Circulación coronaria

La mayor parte del flujo que llega a los capilares viene de la aorta a través de las arterias coronarias luego la sangre vuelve principalmente a través de venas al seno coronario, se califica como circulación superficial coronaria. Hay otros vasos, la circulación profunda que va desde los capilares a los sinusoides miocárdicos que comunican directamente con la cavidad cardíaca. Una parte de la sangre que pasa por las arterias coronarias se capilariza y vuelve a través de las venas de Tebesio a la cavidad cardíaca y no a la aurícula derecha.

Durante la contracción isovolumétrica el flujo en la arteria coronaria izquierda desaparece debido a la compresión que ejerce el músculo al contraerse, luego en la expulsión de la sangre el flujo coronario vuelve aumentar debido a que aumenta la presión en la aorta para luego descender durante la expulsión rápida y cuando cesa la contracción y se inicia la relajación isovolumétrica el flujo rápidamente aumenta y llega a un valor máximo para descender a lo largo de la sístole.

Durante la sístole la zona más cercana a la cavidad no tiene flujo y la más cercana al pericardio conserva el flujo de acuerdo a sus necesidades. Las arteriolas cerca de la cavidad acumulan catabolitos y adenosina y en la diástole que sigue van a relajarse y tener un diámetro mayor que las arteriolas pericárdicas. El flujo en la zona pericárdica ocurre a lo largo de todo el ciclo cardiaco, llegando a ser mayor durante la sístole que la diástole y en la zona de la cavidad hay flujo sólo durante la diástole.

Las arteriolas tienen la posibilidad de aumentar su diámetro en función de disminuir el tono arteriolar pero tiene un limite que esta dado cuando el músculo liso esta totalmente relajado y va a tener un cierto diámetro entonces en diástole no necesitan dilatarse tanto por lo que todavía tienen la capacidad de dilatarse y esto se conoce como reserva coronaria.

-Cambio de presión: El corazón bombea la sangre a la aorta de forma continua a una presión de 100 mmHg, debido que el bombeo es pulsátil, la Parterial fluctúa entre 80 y 120 mmHg. A medida que la sangre fluye por la circulación sistémica, la presión se reduce de forma progresiva, hasta aproximadamente 0 en el momento en que alcanza la aurícula derecha. La presión en los capilares sistémicos varía desde los 40 mmHg cerca de los extremos arteriolares hasta los 10 mmHg cerca de los extremos venosos, pero su presión funcional media en la mayor parte de los lechos vasculares es de aproximadamente 17 mmHg, una presión suficientemente baja para que poca cantidad de plasma

PREGUNTA 12

Cambios de presión, velocidad y tensión en los vasos sistémicos.


atraviese los capilares, aunque los nutrientes puedan difundir a las células tisulares. En las vénulas la presión es de 16 mmHg. En las arterias pulmonares la presión es pulsátil, al igual que en la aorta, que va de 25 a 8 mmHg y una presión media de sólo 16 mmHg. Ahora, la presión capilar pulmonar es sólo de 7 mmHg.

-Cambio de velocidad:

Al área de sección transversal de la aorta se le dio un valor de 1 en el gráfico. Las arterias que nacen de la aorta tienen un área de sección transversal mayor, las arteriolas tienen un área de sección transversal mayor aún. Los capilares tienen un área de sección transversal de aproximadamente 1.000 veces del área de sección transversal de la aorta. A partir de los capilares nacen las vénulas y las venas. A nivel de las venas el área de sección transversal comienza nuevamente a disminuir. El área de las dos cavas sumadas es mayor que el área de la aorta, y aproximadamente es el doble. Como consecuencia de este cambio de área de sección transversal la velocidad del flujo sigue un flujo inverso: es máximo a nivel de la aorta, mínimo a nivel de los capilares y la velocidad comienza a aumentar a medida que la sangre se acerca al territorio venoso. Por lo tanto, de acuerdo a la ecuación de continuidad de flujo (Q1=Q2; Q=AxV; A1xV1=A2xV2) se puede deducir que la velocidad de la aorta es máxima debido a que es la región que presenta la mínima área de sección transversal dentro del lecho vascular sistémico. Y a medida que la aorta se ramifica, el área de sección transversal aumenta y la velocidad de la sangre disminuye. Que la velocidad es mínima a nivel de los capilares, ya que es la región donde está la mayor área de sección transversal dentro del lecho vascular sistémico. Que la velocidad sea mínima en los capilares, es importante, por que es aquí donde se realiza el intercambio de agua y solutos entre la sangre y los tejidos. La velocidad de la sangre a medida que se acerca a territorio venoso aumenta porque el área de sección transversal disminuye. Esto es importante porque es importante que la sangre vuelva al corazón en forma rápida. La velocidad en la aorta es aproximadamente 50 cm/seg y en los capilares es de 0,5 mm/seg. Por lo tanto podemos ver que el producto punto a punto entre el área de sección transversal y la velocidad de la sangre, es siempre constante y nosotros sabemos que el producto es el flujo.


- Cambio de tensión:

Ec de Laplace: T = PTM x r

Los vasos no solo deben soportar la presión interna sino también la tensión.

La aorta soporta una tensión que es casi 10.000 veces mayor que la tensión que soporta la pared de un capilar y es por esto que la pared de la aorta es muy gruesa. Si el grosor de la pared es proporcional al radio, entonces a mayor radio mayor grosor y también es mayor la tensión que debe soportar el vaso.

Si tanto la presión como el radio caen a través del lecho vascular la tensión que deben soportar los vasos también debe caer.

Capítulo VII

FISIOLOGÍA REAL

Agradecimientos a icole Cuneo Barbosa Ben Hur Palma Horta Ignacio Riquelme López

236 EXAME FCM II – Capítulo VII: Fisiología Renal

Cada riñón pesa cerca de 120 grs, en el que se definen dos sectores uno más externo conocido como corteza y otro más profundo conocido como médula. • Corteza: formada por laberintos corticales, los cuales contienen glomérulos y túbulos que poseen una trayectoria contorneada, y por rayos medulares que contienen túbulos con una trayectoria recta. • Médula: posee una porción externa y otra interna. La unidad funcional de este órgano, es el nefrón, que está compuesto por dos sectores, el glomerular que: • Está formado por dos capas, la visceral y la parietal. La parietal está compuesta por un epitelio plano que se continúa con el Túbulo Proximal. El sector visceral está formado por podocitos que poseen prolongaciones llamadas pedicelos que se interdigitan y envuelven a los capilares glomerulares. Entre pedicelos quedan las ventanas de filtración o espacios recubiertos por lámina basal y se caracteriza por la presencia de nefrina. Esta lámina es secretada por los podocitos y cls. endoteliales. • Los capilares glomerulares se encuentran rodeados por la cápsula de Bowman que recibe el ultrafiltrado. Por otra parte se encuentra el sector tubular compuesto por • Túbulo proximal; su epitelio tiene microvellosidades y una gran cantidad de proteínas transportadores como SGLT1, SGLT2, NPT2, AQP1 en el sector apical, y en el basolateral encontramos Na+K+ATPasa y el NBC. Estos permiten que casi 100% de la reabsorción de glucosa y de aminoácidos. Además 2/3 de la reabsorción de una parte importante del Na+, Cl-, K+, agua, HCO3

-, HPO4-2 , Mg+2 y se secretan protones

y sustancias orgánicas. • Asa de Henle; posee dos sectores, el descendente que es impermeable a solutos y permeable al agua con presencia de AQP1, y el sector ascendente que es impermeable al agua producto de la carencia de AQP1 pero si hay permeabilidad a solutos, por la presencia del NKCC2 en la membrana apical, mientras en la basolateral hay Na+K+ATPasa. Es el encargado del manejo en contracorriente, y es parte del aparato yuxtaglomerular. Este aparato está formado por la mácula densa, las cls. Mesangiales extraglomerulares y las granulares que afectan a la AA, mediante la secreción de renina, que está bajo el control del sistema simpático y la angiotensina II. • Túbulo contorneado distal; En el sector apical posee ECaC y NCC. Su membrana basolateral posee interdigitaciones con presencia de Na+K+ATPasa. • Túbulo conector; presenta ENaC, ECaC y ROMK en el sector apical. Las cls conectoras de este sector, son sensibles al manejo hormonal por parte de la aldosterona, ADH y calcitriol. También existen las cls. Intercaladas. • Túbulo colector; hay dos tipos de células:

FISIOLOGÍA RENAL

PREGUNTA 1 Estructura funcional del riñón. Formación de la orina. Reflejo de micción.


o Principales en las que hay abundante ENaC y ROMK, junto con AQP2 en la membrana apical. En el sector basolateral tenemos las AQP3 y la Na+K+ATPasa. La presencia de AQP2 es sensible a la presencia de ADH, y esta misma hormona estimula el actuar de la UT1. o Intercaladas, hay A que se encargan de la secreción de Ácidos (posee en apical al H+ATPasa y en basolateral al AE1), y las B que se encargan de la secreción de Bicarbonato (en apical está el AE1 y en basolateral está el H+ATPasa).

En el túbulo colector medular hay células que tienen en su sector apical AQP2, y la permeabilidad al agua es dependiente del actuar de ADH. En el sector basolateral está la AQP3 y la AQP4. Según la disposición que tenga el nefrón en la corteza, existen dos tipos: los corticales (85% de los nefrones) y los yuxtamedulares (15% de los nefrones), que se diferencian en algunos aspectos tales como: • La presencia de un Asa de Henle ascendente delgada en los nefrones yuxtamedulares, a diferencia del cortical, que no presenta este. • La eferencia de los glomérulos corticales forman los vasos peritubulares, en los nefrones yuxtamedulares se forman las vasas rectas. Toda esta conformación sumado a que es un órgano que recibe el 25% del gasto cardíaco (1,2 Lt/min), siendo el flujo plasmático renal (FPR) 600 ml/min con un hematocrito del 40-50%. Permite que el riñón sea fundamental en las siguientes funciones: • Mantención de la homeostasis de líquidos corporales. (Ayuda a la formación de orina) o Volumen. o Composición. o Osmolaridad. o pH.

• Excreción de desechos metabólicos.(Ayuda a la formación de orina) • Mantención de la PA a largo plazo. (Ayuda a la formación de orina) • Activación de la vitamina D. • Producción de la eritropoyetina. • Realización de la gluconeogénesis en ayuno prolongado. La principal es la formación de orina lo que se logra en parte por la filtración de FPR, sin embargo no todas las sustancias que llegan filtran, lo que es producto de las características que confiere la barrera de filtración. Ésta tiene la capacidad de seleccionar principalmente por tamaño, y por medida (cuando las moléculas poseen el tamaño de los poros). Pero además la composición del ultrafiltrado varía a lo largo del túbulo producto de tres procesos: • Filtración: paso desde el capilar glomerular al interior de la cápsula de Bowman, producto de la gradiente de presión existente entre el capilar glomerular y la cápsula de Bowman. Carga Filtrada (CFx) = VFG x [X]o • Reabsorción: paso desde el túbulo a los capilares peritubulares, producto del transporte de membrana principalmente. • Secreción: paso desde los capilares peritubulares a los túbulos por transporte de membrana. Cada sustancia sufre al menos dos de estos procesos (no todas son secretadas), lo que permite que al final del túbulo colector se obtenga la composición final de la orina y que corresponde a la carga excretada de cada una de las sustancias.


Carga excretada (CEx) = Flujo de orina x [X]pl Carga Excretada = Carga Filtrada – Carga Reabsorbida + Carga Secretada Este líquido tubular que alcanzó su composición final en el túbulo colector es drenado por los ductos papilares hacia los cálices y posteriormente a la pelvis y uréteres. Todo este líquido ira a parar a la vejiga donde se producirá el reflejo de micción. En adultos la micción está bajo el control voluntario porque el esfínter externo es musculo esquelético. Sin embargo el reflejo de micción es controlado por el sistema nervioso autónomo y ocurre cuando la vejiga se comienza a llenar. El m. detrusor y el esfínter interno son de m. liso que está controlado por el simpático (originado en L1-L3) y por el parasimpático (originado en S2-S4). • Se está llenado (todavía no en su máximo): predomina el control simpático, que produce la relajación del m. detrusor vía receptores β2 y la contracción del esfínter interno vía receptores α1. En cuanto al esfínter externo ese se mantiene cerrado por control voluntario. • Llena: por medio de mecanoreceptores en la pared de la vejiga se sensa el llenado de ésta (niveles cercanos a 200 ml) y se transmite la información aferente a la médula y luego a la corteza. El reflejo de micción es coordinado por centros en el mesencéfalo y ahora predomina el control parasimpático. Éste produce la contracción del m. detrusor (aumentando las presiones dentro de la vejiga) y relaja al esfínter interno. Simultáneamente si la situación lo amerita, mediante control voluntario se relaja al esfínter externo. El flujo sanguíneo renal en reposo es de 1200 mL/min, que corresponden al 25% del gasto cardiaco, un 90% de este se distribuye a la corteza donde están los glomérulos y un 5-10% a estructuras no filtrantes como médula, pelvis, hilio y cápsula renal. De estos 1200ml/min, 700ml/min corresponden al flujo plasmático renal , de los que filtran 125-100 ml/min. La fracción de flujo plasmático renal que filtra en los glomérulos se conoce como fracción de filtración y es un 15 a 20 % Medición del flujo plasmático renal: Clearance de Acido paraamonohipúrico(PAH)

PREGUNTA 2 Flujo plasmático renal. Fracción de filtración. Filtración glomerular: factores que la determinan, regulación y evaluación.

Autorregulación del FPR y de la VFG.


PAH: En concentraciones menores a 10mg/100ml, todo el PAH será excretado x combinación de filtración y secreción. La extracción renal de PAH no será de 100% sino de un 90%, ya que el otro 10% se encuentra en las estructuras no filtrantes(Medula, pelvis, hilio y capsula renal) FPR=[PAH]orina x V/[PAH] plasmática art. FSR= FPR/1-HTO Filtracion Glomerular: Para poder generar la orina, lo primero que debe suceder es que se forme un ultrafiltrado de plasma, lo que se genera a través de la filtración glomerular. La composición del filtrado glomerular es de características similares al plasma pero con una menor cantidad de proteínas. Una de las características importantes de destacar y que tiene relación con la filtración glomerular es la barrera de filtración glomerular, la que discrimina por ejemplo por el tamaño de los solutos, y esto se debe a los poros que existen en esta barrera, otro factor que también puede determinar si una molécula pasa por esta barrera es la carga eléctrica de la molécula, y es importante cuando el radio molecular llega a su punto crítico. Cuando la molécula tiene un tamaño menor a 18Å no es determinante la carga eléctrica, cuando la molécula supera este tamaño comienza a influir la carga eléctrica, retardando la filtración de los aniones comparados con los neutros y cationes. La barrera de filtración glomerular presenta cargas negativas debido a la existencia de glicosaminoglicanos en la lámina basal. Por esa razón se retrasaría el paso de aniones para la formación del ultrafiltrado glomerular. Ahora bien, hay fuerzas que favorecen la filtración glomerular y otras que no, en conjunto son las Fuerzas de Starling, las que favorecen la filtración glomerular son la presión hidrostática capilar glomerular y la presión oncótica capsula de Bownman, y las fuerzas que están en oposición a la filtración glomerular son la presión oncótica capilar glomerular y la presión hidrostática capsula de Bowman. Capilar glomerular: - Mayor permeabilidad hidráulica (Lp) -Gran superficie de contacto -Entre dos vasos de resistencia (arteriolas Aferente y eferente) En los capilares glomerulares la filtración cesa o disminuye en función del aumento de la presión oncótica capilar, debido a que las proteínas que no filtran . VFG= Lp S (PHCG-PHCB)-(πCG-πCB) Y la presión de ultrafiltración (PUF), sería solamente las diferencias de presiones (misma formula sin Lp S)


Factores que afectan y regulaciones: -FPR Aumento del FPRàDisminucion πCG-à Aumento de VFG (Debido a un aumento del PUF) Disminucion FPR-àAumento πCG-à Disminución VFG (Debido a una caída del PUF) -Tono contraltil arteriolas: Art.Aferente: Contrae : Disminucion FPR y Disminucion PHcg, porlotanto Disminuye VFG Dilata: Aumento FPR y Aumento PHcg, Aumenta VFG Art.Eferente: Contrae: Reduce FPR, Aumento PHcg y este conlleva el aumento del VFG Dilata: Aumenta FPR, Reduce PHcg y asi disminuye la VFG -Autoregulacion FSR: Su autoregulacion determina indirectamente el VFG y asi se logran mantener constantes ambos. El FSR (y VFG) se mantiene constante entre cambios de 180-80 mmHg. Mecanismos: 1) Miogenico: Es en la arteriola aferente,a mayor presión, va a haber una mayor tensión(distención), lo cual mecánicamente se abren canales cationicos (canales cationicos sensibles al estiramiento) que están presentes en las células musculares lisas- despolarización- apertura de canales de Ca++ - contracción y asi disminuye el flujo y disminuye la PHcg.

2) Feedback Túbulo Glomerular: Al igual que el miogenico este actua a nivel de la arteriola aferente Un aumento del flujo por la macula densa provocaría un aumento en la resistencia de la arteriola aferente(contracción) Una disminución del flujo por la macula densa provocara una disminución de la resistencia de la art. Aferente. Lo que se censado en verdad es la entrega de NaCl(es lo que se cree), mediante el transportador NKCC2, y no el flujo propiamente tal, debido a esto, si es que se administra furosemida, no habrá feedback tubulo-glomerular.


Clearence Renal El clearence renal corresponde a la cantidad de plasma que es totalmente depurada de una determinada sustancia por unidad de tiempo. Se utiliza como un indicador de la función renal, y se puede calcular para cualquier sustancia. Se calcula como: Cx= Vo*[X]o / [X]p ; donde Vo es el flujo urinario(ml/min); [X]o, concentración de la sustancia en la orina; [X]p, concentración de la sustancia en el plasma. Se destacan los siguientes clearences: I. Inulina: Sustancia exógena que filtra libremente, no se reabsorbe ni se secreta. Carga Excretada (CE)in = Carga filtrada (CF)in CEin= Vo*[In]o y CFin= VFG*[In]p Vo*[In]o = VFG*[In]p Finalmente,

VFG= Vo*[In]o / [In]p = Clearence de inulina (C in)

II. Creatinina: Sustancia endógena con manejo renal similar a la inulina. VFG= Vo*[CR]o / [CR]p = Clearence de creatinina (C cr) (aproximadamente)

Su producción es constante y se encuentra en estado estacionario en el plasma (creatinina producida=creatinina excretada). CEcr= Producción= k Por lo tanto, VFG= k/ [CR]p De acuerdo con la fórmula de Cockroft Gault:

VFG= (140-edad)*peso / [CR]p *72 para mujeres multiplicar por 0,85 En condiciones normales, VFG=120ml/min III. Para aminohipurato (PAH): Sustancia exógena que filtra libremente, no se reabsorbe y que a concentraciones bajas (umbral de PAH = 80mg/dl) se secreta todo lo que no filtra. CEpah = Vo*[PAH]o PAH que llega al nefrón = FPR*[PAH]p PAH que llega al nefrón = CEpah Vo*[PAH]o = FPR*[PAH]p

PREGUNTA 3 Clearence renal.


Finalmente,

FPR= Vo*[PAH]o / [PAH]p = Cpah (Clearence de PAH)

*Según clase de función tubular, Cpah=90%FPR ormalmente FPR=600ml/min Si las concentraciones de PAH son mayores al umbral, los transportadores secretores se saturan y no se secreta todo el PAHque no filtra, disminuyendo el Clearence de PAH y subestimando FPR. En condiciones normales, la razón Cin/Cpah (fracción de filtración) es cercana a 0,2. Esto significa que se filtra un 20% del plasma que llega al riñón (VFG=20% FPR) IV. Clearence osmolar y Clearence de H2O libre: Imaginariamente, el flujo urinario está formado por dos componentes:

Vo = Closm + Cl H20

• Clearence osmolar (Cl osm): corresponde a la cantidad de plasma que es totalmente depurada de todos los solutos que se encuentran en la orina por unidad de tiempo. Es el clearence total de solutos excretados en la orina.

Cl osm= Vo * Uosm / Posm , donde Uosm es la osmolaridad urinaria y Posm, la osmolaridad del plasma • Clearence de Agua libre (Cl H20): representa la capacidad del riñon para generar agua libre de solutos. Se utiliza para evaluar la capacidad renal para concentrar o diluir la orina. Cl H20= Vo – Cl osm Cl H20= Vo * (1- (Uosm/Posm)) Si el Clearence de agua libre es positivo, se está generando una orina diluída. Si es negativo, la orina está concentrada. V. Clearence de urea, dependiente de ADH. Disminuye en presencia de ADH (disminuyen Vo y [Urea]o) y aumenta en su ausencia (aumentan Vo y [Urea]o). Recordar que ADH estimula la reabsorción de urea en el túbulo colector.

Curea= Vo*[Urea]o / [Urea]p


Túbulo Renal El túbulo renal tiene propiedades que se mantienen a lo largo de todo su trayecto: - Epitelio monoestratificado, cuyas características van variando de acuerdo al segmento (por ejemplo aparición de microvellosidades). - Tiene siempre un dominio apical (membrana apical) orientado hacia el lumen con transportadores característicos. - Tiene siempre un dominio basolateral, también con sus transportadores característicos, y orientado hacia el espacio intersticial donde están los capilares sanguíneos.

Está formado por: Túbulo Proximal - Túbulo Proximal contorneado (TCP) (S1). - Túbulo Proximal contorneado/recto (S2). - Túbulo Proximal recto(S3) Asa de Henle - Asa delgada descendente. - Asa delgada ascendente (solo en nefrones yuxtamedulares). - Asa gruesa ascendente (termina en la mácula densa) 5efrón Distal Segmentos post mácula densa: - Túbulo Contorneado Distal (TCD). - Túbulo conector. - Túbulo colector cortical y medular. Túbulo Proximal: S1 tiene más microvellosidades (ribete en cepillo) y transportadores característicos (glucosa). Propiedades: - Alta capacidad reabsortiva por el ribete en cepillo apical. - Epitelio Leaky, baja resistencia transepitelial.

PREGUNTA 4 Características generales y particulares que tiene el sistema de túbulos renales. Funciones tubulares. Características del

transporte renal de glucosa.


- Alta permeabilidad hidráulica transcelular. Asa de Henle: Delgada Descendente: Alta permeabilidad para urea y agua, baja capacidad de transporte de Na+. Delgada Ascendente: Nula permeabilidad al agua, capacidad moderada de transporte de Na+. Gruesa Ascendente: Nula permeabilidad al agua, sin embargo gran capacidad de transporte de Na+. Aparato Yuxtaglomerular Marca el límite entre asa ascendente de Henle y nefrón distal. Tiene un componente tubular y uno vascular. Está formado por: - Asa gruesa: pasa entre arteriolas aferente y eferente del glomérulo de origen. - Mácula densa: células epiteliales del asa gruesa orientadas hacia el polo vascular. - Celulas granulares de la pared de la arteriola aferente: síntesis y secreción de renina. Funciones: - Participa en el mecanismo de autorregulación del flujo sanguíneo renal a través de la detección de cambios en la concentración del Cl- en la mácula densa (regulado por aldosterona). - Participa en la regulación de la volemia (regulada por angiotensina II). - Secreción y excreción de renina por células granulares, contribuyendo a lo anterior.

5efrón Distal El término nefrón distal agrupa a 3 segmentos tubulares localizados después de la mácula densa y que comprende: - Túbulo distal. - Túbulo conector. - Túbulo colector. El nefrón distal se caracteriza por ser un sitio de regulación fina de la reabsorción de 5a+, Ca++ y agua, y de la secreción de K+. Todos estos procesos sujetos a regulación hormonal. Túbulo Contorneado Distal Se encuentra en los laberintos corticales y se ubica justo después de la mácula densa. Su epitelio está formado por células con microvellosidades cortas, y que poseen una alta cantidad de mitocondrias, que generarán la energía necesaria para el funcionamiento de las bombas 5a/K-ATPasas, que junto a co


transportadores 5a-Cl (5CC sensible a tiazidas) (que por cierto son el principal mecanismo) llevarán a cabo la reabsorción de 5a+. Este segmento es impermeable al agua, o más bien dicho, tiene una permeabilidad mínima (de todas formas una cantidad despreciable de agua difunde a través de la bicapa lipídica), ya que no presenta aquaporinas en su superficie. Túbulos Conector y Colector También en los laberintos corticales. La transición epitelial de TCD a conector es gradual. El túbulo conector es el primer segmento donde encontramos heterogeneidad celular, es decir, más de un tipo celular con funciones notoriamente distintas, estas son las siguientes: - Células principales o conectoras: Escasas microvellocidades, al contrario, tienen invaginaciones. Entre sus funciones están el transporte de Na+, K+, Ca++ y agua (regulados por aldosteronaNa/K, calcitriolCa++ y vasopresinaagua). También son las únicas células renales que sintetizan y secretan calicreína, que generará bradicinina a partir de cininógeno, fundamental para la homeostasis del 5a+. (Recordar que aldosterona afecta la función de reabsorción de 5a+, como de secreción de K+) - Células intercaladas: Son las más abundantes y se encargan fundamentalmente del transporte ácido-base (H+ y HCO3-). Hay células intercaladas de dos tipos: Células A secreción de H+, Células B secreción de HCO3-. (Transportadores en espejo)

CARACTERÍSTICAS DEL TRA5SPORTE DE GLUCOSA

5iveles en sangre: 70 -90 mg/dl en ayunas Carga Filtrada de Gluc = [Gluc] plasma x VFG = 1g/l x 180 l/día = 180g/día La glucosa por su radio hidratado (18A) y al ser una molécula neutra filtra libremente y es reabsorbida completamente en el túbulo proximal, esta reabsorción de glucosa ocurre por los cotransportadores de Na+/gluc o SGLT (dependientes de la gradiente generada por la NA+/K+ ATPasa) que poseen 2 isoformas. En S1 y S2 se expresan SGLT2 (su ausencia causa glucosuria familiar) y en S3 y S4 SGLT1. La salida basolat de gluc ocurre a través de transportadores Glut1 y Glut2 en forma pasiva. Con glicemias superiores 200 mg/dl, comienza aparecer glucosa en la orina (glucosuria) decir, estuvo muy


hiperglicemico. El grafico tiene una curvita llamada SPLAY, en castellano CHAFLAN (¿?), el nombre antiguo de las esquinas de las calles. Este Splay refleja que la capacidad de reabsorción de cada túbulo proximal que forman todos los nefrones es variable, ya que algunos son más cortos o tienen quizás menos transportadores que se saturaran antes o hay algunos que son más grandes y que expresan más transportadores en la membrana (mayor capacidad por unidad de túbulos) por lo que se saturan después. Así, la magnitud del Splay refleja la magnitud de la heterogeneidad de los túbulos en cuanto a su capacidad para reabsorber glucosa. Siendo la tasa máxima de transporte(Tm) de glucosa es de 375 mg/min. Mientras más se van acortando los túbulos los transportadores son menos y va a aparecer glucosuria antes (aunque el Tm este conservado). Ahora la [Gluc] plasmática a la que aparece gluc en la orina se denomina umbral renal de la gluc. (180 - 200mg/dl), lo que puede ocurrir frente a una saturación de los transportadores Na+/gluc apicales. Si la glucosa no es reabsorbida en el TP, pasa a los otros segmentos, actuando como un soluto osmóticamente activo, reteniendo agua en el lumen tubular = diuresis osmótica, es decir, hay una pérdida del balance hídrico, se da una elevada osmolalidad en el plasma, lo que gatilla la sed en diabéticos. En una hiperglicemia descompensada de un paciente diabético también gatilla: • Cetoacidos (cuerpos cetonicos) con alteración de anión GAP (anión gap elevado, 12.5 ± 2 ) • Perdidas intracelulares de potasio por acidosis y perdidas de K+ en la orina (por tanto hipokalemia) junto con otros iones como Ca+ y mg+. Además se existe una pérdida global de Na a consecuencia de una diuresis osmótica (hiponatremia), acentuada por una hiponatremia dilucional secundaria a hiperosmolaridad plasmática • El fosfato está depleccionado en la cetoacidosis. Se produce del metabolismo de las proteínas en un orden de 25 a 30 grs/día; 0.26 mg/dl en sangre. Esta filtra libremente por el glomérulo, de la CF el 50% se reabsorbe pasivamente en el túbulo. Mientras se va absorbiendo agua (junto con el agua por AQP3), esta aumenta su concentración en el lumen, lo que con esta gradiente que se genera favorece su reabsorción. La urea tiene participación en la osmolaridad del intersticio medular cuando el riñón forma la orina concentrada. El mecanismo de reabsorción en la medula renal es el siguiente, la urea se reabsorbe un poco por el asa delgada descendente y SE SECRETA EL 50% X LOS CANALES UT2 K NO TIENEN REGULACION, EN EL ASA DELGADA DESCENDENTE y ascendente) a través de los canales UT-2 apicales y basolaterales por lo que nuevamente alcanza un 100% d la CF. Cuando llegan a los túbulos colectores medulares se Reabsorbe un 50% de la CF de Urea siempre q haya permeabilidad y que exista gradiente de concentración de urea (por salida de H2O) por movilidad pasiva

PREGUNTA 5 Manejo renal de la urea.


a través del transportador UT1, que es estimulado por vasopresiona. El transportador UT4 es el responsable de la salida basolateral. Esto produce el reciclaje de la urea entre el túbulo colector medular y el asa de Henle. La recirculación de la urea desde el túbulo colector hasta el asa de Henle contribuye a la hiperosmolaridad de la medula renal. Nota: el 50% de los solutos medulares son urea Se deben consumir un promedio de 1 a 2 lts diarios de agua El glomérulo filtra 180 lts/día. En el túbulo proximal se absorben los 2/3 del agua ultrafiltrada. Se genera una pequeña gradiente osmótica que es suficiente para explicar la gran parte de agua que se reabsorbe a este nivel de la mano con la reabsorción de electrolitos y otras moleculas. Se produce por ruta transcelular (la mayor) y paracelular de manera isosmotica a través de AQP-1 por lo que es por transporte facilitado (Las AQP no se saturan), LT/PLASMA = 1 (epitelio leaky) el

movimiento del agua se debe a que existe una diferencial de osmolaridad real, de 5 mosm, por la reabsorción de electrolitos y moléculas osmóticamente activas. Además el agua sale de las células tubulares a los capilares peritubulares debido a las fuerzas de starling (explicándose el paso mayormente por la presión oncotica de los capilares peritubulares ya q no se filtraron las proteínas plasmáticas aumentando su potencial osmótico al perder agua en el glomérulo). En el asa delgada descendente (solo presente en nefrones yuxtamedulares) es permeable al agua dependiendo de las acuaporinas AQP1-12 (principal AQP1) y del gradiente corticomedular, siendo la osmolaridad máxima al final de este segmento de 1200 mOsm/L. La zona ascendente es impermeable pero bombea NaCl a traves de NKCC2 por lo que se le conoce como segmento dilutor disminuyendo la osmolaridad pudiendo llegar al final de asa gruesa a 100mOsm/lt y menor incluso llegando al túbulo colector una orina con una concentración de 100 mosm y en este segmento se diluye aun más la orina por la presencia del transportador Na/Cl hasta 50mosm.

PREGUNTA 6 Reabsorción de agua por el nefrón.


En el túbulo colector la permeabilidad al agua dependerá de la presencia de AQP 2, estimulada por la vasopresina. Si no hay vasopresina eliminaremos una orina con 50 mosm. Por el contrario en condiciones de hiperosmolaridad plasmática habrá una gran cantidad de AQP 2, permitiéndose absorber mucha agua por parte del túbulo colector y eliminando una orina con una concentración de hasta 1200 mosm (urea principal osmolito). En condiciones normales la orina que se elimina tiene una concentración de 600mosm. Si aumenta la presión hidrostática de los vasos peritubulares disminuye la reabsorción de agua a todo nivel. Reabsorción de agua en el túbulo colector Al final, el túbulo colector recibe alrededor del 10% del agua que se había filtrado, y es aquí donde se va a regular cuánta agua se excreta. El túbulo colector tiene permeabilidad variable al agua, que depende de la presencia de ADH (hormona antiidiurética o vasopresina). En ausencia de ADH, el túbulo colector es impermeable al agua, y uno orinaría 18 litros al día (que es lo que pasa en la diabetes insípida, en que no hay ADH). En presencia de ADH, el túbulo colector se hace permeable al agua porque induce la translocación de AQP 2 hacia la membrana luminal. El agua se va a poder mover entonces a favor de su gradiente osmótico. • Furosemida : Diuretico de asa x inhibición de NKCC2 • Tiazida: Diuretico en túbulo distal por bloqueo de NCC La regulación de la osmolaridad plasmática es fundamental para la mantención de la integridad celular en nuestro organismo Un desequilibrio puede producir muerte celular. Teniendo en cuenta que el volumen intracelular se encuentra determinado por la osmolaridad plasmática, su normalidad

se consigue mediante la regulación de ésta a través de los cambios en el balance de agua. Para mantener esta variable homeostática en sus niveles normales, el aumento de osmolaridad, el cual se encuentra determinado principalmente por: Osm plasmatica = 2 [Na+] + glic/18 + BUN/2.8 o Osm efectiva = 2Na++ (el multiplicar el sodio por 2 es por que se

considera su ion acompañante)

PREGUNTA 7 Regulación de la osmolaridad plasmática.


La osmolaridad es censada a nivel de hipotálamo, en los núcleos supraóptico y paraventricular, por un grupo de neuronas que presentan AQP-4, (permanentemente presente) en su membrana. La disminución del volumen neuronal debido a la salida de agua ante una condición de hipertonicidad, gatillada por un ambiente hiperosmolar, provoca la descarga de estas neuronas produciendo dos efectos: 1) Sed (solo cuando el mecanismo de la ADH es sobrepasado) 2) Liberación de ADH contenida en vesículas de los terminales sinápticos de sus axones en la neurohipófisis. La ADH estimula 2 tipos de receptores: V1: En capilares periféricos, provoca vasoconstricción. V2: Aumento de la cantidad de AQP-2 por movimiento de vesículas y fusión en la membrana luminar del túbulo colector, y de la expresión. (V2 Receptor acoplado a Gs) Además, incrementa la inserción de NKCC2 en el asa ascendente de Henle, transportadores de Urea en el túbulo colector (UT1). AQP-3 y AQP-4 son independientes de los efectos de ADH, pero en condiciones suprafisiológicas aumenta la expresión de AQP-3 basolateral (Fuente: Trascripción).

Así, mediante el aumento de la ingesta de agua, la redistribución del flujo sanguíneo y el aumento de la reabsorción de agua, disminuye la osmolaridad plasmática. En el caso contrario, ante una gran ingesta de agua, ésta se distribuirá homogéneamente en el LEC, disminuyendo la osmolaridad del plasma, por lo que los osmorreceptoreces dejarás de ser estimulados y disminuirá la secreción de ADH al circuito porta hipofisiario, disminuyendo así la cantidad de AQP-2 en el T.C., volviéndose éste impermeable, eliminándose una orina de concentración semejante a la que llega desde segmentos anteriores del nefrón distal, aumentando

la diuresis.


Lo anterior puede ser cuantificado mediante el cálculo del “Clearence de agua libre”. El volumen de orina (Vo), es igual a la suma del Clearence Osmolar (Closm) + Clearence de agua libre (ClH2O) Vo = Closm + ClH2O Ahora bien, el Closm es mide mediante la siguiente fórmula: Closm = (Uosm/ Posm) x Vo ; donde Uosm es la osmolaridad en la orina Posm es la osmolaridad en el plasma Vo es el flujo urinario En caso que la osmolaridad de la orina sea superior a la osmolaridad plasmática, su cuociente será superior a 1, y el clearance de agua libre será negativo, por lo que tendremos que la solución tubular ha sido concentrada respecto a la sangre, con esa cantidad -CH2O de H2O, en cambio, si la osmolaridad de la orina es inferior a la osmolaridad plasmática, su cociente dará menor a 1, dándonos un valor de clearance de agua libre positivo, por lo que comprendemos que el nefrón ha retirado esa cantidad +CH2O de agua del fluido tubular, obteniéndose una orina finalmente más diluida. De modo de facilitar la visualización de la explicación, se adjunta lo siguiente: Vo = Closm + ClH2O ClH2O = Vo – Cosm ; pero Closm = (Uosm/ Posm) x Vo Por lo tanto: ClH2O = Vo – Cosm ClH2O = Vo – (Uosm/ Posm) x Vo ; Factorizando... ClH2O = Vo x (1-(Uosm/Posm)) Lo anterior sirve para cuantificar la capacidad de concentración o dilución de la orina. Se multiplica la razón entre la osmolaridad de la orina y la osmolaridad sanguínea por el volumen de orina para saber cuánto de ese volumen corresponde a la carga osmolar excretada, el que al ser restada a este mismo Vo, nos indica la cantidad de agua libre que la acompaña. En la práctica, se realiza con la cantidad de orina recolectada durante un día completo, y este se divide en la fórmula por 24, para obtener el clearence osmolar por hora y poder hacer análisis. El clearence osmolar normal es cerca de 120 mL/hr


MECA5ISMO MULTIPLICADOR DE CO5TRACORRIE5TE

Uno de los mecanismos más importantes del riñón, consiste en la formación de una orina concentrada, cuya característica principal es que la osmolalidad exceda a la del plasma, niormalmente una orina puede sufrir un proceso de concentración hasta cuatro veces, con una osmolalidad de 1.200 mOms/lt., ello se realiza mediante la rebsorción del agua y el mecanismo multiplicador de contracorriente, este se lleva a cabo gracias a la disposición anatómica que tiene el asa de Henle, la proximidad de sus dos ramas favorece el movimiento del sodio; el principio físico que explica este mecanismo se halla basado en las experiencias realizadas por WRS,HRGITAY y KUHN, que utilizaron tubos arquados en forma de orquilla, cuyas ramas se hallan separads por una membrana semipermeable. La rama descendente del asa es muy permeable al agua, poco permeable a la urea y totalmente impermeable al sodio. Por su parte la rama ascendente es muy permeable al sodio, poco permeable a la urea, e impermeable al agua. El líquido isotónico que proviene del túbulo proximal, conforme recorre la rama descendente se vuelve hipertónico, debido a la salida de agua hacia el tejido intersticial, alcanzando una osmolaridad de 1.200 mOsm.Este liquido que circula por la rama ascendente del asa de Henle pierde esa hipertonicidad, debida a la salida del sodio hacia el intersticio renal. Esa salida del sodio no se acompaña de auga. El sodio que ha salido de la rama descendente determina aumento de la osmoliridad en el intersticio, y como la rama descendente del asa de Henle no permite la salida del sodio, pero sí su entrada desde el intersticio, la osmolaridad de éste aumenta. En cambio el agua pasa de una rama descendente del asa de Henle hacia el intersticio y de éste a la rama ascendente. La disposición anatómica entre ambas ramas permite el pasaje de los solutos a contracorriente desde la rama ascendente al intersticio, y de éste a la rama descendente, este efecto se multiplica a medida que se profundiza en la zona medular.

I5TERCAMBIO A CO5TRACORRIE5TE

Este mecanismos permite conservar la hipertonicidad del intersticio, creada por el asa de Henle, la disposición anatómica de los vasos rectos permite la realización del intercambio a contracorriente. Los vasos rectos descendentes (arteriolas) se continuan con los vasos rectos ascendentes (vénulas), de trayecto paralelo y sentido contrario. En su recorrido descendente, los vasos pierden agua y ganan solutos, mientras que en su trayecto ascendente, el agua pasa hacia el interior y los solutos hacia afuera. La sangre que circula por el interior de los vasos rectos medulares se equilibra con la osmolaridad intersticial. En condiciones normales, la sangre que ingresa a los vasos descendentes tiene una osmolaridad de 285 mOsm/kg., mientras que la que sale de los vasos ascendentes tiene 315 mOsm/kg. de osmolaridad. Este incremento de la osmolaridad indica que el mecanismo de intercambio a contracorriente de los vasos medulares supone la retirada de los solutos del intersticio renal e impedir su acumulación

PREGUNTA 8 Características y función del mecanismo multiplicador de contracorriente.


La Regulación renal de la Volemia se centra la mantención del volumen plasmático efectivo. En un sujeto normal el volumen plasmático efectivo es lo mismo que la volemia. En el fondo se tiene un volumen normal en un continente arteriovenoso normal con una función cardiaca normal. Esto se logra a partir de la regulación de cantidad total de 5a y no con su concentración. Podemos tener mucho sodio en concentración normal, mucho sodio con una alta concentración, mucho sodio en una concentración baja. Luego osmolaridad y volemia se regulan en forma independiente (osmolaridad tiene que ver con concentración y volemia con la cantidad total de Na). Existen ciertas condiciones patológicas donde se pueden tener aumentos de la volemia que por alguna razón (como una IC donde se tiene mala contractibilidad miocárdica) son censadas como lo contrario, es decir, como una volemia disminuida. Esto porque no llega sangre a los órganos de manera correcta: se pueden tener los 5 L de sangre, pero si la bomba está muerta se va a tener presión nula y los receptores no censaran la cantidad de sangre. Vemos entonces que estos mecanismos también dependen del estado de las arterias, cuán dilatadas o contraídas están. Entonces lo que se censa es el volumen plasmático efectivo, y una vez que es monitoreado el riñón hace los ajustes necesarios en la excreción renal de Na. Si se detecta una disminución del volumen plasmático entonces todos los mecanismos van a ir a ahorrar Na. Si esta aumentado se aumenta la excreción. El volumen plasmático efectivo (VPE) o Volumen circulante es la porción de LEC que esta en el intravascular pero que efectivamente perfunde los tejidos (por eso en el caso de la insuficiencia cardiaca se mide una volemia disminuida, a pesar de que si la medimos es en verdad una volemia aumentada). ¿Cómo sabe el organismo si la volemia o el VPE está normal? Existen una serie de receptores que son barorreceptores ubicados en: • zonas de alta presión (seno carotideo, cayado aórtico y aparato yuxtaglomerular de AE). Aquí se censa tensión de la pared vascular derivada de cambios en la presión. • Zonas de baja presión (circulación pulmonar y aurículas). Registran cambios en la distención de la aurícula. Estos receptores al ser activados actúan por medio de mecanismos efectores que van a interferir la excreción de Na en el riñón. Los Receptores de baja presión ubicados en los miocitos auriculares, aumentan la liberación de hormona natriurética auricular o atriopeptina frente a una distención. Esta hormona promueve la excreción de Na renal (estimula la VFG, produce vasodilatación renal y antagoniza todas las acciones de la angiotensina II).

PREGUNTA 9 Regulación renal de la volemia.


Los Receptores de alta presión frente a una volemia disminuida estimulan al S5S que lleva a liberación de catecolaminas (epinefrina, norepinefrina) lo que tiene efectos a nivel tubular y en la secreción de la renina El aparato yuxtaglomerular aumenta la secreción de renina en forma directa.

En condiciones de hipovolemia, la caída de presión es detectada en los barorreceptores de ambos sistemas. El sistema simpático se estimula, liberándose catecolaminas y renina. Sistema simpático: junto con la angiotensina II tienen una acción directa a nivel de la AE, provocando vasoconstricción. Esto aumenta la presión en el capilar glomerular, lo que favorece la filtración. Las proteínas del capilar se concentran y la presión oncótica será mayor en los capilares peritubulares, mientras que la hidrostática es menor. Entonces todo lo filtrado en el túbulo proximal se encontrará con fuerzas que favorecen la reabsorción (presión oncótica elevada y presión hidrostática disminuida en los peritubulares). Este aumento de la FF provocado por el SNS y la angiotensina II ayudan a la reabsorción proximal de agua y de Na. La angiotensina II que es liberada en parte por la estimulación directa del aparato yuxtaglomerular y en parte por el SNS, estimula el contratransportador Na/H del túbulo proximal.

La ADH está relacionada con la regulación de la osmolaridad, es decir, con el balance de agua. Sin embargo, en casos extremos de hipovolemia (más de 10%) se activa. Absorber agua es muy inefectivo para expandir volumen, ya que al incorporarse al organismo se comparte con la totalidad de los compartimentos que la contienen y quedando muy poco en el intravascular. Necesariamente debe tener Na disuelto, porque él se distribuye sólo en el extracelular (intravascular).


Renina: estimula la formación de AT II, ésta aumenta la secreción de aldosterona la que a su vez aumenta la reabsorción de Na, aumentando la inserción de los ENaC en membrana (canales epiteliales de Na en el túbulo conector y colector). De este modo frente a una hipovolemia los sistemas aumentan la reabsorción de Na tanto a nivel tubular proximal y nefrón distal. Si seguimos el mismo análisis, la hipovolemia a nivel de los sistemas de baja presión también genera respuestas. A nivel auricular hay una menor distención y la secreción de atriopeptina se inhibe. En condiciones fisiológicas, la volemia puede variar por cambios en el aporte de Na en la dieta. Un sujeto normal ingiere 200 mEq de Na y elimina aproximadamente lo mismo. Supongamos el caso en que una persona que come una dieta normal de Na (200 mEq) se le restringe a 100 mEq. Al día siguiente, este individuo en vez de excretar 200 excretará probablemente 150, al siguiente 130, luego 120 y finalmente, pasados unos 3 o 5 días, va a excretar los mismo 100 que está comiendo. El primer día la persona excreta más de lo que come (balance negativo de sodio) Al día siguiente, los mecanismo para la conservación del catión ya se han gatillado. La cantidad excretada es menor, manteniendo aún el balance negativo de Na. Finalmente se obtiene el balance neutro (día 3-5) eliminándose el mismo 100 mEq. El riñón se demora porque los cambios que va generando son sutiles. Por otra parte, un cambio brusco en la volemia (hemorragia de 1L) provoca que los mecanismos se activen inmediatamente y la orina después de una hora del evento, la excreción de Na será nula. No es que el mecanismo en si sea lento, los cambios son graduales y precisos. En el caso contrario, en que el individuo aumenta la ingesta ahora desde los 100 a los 200 iniciales , en el primer día se excreta menos de lo que esta ingiriendo y por lo tanto queda en balance positivo. Esto es lo que ocurre cuando se hace dieta. La perdida de Na permite bajar de peso rápidamente, pero a expensas solo de volumen de liquido. Vemos que los cambios fisiológicos en el balance de Na son pequeños, la ADH no juega un rol importante. Se estimula en hemorragias, diarreas o cualquier cambio de volemia importante. Cuando la aurícula se distiende más de lo normal (aumento de Na, aporte de suero fisiológico) todos los mecanismos que tiende a ahorrar sal se frenan (SNS, inh. de la renina, inh. de la aldosterona). Junto con


esto se secreta atriopeptina, la cual inhibe la secreción de la renina, el tono simpático y la secreción de vasopresina. Todos mecanismos que llevan a aumentar la natriuresis

En resumen, cuando el volumen plasmático efectivo disminuye hay una disminución de la presión en la AA.

Esto estimula la secreción de renina por las células granulares de la AA, lo que lleva a una aumento de la angiotensina II. Esta hormona favorece la reabsorción proximal de NaCl y agua (además de la reabsorción de bicarbonato). Además estimula la liberación de aldosterona, la que actúa en el túbulo colector disminuyendo la excreción de NaCl y agua. Por lo tanto en un sujeto hipovolémico se espera que la excreción de Na sea baja. Un hipovolémico franco debiera tener una concentración de Na urinaria menor a 20mEq/L. Esta disminución del VPefectivo activa al SNS, aumenta la norepinefrina la que aumenta la FF, lo que promueve la reabsorción proximal por factores hemodinámicos (juego de presiones) y si la hipovolemia es extrema la vasopresina aumenta su nivel plasmático, reabsorbiendo agua en el túbulo colector.

Cuando existe un cambio importante de la volemia, la ADH es liberada. Se observan tres condiciones: normalidad, depleción de volumen y expansión de volumen. La concentración de ADH se ha graficado en función de la osmolaridad plasmática. Con una disminución de volumen, para una misma osmolaridad plasmática, la concentración de ADH es mayor. Aquí es donde se generan los problemas. Si suponemos un sujeto que tiene su osmolaridad normal (282mOsm) y hace una hemorragia digestiva, la ADH aumenta inmediatamente. Por lo tanto el individuo ahorrará más agua de la que necesita para mantener la osmolaridad plasmática y caerá en hiponatremia. Tendrá mayor ADH que la necesaria para la osmolaridad que él tenía.

Cuando aumenta el volumen circulante (por ingesta de sal, o aporte de volumen) el SNS y la renina se suprimen. Por lo tanto no aumenta la reabsorción proximal ni se expresan más canales en el túbulo colector. Por otra parte aumenta la atriopeptina lo que favorece la excreción de Na, Cl y agua. Esto es independiente de la osmolaridad.


Se consumen 12 grs/día en la dieta Diariamente se filtran 14000 mEq, de los cuales se eliminan aproximadamente 100 – 200 mEq (depende de la dieta). La bomba Na/K ATPasa, ubicada en basolateral, es elemental a lo largo de todo el nefrón, ya que es la fuente energética para todos los movimientos de sodio (y de otros solutos) a través de todo el nefrón. El epitelio del TP tiene un ribete en cepillo y uniones intercelulares bastante laxas, lo que ayuda bastante a la reabsorción de Na. No hay grandes cambios en los gradientes de concentración entre el intersticio y el lumen tubular, pero sí hay un flujo enorme. Las mitocondrias otorgan el ATP para que funcionen las bombas Na/K ATPasas. Reabsorción en TP: Mecanismo electrogénico asociado a aminoácidos y a glucosa. Ocurre mediante transportadores SGLUT (uno con alta capacidad y no tanta afinidad en S1 y otro con alta afinidad y poca capacidad en S3), se genera un potencial negativo (-40 mV) en el lumen. Da cuanta del 7% de la reabsorción de Na en este sector. Contratransporte de 5a +/H +. Electroneutral y da cuenta del 30% de reabsorción de Na +. Cotransporte con Cl. Con este mecanismo se da cuenta de la mayor absorción de Na+ en este segmento. El cloro se contratransporta (ingresa) con formiato, mientras este sale al lumen tubular. Por otra parte el sodio se ingresa a la célula por contratransporte con H +. En el lumen se genera ácido fórmico (H + F) el cual difunde de forma pasiva al epitelio, en donde se disocia, generando el gradiente necesario para este mecanismo. Este mecanismo parece un cotransportador de cloro-sodio electroneutro, pero en verdad son 2 que operan en paralelo.

En una hipovolemia se espera un ajuste renal por aumento en la reabsorción de Na. En hipovolemia extrema (diarrea, hemorragias) se excreta nada de sodio. Esto a diferencia de los cambios en la osmolaridad, en los que se espera cambios en la concentración de Na (y no en la cantidad del ion). Se pueden excretar 10 mEq de Na e una orina que tenga 120mOsm o que tenga 50mOsm.

PREGUNTA 10 Manejo renal de sodio.


Vía paracelular. Aprovecha gradiente generado por el transporte de glucosa y es asociado a cloro. Da cuenta de 1/3 del transporte de NaCl. Reabsorción Asa de Henle: Descendente: escaso transporte de sodio. Ascendente: Transportador 5a + /K + /2Cl -, electroneutro(NKCC2). Da cuenta de la absorción del 20% del 5a + filtrado. Este mecanismo funciona en base a la Na-K-ATPasa (fuente de energía). La cantidad luminar de K es bastante menor a la de Na y de Cl, por lo que debe re-circular mediante un canal especial en membrana apical. Para salir genera un potencial positivo (+7mV) que favorece la entrada de sodio por vía paracelular. Este mecanismo es inhibido por furosemide, diurético que inhibe 5a + /K + /2Cl- y la dilución de la orina para que luego tenga una mayor concentración. Con esto se eliminan solutos y una gran cantidad de agua. 5efrón distal • En Túbulo distal (mácula densa) se da cuenta de la reabsorción de un 7 – 10% de sodio por un cotransportador de NaCl. Se inhibe con tiazida, también hay efecto diurético pero no tan grave. • Hasta ahora el transporte de sodio depende de la carga filtrada. • En el túbulo colector están las células principales que tienen canales de sodio sensibles a la aldosterona. • La aldosterona estimula tanto la expresión de más canales, como su liberación de vesículas y estimula la síntesis de Na/K ATPasas. Da cuenta de una reabsorción del 3% de Na. Regulación La aldosterona se une a su receptor dentro del citosol (permitido por la 11bhidroxiesteroide deshidrogenasa dado que metaboliza los glucocorticoides q ocupan el receptor de mineralocorticoides permitiendo que la aldosterona sea el único corticoide disponible para ocupar este receptor) luego ocurre la respuesta en dos fases una respuesta temprana(no están dilusidados los mecanismos) que aumenta la actividad de ENAC y NaK+Atpasa y fase tardiada q es aumento de actividad genica de ENAC NA+K+Atpasa y enzimas del ciclo de krebs siendo el resultado un aumento del trasporte electrogenico de Na+ . Angiotensina II: por receptores AT1 apicales y basolaterales acomplados a fosfolipasa C y adenilciclasa (Gq y Gi respectivamente) lo que aumenta la actividad de NHE3, NBC y bomba Na+K+atpasa Atriopeptinas: Inhiben a la renina inhibiendo en consecuencia a la AgII y además disminuyen la reabsorción de Na+ con aumentos de GMPc.


MA5EJO RE5AL DEL POTASIO Consumo de K+ 100 meq/día o 4.7 g/día ; Lec 65meq; Lic 3435 meq Carga Filtrada: Filtra libremente Manejo tubular Túbulo proximal Se reabsorbe 2/3 de lo filtrado, no es regulado, siguiendo al agua vía para y trancelular Asa de Henle A través del NKCC2 el K+ se reabsorbe en un 25% y parte de este recircula por lo q de manera neta se reabsorbe algo menos q el Na+ . (el NKCC2 puede ser inhibido por los diureticos de asa como por ejemplo la furosemida por lo que se afecta el reciclamiento del K+ y se pierde K+) 5efrón Distal Llega alrededor del 5% de la carga filtrada (30 meq) por lo que para completar los 70 mEq que se excretan habitualmente se debe SECRETAR K+. En las células principales del túbulo colector, el canal

PREGUNTA 11 Manejo renal y extrarrenal de potasio.


de Na(ENAC) es regulado por aldosterona se reabsorve Na+ quedando un potencial transpitelial negativo lo que estimula la salida del catión K+ intracelular, por canales de K+ los ROM-K(Renal Outer Medullary Potassium channel), en ausencia de Na+ no se produce SECRECION de K+. Ojo que el nivel de K+ no puede bajar a 0 en la orina como es el caso de Na+ *ota al parecer los canales ROMK y MAXi serian estimulados por aldosterona Excreción 70 meq en condiciones normales Regulación Por tanto la secreción de K depende del: Consumo Manejo extrarrenal K+ Manejo Renal K+ Hormonas como la aldosterona Diuréticos • Furosemida inhibe canales NKCC2 • Diuréticos ahorradores de potasio. • La inhibición puede ocurrir por (1) antagonismo farmacológico directo de receptores mineralocorticoides (Espironolactona) o por (2) inhibición del transporte de sodio a través de los conductos iónicos en la membrana luminal (Triamtereno y Amilorida)

MA5EJO EXTRARRE5AL DEL POTASIO Su concentración plasmática es de 3.5 - 5 meq/L plasma. La mantención de las cantidades de K+ en sus rangos normales es fundamental para la supervivencia del organismo. Fluctuaciones desde 2 mEq/L del 2% de K+ ubicado en el compartimiento extracelular, provoca desde ciertas patologías hasta incluso la muerte. (Ej: arritmia, trastornos musculares y nerviosos). Este proceso se realiza mediante dos mecanismnos: 1) Manejo interno o extrarrenal 2) Manejo externo o renal 1) El manejo Extrarrenal se realiza mediante la mantención del equilibrio existente entre las células y su medio extracelular, ingresando más potasio a ésta sin ser eliminado, permitiendo la adaptación a cambios agudos. Los mecanismos pueden ser: 1.1) Hormonales 1.2) No hormonales. 1.1) Dentro de los hormonales tenemos la acción de la insulina y la epinefrina.


1.1.1) La insulina, que se eleva indirectamente por el consumo asociado de potasio a hidratos de carbono, promueve la activación de la bomba Na+/K+ ATPasa y del antiport Na+/H+ en los tejidos, permitiendo así la formación de una gradiente para el ingreso de K+. 1.1.2) La epinefrina, al actuar sobre receptores B2 acoplado a proteína Gs, estimula la bomba Na+/K+ ATPasa y aumenta el número de éstas, favoreciendo el ingreso de K+. 1.2) Dentro de los no hormonales tenemos la adaptación crónica al K+, la osmolaridad y el pH. 1.2.1) La adaptación crónica al potasio ocurre al ser estimulada la producción de aldosterona por efectos del aumento de éste mismo ion, y ambos en su conjunto aumentan el nº de bombas Na+/K+ ATPasa y probablemente la estimulen (acordarse de que la aldosterona aumenta la reabsorción de Na+ y la salida K+). 1.2.2) El incremento de la osmolaridad del medio extracelular favorece la salida de líquido a éste, arrastrando sus electrolítos, incluyendose el potasio. 1.2.3) La disminución del pH por u aumento de [H+] implica su ingreso, y en respuesta la salida de K+ por potencial eléctrico. (Sólo cuando la membrana es impermeable al anión acompañante, sino, no saldrían cationes. Ej: HCl, ingresa H+, y Cl queda fuera.) La mantención del equilibrio ácido-base es fundamental para la supervivencia del organismo. Se expresa en valores de pH siendo su valor óptimo 7,4, determinada por la concentración de protones y estrechamente regulada en un valor de 40 nM, y su rango normal se encuentra 7,35 y 7,45, llegándose a considerar extremo entre las 6,8 y 7,8 unidades de pH. La falta de mantención de esta variable dentro de sus valores normales, puede afectar la funcionalidad de enzimas que actúan de manera óptima en aquel rango e incluso llegar a denaturarlas, afectar la glicólisis (inhibición de la PFK-1) y la producción de lactato, los niveles de saturación de la hemoglobina (tendencia a la hipoxia por disminución de la afinidad por O2), entre otras. La producción de ácidos ocurre por efecto de dos tipos de ácidos: • Ácido carbónico (ácidos volátiles) 15.000 mmol CO2 diario derivados del metabolismo de grasas y carbohidratos El manejo pulmonar se encarga de los niveles de CO2 en la sangre mediante la ventilación alveolar, regulada por la PaCO2 y la PaO2,.

PREGUNTA 12 Equilibrio Ácido- Base. Manejo renal del bicarbonato. Acidosis y alcalosis. Compensación. Manejo de una sobrecarga ácida.

Anión gap


Así, si tenemos un exceso de CO2 y/o una baja de O2, se gatillará una hiperventilación, que disminuirá la concentración plasmática de CO2, que desplaza el sentido de la reacción por acción de masas, asociándose protones a bicarbonato, y el pH se eleva. • Ácidos no Carbónicos (ácidos fijos) 50 a 100 mEq/día derivados del metabolismo proteico (1 mEq / kg carga diaria; en una persona de 70 kg ingresan 70 m moles de ácidos fijos). El metabolismo de proteínas y aminoácidos genera ácidos fosfórico, clorhídrico y sulfúrico, que no se pueden eliminar por el pulmón ("ácidos fijos"), pero sí por los riñones. En condiciones patológicas, tales como diabetes y ayuno, se pueden producir grandes cantidades de ketoácidos. En primer lugar, recordar que la variable regulada en este caso es la concentración de protones. Estos tienen carga positiva, son esenciales para la f(x) celular y son altamente reactivos con las cargas negativas de las proteínas. Dependiendo de la [H+] las proteínas ganaran o entregaran sus protones, ejemplo muy importante es la albumina. Las proteínas, así, cambian la distribución de sus cargas que puede afectar su conformación y su función. Siguiendo con la albumina, está a pH fisiológico tiene carga negativa tamponando protones , pero también Ca+2 (uniendo un 60% del Ca+2 en sangre). Entonces, a bajo pH la albumina une más protones liberando Ca2+, aumentado el Ca+2; y a alto pH la albumina libera protones uniendo más Ca2+, bajando el Ca2+ libre. Procesos Reguladores de la concentración de protones Son tres los procesos que regulan la [H+]: 1) Tamponamiento químico del LEC y del LIC. Hay tampones dentro y fuera de la célula, el más importante el bicarbonato y es extracelular. (LEC <1 seg/LIC 2-4 hrs) 2) Control pCO2. Control de esta mediante la ventilación alveolar. (seg a min) 3) Control de la [HCO3-]. Ocurre en el riñón mediante reabsorción y regeneración. (12-24 hrs) 1) Tamponamiento químico del LEC y del LIC Buffers/tampones/Amortiguadores Previenen los grandes cambios en la [H+]. Los ácidos o bases débiles actúan como buenos buffers por no estar totalmente disociados y establecer un equilibrio. La ecuación general de un sistema tampón dice que el pH de una solución es igual al pKa mas el logaritmo de la sal partido en su acido. Es importante entender que es el pKa, es el pH al que existe la misma concentración de sal y acido en un sistema tampón. Si tenemos un tampón con pKa igual al pH del tejido extracelular tendríamos un buffer óptimo para tamponar tanto bases como ácidos. Supongamos un ser humano normal de 60 kg, tendría un 60% de agua, o sea, 36 lts; y si dijimos que uno recibe un mEq por kg son 60 mEq. Entonces, recibiríamos 1,5- 2 mM de carga diaria; y gracias a los buffers mantenemos nuestro pH de 7,4. A este ejemplo le agregaremos 1 mM por litro de ácido fuerte, y no tenemos sistema tampón. Inmediatamente, tenemos una concentración de 10-3 M, o sea, pH= 3. Ahora consideramos un sistema tampón, como el del fosfato (pKa= 6,8), en este caso el pH cae 6,7 y no a 3.


I. Buffers del Compartimento Extracelular a) HCO3-/CO2 en el plasma y liquido intersticial. 75% del buffer extracelular La reacción ocurre de la siguiente manera: La [H2CO3] es tan baja que Con esa reacción en el equilibrio se desprende: La ecuación de Henderson Aplicando log se obtiene la ecuación de Henderson y Hasselbach A [HCO3-] de 24mM, y paCO2 de 40 mmHg; el pH resultante es 7,4. Analizando el pKa de este buffer (6,1) a pH fisiológico presenta una relación HCO3-/CO2= 20/1, o sea, tampona muy bien ácidos, pero no así bases. Aun así, es un excelente tampón porque; primero, su componente gaseoso el CO2 es muy difusible permitiendo su modificación rápidamente; segundo, el bicarbonato también se regula. Puede no ser muy bien buffer en un sistema cerrado, pero en el organismo si es un muy buen buffer. b) Proteínas plasmáticas. Albumina c) Fosfato disódico/monosódico. Menos importante II. Buffers del Compartimento Intracelular Estos tienen una importancia cuantitativa. Equivalen al 60% de todo el buffer (40% extracelular). El gran problema de este sistema es que se desconoce su funcionamiento. Entre ellos tenemos: la hemoglobina, sistema fosfato disódico/monosódico y proteínas intracelulares. En este sistema los protones tienen que entrar a la célula y se intercambian por potasio fundamentalmente, pero podría ser sodio o salir cloro. Entonces, si a un paciente con acidosis le sube el potasio extracelular ya está actuando el sistema buffer intracelular. Recordar si hay alta [H+]e habrá hiperkalemia y si baja [H+] habrá hipokalemia. 2) Control pCO2: Ver capítulo de Sangre – Respiratorio para el detalle 3) Control de [HCO3

-]: corresponde “MA5EJO RE5AL DEL BICARBO5ATO” 5iveles 24 meq/dl Filtración El bicarbonato es capaz de filtrar libremente por la cápsula de Bowman, por lo tanto debe ser reabsorbido.


Manejo tubular Reabsorción del 80% en el túbulo proximal, a través de un complejo sistema que integra bombas de protones (H+Atpasa, intercambiador Na+H+ (NH3) estos protones acidifican el HCo3 generando H2CO3 el cual es sustrato de la anhidrasa carbónica epitelial la cual lo rompe en CO2 y H2O de esta manera difunden a la cel. Tubular (x AQP1)r donde son reconvertidos por una isoforma de la anhidrasa carbónica epitelial a H2CO3, este se desprotona y sale como HCO3- a través de la mb. basolateal gracias a un cotransportador Na - 3HCO3-, llamado NBC cuya energía deriva de la bomba de Na+ H+ (NHE3) Asa de henle Se reabsorbe un 15% por el mismo mecanismo anterior 5efrón distal Se reabsorbe el 5% restante en celulas A túbulo conector y colector! a través de un complejo sistema que integra bombas de protones (H+Atpasa, intercambiador Na+H+((NH3)) estos protones acidifican el HCo3 (del espacio tubular) generando H2CO3 el cual es sustrato de la anhidrasa carbónica epitelial la cual lo rompe en CO2 y H2O de esta manera difunden a la cel. tubular donde son reconvertidos por una isoforma de la anhidrasa carbónica a HCO3-, este sale a través de la mb. basolateal gracias a un intercambiador Cl-HCO3- (intercambiador anionico de banda 3 o AE3) Excreción Al final en la orina la concentración de bicarbonato es casi 0 El manejo Renal se encarga directamente de la concentración de protones y de los niveles plasmáticos de HCO3

- en dos pasos. 1) Reabsorción del bicarbonato filtrado. 2) Regeneración del bicarbonato gastado en la neutralización. 1) La reabsorción de bicarbonato se realiza a nivel de túbulo proximal. Los protones que llegan a este segmento sumados a los secretados al lumen por NHE3 (antiport Na

+/H+), se unen con el bicarbonato que se ha filtrado en la cápsula de Bowman. La unión de ambos iones, forma ácido carbónico, el que por acción de la enzima anhidrasa carbónica IV, se disocia en CO2 y H2O. El dióxido de carbono formado, ingresa a la célula por AQP-1, y por acción de la enzima anhidrasa carbónica II, ocurre el proceso inverso, formándose bicarbonato dentro de la célula. Mediante NBCe1-A (cotransportador Na+/3HCO3) en la membrana basolateral, se pueden reabsorber tres bicarbonatos formados asociados a un sodio (transporte electrogénico). Finalmente, el bicarbonato que llega al intersticio, es absorbido por los capilares peritubulares, y es incorporado a la circulación. Si la cantidad de sodio en el lumen es baja, el pH plasmático disminuye, puesto que la secreción de protones por NHE3 se ve disminuido, y la reabsorción de bicarbonato por NBCe1-A también. Si la cantidad de sodio es baja en el intersticio, el pH plasmático aumentará porque ocurrirá la situación contraria, favoreciéndose la reabsorción de bicarbonato debido a una mayor gradiente de sodio.


La reabsorción de bicarbonato depende de: a) [HCO3-] luminal. La reabsorción aumenta linealmente hasta valores entre 24 a 25 mEq/L, excretandose el excedente por la orina. Umbral del bicarbonato. b) pCO2 plasmática formación de bicarbonato en célula tubular. c) Volumen extracelular. Una contracción de éste provoca la secreción de angiotensina II, que va a estimular la reabsorción de sodio por NHE3, favoreciendo su cotransporte por NBCe1-A. d) Nivel de mineralocorticoides: Acción de aldosterona sobre túbulo distal. Un hiperaldosteronismo aumenta la reabsorción de bicarbonato por una mayor secreción de protones en el túbulo distal. (ingreso de CO2 a nivel de T.D? se que tb tenemos en T.C. en células intercaladas alfa pero en T.D.?) e) Nivel de potasio plasmático: La hipopotasemia aumenta la reabsorción de bicarbonato por su salida de la célula debido al ingreso de protones a la célula, que estimulan la secreción de éstos, y la reabsorción de bicarbonato, generando una alcalosis metabólica. 2) La regeneración del bicarbonato se refiere a la absorción de éste ion por el motivo de no ser utilizado en el túbulo renal dado que otros mecanismos cubren su función de tamponamiento. Así lo protones pueden ser tamponados: a) Como acidez titulable - En forma de fosfato monoacido o diacido (pH = [6,0-6,8] Justamente el de la orina - En forma de creatinina (a rango de pH más bajo) b) Como amonio -Producción de amoniaco a partir de glutamina o glutamato en el T.P, sale como amonio por NHE3 en lugar de protón, y se disocia en el lumen. Luego, es capaz de asociarse a protones liberados en el túbulo colector por las células intercaladas alfa. A mayor acidez metabólica, mayor es la excreción de amonio. Este proceso se encuentra regulado por la formación de amoniaco a partir de la glutamina. Por lo tanto, la excreción neta de ácido (E.N.A.) se encuentra determinada por: E.N.A.= acidez titulable + [NH4

+]Vo – [HCO3-]Vo

E.N.A.= ac. titulable + amoniaco - bicarbonato Por lo tanto, entre las respuestas que tenemos a la sobrecarga ácida se encuentran: 1º Tamponamiento por [HCO3

-]. 2º Sistema respiratorio. (Hiperventilación) (Comienza entre minutos y horas) 3º Buffer intracelular. (Comienza entre 2 a 4 horas) 4º Aumento en la excreción de amonio. (Comienza entre horas y días)


ALTERACIO5ES ACIDO- BASE Dentro de las alteraciones encontramos la acidosis y la alcalosis. -La acidosis es un proceso que tiende a disminuir el pH extracelular o aumentar la concentración de H+ libres. Destacar que una acidosis no implica acidemia, o sea, puede tener acidosis, pero no se nota porque están activados los mecanismos de tamponamiento (puede que tenga pCO2= 35 mmHg). -La alcalosis es un proceso que tiende a aumentar el pH extracelular o disminuir la concentración de H+ libres. Consideramos valores normales fisiológicos de pH entre 7,35- 7,45. Si se tiene más de ese valor se tiene alcalosis, y menos de ese valor, acidosis. Recordando la ecuación de Henderson y Hasselbach.

Si el trastorno primario ocurre en el bicarbonato se habla de una trastorno metabólico. En cambio, si primero se altero la pCO2 se habla de trastorno respiratorio. Siempre en respuesta al trastorno primario hay un trastorno secundario que intenta compensar el proceso.

Trastornos metabolicos Acidosis metabolica Trastorno primario asociado a bajo pH y baja concentración de bicarbonato. Ej.: cetoacidosis diabética. Acidosis tubular, diarrea, acidosis láctica. En compensación, como trastorno secundario baja la pCO2. Por cada 1 mEq/L que baja el HCO3-, la pCO2 baja 1,2 mmHg. Ej.: pH= 7,3; [HCO3-]= 14 mEq/l; pCO2= 28 mmHg. Cuando se encuentran los valores en los rangos esperables se habla de trastorno acido-base simple. Cuando el trastorno secundario no se comporta como yo espero (ej: la pCO2 baja a 35 mmHg), se habla de trastorno acido-base mixto. Ej.: Intoxicación por aspirina, produce acidosis láctica, o sea, baja el bicarbonato. Debería bajar mi pCO2, pero la aspirina estimula el centro respiratorio bajando mucho mi pCO2. Entonces, trastorno mixto es un valor que no compensa o que se pasa para el otro lado. El aumento de la [H+] puede deberse a ingreso de ácidos fijos exógenos en aumento, aumento de ácidos fijos endógenos debido a disminución de la excreción de H+, o perdidas anormales de bicarbonato. Las acidosis metabólicas se clasfican: • Acidosis metabólicas con anión GAP normal. Son aquellas donde baja el bicarbonato. Para lograr mantener la electroneutralidad sube el cloro. Ej.: diarreas, acidosis tubulares.


• Acidosis metabólicas con anión GAP aumentado. Son aquellas donde aumentan los aniones provenientes de ácidos fijos exógenos o endógenos, como cetoacidos, acido urémico, ácido acetisalisilico, metanol, aldehídos, ácido láctico y etilenglicol. Ej.: Acidosis diabéticas. El anión GAP son aquellos aniones plasmáticos que habitualmente no se miden, como proteínas, sulfatos, fosfatos y ácidos orgánicos como lactato y piruvato. Su valor normal es 12-16 mEq/L. Alcalosis metabólica Trastorno asociado a alto pH y alta concentración de bicarbonato. Ej.: Vómitos. En compensación, como trastorno secundario sube la pCO2. Por cada 1 mEq/L que sube el HCO3-, la pCO2 sube 0,7 mmHg. Ej.: pH= 7,5; [HCO3-] 34; pCO2= 47 mmHg. Es trastorno mixto si pCO2=43 mmHg. En los vómitos, ocurren dos mecanismo de la alcalosis metabólica: uno de generación, perdida de ácido; y otro de mantención, que elevan el umbral renal al bicarbonato, aumenta la pCO2, baja el potasio, contracción de VEC, sube la aldosterona, baja el cloro.

Trastornos respiratorios Acidosis respiratoria Trastorno asociado a bajo pH y alta pCO2. Ej.: EPOC. Se ha observado que no aumenta su excreción de bicarbonato. Si aumenta su reabsorción de bicarbonato cuando es crónica. En compensación, como trastorno secundario sube la [HCO3-]. En aguda, por cada 10 mmHg que sube la pCO2, la [HCO3-] sube 1 mEq/L. En crónica, por cada 10 mmHg que sube la pCO2, la [HCO3-] sube 4 mEq/L. Alcalosis respiratoria Trastorno asociado a alto pH y baja pCO2.Ej: Crisis histérica. En compensación, como trastorno secundario baja la [HCO3-]. En aguda, por cada 10 mmHg que baja la pCO2, la [HCO3-] baja 2 mEq/L. En crónica, por cada 10 mmHg que baja la pCO2, la [HCO3-] baja 5 mEq/L.

Capítulo VIII

FISIOLOGÍA DE LA SAGRE Y DEL SISTEMA RESPIRATORIO

Original de Anónimo

268 EXAME FCM II – Capítulo VIII: Fisiología de la Sangre y del Sistema Respiratorio

Sangre La sangre corresponde el 8% del peso corporal. Está constituida por: a) 45% elementos figurados

- Glóbulos rojos: 4 – 5 millones mm3

- Glóbulos blancos: 4000 – 10000

- Plaquetas: 150.000 – 400.000

b) 55% plasma

- 90% agua

- 8% proteínas (albúmina, globulina, fibrinógeno)

- 2% otros solutos

• El suero sanguíneo tiene la misma composición del plasma, pero sin fibrinógeno.

• En el plasma, el catión más abundante es el sodio, y el anión más abundante es el cloro.

• Las proteínas plasmáticas más importantes son la albúmina y las globulinas.

Hematopoyesis • Durante el desarrollo, el saco vitelino es el primero en producir componentes sanguíneos. Siguen el hígado y bazo. Por último, participan los huesos largos. A medida que pasan los años, las costillas, vértebras y esternón realizan esta función.

FISIOLOGÍA DE LA SANGRE Y DEL SISTEMA RESPIRATORIO

PREGUNTA 1 Sangre. Hematopoyesis y eritropoyesis. Esquema general y regulación.


Eritropoyesis La formación de glóbulos rojos toma aproximadamente 7 días, esta estimulada por a eritropoyetina secretada por los capilares peritubulares del riñón [la señal es la hipoxia peritubular]. La eritropoyetina estimula la división mitótica, la aparición de receptores para transferrina, y proteinas apoferritinas para guardar Fe+3.

Frente a un exceso de eritropoyetina, se va a dar una eritropoyesis acelerada, que implica glóbulos rojos más grandes.

Hay un porcentaje de eritropoyesis inefectiva, con la que se pierde hemoglobina. Otra forma de perder hemoglobina es cuando sale el núcleo, porque sale rodeado de ella. Se cree que la salida del núcleo se debe a la cantidad de hemoglobina, como si ésta lo empujara hacia afuera.

La hemoglobina fuera del eritrocito tiene una vida de 200 minutos, dentro de él dura los 120 días de vida del glóbulo rojo.

Una adecuada eritropoyesis necesita Fe y vitamina B6 (piridoxal fosfato, coenzima) para la producción de hemoglobina y ácido fólico y vitamina B12 para el DNA. Además se necesita Cu, Co y vitamina C.


Síntesis de RAm (ortocromático)

Síntesi de hemoglobina

Receptores para transferrina

Síntesis de hemoglobina: el grupo hem se forma por una serie de reacciones en citoplasma y mitocondria. Succinil CoA se une con glicina, forman el ácido δ-aminolebulpinico, que sale de la mitocondria, forma el porfobilinógeno, una serie de reacciones da el coproporfobilinógeno, que entra a la mitocondria, forma el protoporfobilinógeno y luego pa protoporfirina IX (hem sin Fe), se le une el Fe por la ferrocatalasa, forma hem, que sale de la mitocondria, se une con la globina (producida como cualquier otra proteína) y juntas forman la hemoglobina Degradación de hemoglobina: sale la globina al pool de aminoácidos, queda Hem, sale CO y Fe, queda la biliverdina, que se transforma en bilirrubina. Ésta sale a la circulación, se una a albúmina que la lleva al hígado, la conjugan con ácido glucurónico, sale conjugada al intestino donde se excreta como estercobilinógeno. Desde el intestino también puede ser reabsorbida y finalmente se elimina en la orina como urobilinógeno.


Parámetros morfométricos

Las dimensiones del Glóbulo Rojo (GR) son del orden de los 7.5 µm de diámetro y unos 2 µm de ancho en su parte más angosta. Esta forma del GR es de gran importancia pues si tienen problemas con su citoesqueleto, que es el que mantiene la forma, se produce hemólisis y anemia. Dentro del citoesqueleto existe una molécula muy importante, la espectrina. En el esquema se presenta el GR con una forma bicóncava que es muy buena, en el sentido que hay una gran relación superficie/volumen. Por ejemplo, el oxígeno tiene que difundir a través del plasma, pasar la membrana del GR y llegar a la Hemoglobina (Hb). Con esta forma del GR las Hb que están al centro van a tener posibilidades similares a las que están más cerca de la membrana, por que la distancia se acorta. De lo contrario, si el GR fuera esférico, el oxigeno va a tener que recorrer una gran distancia para llegar a la Hb que este en el centro del eritrocito. Deformabilidad Además con esta forma el GR tiene una gran plasticidad y resistencia. Como ya se dijo, tiene un diámetro de 7.5 µm., sin embargo puede pasar por capilares de hasta 3 µm, esto significa que se tiene que deformar, sin embargo después de pasar vuelve a recuperar su forma. Ahora del citoesqueleto la espectrina es el constituyente principal, el que hace todo el enrejado. Esta tiene abundantes grupos sulfhidrilos, los que debido al estrés oxidativo que sufre el GR tienden a oxidarse y formar puentes disulfuro, entonces la molécula pierde plasticidad, se pone más rígida y por lo tanto esto se transmite al citoesqueleto. Sin embargo existen en el GR mecanismos reparadores que pueden revertir esta situación, aquellos grupos sulfidrilos de la Hb que se hayan oxidado pueden volver a reducirse y para eso el GR necesita mantener una maquinaria metabólica que es bastante simple, comparado con otras células. El GR no tiene mitocrondrias ni núcleo, no puede biosintetizar más proteínas, entonces debe sobrevivir con las enzimas y vías que le quedan, que incluye la glicólisis anaeróbica y la vía de las pentosas fosfato.

PREGUNTA 2 Eritrocitos. Parámetros morfométricos y deformabilidad.


Respecto a otras proteínas, además de la espectrina, se encuentra la actina, la proteína Banda 4.1 y también la proteína que se llama Banda 3 (proteína transportadora de Aniones (TA), que está en GR y a nivel renal), importante en el intercambio cloruro-bicarbonato a nivel de la membrana del GR. Mecanismos de Defensa: Hay una recuperación de una de las sustancias reductoras que produce el GR para mantener reducidos a los grupos sulfhidrilos y los puentes disulfuro. El glutation debe ser recuperado para reducir los puentes disulfuro de las espectrinas y mantener la integridad del citoesqueleto. Gracias al ciclo de las pentosas fosfato se forma NADPH que es usado como cofactor de enzimas reductoras como la glutatión reductasa y la metahemoglobina reductasa accesoria. La metahemoglobina reductasa principal (que usa NADH como cofactor) conserva al grupo hem en estado funcional manteniendo al fierro de la hemoglobina en estado de oxidación +2 ya que si se oxida a +3, se transforma en metahemoglobina perdiendo la capacidad de transportar O2.

Ojo, que el que tiene relación directa con la deformabilidad (espectrina) es el de la glutatión reductasa, que utiliza ADPH y sirve para reciclar el Glutatión ocupado

en reducir a la espectrina (volverla a su estado funcional por decirlo de alguna forma). Los otros mecanismos son para mantener funcional a la hemoglobina. Tabla de índices eritrocitarios VCM: volumen corpuscular medio; RDW: dispersión del tamaño de los eritrocitos; HCM: hemoglobina corpuscular media; CHCM: concentración de HCM; IR: índice reticulocitario


Hemostasia: conjunto de procesos fisiológicos mediante los cuales se repara un daño endotelial o taponea la salida de sangre frente a la lesión de un vaso sanguíneo. Etapas de la hemostasis: 1) vasoconstricción local: finalidad detener temporalmente el sangrado.

2) Formación del trombo paquetario. detener definitivamente el sangrado.

3) Coagulación. Formación de malla de fibrina (polímero proteico), este proceso va desde la trasformación de fibrinogeno a fibrina, sin embargo también implica la fibrinolisis (destrucción del coagulo), ya que esto da paso para que se produzca la reparación del tejido, además el coagulo puede impedir el flujo sanguineo.

División de la hemostasia: Hemostasia 1°: Funciones: evitar perdida de sangre (por vasoconstricción) Adhesión y agregación plaquetaria (tapón plaquetario) Hemostasia 2°: Funciones: Formación del coagulo sanguíneo. HEMOSTASIA 1ria El proceso se inicia con la ruptura de un vaso sanguíneo, las células musculares están rodeadas de fibras nerviosas simpáticas con gránulos de norepinefrina, al romperse las células, aumenta el potasio extracelular y esto provoca la despolarización de las fibras simpáticas, activación de canales de calcio y exocitosis del contenido de los gránulos, de modo que la vasoconstricción primaria al daño de un vaso se debe primeramente a la acción de la noradrenalina, simultáneamente la exposición del colágeno del subendotelio permite la activación de las plaquetas. Activación de las plaquetas: Las plaquetas en su forma circulante son de forma lenticular, forma que es mantenida por el glucocalix, en la superficie de la membrana presenta dos glicoproteínas que participan en el proceso de adhesión y agregación plaquetaria (GP Ib-IX-Vy GP IIb/IIIa).En el interior de la plaqueta existen dos tipos de gránulos, los gránulos densos (Ca+2, serotonina, histamina, adrenalina y ADP) y gránulos alfa (contienen Factor de von Willebrand), a su vez las células endoteliares también producen factor de von Willebrand

PREGUNTA 3 Hemostasia. Plaquetas. Evaluación.


(FVW), parte del cual es liberado al subendotelio y el resto a la circulación*. Cuando existe la ruptura del endotelio y exposición del subendotelio se produce la adhesión plaquetaria.

Pasos en la formación del trombo plaquetario: 1) Adhesión plaquetaria

Al producirse la adhesión la plaqueta se activa, al activarse muestra hacia el exterior fosfolípidos que usualmente estaban en la parte interna de la membrana celular (proceso se denomina Eversión) y se produce la reacción de liberación, en la cual se libera el contenido de los gránulos que estaban al interior de la plaqueta. 2) Reacción de liberación:

La adrenalina tiene un efecto de feedback positivo sobre las plaquetas que no han iniciado su reacción de liberación, además junto con ADP (que también es liberado por el tejido dañado) son agregantes plaquetarios. Por otro lado tanto el tromboxano A2 como la serotonina liberada de los gránulos, al ser vasoconstrictores mantienen la vasoconstricción iniciada por la norepinefrina, esta vasoconstricción da tiempo para la formación del trombo plaquetario y el inicio de la coagulación. 3)Agregación plaquetaria:

Moléculas participantes: • FVW • Colágeno • GP Ib-IX-V

Moléculas liberadas: • ADP • Adrenalina • Tromboxano A2

(Entre otras)

Moleculas participantes: • GP IIb/IIIa • Fibrinogeno, molecula de unión entre

plaquetas, ademas de su función de precursor de ffibrina


La agregación plaquetaria permite la formación del tapón plaquetario, para que ocurra la agregación plaquetaria se requiere de Ca+2, el liberado por la plaqueta, sin embargo las cantidades de calcio presentes en el medio son suficientes para la ocurrencia de este proceso. La agregación se hace irreversible cuando se le agrega fibrina. EVALUACIÓ5 DE LA HOMEOSTASIS 1°: Vasos sanguineos Integridad vascular (exclusión) Recuento plaquetario (10 a 15 plaquetas por campo) Agregación plaquetaria (agregómetro) Tiempo de sangría: • Duke: normal menor a 3 minutos, se realiza corte en lóbulo de la oreja.

• Yvi: normal menor a 7 minutos, corte se realiza en antebrazo.

*La porción de FVW que es liberada por las células endoteliares hacia la circulación desempeña un rol fundamental, puesto que forma un complejo con el factor VIII, aumentando la vida media de éste. Tanto el factor VIII como el V, son los denominados factores lábiles, por destruirse con cierta facilidad. En resumen *- Hemostasia. Factores vasculares Definición: mantención de la constancia respecto de la sangre. En esta mantención participan: - Vasos sanguíneos

- Plaquetas

- Factores de coagulación

Ellos permiten que se forme fibrina, y este proceso debe estar siempre acoplado a la fibrinólisis.

Plaquetas FVW


Plaquetas a. Rol en la hemostasis primaria: tapón

b. Rol en la hemostasis secundaria: liberar factores

c. Estructura:

- En su membrana está la glicoproteína Ib – IX – V: permite la adhesión plaquetaria

- En su membrana está la glicoproteína IIb/IIIa: permite la agregación plaquetaria

- Gránulos alpha: contienen PDGF (Factor de crecimiento derivado de plaquetas), TGF-b, PF-4, fibronectina, VWF (factor von willebrand)

- Gránulos densos: contienen ADP (activa la agregación plaquetaria), calcio (gatilla la coagulación), adrenalina

Hemostasis primaria Cuando se produce una lesión ocurre: a) 1º: vasoconstricción mediada por la estimulación de las terminaciones sinápticas y liberación de serotonina y tromboxanos plaquetarios

b) 2º: tapón plaquetario, gracias a la adhesión y agregación plaquetaria.

- Adhesión plaquetaria ocurre gracias al VWF (factor von willerbrand; actúa como puente entre el colágeno y las plaquetas), colágeno y glicopoteína Ib – IX – V

- Reacción de activación: por la liberación de ADP, adrenalina y tromboxanos

- Agregación plaquetaria: participan la glucopoteína IIb/IIIa y el fibrinógeno (éste actúa como puente para unir 2 plaquetas)

Entonces: primero se produce la vasoconstricción. El daño a la pared vascular, a su vez, expone las fibras de colágeno subendotelial. Este daño también provoca la liberación de tromboplastina tisular. Las plaquetas se unen al colágeno (adhesión), y luego se unen entre ellas (agregación), formando un tapón.


HEMOSTASIA 2°: FORMACIÓ5 DEL COAGULO DE FIBRI5A

1) Factores de la coagulación:

Factor I: Fibrinógeno.

Factor II: Protrombina.

Factor III: Tromboplastina tisular.

Factor IV: Calcio.

FACTORES ATIHEMOFÍLICOS:

Factor antihemofílico A: Factor VIII, es el principal, cuyo déficit constituye la hemofilia clásica, la hemofilia A.

Factor antihemofílico B: Factor IX.

Factor antihemofílico C: Factor XI.

Dentro de los factores están aquellos que son vitamina K dependientes (Factor II, VII, IX, X), esto es por que son sintetizados en el hígado y requieren de una trasformación previa, en su estructura aminoacídica comparten un domino GLA, rico en Ac. Glutamico, para que puedan ser activados requieren que en este dominio ocurra una carboxilación extra, acción que es llevada a cabo por la enzima gamma carboxilasa, la que tiene como cofactor a la vitamina K (si se usa bloqueadores de vit K se causa hemorragias, como en el caso de veneno para ratas). Estos factores en los dominios GLA tiene una gran afinidad por los iones Calcio (a más carboxilaciones más afinidad). Al encontrarse con calcio estos factores sufren cambios conformacionales y exponen sitios de unión para fosfolípidos presentes en el tapón plaquetario, lo que permite que estos factores se acumulen en los lugares donde se formó el tapón.

VÍA I5TRÍ5SECA DE LA COAGULACIÓ5:

Esta vía se inicia con el factor XII, el cual para activarse lo hace a través del Cininógeno de alto peso molecular (CAPM) y la Calicreína, de modo que para su activación no requiere nada externo, pero la activación por esta vía es muy lenta. En cambió cuando este factor se encuentra con el Colágeno subendoteliar que se expone producto de una lesión del vaso, sufre un cambio conformacional y se activa rapidamente. (Reacción que también requiere de cininogeno de APM).El factor XII activo (XIIa) se encargará de activar al XI y XIa activará al IX, el IXa al ser un factor vitK dependiente, formará un complejo con Calcio y fosfolípidos, a los cuales se les unirá el factor VIIIa (que ya fue activado por la trombina, puesto que siempre hay niveles basales de trombina).Todo este complejo (IXa, VIIIa, Calcio y fosfolipidos) es proteolítico y activara al factor X, éste factor también es vitK dependiente y con Calcio y

PREGUNTA 4 Hemostasia. Coagulación. Vía intrínsica y extrínsica. Evaluación.


fosfolípidos atraerá al factor Va (que junto con el VIII previamente fueron activados por niveles basales de trombina). Este complejo será el responsable de la activación del factor II o protrombina a trombina, la cual también es vitK dependiente. La trombina finalmente es la que corta los extremos del fibrinógeno trasformándolo en fibrina, esta tiene un extremo + y otro -, lo que permite su polimerización espontánea. Al inicio esta fibrina de manera laxa (como hilos) se incorpora al tapón plaquetario (recordar que la agregación se hacia irreversible con la formación de la fibrina), paralelamente la trombina activa al factor XIII a XIIIa, cual introduce enlaces cruzados en los hilos de fibrina para estabilizar el coagulo. (Enlace peptídico, trasamidación)

VÍA EXTRÍ5SECA DE LA COAGULACIÓ5:

Paralelamente a la vía intrínseca se inicia la vía extrínseca. Acá el factor VII plasmático entra en contacto con la tromboplastina tisular (factor III o factor tisular) , la cual se ubica en el subendotelio quedando expuesta por el daño al vaso, su función es la activación del VII, VIIa, más factor tisular, fosfolípidos y calcio activan al factor X, de modo que el factor X se puede activar por las dos vías, también existe la activación por parte de este complejo( III y VIIa) del factor IX, de modo que hay una infiltración en una vía que no es la suya.

Esquema ambas vías


Fases de la coagulación:

EVALUACIÓ5 FU5CIO5AMIE5TO DE LA COAGULACIÓ5:

• Tiempo de protrombina, protrombinemia o tiempo de quick, evalúa el funcionamiento de la vía extrínseca

Lo primero que se hace es agregar citrato (atrapa el calcio del medio) a una muestra de sangre para evitar la coagulación espontánea, luego se centrifuga y se separan los elementos figurados, en el caso de la vía extrínseca usamos una solución que contenga una gran cantidad de factor III (tromboplastina), plasma y CaCl2, con esos elementos la reacción ocurre de manera muy rápida. Cuando el monómero se polimeriza (forma hilos) aumenta la viscosidad por lo tanto cuando se produce la coagulación se ve que el plasma


pierde fluidez y eso se puede observar moviendo el tubo. Y se detecta de una forma automática, si un rayo de luz atraviesa el tubo. Este tubo tiene una bolita de teflón que gira gracias a la acción de un imán y no deja pasar la luz a través. Resulta que cuando aumenta la viscosidad, la bolita ya casi no se mueve, entonces aumenta el paso de luz. De esta forma se mide un tiempo entre el momento en que agregamos Ca+2, para que se produzca la coagulación, y el momento en que para la bolita. Y esto es lo que se llama de Quick o de protrombina.

De acuerdo al gráfico de tiempo de protrombina el tiempo de la coagulación será mayor mientras menos plasma haya

• Tiempo de tromboplastina parcial activado (TTP-A) o tiempo de Cefalina-Kaolin: evalúa el funcionamiento de la vía intrínseca.

En un tubo que contiene plasma se agrega kaolin (silicato de aluminio) que reemplaza la función del Colágeno de activar el factor XII (reacción entre el colágeno y el factor XII no es muy especifica, puede ser realizada por cualquier superficie que tenga gran cantidad de cargas negativas). También a la solución se le agrega Cefalina (fosfolípidos del cerebro) que reemplaza a los fosfolípidos plaquetarios, también llamados factor 3 plaquetario (no están porque se sacaron los elementos figurados), finalmente se agrega el calcio y comienza la reacción.

Resumen: 1- tubo con plasma 2.- agrega kaolin(silicato de aluminio) 3.- Agrega cefalina (fosfolipido de cerebro) 4.- Ca++ y comienza la medición


** . Hemostasia. Mecanismos anticoagulantes:

Dentro de los componentes de la hemostasis debe existir un equilibrio entre los agentes coagulantes y los anticoagulantes. Desequilibrios en los agentes coagulantes son causa de trombosis y en el caso de anticoagulantes hemorragia.

• Rol anticoagulante de la heparina:

Es una sustancia no proteica (heparán sulfato) que tiene un sitio de acción en la antitrombina III, formando un complejo, esta hace que la antitrombina III sea más eficiente en degradar a la trombina, por lo tanto tiene función anticoagulante fisiológica.

El endotelio sano es anticoagulante, mientras que el endotelio dañado, subendotelio y plasma son coagulantes.


Limitación de la coagulación:

1) En el plasma sanguineo hay limitantes de la coagulación una de ellas es la Antitrombina o alfa-2-antitrombina III, la cual es una enzima proteolítica que degrada, trombina, Xa, VIIIa, IXa, XIIa.

2) Acción de la proteina C y fibrinolisis: En la membrana de las celulas endoteliares existe una proteina llamada trombomodulina, cuando a esta proteina se le une la trombina forman un complejo proteolitico que actua sobre la proteina C, la cual al perder un segmento se trasforma en la proteina C activada (PCA), a su vez en las plaquetas existen receptores para la proteina S plasmática (PS), cuando estos receptores se unen a PS y a esto se le suma PCA, forman un complejo proteolítico que degrada a los factores VIIIa y Va.(ver esquema)

También las PCA promueven la fibrinolisis, proceso que se produce principalmente por esta enzima llamada plasmina, que es una fibrinolisina (lisa a la fibrina) y no está todo el tiempo presente en el plasma, sino que hay un precursor (plasminógeno). Éste tiene un activador tisular que normalmente está inhibido, la PCA para producir plasmina, inactiva al inhibidor. Por lo tanto queda liberado el activador de este inhibidor y se activa plasminógeno a plasmina. Esta activación también puede ser producida por la trombina en forma directa. La trombina, por lo tanto actúa directa e indirectamente. Al actuar directamente lo único que hace es promover la fibrinolisis. Cuando actúa indirecta activa un mecanismo limitante de la coagulación y además la fibrinolisis, así que no hay redundancia.

En resumen proteína C actúa sobre:

1) factor Va

2) factor VIIIa

3) factor inhibidor del activador tisular del plasminógeno (inhibidor del tPA)


Regulación finalmente esta dada por:

1) flujo sanguíneo (arrastra factores)

2) plasmina (fibrinolisis)

3) Moléculas reguladoras:

a) Antitrombina III (proteolítica que degrada, trombina, Xa, VIIIa, IXa, XIIa)

b) Complejo PC, PS, trombomodulina, trombina (PC degrada finalmente a factores Va,VIIIa e inhibidor del tPA)

En resumen

Hemostasis secundaria: coágulo de fibrina Ocurre a través de 2 vías: extrínseca e intrínseca


XI CAPM PC VII XII XIIa Ca C X Factor tisular (III) XIa IX IXa Ft-VIIa Ca Ca, fosfolípidos

VIII VIIIa

FIBRONÓGENO Xa, Ca

TROMBINA PROTROMBINA (II) FIBRINA (I) V Va Vía intrínseca: 1º: Activación del factor XII (que está interactuando con el colágeno subendotelial expuesto) por acción de CAPM (cininógeno de alto peso molecular), y de la precalicreína (PC), que se activa a calicreína (C). Ésta potencia la formación de XIIa. 2º: XIIa activa al factor XI, con la ayuda de calcio. 3º: XIa activa al factor IX, con ayuda de calcio 4º: IXa y VIIIa (activado por trombina) colaboran en la activación del factor X Vía extrínseca 1º: Liberación del factor tisular, que activa al factor VII, uniéndosele 2º: El complejo factor tisular-VIIa, junto con IXa y VIIIa, activan al factor X, con ayuda de calcio y fosfolípidos 3º: Xa-Va (V es activado por la trombina) activan a la protrombina 4º: La trombina activa al fibrinógeno. La fibrina es un monómero. Para formar el coágulo, es polimerizada gracias a la formación de puentes de hidrógeno y de enlaces peptídicos. Este último se llama transamidación, y ocurre gracias al factor XIII (activado por trombina y calcio). Fibrinólisis 1º: tPA (activador tisular de plasminógeno) (liberado por la célula endotelial, y activado por trombina y factor XIIa) transforma al plasminógeno en plasmina


2º: la plasmina degrada al coágulo de fibrina en PDF (productos de degradación de la fibrina) Recordar: El endotelio sano es anticoagulante. El plasma y el subendotelio son procoagulantes. Regulación de la hemostasis

- Flujo sanguíneo

- Plasmina

- Antitrombina III (principal): inhibe la coagulación degradando los factores de coagulación. Usa como cofactor a la heparina.

- Proteína C, apoyada por: proteína S, trombomodulina, trombina. Regula a Va y VIIIa, y activa al plasminógeno.

Mecanismo de acción de la proteína C: cuando la trombina se une a la trombomodulina (proteína en la membrana de la célula endotelial), hace que en éste se expresen cargas negativas, lo que permite la unión de la proteína C, a través del calcio. La proteína C-Ca activada se une a la proteína S (que está unida a un receptor en la membrana de la plaqueta). Los factores Va, VIIa, y el inhibidor del tPA se unen a la proteína C activada, y ésta los degrada. Factores de coagulación dependientes de potasio:

- Protrombina

- IX

- VII

- X

- Proteínas C y S

Evaluación de la hemostasis

1) Hemostasis primaria

- Vasos sanguíneos: evaluados según su integridad

- Plaquetas. Evaluadas según:


o Recuento plaquetario

o Agregación plaquetaria

o Tiempo de sangría: Duke (normal menos de 3 minutos) e Ivy (menos de 7 minutos)

- VWF

2) Hemostasis secundaria

- Vía intrínseca: evaluada según

o Tiempo de tromboplastina parcial activada (TTP-A) o tiempo de cefalina kaolín (TCK). Se agregan plasma, kaolín (como colágeno), cefalina (como fosfolípidos), y calcio para gatillar la coagulación. Debe demorar 36-45 segundos. Si el tiempo es mayor, hay un problema en el factor VIII.

- Vía extrínseca: evaluada según

o Tiempo de protrombina (protrombinemia)

La respiración es el proceso involuntario y automático mediante el cual la sangre venosa se arterializa. La respiración está compuesta por 2 fases: - Inspiración: fase activa. Dura 40% de una respiración normal. - Espiración: fase pasiva. Dura 60% de una respiración normal. El objetivo de la respiración es proveer de oxigeno a las células del cuerpo, quien es el aceptor final de la cadera transportadora de electrones, mecanismo indispensable en el metabolismo aeróbico y la expulsión de gases de desecho como el CO2, producto final de la oxidación de la glucosa. Además tiene otras funciones como la disipación de calor, agua (como vapor de agua) y también cumple un rol fundamental en el control ácido base del cuerpo, permitiendo la eliminación de ácido mediante hiperventilación.

PREGUNTA 5 Respiración. Composición y presiones del aire atmosférico, del aire inspirado y del aire alveolar.


En aire atmosférico y aire inspirado: composición presiones O2 21% 160 mm Hg CO2 0,04% = 0% 0,3 mm Hg = 0 En aire alveolar: composición presiones O2 100 mm Hg CO2 40 mm Hg * El cambio de pO2 desde ambiente a alveolo se debe a que en esta zona se le agrega CO2 y vapor de H2O.

La ventilación se separa en 4 ámbitos principales: 1) Mecánica respiratoria. 2) Distensibilidad pulmonar. 3) Resistencia de las vías aéreas. 4) Trabajo respiratorio. 1) MECÁ5ICA RESPIRATORIA: Lo primero que debemos tener en cuenta, es que al final de una espiración normal, las fuerzas de retracción (pulmón) y de expansión (tórax) se encuentran en equilibrio. El inicio de la inspiración está dado por una fuerza externa que rompe este equilibrio, dando origen a la inspiración, que es la parte activa de la respiración. Este equilibrio se rompe gracias a la intervención de los músculos respiratorios (inspiratorios) que son principalmente: 1) diafragma principal. 2) intercostales externos que levantan caja toráxico en sentido vertical, hacia la 1ra costilla), 3) músculos escalenos (levantan 1ra costilla) 4) pectorales y EMC (levantan esternón) La espiración es la parte pasiva de la respiración. Dura el 60% total del tiempo de respiración. Es pasiva porque se utiliza la fuerza elástica acumulada en el pulmón durante la inspiración para expulsar el aire. Además existen músculos que cooperan en el trabajo espiratorio como lo son los intercostales internos y la pared abdominal.

PREGUNTA 6 Ventilación. Evolución de presiones, flujos y volúmenes a lo largo del ciclo respiratorio.


Entonces, lo primero que ocurre es la contracción del diafragma, que tiene por consecuencia el aumento del volumen de la caja toráxico y una baja en la presión alveolar. Al bajar la presión alveolar se genera una mayor gradiente entre la presión barométrica y la alveolar, lo cual permite que ingrese aire. Esta gradiente a medida que progresa la inspiración se va disipando. Además producto del aumento de volumen, la presión intrapleural disminuye durante toda la inspiración. En la espiración ocurre lo contrario, es decir, la presión intrapleural vuelve a ser la inicial dado que el diafragma se relaja. 2) DISTE5SIBILIDAD PULMO5AR:

Al final de una espiración normal la distensibilidad pulmonar es máxima. En un gráfico de Presión vs Volumen, la pendiente de la curva es la distensibilidad. Se define como el cambio de volumen (variable dependiente) ante un cambio de presión (variable independiente).

En enfermedades como el enfisema pulmonar, a una misma presión el cambio de volumen es mayor. Esto es muy malo porque en reposo, el alveolo está más “inflado” de lo que debería, entonces al cambiar la presión habrá un menor cambio de volumen y por ende una menor ventilación. En un experimento (con un pulmón fuera del tórax) se vio que es más fácil distender un pulmón con agua que con aire. Que para meter aire al pulmón era necesario tener una presión basal.

3) RESISTE5CIA DE LAS VÍAS AÉREAS: A medida que las vías aéreas se van ramificando, disminuye la resistencia por lo que se favorece el flujo. La mayor resistencia se encuentra en la nariz, faringe y laringe donde el flujo es turbulento, mientras que en los bronquios es un flujo intermedio y en las vías menores es laminar.

En un gráfico de resistencia vs volumen pulmonar, vemos que a menor volumen pulmonar hay mayor resistencia. De ello se desprende que cuando el pulmón está vacío la resistencia es máxima y a medida que se va llenando la resistencia disminuye al mínimo. Luego durante la espiración ocurre lo contrario, las vías van colapsando. Por ello forzar la espiración es muy malo, porque uno comprime aun más las vías. La mejor forma de expulsar el aire es haciendo una espiración prolongada para que las vías no

colapsen.


4) TRABAJO RESPIRATORIO: El trabajo por el cual el pulmón se va llenando corresponde al área de P vs V. Las fuerzas que deben ser superadas para que ingrese el aire son: 1) Fuerza elástica de retracción que pone el pulmón. 2) Resistencia que ponen las vías aéreas.

La distensibilidad o Compliance es la pendiente de la curva Vol. / presión (o bien: es el cambio de volumen por unidad de cambio de presión) y simboliza la elasticidad del pulmón midiendo cuando Vol. se mueve al aplicar cierta presión transpulmonar. En condiciones normales, el pulmón es muy distensible: 200 ml/ cm. H2O. Tanto el tórax como los pulmones tienen capacidades elásticas: - Tórax: tiende a distenderse

- Pulmón: tiende a colapsarse; su distensibilidad esta dada por 2 factores (ambos tienden a ↓ distensibilidad y por lo tanto, tienden a colapsar los pulmones):

1. fibras elásticas (elastina + colágeno): responsable de 1/3 de la elasticidad del pulmón; por lo tanto, si estas disminuyen, por ej por cigarro: no podremos retraer el pulmón y ↑ VR en desmedro de cap vital (CV) ↓ p alv y por ende, ↓ gradiente y el intercambio.

2. tensión superficial (F retráctil que se produce en interfases aire-liq.): responsable de 2/3 de la elasticidad del pulmón.

Finalmente, la distensibilidad de ambos, dará la distensibilidad al sistema y permitirá la ventilación y son estas mismas propiedades elásticas que permitirán que una vez suspendida la acción de los músculos inspiratorios, disminuya el volumen de los pulmones y el tórax en forma pasiva. Distensibilidad Pulmón > distenibilidad tórax > distensibilidad pulmón+tórax

PREGUNTA 7 Distensibilidad torácica y pulmonar. Interacciones.


Estos gráficos están hechos midiendo la presión de relajación a partir de inspiraciones determinadas a un volumen constante cada vez, de manera que el volumen se considera como una constante, y la ecuación de distensibilidad te queda dV/dp=C, allí, la suma de presiones entre el pulmón y la pared torácica es Pp+Pt, osea, dV/Cp+dV/Ct, pero considerando constante el volumen cada vez, queda que el inverso de la distensibilidad total es la suma de los inversos de la distensibilidad de cada uno. En el fondo se debe a la relación inversa entre presión y distensibilidad * Dato: mientras más distendidos estén los alvéolos: + difícil será expandirlos y su compliance será menor.

El flujo de las vías aéreas depende de la resistencia que opongan estas. La resistencia que oponen las vías aéreas depende de su radio. A mayor radio existe una menor resistencia y por ende un mayor flujo, y por el contrario, a menor radio existe una mayor resistencia y por ende un menor flujo. Como muestra el gráfico, cuando el volumen pulmonar es máximo la resistencia de las vías aéreas es mínima, y a medida que se va vaciando el pulmón la resistencia va aumentado. Esto sucede porque a medida que expando el pulmón, también lo hacen las vías aéreas, disminuyendo la resistencia y aumentando el flujo. Por el contrario, cuando tengo un pulmón lleno y espiro, las vías aéreas van comprimiéndose paulatinamente, aumentado la resistencia progresivamente lo cual disminuye el flujo. Inspiración: Entonces, cuando tengo mi pulmón vacío, a medida que lo voy llenando el flujo va a ir aumentando, porque al expander el pulmón también lo hacen las vías aéreas. Es por ello que no hay problemas para forzar la inspiración, porque el flujo adecuado está asegurado.

Espiración:

PREGUNTA 8 Flujo inspiratorio y espiratorio en función del volumen pulmonar. Compresión dinámica

de las vías aéreas.


A medida que yo espiro, mi pulmón irá disminuyendo su volumen, lo cual trae por consecuencia la compresión de las vías aéreas, aumentando la resistencia y disminuyendo el flujo. Lo peor que uno puede hacer es forzar una espiración, porque al forzarla uno está comprimiendo aun más las vías aéreas, aumentando más la resistencia y disminuyendo aun más el flujo espiratorio. La mejor forma de solucionar este problema es prolongando la espiración. En enfermedades obstructivas, donde se dificulta la espiración se utilizan corticoides para expandir las vías aéreas, pero la mejor solución es entrenar al pulmón, practicar una espiración mas prolongada. Esto tiene 2 ventajas: 1) el centro regulador de la respiración aprende el nuevo ritmo 2) no se fatigan más de la cuenta la musculatura respiratoria. Además, es necesario aclarar que este grafico, el cual se refiere a inspiraciones y espiraciones máximas, pues llega a VR (y en caso de una espiración normal, se llegaría hasta la CRF). En la inspiración, primero debemos tener claro que cada una de las líneas corresponde a distintos grados de esfuerzo para inspirar, siendo la curva mas pequeña en la que se realiza menos esfuerzo y la mas grande la que se realiza más esfuerzo. Entonces, al hacer mas esfuerzo al inspirar lograremos un mayor flujo inspiratorio, es decir, que el aire entre en un menor tiempo y como es una inspiración máxima, llegaremos a la CPT. Por lo tanto, se dice que la inspiración es dependiente del esfuerzo. En el caso de la espiración, observamos que al hacer distintos esfuerzos en una primera instancia, aumenta el flujo espiratorio al aumentar el esfuerzo, pero llega un minuto, en que para cualquier tipo de esfuerzo el flujo espiratorio será el mismo, solo dependerá del volumen pulmonar (es decir, el volumen de aire saldrá en el mismo tiempo independiente del esfuerzo que se haga) y es en ese minuto cuando la espiración se hace independiente del esfuerzo. Esto se debe a la compresión de las vías aéreas, esto se debe a que durante la espiración, la presión dentro de las vías aéreas ↓ y en algún minuto, la presión fuera de las vías aéreas la sobrepasará (p transmural ↓ p alv – p pleural) y dado que las vías aéreas son compresibles, ↓ su área de sección transversal, ↑ su resistencia y por ende haciendo menor el flujo espiratorio. Al cerrarse la vía aérea, el flujo pasa a depender ya no de la diferencia entre ambiente y alveolo, sino que entre alveolo y espacio intrapleural( simulado por el resistor de starling), y como ambos están relacionados (si aumenta presión intrapleural, aumenta la presión intraalveolar en la misma cantidad) al final aunque sigas aumentando la presión con esfuerzo, te aumenta el otro, y termina siendo el mismo flujo. Además, al hacer más esfuerzo, tengo que gastar + ATP y por lo tanto, estoy más cerca de la fatiga. Por lo tanto, la solución para esto (para ↓ R en forma paliativa), es prolongar la espiración pero con la boca semicerrada y así se ↑ R en los extremos de las vías aéreas y ↑ p hacia interior espiración es mas lenta pero se espira el volumen que debe ser espirado (y así evitamos un ↑ VR en desmedro de la CV).


Además es posible señalar que existen distintos factores que broncodilatan o broncocontraen: Broncodilatadores: Broncoconstrictores:

1) Sistema Simpático (catecolaminas) 2) Agonistas Beta adrenérgicos 3) Atropina (inhibidor de Ach)

1) Sistema Parasimpático (Ach) 2) Histamina 3) Hipocapnia 4) Tromboxano 5) Sustancia P (de la inflamación)

Las fuerzas que intervienen en la respiración son básicamente 2: 1. La F que hace la presión transmural (PTP) = p alv – p pleural; es la encargada de vencer la fuerza de retracción del pulmón y por lo tanto, tiende a ↑ durante la inspiración.

2. La F motriz= p barométrica – p alv; es la que permite vencer la resistencia de las vías aéreas para que el aire pueda entrar y tiende a ↑ en inspiración (al ↓ la p avl como la pleural recordar que como p pleural se hace mas negativa… el – de la resta se cancela con el – de la p pleural se + ¬¬)

El trabajo respiratorio (W) es el trabajo necesario a realizar para que el tórax y el pulmón cambien de volumen (o también: es el trabajo realizado durante un ciclo respiratorio), y es

W = P x V Tiene 2 componentes: 1. W para contrarrestar la retracción del pulmón, dado por la PTP ( si me falta F para esto , tengo enfermedad restrictiva)

PREGUNTA 9

Fuerzas involucradas en la respiración. Componentes del trabajo respiratorio.


2. W para vencer la R de las vías aéreas, dado por la F motriz que impulsa la entrada de aire (si me falta F para esto, tengo enfermedad obstructiva)

Ambos, necesitan ATP, por lo tanto, en hipoxia cuando ↓ ATP, llegamos al fenómeno de fatiga, el cual es una señal de alerta frente a un posible daño estructural. Isquemia: ↓ATP- se activan proteasas pasa de xantino deshidrogenasa $a xantino oxidasa: transforma la hipoxantina a xantina y esta en ac úrico) Reperfusión: se ofrece O2 a xantino oxidasa producción EROS denatura proteínas. En el caso del W espiratorio: se efectua por liberación de la E elástica almacenada durante la inspiración no necesita ATP. Anexo: Respuesta 2002 o_o El trabajo fisiológico puede ser: a) Físico: Fuerza x Distancia ó Presión x Volumen. b) Muscular (ámbito fisiológico). La musculatura respiratoria realiza ambos tipos de trabajo, Físico = P. Transpulmonar x Volumen y tb. un trabajo metabólico representado por el consumo de O2 o la producción de calor de la musculatura Respiratoria. La musculatura respiratoria realiza 2 tipos de trabajo: 1) Trabajo dinámico o cinético: Se refiere a la presión necesaria para impulsar el flujo de aire. El flujo de aire de las vías aéreas puede ser laminar o turbulento. El flujo laminar está determinado por la Ley de Pouseille que establece que la diferencia de presión entre dos puntos es proporcional al flujo de aire y esta constante es la misma constante de Pouseille para la resistencia al flujo. En esta ley n= viscosidad del gas, l= longitud del bronquio o bronquiolos, r= radio del bronquiolo. Diferencia de presión es igual a (8/ππππ) x (ln/r4 ) En cambio para flujos turbulentos la diferencia de presión es proporcional al cuadrado del flujo y la constante. de proporcionalidad en vez de considerar viscosidad considera la densidad del Gas El trabajo cinético total está determinado por la suma de ambos trabajos Las fibras musculares circulares de las vías del sistema afectan fundamentalmente al diámetro.


La inervación proviene del S.N. Vegetativo con 2 tipos de fibras: a) Colinérgicas: Del sist. Parasimpático que al ser estimuladas producen broncoconstricción. El mismo efecto broncoconstrictor lo produce la Ach y la Histamina. b) Noradrenérgicas: Origen simpático y que son broncodilatadoras y por lo tanto van a producir igual efecto la N.Adr. y la Adr. 2) Trabajo estático: Es aquel que se realiza para distender los pulmones. Mientras que el T. Dinámico es mayor cuando es mayor el flujo de aire, el T. Estático va a ser mayor a mayor distensión pulmonar, por lo tanto al final de la Inspiración el T. Dinámico vale 0 y el T. Estático tiene su máximo valor porque está en su máxima distensión. El factor que más se opone a la distensión es la ELASTICIDAD TÓRACO-PULMONAR. Por lo gral. la elasticidad de los tejidos de la pared torácica es pequeña y constante, en cambio, el pulmón presenta diversos sist. elásticos. Podemos definir los SIST. ELÁSTICOS PULMONARES como aquellos que desarrollan fuerzas dirigidas hacia el interior de los pulmones y se pueden dividir en: a) Elasticidad Tisular: Presenta varios factores: - Presenta fibras colágenas, elásticas y reticulares en pleuras, bronquios y vasos sanguíneos. - Musculatura Lisa bronquial. - Volumen Sanguíneo Pulmonar. - Conducta elástica del mucus bronquial. b) Elasticidad Físico-Química. Posee Tensión Superficial que existe en el interior de los alvéolos. Si se distienden los pulmones con una solución Salina se encuentra que la Presión necesaria para distender los pulmones a capacidad máxima fue ¼ de dicha capacidad. Con este experimento, se demostró que si se anula la Tensión Superficial (TS) con solución Salina, porque para que exista TS deben existir 2 fases diferentes en contacto. En el interior de los alvéolos existe una delgadísima película líquida que está en contacto con el aire y entonces están ahí las 2 fases en contacto y hay TS que en el caso de una esfera (alvéolo) det una fuerza que se dirige al interior del alvéolo. De los experimentos se deduce que el mayor componente de la elasticidad pulmonar es la TS. El SURFACTANTE PULMONAR disminuye la TS y está constituido por un complejo llamado en general dipalmitoil lecitina El sist. surfactante es producido por los neumocitos granulocitos de Macklín (neumocitos II) y por las Células de Clarke. Efectos de la TS: Tiende al colapso pulmonar (en grandes zonas pulmonares produce Atelectasia), aumenta el Trabajo respiratorio estático, promueve el edema pulmonar. Efectos del Surfactante: disminuye la TS (entre 0 – 10 en reposo), es un factor antiatelectásico, es decir, se opone al colapso pulmonar, disminuye el Trabajo respiratorio estático., permite que coexistan alvéolos de diferente diámetro ubicados en paralelo. Resistencias:


Estáticas: elasticidad, tensión superficial Dinámicas: resistencia al flujo, viscosidad

La resistencia de las vías aéreas (R) es la oposición al paso del aire dado por las vías aéreas. En general, es ↓ (0,5 a 1,5 cm H2O/l x seg), pero no es igual para todos los segmentos del árbol respiratorio: - En las vías extratorácicas (nariz, faringe, laringe) se encuentra un 50 -75% de R total, dado por las vibrisas: donde hay + probabilidad que partículas queden atrapadas en pared

* Dato: En vías aéreas, donde Q es + rápido, con ↓ R: flujo turbulento cuesta más ↑ Q (hay que cuadriplicar la F motriz; a diferencia de Q laminar, basta con duplicar F motriz) - Grandes bronquios tienen un 15% de R total. (Q transicional) - Vías menores tienen un 5% de R total (Q laminar).

Esta determinada por distintos factores: - Volumen pulmonar: A ↓ Vol. pulmonar ↑ R: compresión dinámica de las vías aéreas.

- Tono muscular liso: El tono muscular liso esta dado por el Nervio Vago (Parasimpático), por lo tanto, frente a irritantes, se destruyen uniones estrechas del endotelio respiratorio dejando descubiertos los receptores “irritantes” se estimula el vago: ↑ R de vías aéreas, lo que si se mantiene por largo plazo generará una Bronquitis Crónica (toser por 3 meses seguidos por 2 años consecutivos). Por lo tanto, para el Asma se dan β adrenérgicos (β2: relajan músculo liso; estos están en músculo liso bronquial, vasos sanguíneos y útero).

- Densidad del aire: si ↑ ↑ R

PREGUNTA 10 Resistencia de las vías aéreas. Factores involucrados y evaluación.


- P transmural. El volumen de las vías aéreas es uno de los factores que determina la p transmural, cualquiera que te afecte la presión interna o la externa te generara un cambio en ella.

Para evaluar la R de las vías aéreas se usa una Espirometria forzada (mediante espirometria se mide una espiración forzada) que nos entrega la Capacidad vital forzada (CVF), que se logra haciendo una inspiración máxima y posteriormente, espirando lo mas posible en el 1º segundo (espiración rápida) que recibe el nombre de Volumen espiratorio forzado en el 1º segundo (VEF1). Luego al calcular la relación VEF1/CVF, su resultado debiera ser = al 80%, es decir, en el 1º segundo debiera botar un 80% de lo que debo botar finalmente.

En el caso de una enfermedad:

Obstructivos (asma) Restrictivos (fibrosis) CVF Disminuido Disminuido VEF1 Disminuido Disminuido VEF1/CVF Disminuido Igual o aumentada

Por lo tanto, este índice solo nos sirve para descartar una patología obstructiva. * Existen factores antropométricos que hacen variar estos índices: edad, sexo, talla, peso

a) A lo largo del ciclo respiratorio se presentan distintos volúmenes: - Corriente (VC = 0,6 lt): es el volumen que se inspira o espira en un ciclo respiratorio en reposo. - De reserva inspiratoria (VRI = 3 lt): Vol. máx. que se puede llegar a inspirar desde la posición inspiratoria de reposo.

PREGUNTA 11 Volúmenes y capacidades pulmonares. Medición.


- De reserva espiratoria (VRE = 1,2 lt): Vol. máx. que se puede espirar desde la posición espiratoria de reposo. - residual (VR = 1,2 lt): Vol. que queda en pulmón después de espiración máx. - residual funcional (VRF = VR + VRE) b) Capacidades: - pulmonar total (CPT = CV + VR = 6 lt)

- vital (CV = VC + VRI + VRE): Vol. máx. que se puede espirar a partir de espiración máx.

- residual funcional (CRF = VRE + VR): Vol. que queda en pulmón al final de espiración normal en reposo.

- Inspiratoria (CI = VC + VRI)

- Espiratoria (CE = VC + VRE)

c) Medición A través de la espirometría se pueden medir la mayoría de los volúmenes (y por ende la mayoría de las capacidades), excepto el volumen residual (y por lo tanto tampoco: CPT y CRF) El volumen residual no es medible por espirometría y para medirlo se utiliza el método de Bohr, que consiste en: Ve x [He]i = (Ve + Vp) x [He]f (Ve=Volumen espirometro) El fundamento de este método consiste en que en un principio tengo un volumen en el espirómetro y una concentración de helio en este mismo. Después de una espiración normal (por lo tanto el volumen contenido en el pulmón serán el volumen residual funcional y el de reserva espiratorio) se conecta el


espirómetro al sistema respiratorio y la el helio se distribuirá homogéneamente entre el espirómetro y el pulmón, y su concentración cambiará al distribuirse en el nuevo volumen. A partir de la nueva concentración de helio puedo calcular la capacidad funcional residual (Volumen residual + Volumen reserva espiratorio). Luego por espirometría calculo el volumen de reserva espiratorio y se lo resto a la capacidad funcional residual y obtengo el volumen residual.

La difusión alveolo-capilar consiste en el trasporte de CO2 desde la sangre capilar y de O2 desde el alveolo hacia el capilar. La difusión es un flujo y como tal se rige por la Ley de Ohm, según la cual el flujo depende de una conductancia y una fuerza motriz. El flujo se mide en ml de gas STPD*/min, la fuerza motriz en este caso corresponde a diferencia de presiones de los gases a un y otro lado de la barrera hemato-gaseosa.La conductancia en este caso recibe el nombre de Capacidad de difusión (DL) la que se mide en ml de gas(STPD)/min x Mg y corresponde al volumen de gas que difunde por unidad de tiempo y por unidad de diferencia de presión.

A su vez α corresponde a la solubilidad del gas siendo la del CO2 24 veces mayor a la del O2, de modo que el CO2 es aprox 20 veces más difusible que el O2, por esta razón requiere de un gradiente de presiones (fuerza motriz) significativamente menor.

PREGUNTA 12 Capacidad de difusión pulmonar. Factores involucrados y evaluación.

DL= K x A/G DL depende del area (A), el grosor de la barrera (G) y el coeficiente de Krongh (K). A su vez K= d x α


• Efecto del Área (A): a mayor superficie disponible mayor es el flujo de gases, la superficie de intercambio es aproximadamente de 60 a 80 m2 (equivalente a 300 millones de alvéolos), ahora si suponemos que la T superficial aplicada sobre cada alveolo es la misma, por la Ley de Laplace (T= P · r/2), los alvéolos más pequeños, al tener un radio menor deberían tener una mayor presión y de ser así vaciarían el aire que contienen a los alvéolos de mayor radio (tienen menor presión), produciéndose su colapso y la reducción de la superficie de intercambio al de una pelota de fútbol. Sin embargo lo anterior no ocurre por el surfactante pulmonar, el que reduce la tensión superficial en los alvéolos de menor radio bajo el principio de estar en la misma cantidad en todos los alvéolos variando su concentración.

• Efecto grosor (G): es de 0,5-1 micrón considerando el epitelio alveolar, espacio intersticial, endotelio, plasma y membrana eritrocitaria, sin embargo esta distancia no es estable, puede ser modificada principalmente por el componente intersticial, ya que cuando el drenaje linfático se ve sobrepasado (por ejemplo por un alza de presión capilar que aumenta la presión de filtración), acumulándose liquido y engrosando la barrera.

Medición de la Difusión: Para medir la capacidad de difusión del O2 usamos al CO, éste tiene una afinidad por la hemoglobina alrededor de 200-300 veces más que el oxigeno, de modo que cuando esta presente en pequeña cantidad en el gas alveolar todo se une a la hemoglobina, no quedando en solución, de modo que su presión capilar se considera como cero, así sólo necesitamos conocer la presión de CO en el gas alveolar, lo cual se puede obtener haciendo una espiración forzada y lo ultimo que sale es el aire alveolar y ahí se mide la presión de CO, con esto tenemos el gradiente de concentración, ahora se necesita el CO consumido (VCO)para lo cual se mide antes y después de una respiración el volumen de CO consumido y ahí se tiene entonces, por unidad de tiempo el volumen de CO que paso del alveolo a la sangre. Con esto calculamos la DL del CO y entre esta y la del O2 existe una relación constante de modo:

*STPD gas en condiciones estándar de temperatura (273°K), presión (760 mmHg) y seco (sin vapor de agua) *. Difusión alveolo-capilar. Gradientes de presión y coeficientes de solubilidad.


La difusión alveolo capilar consiste en el transporte de CO2 desde la sangre al alvéolo y de O2 desde el alvéolo a la sangre, lo que permite la arterialización de la sangre venosa, por lo tanto, es un flujo Flujo (Q) = conductancia (1/R) x F motriz (Ley de Ohm). Q = Capacidad de difusión pulmonar (Dl) x (p alv – p capilar) *para el CO2, se deben invertir los términos en la F motriz. Dl = K x (A/G) - Es el volumen de aire que difunde por unidad de tiempo y por unidad de ∆ p parcial.

- se mide en ml gas STPD / min x mm Hg

- K: coef de krogh = d x α

d : coef de difusión ; depende de : viscosidad y densidad (ambiente donde sustancia difunda), peso molecular (ley de graham : √PM = √(CO2/O2) = (44/32) = 1,17 = 1,17 veces difunde el O2 mas rápido que el CO2) y tº (↑ + difícil es difusión). A: área (60-80 m2) - G: grosor (0,5 – 1 µm): epit alv + intersticio + endot + plasma + mb eritrocito (cambia un poco dependiendo si Hb es periférica o central solución: Hb esférica, además de producirse convección dentro de g. rojo); puede variar tb dependiendo de: equilibrio de filtración capilar y ph capilar.

- Se mide Dl O2 en base a Dl CO: este gas se U con gran afinidad a Hb (200-300 veces + que O2), y su única limitación para ser captado es la difusión. (a diferencia del O2 cuya limitante es Q sanguíneo, aunque a veces tb puede fallar en la difusión). Entonces, reordenando la ec de flujo queda:

Dl Co = Q CO / (p alv CO – p capilar CO) * p capilar CO = 0 aprox. Dl Co = Q CO / (p alv CO) Se mide con el método de inspiración única: se realiza 1 sola inspiración de una mezcla de CO diluido y se calcula la tasa de desaparición del CO del aire alv durante una retencion de la ventilación de 10 segs, a traves de la medicion de [CO] inspiradas y espiradas (Q CO) y p alv CO se mide en una espiracion max (al final solo sale aire alv). Dl CO = 25 ml / min x mm Hg Dl O2 = 1,23 Dl CO Dl O2 = 30, 75 ml / min x mm Hg.


Por otra parte, los gradientes de p parciales están dados por: P O2 amb = 160 mm Hg P CO2 amb = 0 P O2 alv = 100 mm Hg P CO2 alv = 40 mm Hg P O2 art = 95- 90 mm Hg P CO2 art = 40 mm Hg P O2 ven = 40 mm Hg P CO2 ven = 46 mm Hg

* ∆ pO2 alv y amb = por shunt: arterias bronquiales desembocando en venas pulmonares + venas de Tebesio a ventrículo izq.

La ventilación es el proceso mediante el cual ocurre un recambio de O2 por efecto de la irrigación y no a una mayor distensión del alveolo y la perfusión corresponde a la sangre que esta pasando por los capilares que rodean los alvéolos. En reposo, la ventilación total es de 4 Lts/min y el gasto cardíaco es de 5 Lts/min, por lo que el valor normal de la relación es de 0,8. La relación entre ventilación y perfusión (dada por el equilibrio entre el aporte de O2 por parte de la ventilación y su eliminación por el flujo sanguíneo dado por la perfusión), da la pO2 en el pulmón, por lo que esta relación es fundamental para el intercambio gaseoso. Si se obstruye un segmento del árbol respiratorio, se alterara la ventilación, ↓ pO2 y ↑ pCO2, si esto permanece, las p parciales de ambos gases tanto en el alveolo como en la sangre arterial, serán iguales a las de la sangre venosa. Por lo tanto, ↓ la relación. Si se obstruye un vaso sanguíneo, se altera la perfusión, ↑ pO2 y ↓ pCO2, si esto permanece, serán las p parciales del aire inspirado las que predominen. Por lo tanto, la relación se hace aumenta gradualmente hasta hacerse infinita. Efecto de la posición corporal Teniendo en cuenta que ni la perfusión ni la ventilación son homogéneas en el pulmón, tenemos: - Distribución del flujo sanguíneo pulmonar: Q ↓ casi linealmente desde la base del pulmón hacia el ápice, esto se debe al ∆Ph dentro de los vasos sanguíneos a lo largo del pulmón. Si decimos que la distancia entre la base y el vértice pulmonar = 30 cm. Y teniendo en cuenta que la arteria pulmonar + aurícula izq. están aprox. en el centro del pulmón, diríamos que la p media seria (P media + 15 cm H2O) en la base y (P media - 15 cm H20) en el vértice. Dado que la elevada distensibilidad de la circulación pulmonar, determina que si ↑ presión ↑ radio ↓ R ↑ Q (por Hagen-Poiseuille).

PREGUNTA 13 Relación ventilación/perfusión. Efecto de la posición corporal, óxido nítrico e hipoxia.


En consecuencia, en el sujeto en posición vertical, es mayor el flujo de sangre en la base que en el vértice del pulmón y la relación. Por lo tanto: - zona + alta: pueden haber zonas en que Pa <PA capilares se colapsan: no hay Q = Espacio muerto. Esto no ocurre en circunstancias normales, pues la presión es siempre suficiente para vencer la resistencia y exista flujo normal. - zona media: Pa >PA Q determinado por ∆ Pa y PA. A medida que bajamos, ↑ Pa ↑ ∆ p ↑ distensibilidad de los vasos y cantidad de estos que han sido reclutados (Pa>PA >PV). - zona + basal: PV > PA ↑ Q por distensión de capilares y su reclutamiento. Distribución del aire pulmonar La p° pleural es siempre (-) en reposo (puedes llegar a presiones + en espiración forzada), pero no es pareja en todo el pulmón, ya que este tiene cierto peso y por efecto de la gravedad ejercerá mas F en la base, lo que implicará que por una parte se este comprimiendo al liq. pleural (en la base) y por otro lado, se va a estar distendiendo (en l vértice). Por lo tanto, la p intrapleural será más (-) a nivel del vértice del pulmón que a nivel de la base. Esto, tendrá como consecuencia, que los alvéolos del vértice estén más sobredistendidos que los de la base que están a medio llenar y como algo que esta distendido es mas difícil seguir distendiéndolo, se ventilaran mas los alvéolos de la base. Por lo tanto, la ventilación disminuye desde la base al vértice. Finalmente, desde la base al vértice, la ventilación ↓ menos que la perfusión, por lo que la relación ventilación / perfusión ↑ desde la base al vértice, encontrándose la relación ideal a nivel del hilio pulmonar. Esta tendencia se anula en posición supina (acostado). Ya que lo que te producía esa diferencia, era el estar parado, la diferencia de altura que se generaba a lo largo del pulmón respecto al piso. Cuando te acuestas, esa diferencia se anula, ahora quizás pueda haber una pequeña diferencia en el eje antero posterior * Se dice que hay un Shunt arteriovenoso en la base del pulmón, porque Q sanguíneo ↑ con mas rapidez que la ventilación, entonces parte de la sangre que pasa por la base no se oxigena, lo que compensa la ↑ Rel. en el vértice, quedando un promedio de 0,8.


* Durante el ejercicio la relación del ápice se acerca mucho al ideal, porque aumenta el GC mejora perfusión y disminuye el espacio muerto de distribución. Efecto del Oxido nítrico. - Oxido Nítrico (NO): es un vasodilatador especifico, producido por los alvéolos bien ventilados, se une a Hb y es llevado hasta las venas donde se libera y media vasodilatación venosa, ↑ disponibilidad de O2 en esta zona. Es necesario en casos como: - Infarto: en presencia de vasodilatador inespecífico, el vaso enfermo no dilatara porque se encuentra rígido, en cambio si lo harán sus vasos colaterales que sacaran + sangre desde el sector obstruido ↓ más Q en zona infartada. - Hipertensión pulmonar: se produce por una ↑ p en las arterias pulmonares, por lo que debemos ↓ R con vasodilatador especifico se produce fenómeno steel: un vaso de abre y le quita sangre a los vecinos, por lo que se genera una arterialización deficiente. *NO se puede obtener desde viagra. Efecto de la hipoxia - Hipoxia: Una de las características más singulares de la circulación pulmonar es la vasoconstricción heterogénea en hipoxia: a diferencia del resto del cuerpo, frente a una ↓ O2, las arteriolas se contraen como recuerdo de la vida fetal, pues en ella, no se usan y esta sangre se redistribuye a lugares que realmente lo necesitaban, como la placenta. Por lo tanto, ↑ R ↑ p arteria pulmonar ↑ postcarga (tensión a generar) en ventrículo derecho Responde con hipertrofia para tratar de compensar (de miocitos) desproporción entre requerimientos y disponibilidad de O2 destrucción cuando esta es parcial, si es global es fisiológica. Es heterogénea porque no todos los vasos la recuerda, por lo que se generara hipertensión en algunos de ellos (los que recuerdan esto) y esta se transmitirá al resto de los capilares, dada la distribución reticular de estos (como esponja) ↑ p hidrostática ↑ p de filtración + liq. a intersticio ↓ intercambio gaseoso al ↑ grosor de barrera gaseosa. Lo bueno, es que arteriola se cierra frente a un alveolo no ventilado sangre es enviada a uno mejor ventilado Por lo tanto, se genera una redistribución de la relación ventilación /perfusión.

Shunt, o cortocircuito, significa que la sangre ingresa al sistema arterial sin haber pasado por áreas ventiladas del pulmón. Estos de pueden generar por: - arterias bronquiales desembocando en venas pulmonares

- venas de Tebesio (desde Miocardio) desembocando en ventrículo izq.

- Malformaciones congénitas como comunicación interventricular o conducto arterioso persistente.

PREGUNTA 14 Relación ventilación/perfusión. Concepto de “shunt” y sus implicaciones.


Entonces estoy mezclando sangre venosa pobre en oxigeno con sangre arterial rica en oxigeno. Esto produce que la presión parcial de oxígeno no sea de 100 sino de 98 en el lecho arterial. Más que medir el shunt en si, lo importante es medir la relación: Q shunt = ([O2]art – [O2]capilar) Q total ( [O2]ven – [O2]capilar) Por ej, si esta relación es = 0,15 es como si el 15 % del GC no se hubiera puesto en contacto con el aire alveolar. Siendo una relación normal del 2%. Por tanto, como afecta la arterialización de la sangre, tiende a ↓ la relación ventilación / perfusión. *. El shunt no conduce a un aumento en la PCO2 en la sangre arterial, porque los quimioreceptores sensan los aumentos momentáneos de PCO2 y hacen que aumente la ventilación con el fin de disminuirlo, la sangre que no paso por el shunt, viene con una PCO2 mas baja de lo normal, y al combinarse con la PCO2 del shunt, queda normal.

La hemoglobina es una molécula formada por 4 cadenas polipeptídicas (2 α y 2 β) de subunidades de globina unidas a 4 grupos Hem (anillos de Fe + porfirina). Existen distintos tipos de Hb, dentro de las que esta la Hb normal del adulto que es la Hb A. A la hb, se le unen distintas moléculas: a) CO2 se une a la parte proteica o globulina. b) El CO se une al grupo Hem (+ afinidad que O2: 240 veces +) *En intoxicaciones con CO: quimiorreceptores sistémicos censan O2 disuelto en plasma y no detectan lo que realmente ha cambiado que es el O2 unido a Hb. c) O2: se acerca a grupo Hem (Hb “relajada”) Fe es retraído por Histidina al plano de las porfirinas (se “aplana lomo” según Behn) VER DIAPO ME TINCA MAL REDACTADO tracción sobre aa y luego, sobre toda la cadena cambio conformacional: se abre “bolsillo” para O2 efecto alostérico: la apertura del 1º bolsillo, facilita la apertura de los bolsillos siguientes. *Hb desoxigenada: Hb tensa (tiene como un “lomo”): Fe esta fuera del plano de las porfirinas (0,06 µm por fuera de este).

PREGUNTA 15 Saturación de la hemoglobina con oxígeno. Bases moleculares y factores involucrados.


La mayoría del O2 viaja unido a Hb, aunque en el plasma también hay O2 disuelto, no es suficiente para cubrir nuestras necesidades energéticas. * 3 ml O2/ l sangre x 5 l/min = 15 ml/min. aporte O2 disuelto en plasma y nosotros consumimos en reposo = 300 ml/min. La oxigenación en reposo se lleva a cabo en el 1º tercio del capilar, el resto de este funciona como reserva fisiológica. - Cada gramo de Hb contendrá 1,34 ml O2 x 150 Hb/l x 5 l/min = 1005 ml O2/min. (70 veces mas el aporte del O2 disuelto)

- La Hb saturada c/ O2: 98% en sangre arterial (200 ml O2/l sangre) y 75% en sangre venosa (150 ml O2/ l sangre) ∆ arterio venosa = 50 ml O2 / l sangre = es lo extraído de la sangre en reposo = 25 % de O2 unido a Hb. (puede llegar a 100% en ejercicio).

* Sólo es posible transportar una molécula (2 átomos), o sea, 4 moléculas por hemoglobina cada O2 ocupa 2 espacios.

La sigmoicidad de la curva se debe a que si tomamos en cuenta una molécula de O2, esta se va a unir a una de las subunidades, entonces, va a formar un compuesto distinto a la hemoglobina, una oxihemoglobina. Con esto, mejora la afinidad de la hemoglobina por el O2. Cada vez que se une un O2, aumenta la afinidad.

La saturación se mide con un saturometro: usando un transiluminador en la uña de un dedo, distingue distintas longitudes de onda dependiendo si Hb esta unida a O2 o no. Cuando tenemos una saturación de un 50%, se habla de la P50: p O2 que corresponde a un 50% de saturación, que en condiciones normales es de 26 mm Hg. Esta curva se puede mover a la izq. si gana


afinidad por O2 y a la derecha si pierde afinidad por O2, lo que es súper bueno porque permite separarlas más fácilmente y favorecer la entrega de O2 a los tejidos.

Mueven hacia la derecha la curva: - ↑ pCO2 (CO2 se combina con N-terminal de valinas en cadenas α y β de Hb) - ↑ pH (H+ se une a núcleo Imidazol de Histidina en Hb) - ↑ tº (como en ejercicio: se hace menos afín y se suelta mas rápido) - ↑2,3 bifosfoglicerato (se produce en los glóbulos rojos por el metabolismo anaeróbico: se une a cadenas β, ↓ bloqueo que se produce en fosfofructoquinasa en relación a ácidos en sangre) *Efecto Bohr: Cambio en la afinidad Hb por el O2 debido a cambios en el pH (el efecto bohr se debe a los cambios de PCo2, que tiene 2 implicacias, ↑ pCO2 (CO2 se combina con N-terminal de valinas en cadenas α y β de Hb) y disminuye el pHl , ambos cambian la afinidad . En otras palabras, es un aumento de la p50 (↓ afinidad por O2) de la oxihemoglobina producida por las presiones de CO2 aumentadas. *Efecto Haldane: Capacidad de Hb de unión a H+ cuando esta desoxigenada ↑ capacidad de transportar CO2 en sangre.

El CO2 se transporta de tres maneras: 1. Disuelto. 2. Como bicarbonato. 3. Combinado con proteínas como compuestos carbamínicos. 1) Disuelto: C = α · PCO2 Sigue la ley de Henry: la concentración de un gas en un líquido es proporcional a una constante, que depende de la solubilidad del gas en el líquido, y la presión del gas.

PREGUNTA 16 Formas de transporte de CO2 en la sangre, relación cuantitativa y factores involucrados.


Como el CO2 es 24 veces más soluble que el O2, el CO2 disuelto ejerce un papel más significativo en el transporte (5% del CO2 total en la sangre). [CO2] disuelto = α (coef. de solubilidad) x PCO2 (0.03 mmol/l x mmHg) x 40mm Hg = 1.2 mmol/l (en sangre arterial) [CO2] disuelto = < 5 % del CO2 total en la sangre o también. Pparcial = [CO2] S 2) Como bicarbonato:

- Transporta el 90% del CO2

- El bicarbonato se forma en la sangre mediante la siguiente secuencia:

AC Reacción: CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3- La primera reacción (formación H2CO3) es muy lenta en el plasma pero muy rápida en el globulo rojo, porque este contiene la enzima anhidrasa carbónica (AC) . La segunda reacción, disociación iónica del ácido carbónico ocurre con rapidez sin enzima. La cantidad de CO2 es 500 veces mayor en el glóbulo rojo que en el plasma debido a la enzima anhidrasa carbónica que permite la síntesis de bicarbonato. Los productos de la reacción no se acumulan: los H+ son atrapados por el núcleo imidazol de la Hb y el HCO3- sale de la célula mediante un intercambiador HCO3

- /Cl

– (proteína banda 3) que permite la entrada de Cl- en un proceso llamado Shift de Hamburger (intercambio HCO3

- / Cl

– ). Los H+ atrapados por la Hb causan un cambio conformacional que permite que la Hb entregue con mayor facilidad el oxígeno. H+ + HbO2 H+ · Hb + O2


H+ es tamponado por la Hb, que en ese momento está entregando su O2 a nivel periférico, y al entregar el O2 la Hb oxigenada se transforma en desoxigenada y aumenta su capacidad tampón. La Hb reducida (desoxigenada) es menos ácida (mejor aceptora de protones). Por lo tanto, la presencia de Hb reducida en la sangre contribuye a la captación de CO2 mientras que su oxigenación que ocurre en el capilar pulmonar contribuye a su descarga. Efecto Haldane: sangre desoxigenada de acrecienta su aptitud para transportar CO2. 3) Compuestos carbamínicos. - CO2 se une a los grupos amino terminales de las proteínas sanguíneas - Cuando se une con la globina de la hemoglobina se forma carbaminohemoglobina -La Hb reducida como carbaminohemoglobina fija más el CO2 que la HbO2

Distribución porcentual de la concentración de CO2 en la sangre arterial y en la diferencia arteriovenosa: La mayor parte se transporta en forma de bicarbonato en la sangre arterial (90%); un 5% disuelto y otro 5% como carbaminoHb. En la diferencia arteriovenosa, que corresponde a la renovación tisular, con eliminación de O2 y carga de CO2, el bicarbonato es 60%, 30% de carbaminoHb y 10% disuelto. CURVA CATIDAD DE CO2 VS PCO2:

Esta es la curva de cantidad de CO2 en relación a la presión parcial de CO2. No es una curva sigmoidea como en el caso del oxígeno ya que la cantidad de CO2 que puede captar la sangre a una determinada presión parcial de CO2 depende de si la sangre es arterializada o venosa. Evidentemente la sangre venosa puede contener más CO2 que la sangre arterializada debido al efecto Haldane que ejerce el oxigeno, ya que la presencia de O2 en la sangre disminuye la afinidad de ésta por el CO2 y esto ocurre durante el intercambio gaseoso alveolar, donde la sangre se

arterializa permitiendo que la Hb se cargue de oxigeno y sea menos afin liberando el CO2 para excretarlo en la espiración.

Los 3 elementos del sistema de control respiratorio son: 1. Receptores que recogen información y la envían al 2. Controlador central en el cerebro, que coordina la información y a su vez envía impulsos a los

PREGUNTA 17 Quimiorreceptores periféricos. Funciones y su modulación.


3. Efectores (músculos respiratorios) que producen la ventilación. Quimiorreceptores Periféricos Ubicados en: Cuerpos carotídeos: bifurcación de ambas carótidas (más importantes en el hombre). Cuerpos aórticos: por encima y debajo del cayado de la aorta. Cuerpos Carotídeos Tienen células tipo I (intensa tinción fluorescente por su alta cantidad de dopamina) y células tipo II.

Estos responden a la disminución de la presión parcial de O2 arterial (responde al O2 disuelto solamente, es decir, puede haber ausencia total de O2 en Hb y QR no lo registrarán), aumentos de la PCO2 arterial y a disminuciones del pH. La figura muestra la relación entre la frecuencia de disparo del cuerpo carotídeo y aumentos en la PO2 arterial, la relación no es lineal: • La repuesta aumenta rápidamente cuando la

PO2 esta bajo los 100 mmHg.

(Ojo! La PO2 tiene q bajar bastante antes de que estimule a los QR) • A PO2 más altas la respuesta es baja y disminuye progresivamente.

Al disminuir la presión parcial de O2 aumenta la descarga de los receptores y se estimula la ventilación. También se presenta como un aprendizaje (aclimatización) para las personas que originariamente viven a nivel del mar y van a la altura, lo que demora bastante tiempo. Mientras que, en los nativos a la altura la respuesta hiperventilatoria a la hipoxia está disminuida. Los quimiorreceptores del cuerpo carotídeo son muy sensibles, incluso pueden cambiar su frecuencia de descarga durante los pequeños cambios en las presiones durante un ciclo respiratorio. Ojo! Cambios en la PO2 sólo son registrado por los QR periféricos, por lo tanto, son responsables de todo el aumento en la ventilación como respuesta a la hipoxemia arterial. En ausencia cuerpo carotídeo se observa perdida completa del estímulo ventilatorio hipóxico. (Resección bilateral).


Los QR Periféricos responden a la PO2 (O2 disuelto por ley de Henry) y no al contenido de la sangre arterial, no responden a la intoxicación con CO ni a la anemia. La PO2 se censa en QR de cuerpo carotídeo mientras que la cantidad de O2 es registrada nivel del riñón.

• La respuesta de los quimiorreceptores periféricos a la PCO2 es mucho menos importante que la de los quimiorreceptores centrales (menos del 20% de la respuesta ventilatoria ante aumentos en la PCO2 ) ,sin embargo, esta respuesta es rápida y puede servir para corregir la ventilación frente a cambios repentinos de la PCO2.

• Sólo los cuerpos carotídeos responden a la caída del pH arterial, no los aórticos.

Interacción entre estímulos:

Ojo! Los efectos son potenciados unos a otros, una disminución de la PO2, se potencia con un aumento en la PCO2 y disminución del pH. El CO2 es registrado con mayor precisión y sensibilidad si hay disminución del O2. Y viceversa, un aumento en la presión parcial de CO2 (disminución del pH) ,eleva la sensibilidad a la respuesta a la falta de O2.

¿Qué ocurre cuando tengo aumento de la PCO2 (hipercapnia)? Una sensibilización de la respuesta a la falta de O2, y esto se traduce en un aumento de la ventilación (para aumentar la PO2) pero este aumento será más marcado mientras menor sea la PO2 y más elevada sea la PCO2. Efecto en el pH Se produce una acidosis respiratoria producto de la disminución de la ventilación alveolar con elevación de la PaCO2.El aumento de la PCO2 determina un aumento de H2CO3 y por consiguiente un

incremento en iones H+ con caída del pH. Según la ecuación: CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3- Como mecanismo compensatorio el riñón elimina H+ y retiene bicarbonato, con lo que, al cabo de 24 horas, el pH comienza a subir. El equilibrio isoeléctrico se mantiene eliminando cloro.


Visión general, componentes y localización: El Centro Respiratorio (CR) está constituido por grupos de neuronas en la formación reticular de la protuberancia y el bulbo. Cooperan estas neuronas para regular la frecuencia y la amplitud respiratoria en el contexto de una actividad respiratoria involuntaria e inconciente. Es importante consignar que en los últimos años han cambiado ciertas afirmaciones sobre la el mecanismo de acción del centro respiratorio. Por lo tanto para responder esta pregunta me baso en la información más actual y la proporcionada por el Dr. Behn en las clases teóricas. El CR responde a: - requerimientos metabólicos

- también a receptores mecánicos en músculos, en articulaciones y estructuras toraco pulmonares que al ser distendidas envían una información destinada a inhibir la inspiración.

- Centros superiores.

¿Cómo está constituido este CR? Por grupos neuronales en el bulbo y en la protuberancia. a.) Grupo respiratorio dorsal que antes era el área inspiratoria.(BULBO)

b.) Grupo respiratorio ventral de neuronas, que antes era el área espiratoria. (BULBO)

c.) CR de la protuberancia, antes era el área neumotáctica o apneuteca.

¿Qué hace cada grupo? a.) El grupo resp. ventral mantiene la ventilación espontánea basal ( un ritmo respiratorio basal o eupnea) en base a una autoritmicidad generada por neuronas inspiratorias y espiratorias, es decir no hay un marcapasos, sino que hay neuronas inspiratorias y neuronas espiratorias y estas alternan en base a 1 sistema de feedback negativo entre ellas. De eso resulta un ritmo respiratorio basal que es generado en el grupo ventral y modulado por el grupo respiratorio dorsal.

PREGUNTA 18 Centro respiratorio. Participación de la protuberancia y de grupos neuronales bulbares.

La imagen es solo de referencia para saber la ubicación de los grupos, pero la nomenclatura cambió así que ya no es correcta.


b.) Este ritmo basal es influenciado por el grupo respiratorio dorsal que reciben información básicamente de los requerimientos metabólicos y modifican la actividad de las neuronas ventrales de acuerdo a ellos. POR LO TA5TO el grupo respiratorio dorsal modula al ventral en base a los requerimientos de intercambio de gases y al equilibrio ácido-base. c.) El CR de la protuberancia, que inhibe la inspiración. Esto ocurre en base a información de centros cerebrales superiores y también periféricos. También, este CR de la protuberancia modula la respiración en relación a actividades como hablar, dormir, ejercicio físico, etc. 5otas aparte: ****por si llegan a preguntarlo o si algun profe se quedó en el pasado, antiguamente el CR de la protuberancia era así: Centro apneúsico: en protuberancia inferior. Su función se suponía que era estimular al área inspiratoria. Centro neumotáxico: en prot superior. Centro → (-) área inspiratoria, regulando el volumen inspiratorio y secundariamente la Frec. Respiratoria. Centro hace la regulación fina del ritmo respiratorio, en su ausencia existe ritmo normal. ****en cuanto a la Corteza: ejerce el control voluntario dentro de límites. Con hiperventilación se puede ↓ PpCO2 a la ½ aunque alcalosis (↑pH en 0,2) puede producir tetanía. Hipoventilación es más difícil, ayuda hiperventilar antes. Otras partes del encéfalo, como límbico e hipotálamo pueden influir sobre en tipo de respiración, como estados afectivos.

Capítulo IX

IMUOLOGÍA BÁSICA

Agradecimientos a Pabla Yaikin Armaroli Rocío Quinteros Díaz icole Cuneo Barbosa icolás Pons Casanueva

315 EXAME FCM II – Capítulo IX: Inmunología Básica

Respuesta Inmune Innata

La respuesta inmune innata de un organismo se activa como consecuencia de exposición frente a un patógeno que es reconocido y que normalmente va a tender a ser eliminado, proceso que se da a cabo a nivel de distintas células o tejidos en combinación con factores solubles.

La principal función es que proporciona la primera línea de defensa, disminuyendo el crecimiento del proceso infeccioso hasta que la inmunidad adaptativa sea activada. Es una respuesta inmediata, preformada, por lo que tiene poca especificidad.

Por otra parte, direcciona a la respuesta innata adquirida mediante liberación de elementos solubles (citoquinas y quimioquinas) hacia el foco infeccioso. Esta direccionalidad dependerá del patógeno al cual nos estamos enfrentando.

Está conformada por distintos elementos, entre los que se encuentran:

Barreras: piel y mucosas.

Proteínas Circulantes: Sistema del Complemento

Células: eosinófilos, basófilos, mastocitos, neutrófilos, macrófagos, natural killers.

Mediadores Solubles: citoquinas de macrófagos y células dendríticas.

Receptores y Ligandos

Si es que el patógeno logra encontrar la forma de traspasar la piel o las mucosas, se pone en contacto con las células mencionadas previamente, las cuales reconocen moléculas que son expresadas por él (PAMPs), a través de receptores de reconocimiento de patrones de patógenos o PRRs. Estos PAMPs se caracterizan por ser estructuras altamente conservadas, presentes tanto en bacterias como virus, pero el huésped no cuenta con ellas y además son fundamentales para la sobrevida del patógeno. Por su parte los PRRs, están solo presentes en el huésped, en casi todos los tipos celulares y distinguen entre lo propio y ajeno. Cabe agregar, que los PRRs reconocen DAMPs o alarminas, de modo que diferencian también lo propio, de lo propio alterado.

Los PRRs son de varios tipos:

Receptores de manosa, la cual está en la superficie de los patógenos.

Receptores Basureros (Scavengers): reconocen células apoptóticas y lipopolisacáridos (LPS).

INMUNOLOGÍA BÁSICA

PREGUNTA 1 Respuesta inmune innata. Características. Receptores y ligandos. Inflamación.


Receptores 5OD1 y 2: están al interior de las células y reconocen metabolitos del peptidoglicano (estructura básica de la pared celular de las bacterias).

TLR (toll like receptors): Cuando la célula dendrítica es inmadura tiene muchos TLRs. Sin embargo, cuando se activa, su cantidad baja al igual que su capacidad fagocítica, puesto que después de madurar no tiene la necesidad de reconocer más patógenos, sino que va a procesar y presentar a un linfocito lo que ya había fagocitado. Al mismo tiempo, el reconocimiento del patógeno lleva a la activación de vías inflamatorias: secreción de citoquinas (IL-1, IL-6, IL-12), quimioquinas. También a la expresión de moléculas MHC y co-estimuladoras para presentarle un péptido a un linfocito.

Los TLR no solo se ubican en la membrana, sino que también en el endosoma o fagolisosoma. Aquellos que reconocen ácidos nucleicos se localizan en el interior celular.

Un ejemplo de TLR: En los macrófagos está el CD14, un receptor basurero anclado a la membrana que forma un complejo con el TLR4 (el cual atraviesa la membrana y tiene un dominio intracelular) y MD2 que es una proteína secretada por la célula. Este complejo es necesario para que la unión sea más estable, de modo que cuando se une el LPS a él, se activan vías intracelulares que a nivel de núcleo activan diversos genes de producción: de citoquinas, quimioquinas, MHC, moléculas coestimuladoras y moléculas de adhesión, las cuales son fundamentales para la interacción entre células (por ejemplo, entre una célula dendrítica y un linfocito).

Inflamación

La respuesta inflamatoria va de la mano de la inmunidad innata y se caracteriza por: calor, rubor, hinchazón, dolor


y pérdida de función.

Los patógenos son reconocidos por macrófagos a través de PRRs, los cuales producen quimioquinas y citoquinas proinflamatorias (T5F-α, IL-1β e IL-6). Éstas últimas tienen efectos a nivel celular y sistémico.

A nivel celular:

Activan a células endoteliales para que estas se vuelvan más permeables no solo a fluidos (influjo de plasma, anticuerpos, componentes del complemento, etc.) sino también a células, lo que va a permitir la migración de células inmunes al tejido vía extravasación.

Además, las citoquinas aumentan la eficacia de la célula fagocítica para destruir al patógeno.

Activan la producción de moléculas de adhesión (integrinas, por ejemplo) que permitirán que las células leucocitarias que van rodando por el endotelio se adhieran a la célula endotelial y migren a través del epitelio guiados por quimioquinas

A nivel sistémico:

Pueden atravesar la barrera hematoencefálica y activar a nivel de hipotálamo la producción de prostaglandinas (relacionadas con el proceso de fiebre).

Activan eje hipotálamo-hipófisis-corteza suprarrenal, responsable de la producción de corticoides, los cuales regulan tanto el número de células mononucleares como la producción de citoquinas.

Además, a nivel de hígado activa la producción de proteínas de fase aguda: proteína C reactiva (PCR), amiloide A sérico (SAA), fibrinógeno y componentes del complemento. A nivel de médula aumentan la producción de células blancas (leucocitos).

No sólo los macrófagos son capaces de secretar citoquinas inflamatorias (pero sí son los que más lo hacen), sino que también lo puede hacer el epitelio infectado y las células dendríticas.

Etapas

1. Vasodilatación y aumento de la permeabilidad: secreción de citoquinas y otros mediadores por macrófagos y tejido endotelial. Histamina, bradiquinina, prostaglandinas, NO. Mediadores plasmáticos activación del complemento, cininas, calicreínas.

2. Expresión de moléculas de adhesión: Inducida por citoquinas (IL-1, TNF) secretadas por macrófagos, inducen expresión de Selectinas, Integrinas y quimioquinas en endotelio y leucocitos. Permiten que las células sanguíneas (que traen el ligando) se detengan en la microcirculación, sean retenidas por el endotelio (receptores) y puedan atravesar el endotelio mediado por PCAM-1.

3. Quimiotaxis: Citoquinas (quimioquinas), componentes del complemento, productos bacterianos guían sobre todo a los PMN al sitio del daño.

4. Opsonización: Hay sustancias (opsoninas) que se unen a la bacteria, como una inmunoglobulina, fragmentos del sistema complemento, entre otras, que facilitan que el neutrófilo pueda reconocerlos porque tiene receptores para ellos.


5. Fagocitosis: Además, es posible que algunos lisosomas se fusionen con la membrana plasmática, no con la vacuola digestiva. Entonces el contenido de los lisosomas va al exterior, lo que hace que en las inflamaciones se produzca daño tisular vía colagenasas, elastasas, lo que causa…

6. Lisis Celular

7. Migración y proliferación de Fibroblastos: Los Macrófagos liberan mediadores que van a guiar a los fibroblastos al sitio dañado.

8. 5eoangiogénesis: Formación de nuevos vasos, estimulado por productos liberados por los macrófagos y luego desaparecen. Son necesarios porque si se produce un gran daño tisular se necesita gran cantidad de nutrientes y de oxígeno para producir todo el proceso. Se originan a partir de las propias células endoteliales y luego son reabsorbidos.

9. Fibrogénesis: Formación de fibrina y fibronectina de la matriz extracelular para reparar el daño tisular.

10. Formación y maduración de la cicatriz: Primero las fibras son sintetizadas desorganizadas, luego se reorganizan para lograr la fuerza y la tensión necesarias para el tejido.

___________________________________________________________________________________

OTRA VERSIÓ5 DE RESPUESTA A ESTA PREGU5TA

Todos los organismos ya sean vertebrados o invertebrados presentan mecanismos de respuesta para defenderse contra infecciones o invasiones patógenas. Hay respuesta inmune (RI) tanto en vertebrados como en organismos inferiores; en los primeros la RI se divide en innata (RII) y adquirida. Las funciones de la RII son:

-Ser la primera línea de defensa, la cual actúa disminuyendo el crecimiento del agente infeccioso hasta que la inmunidad adaptativa o adquirida se activa. Es una respuesta inmediata, preformada. Si funciona eficientemente no va a evitar la infección, pero sí que se propague.

-Direccionar la respuesta adaptativa qué células se van a activar, qué factores solubles se van a activar. De este modo, según el tipo de patógeno la respuesta varía.

Barrera Epitelial:

Es la primera barrera contra la infección. Dependiendo de la barrera vamos a tener mecanismos diferenciales para poder hacer frente a los patógenos:

-Mucus producido por células secretoras especializadas, intercaladas entre las células ciliada; poseen cilios que se mueven constantemente para remover partículas (pulmón, intestinos).

-pH Acido del estomago limitan el paso de un patógeno a través de la pared del epitelio intestinal.


-Péptidos anti-microbianos secretados por algunas células epiteliales (intestino delgado [células de Paneth], vías aéreas) y por neutrófilos defensinas ( péptidos catiónicos pequeños (29-35 aa) que interactúan con moléculas de carga opuesta, fosfolípidos acídicos de bacterias o parásitos, generando poros capaces de producir un cambio tal en la osmolaridad intrabacteriana que la bacteria se va lisar. También son quimioatrayentes, reclutando mastocitos, neutrófilos y otras células inflamatorias desde los vasos sanguíneos).

-Bacterias comensales que son bacterias que conviven con nosotros y hay una cantidad y variedad impresionante a lo largo de todo el tracto gastrointestinal. Estas compiten con bacterias patogénicas evitando que éstas accedan.

Reconocimiento de una infección al traspasar la barrera epitelial

Entonces en la etapa en que se traspasó la barrera, no fue suficiente la barrera física para detener al patógeno. Para solucionar esto existen:

- elementos solubles ( colectinas, ficolinas, complemento): por ejemplo la Lectina, receptor de manosa (este reconocimiento de azucares, por ejemplo en la superficie de una CD permite establecer contacto con patógenos para procesarlos y llevarlos a un tejido donde se genere una RI adaptativa, también en la superficie de un macrófago produciendo citoquinas y quimioquinas). Estas moléculas solubles convergen en la activación de moléculas que están solubles en la circulación sanguínea que son elementos del sistema del complemento y cuando se activa el complemento puede activar la inflamación, puede inducir fagocitosis, y destruir patógenos mediante un mecanismo llamado “ataque a membrana” y a nivel más tardío activa la producción de anticuerpos para evitar que la infección se propague.

- Celulas centinelas del sistema inmune innato presentes en los tejidos: macrófagos de tejido, mastocitos y CD inmaduras, estas últimas son súper importantes porque conectan la inmunidad innata con la adaptativa y estos tipos celulares (los 3) pueden producir inflamación.

** también forman parte de la RII NK y neutrófilos.

Inducción de Inflamación posterior al reconocimiento de patógenos:

Cercano al epitelio se encuentran macrófagos y mastocitos quienes en caso de que un patógeno atraviese el epitelio e ingrese, lo reconocen y liberan mediadores inflamatorios: citoquinas (TNF, IL-1 e IL-6), quimioquinas (IL-8) y factores lipídicos. Destacar que las células epiteliales son parte activa de la respuesta inmune: aparte de secretar defensinas, son capaces de secretar también citoquinas, quimioquinas (IL-8, que atrae a neutrófilos) y factores lipídicos.

Las células (macrófagos,CD) reconocen moléculas de diversas características que son expresadas por el patógeno: PAMPs (Patrones moleculares asociados a patógenos; presentes en agentes infecciosos pero ausentes en el huésped, poseen estructuras altamente conservadas y son requeridos para la sobrevida del patógeno) a través de


receptores de reconocimiento de patrones patógenos este modo, los PRRs que están preformados en el huésped, son capaces de reconocer lo propio de lo no-propio. Además los PRRs son capaces de reconocer DAMPs (danger-associated molecular patern) o alarminas, de modo que diferencian también lo propio de lo propio alterado.

PRRs

Receptores de manosa: Reconocen la manosa que está en la superficie de los patógenos.

Receptores basureros o scavengers: Reconocen células apoptóticas principalmente. También LPS.

Receptores de N-formilmetionil: Reconocen proteínas estructurales del patógeno

Receptores de tipo Toll (TLR): Se asocian al reconocimiento de alarminas.

Receptores NOD1 y NOD2: son receptores de reconocimiento que están al interior de la célula que se asemejan a algunas proteínas de plantas resistentes a enfermedades. Reconocen metabolitos del peptidoglicano y promueve respuestas inmunes innatas. Mutaciones en el gen NOD2 aumentan la susceptibilidad a Enfermedad de Crohn.

TLRs y maduración de células dendríticas: Cuando la célula dendrítica es inmadura tiene muchos TLRs. Sin embargo, cuando se activa la cantidad de TLR baja al igual que su capacidad fagocítica. Al mismo tiempo, el reconocimiento del patógeno lleva a la activación de vías inflamatorias: secreción de citoquinas (IL-1, IL-6, IL-12), quimioquinas. También a la expresión de moléculas MHC y coestimuladoras para presentarle un péptido a un linfocito. Los TLR se ubican en la membrana, endosoma o fagolisosoma.

*En la imagen se detallan los ligandos específicos para los tipos de TLR y su respectiva ubicación.

Unión de LPS a TLR4 En los macrófagos está el CD14, que forma un complejo con el TLR4 y MD2. Este complejo es necesario para que la unión sea más estable, de modo que cuando se une el LPS a él, se activan vías intracelulares que a nivel de núcleo activan diversos genes de producción: de citoquinas, quimioquinas, MHC, moléculas coestimuladoras y moléculas de

adhesión, las cuales son fundamentales para la interacción entre células (por ejemplo, entre una célula dendrítica y un linfocito).

Inflamación

La respuesta inflamatoria va de la mano de la inmunidad innata y se caracteriza por: calor, rubor, hinchazón, dolor y pérdida de función. Los patógenos son reconocidos por macrófagos a través de PRRs, los cuales producen quimioquinas y citoquinas proinflamatorias (TNF-α, IL-1β e IL-6). Éstas últimas tienen efectos a nivel celular y sistémicos


A nivel celular:

Activan a células endoteliales para que estas se vuelvan más permeables no solo a fluidos (influjo de plasma, anticuerpos, componentes del complemento, etc.) sino también a células, lo que va a permitir la migración de células inmunes al tejido vía extravasación. Además, las citoquinas aumentan la eficacia de la célula fagocítica para destruir al patógeno.

Activan la producción de moléculas de adhesión (integrinas, por ejemplo) que permitirán que las células leucocitarias que van rodando por el endotelio se adhieran a la célula endotelial y migren a través del epitelio guiados por quimioquinas

A nivel sistémico:

Pueden atravesar la barrera hematoencefálica y activar a nivel de hipotálamo la producción de prostaglandinas (relacionadas con el proceso de fiebre).

Activan eje hipotálamo-hipófisis-corteza suprarrenal, responsable de la producción de corticoides, los cuales regulan tanto el número de células mononucleares como la producción de citoquinas.

Además, a nivel de hígado activa la producción de proteínas de fase aguda: proteína C reactiva (PCR), amiloide A sérico (SAA), fibrinógeno y componentes del complemento. A nivel de médula aumentan la producción de células blancas (leucocitos).

No sólo los macrófagos son capaces de secretar citoquinas inflamatorias (pero sí son los que más lo hacen), sino que también lo puede hacer el epitelio infectado y las células dendríticas.

Síndrome de sepsis

La septicemia bacteriana lleva a la activacion de TLRs en monocitos presentes en la sangre, liberación sistemica de citoquinas (TNF e IL-1 promueve la “inflamacion” generalizada), Shock debido a perdida de presion arterial por cambios en la vasculatura (vasodilatacion y perdida de fluidos en los tejidos), TLRs también pueden inducir coagulación (vía factor tisular) o al sistema del complemento; la combinación de efectos puede conducir a falla multiorgánica y muerte.

5eutrófilos vs. Monocitos

En la reacción inflamatoria se reclutan primero los neutrófilos (se encargan de destruir bacterias y presentan vida corta.), pero después predomina en fases más tardías los monocitos (son multipotenciales dependiendo de las señales de citoquinas que abundan adquieren distintos fenotipos**).


Fagocitosis

La fagocitosis de un patógeno involucra proteínas de superficie del macrófago y engloba con un proceso de membrana y reacomodamiento del citoesqueleto lleva a la formación de un fagosoma que se puede fusionar con un lisosoma y también con gránulos primarios y secundarios en los cuales hay distintas enzimas (lisosima, proteasas, NADPH oxidasa, iNOS) que destruyen al patógeno.

Inmunidad antiviral; Interferón de tipo I (IF5-α/β)

Las células infectadas por virus producen interferón de tipo I que lleva a que las células vecinas entren en un “estado antiviral”. El interferón tiene 3 efectos:

Inhibición de la traducción de proteínas

Degradación del mRNA

Inhibición de la transcripción y ensamblaje de proteínas virales

**

+IFN-γ: adquiere un fenotipo altamente destructor, similar a neutrófilos fagocíticos.

+IL-10: adquiere un fenotipo cicatrizador de heridas o reparador si hay un cuadro mas antinflamatorio.

+GM-CSF: adquiere un fenotipo de celula dendritica, que propaga la activacion de la respuesta inmune adaptativa. (controlado por quimioquinas secretadas por las células endoteliales).

Los órganos linfoides se pueden dividir en dos tipos, los centrales o primarios donde se generan las células del sistema inmune y los linfocitos expresan por primera vez los receptores de antígenos permitiendo su madurez fenotípica y funcional, y los periféricos o secundarios donde los linfocitos vírgenes madurados son mantenidos y comienzan la respuesta inmune adaptativa. Los órganos centrales o primarios son la médula ósea (lugar de generación de todos los linfocitos, y maduración de los LB) y el timo (lugar de maduración del LT), y los periféricos o secundarios son los linfonodos, el bazo y el tejido linfoide mucoso (MALT, SALT, BALT).

Órganos Linfoides primarios

• Médula ósea: Lugar de generación de todas las células sanguíneas en el adulto, incluyendo a los linfocitos, y donde ocurren los primeros fenómenos de la maduración de LB. La médula ósea roja consta de un entramado reticular situado entre trabéculas alargadas. Los espacios entre esta malla están llenos de adipocitos, fibroblastos del estroma y precursores de las cls. Sanguíneas. Todos las cls sanguíneas surgen a partir de

PREGUNTA 2 Órganos linfoides primarios y secundarios. Estructura y función. Recirculación linfocitaria. Sistema inmune asociado a

mucosas.


una cl. Troncal hematopoyética (con marcador CD34) que dependiendo de la citoquina secretada y los factores estimuladores de colonias (ambas secretadas por cls. del estroma y macrófagos) generará dos ramas: o Mieloide: da origen a los granulocitos, a los macrófagos, megacariocitos y eritrocitos. 2

o Linfoide: da origen a los LT, LB y a las NK. Permitiendo que éstas vayan al linfonodo para transformarse en células efectoras con funciones citotóxicas (NK, LT CD8) o de secreción de anticuerpos (tras diferenciación de LB a cl. Plasmática).

FUNCIÓN: Generación de células del sistema inmune y maduración de LB.

• Timo: Órgano bilobulado situado en la región anterior del mediastino. Cada lóbulo posee múltiples lobulillos separados por unos tabiques fibrosos, que constan de una corteza externa y una médula interna. En la corteza encontramos la mayor población linfocitaria T y en la médula encontramos los corpúsculos de Hassall que estan compuestos por espirales de células epiteliales muy apretadas que pueden representar restos de células en degeneración. Los linfocitos del timo, son linfocitos que atraviesan diversas fases de maduración. Aquellos más inmaduros se encontraran en la corteza (donde llegaron vía sanguínea), dando lugar al comienzo de la maduración y a medida que avanza los LT van migrando a la médula, donde están los LT maduros que son aquellos que abandonan el timo. *Es en este órgano donde el linfocito T decidirá si es CD4+ o CD8+ dependiendo del tipo de MHC que encuentre. FUNCIÓN: Maduración LT Órganos linfoides secundarios:

• Linfonodos: Pequeños órganos nodulares situados a lo largo de los conductos linfáticos por todo el organismo. Constan de distintas zonas: cortical donde encontramos folículos (gran cantidad de LB), paracorteza donde se encuentran principalmente los LT y una zona medular donde se encuentran los LT, LB, cls plasmáticas y macrófagos. Cada linfonodo está rodeado por una cápsula fibrosa perforada por numerosos vasos linfáticos aferentes que vierten la linfa en el seno subcapsular o marginal. Ésta se filtra por la corteza para llegar al seno medular donde sale por el vaso linfático eferente. Además posee un sector conocido como hilio, por donde entran y salen los vasos que lo irrigan. 2 Ver esquema de subpoblaciones que se generan clase de tejido linfoide 2010, página 3, diapo 12


Existen dos tipos de folículos: los primarios que carecen de centros germinales y poseen en su interior LB vírgenes (o naive), y los secundarios que si presentan centros germinales (lugar de alta proliferación de LB). Es importante recordar que por las vénulas de endotelio alto entran los linfocitos T y B post su maduración, al mismo tiempo la salida de los linfocitos también se realiza por estas vénulas. FUNCIÓN: Permitir el encuentro entre los antígenos, tanto solubles como aquellos presentados por DC, con los LB y los LT. • Bazo: Órgano de 150 grs ubicado en el hipocondrio izquierdo. Irrigado por la arteria esplénica que perfora su cápsula para entrar por el hilio y se divide en pequeñas ramas, que se encuentran rodeadas por trabéculas fibrosas como medio de protección y apoyo. Posee sectores de gran concentración de linfocitos (pulpa blanca), ubicados en torno a las arterias centrales. La pulpa blanca posee una separación de los linfocitos por tipo, análoga a la del linfonodo. En el ratón hay ramas que salen de las arterias centrales y se encuentran rodeadas por LT, esta zona se conoce como vaina linfática periarteriolar. Otra zona es la folicular llena de LB; una zona marginal (interna y externa) que forma el límite externo de la pulpa blanca poblada de LB y macrófagos, aquí los LB poseen funciones distintas a la de los folículos; y una zona perifolicular. FUNCIÓN: Generación de respuesta inmune contra antígenos transportados vía sangre. También es un importante filtro de la sangre.

• Sistema inmune asociado a mucosas: Al igual que la piel, constituyen una barrea interpuesta entre el medio interno y el externo, por lo mismo es un lugar de gran entrada de agentes agresores. En el tubo digestivo los linfocitos se pueden ubicar en tres partes: o Dentro de la capa epitelial: la mayoría de los linfocitos intraepiteliales son del tipo T, mayoritariamente CD8+ y un 10% con cadenas γδ. Sin embargo tanto los TCR αβ como los γδ manifiestan una diversidad reducida de receptores del antígeno. o Salpicados en lámina basal: su población es mixta, pero principalmente hay CD4+, dotados de fenotipos de las células activadas. Debido a que es muy probable que su contacto con el antígeno se de en los linfonodos mesentéricos, desde donde vuelven a migrar a la lámina basal. o Placas de Peyer: con organización muy parecida a la del linfonodo y el bazo, una región folicular con gran cantidad de LB, y las regiones intrafoliculares con un pequeño número de CD4+


Además es de suma importancia, el encontrar una gran concentración de IgA en las secreciones de este sistema.

FUNCIÓN: La superficies mucosas del tubo digestivo y de las vías respiratorias están colonizadas por linfocitos y APC que participan en las respuesta inmunitarias contra los antígenos ingeridos e inhalados. En cuanto a la recirculación linfocitaria se refiere a la constante migración de linfocitos entre los órganos linfoides por medio de la linfa y la sangre, producto del actuar de la quimioquinas. Éstas son proteínas secretadas por un tejido determinado, por ejemplo hay células epiteliales dentro del linfonodo que secretan unas quimioquinas que difundirán, generando esta gradiente que atraerá a los linfocitos vírgenes que poseen altos niveles de receptores para esas quimioquinas.

Respuesta Inmune Primaria y Secundaria

PREGUNTA 3 Respuestas inmunes primarias y secundarias. Inmunidad pasiva y activa. Definición de antígeno e inmunogenicidad.

Características de la inmunidad adaptativa. Definición de repertorio inmunológico.


Inmunidad Pasiva y Activa Siguiendo el esquema, la inmunidad pasiva tiene que ver con que el individuo no produce por sí mismo su inmunidad si no que la recibe desde alguien o algo más. Por ejemplo la madre durante la lactancia le entrega anticuerpos de ella al bebé.

Por otro lado, la inmunidad activa tiene relación con que el individuo genera su respuesta en frente a patógenos como sería el caso de las vacunas o en una infección. Antígeno Es la sustancia reconocida por el BCR o por el receptor del LT (el linfocito T requiere la presentación de antígeno por presentadoras de antígenos con sus MHC).

Antigenicidad: capacidad para combinarse de forma específica con los productos finales de la RI humoral, celular o ambas (anticuerpos y linfocitos T citotóxicos respectivamente). No desencadena necesariamente la respuesta, sólo se une. Inmunogenicidad

Es la capacidad de inducir la respuesta inmune humoral, celular o ambas. Es todo aquello que es capaz de activar al SI. El antígeno se une al receptor, lo activa y es capaz de estimular la diferenciación de la célula que lo está reconociendo.

Un antígeno puede ser inmunógeno, pero también se podría unir a un anticuerpo y no desencadenar respuesta alguna. Todos los inmunógenos son antígenos, pero no todos los antígenos son inmunógenos. Estos antígenos no inmunógenos se denominan hapteno. Requieren de una proteína para poder gatillar una respuesta ya que por sí mismos no son capaces de estimularla.

Afinidad: es la fuerza de unión entre un único lugar de fijación (paratopo-epitopo). Esta afinidad está dada por la suma de las fuerzas de atracción y las de repulsión y es representada por la constante de afinidad K.

Avidez: como la región bisagra de los anticuerpos proporciona flexibilidad, uno solo puede unirse a un antígeno multivalente por más de un punto de unión. Para las IgG e IgE esta fijación puede implicar como máximo a dos lugares de unión, uno en cada Fab. Sin embargo, en las IgM pentamérica un solo anticuerpo puede unirse en 10 sitios diferentes. Aunque la afinidad de cada unión puede ser la misma para cada epitopo, la fuerza de unión ag-ac debe tener en cuenta la fijación de todos los lugares a los epitopos


disponibles. Esta fuerza de unión global se conoce como avidez. La avidez depende tanto de la afinidad como de la valencia de las interacciones. Con esto las IgM poseen una mayor avidez que las IgG. La avidez es una afinidad funcional. Siempre tiene valores mayores que la afinidad.

Características de la Inmunidad Adaptativa [Son las que se me fueron ocurriendo, así que si saben más avísenme]

Se llama así porque durante el transcurso de la infección, se ajusta para tener un mejor manejo frente al microorganismo que está causando la enfermedad.

Altamente específico Dos subclases: Humoral y Celular Requiere de la activación por parte de la Inmunidad Innata Presente solo en organismos más complejos Dota al sistema inmune de memoria

Repertorio Inmunológico

Es el conjunto de células (B y T) que existen en un individuo, es decir, los 1016 o 17 linfocitos T y los 1012 linfocitos B. [Esto salía en una transcri de este año]

Repertorio inmunológico es el conjunto de células y moléculas del que dispone el individuo para enfrentar los posibles ataques externos. Esto incluye la cantidad de clones diferentes de linfocitos, tanto T como B, otras células especializadas como macrófagos, células NK, células dendríticas, y moléculas sintetizadas, expresadas y/o liberadas por estas células (citoquinas, anticuerpos, quimoquinas, etc). [Salía en un compilado del capítulo para el examen. No sé cuál será el más correcto, así que preferí poner los dos].

Los receptores para antígenos corresponden a:

a) BCR: Receptor para antígenos de linfocitos B

b) TCR: Receptor para antígenos de linfocitos T

A5TICUERPOS

Los anticuerpos (Ac) son el elemento central del SI. Corresponden a glicoproteínas secretadas por los LB, siendo los elementos efectores de la respuesta inmune humoral. Son esenciales para marcar a quien se debe eliminar con los mecanismos defensivos.

PREGUNTA 4 Receptores de antígenos. Anticuerpos. Estructura y función. Cambio de clase de anticuerpos. Funciones de los diferentes

clases de anticuerpos. Maduración de afinidad.


Estructura Es una glicoproteína formada por dos cadenas polipeptídicas pesadas y dos livianas (ambas idénticas entre si). Entre la cadena liviana y la cadena pesada se encuentran enlaces intracatenarios que las unen, y entre las misma cadenas pesadas la unión esta a cargo de enlaces disulfuro.

inmunoglobulina o ac con una región transmembrana que le permite anclarse a la superficie celular. Su cola citoplasmática es muy pequeña y por lo tanto al reconocer una molécula extraña no se activará, ya que no posee secuencias de señales en dicha región. Es por esto que el receptor esta acoplado a otra molécula que permite la transducción de señales. Por lo tanto la estructura del BCR es una inmunoglobulina (Ig) más dos moléculas que confieren la capacidad de transducción. Estas dos moléculas son una Igβ y una Igα.

La zona del ac que reconoce al patógeno es una región que depende tanto de la cadena pesada como de la liviana. A esta región que reconoce y une a los antígenos se le denomina región variable. Cada región variable esta formada por el primer dominio (dominio variable) de la cadena liviana y el primer dominio (dominio variable) de la cadena pesada. El resto de los dominios del anticuerpo son constantes, es decir,

Esta estructura glicoproteica puede ser soluble (presente en secreciones y suero) o puede estar unida a la membrana del LB. En este caso conforma el receptor del LB o BCR. Esta molécula es quien va a reconocer al ag y va activar a la célula.

En esta representación de un ac, la cadena liviana esta formada por dos glóbulos. Estas estructuras globulares equivalen a 110 aa cada una, característica típica de la familia de las inmunoglobulinas. Cada loop equivale a un rectángulo del esquema anterior.


todas las Ig de la misma familia serán idénticas en sus regiones constantes (mientras que en su región variable todas las Ig de una misma familia son distintas).

Esta variabilidad permite tener más de 10 a la 9 distintas regiones variables. Con esto siempre habrá un ac que reconozca a cualquier antígeno que ingrese. Los dominios constantes forman la región constante del ac o región Fc. Permiten la unión de moléculas del complemento (C1) que son las moléculas efectoras, células NK, neutrófilos, etc. Esta región Fc tiene relación con las funciones efectoras de los ac. Por lo tanto la inmunoglobulina tiene una doble función: 1. Reconoce al ag. 2. Permite la destrucción del patógeno Otra estructura del ac es la región bisagra, que le otorga una capacidad de movimiento a sus brazos, abriéndose o cerrándose según la distancia de los epitopos a los cuales se esta uniendo. Corresponde a la zona en la que están los enlaces disulfuro entre las dos cadenas pesadas. En condiciones experimentales, una enzima que corte a nivel de la región bisagra como la papaína permite liberar tres fragmentos: • Un fragmento que contiene las funciones efectoras de los ac, llamada Fc (fragmento cristalizable). • Dos fragmentos formado cada uno por el dominio variable y el primer dominio constante de la cadena pesada, más la cadena liviana completa. Estos fragmentos mantienen la propiedad de unirse al ag y se nombran Fab.

Por el contrario si una enzima corta justo debajo de la unión entre las dos cadenas pesadas, como lo hace la pepsina, se liberan las dos Fab unidas. Este conjunto se denomina F (ab´)2. Esta porción es bivalente (se puede unir a dos epitopos). La región Fc queda totalmente digerida y por lo tanto no es útil.


Cuando se habla de región variable se esta refiriendo al primer dominio de ambas cadenas, en cambio cuando se habla de Fab se esta haciendo referencia a los dos primeros dominios (el primero variable y el primero constante de ambas cadenas). Los dominios Fc son los que están debajo de la región bisagra. Esto hay que saberlo bien porque lo preguntan en examen (ojo: la región Fc no contiene a todas las regiones constantes. La primera región constante no esta incluida en Fc). El ag más el ac pueden disponerse de diversas maneras, formando estructuras bien definidas (ver dibujo, no dijo nada más).

Descripción de la región variable de los anticuerpos. En la región variable de un anticuerpo existe una porción mínima de ella que es imprescindible para poder unirse al antígeno. Esta porción mínima esta formada por tres puntos que exhiben la mayora variabilidad dentro de la región variable. Estos puntos se denominan regiones hipervariables. Las regiones hipervariables se nombran con una sigla: CDR (región determinante de la complementariedad). Por lo tanto se tiene un CDR1, CDR2 y CDR3. Cada una de estas regiones hipervariables o CDR es la que complementa con el antígeno para poder captarlo. Los segmentos proteicos que se encuentran entre cada CDR también son variables (porque pertenecen a la región variable) pero no son tan variables como los CDR. Estas regiones intermedias se denominan regiones de andamiaje. En el diseño de ac recombinantes se podría agregar solo los CDR y regiones de andamiaje ajenas a la estructura original del ac, y la función se mantendría intacta en la mayoría de los casos.

Dentro de los CDR el CDR3 es el más variable. Los aa que intervienen en la unión con el ag son los de las regiones hipervariables y alguno que otro de las regiones de andamiaje.

El sitio de combinación del ac para unirse al ag (aa’s que intervienen en el reconocimiento de los ag) se denomina paratopo. Es la suma de los CDR y los aa de la región de andamiaje que son necesarios para unirse al antígeno. Es una zona perteneciente a al estructura del anticuerpo, ubicada en la región variable (no es TODA la región variable). En el antígeno, la zona específica que es reconocida por el paratopo del ac se conoce como epitopo.


CAMBIO DE CLASE

Recordar que nosotros tenemos 5 clases de anticuerpos: G,A,M,E,D; 4 de los cuales son secretados. También se dijo que en la respuesta primaria, prácticamente el único anticuerpo que se secreta es IgM. Y que cuando activan al linfocito de memoria, se tendrán anticuerpos que no son IgM. Ahora, cuando nosotros hablamos de anticuerpos, hablamos de unas moléculas que son similares al BCR. Similares en el sentido de que tienen 2 cadenas pesadas y 2 cadenas livianas. Lo mismo que con BCR. Tenemos 2 zonas, la zona carboxi-terminal y la zona amino-terminal. La zona amino-terminal es la que reconoce al antígeno. Si yo tengo un LB virgen que reconoce un antígeno X, y lo activo, comenzará a secretar anticuerpo de clase IgM que reconocerán al antígeno X, si reconoce al antígeno-X por la zona aminoterminal, significa que lo que determina que el antígeno sea IgM es la zona carboxi-terminal de las cadenas pesadas (después de la bisagra, hacia abajo)

Ahora, cuando este linfocito se transforma en memoria, ya no secretará más IgM, sino que hará el cambio de clase. Entonces nos reconocerá el mismo antígeno X y secretará anticuerpos (supongamos que ahora secretará del tipo IgG). ¿Qué cambió? La zona después de la bisagra, por lo tanto, este anticuerpo seguirá reconociendo lo mismo, pero cambió la zona carboxi-terminal de las cadenas pesadas, después de la bisagra.

A nivel del DNA, tenemos un exón que codifica para la zona de reconocimiento del antígeno. Hacia 3’ tendremos segmentos génicos que determinarán si este anticuerpo va a ser M, G, A, E. (no importa saberse el orden). Entonces, cuando se activa un L virgen, la maquinaria transcripcional que va a llevar el ADN a ARN va a empezar a funcionar leyendo de 5’ a 3’. Si se dan cuenta, en el orden de la transcripción, lo primero que se encuentra es con el segmento génico µ (mu), es por esto que el primer anticuerpo que se secreta es siempre IgM. Después de esto, hay un codón de término y para la transcripción. Cuando un L de memoria es activado se va a empezar a trascribir esto, pero existirán ciertos factores que van a influenciar a que la maquinaria transcripcional se salte µ, y codifica γ (gamma),α (alfa) o ε (épsilon). Si uno se salta hasta α, por ejemplo, tendremos anticuerpos de clase IgA. El “saltar” significa que se pierde DNA. Se hace un loop y se escinde. Por ejemplo, si este linfocito de memoria está secretando IgE, cuando yo lo active nuevamente y en el caso de que se requiera cambiar de clase, va a poder secretar IgA o IgG? NO! No podrá, porque el segmento génico se perdió. En cambio, si se está secretando IgG, eventualmente, si yo lo vuelvo a activar, podría secretar IgA o IgE? Sí.


Si se fijan, δ (delta) está muy cercano a µ, por lo tanto cuando hay activación primaria, se va a generar tanto IgM como IgD, pero IgD no tiene una señalización que le permita entrar al sistema endosomal y ser secretado, sólo tiene el péptido señal que la lleva a la membrana.

¿Por qué cambiamos de clase? ¿Qué determina que un anticuerpo sea IgG, IgA o IgE?

IMPORTANTE: Cuando uno activa un linfocito B reconoce antígenos no proteicos, no se generarán 3 cosas: Ni memoria inmunológica, ni cambio de clase, ni maduración de afinidad.

Por lo tanto frente a un antígeno exclusivamente no proteico, como un lipopolisacárido (LPS) la respuesta será siempre de clase IgM.

En el linfonodo los LT están separados de los LB. Los LB están en los folículos linfoides y los LT están en las zonas parafoliculares. Un antígeno, que está en la periferia, puede llegar al linfonodo sólo a través de la linfa, y lo puede hacer de dos formas: Solubles, o transportados en las células dendríticas. Si es

transportada en las células dendríticas, llega a las zonas parafoliculares para activar a los LT. En cambio, si viene soluble, llegará a las zonas foliculares para activar a los LB. Entonces, si el antígeno logra activar a los LT y a los LB, y es un antígeno proteico, va a pasar lo siguiente: El LT, que está activado, va a migrar hacia el LB, que también está activado (cuando los Linfocitos se activan por un antígeno proteico, pierden su capacidad de quedarse en el folículo (LB) y en la zona parafolicular (LT), de manera que los que están activados van a migrar; los T hacia las zonas foliculares y los B hacia las zonas parafoliculares) Cuando el LT y el LB se encuentran, va a determinar que el LT le ayude al LB a cambiar de clase, hacer

maduración de afinidad y a tener memoria.

Para que un LB secrete otro anticuerpo que no sea IgM, requiere ser activado por una proteína, y requiere, por lo tanto, recibir ayuda del LT helper. El LT helper lo va a ayudar de dos maneras: uniendo su CD40 ligando al CD40 del LB (segunda señal) y le va a entregar citoquinas. Esas dos cosas son las señales que necesita la maquinaria transcripcional para elegir qué segmento, que no sea µ (mu), transcribir. La unión de CD40 ligando y CD40 permite en cierta forma, exponer estos segmentos de DNA, descomprimir la cromatina en el lugar adecuado para que los segmentos puedan ser transcritos. Las citoquinas van a definir qué segmento se transcribe. Si por ejemplo, se tiene que ese LT secreta IL-4, el anticuerpo que va


a generar ese B va a ser siempre de clase IgE. En cambio, si uds tienen IF-γ como citoquina, el anticuerpo resultante será IgG.

Ahora, qué pasa si uno muta CD40 y CD40 ligando, ¿Qué anticuerpo voy a secretar casi únicamente? IgM. Eso ocurre, es una inmunoinsuficiencia llamada síndrome de hiper IgM. Al mutar esta célula, el T no le puede entregar la ayuda al B, no hay exposición de los segmentos y no hay cambio de clase.

Para que el LT secrete citoquinas, el CD40 ligando debe unirse al CD40.

CLASES DE I5MU5OGLOBULI5AS

Las Ig se organizan en clases. Una clase o familia esta determinada por la secuencia aminoacídica de la región constante. De esta forma se pueden diferenciar las IgG, IgA1, IgM, IgD e IgE.

En cuanto a la región constante de la cadena liviana hay dos tipos de cadena: • Cadena k

• Cadena λ

Las secuencias aminoacídicas de la región constante de la cadena pesada son las que determinan la clase de Ig. Estas son de 5 tipos:

• Cadena γ • Cadena α • Cadena µ • Cadena δ • Cadena ε

La IgM tiene un dominio más con respecto a la IgA e IgD, al igual que la IgE. Dependiendo de la clase será la función que tendrá cada Ac.


Estas cadenas no determinan clase ni función. El 80% de los ac son k porque esta es la primera de las cadenas livianas que se ordena durante la formación de las inmunoglobulinas. Será detallado en la clase de genética de las Ig. Es así como podemos tener IgM con cadena k o λ, sin que esto la diferencie.

IgM: la IgM soluble es una Ig pentamérica. Esta formada por 5 estructuras básicas (con forma de“Y”). Tiene 10 sitios de combinación a ag posible. Entre las unidades básicas existen uniones disulfuro y poseen una cadena anexa, la cadena J, que estabiliza al complejo. Cuando la IgM se dispone como una inmunoglobulina de membrana se presenta sólo como una

estructura básica (como en los BCR de clase IgM).

Todos los anticuerpos que forman la IgM soluble son iguales, porque provienen de un mismo LB. Reconocen a un mismo antígeno.

IgA: es el otro ejemplo de inmunoglobulina que se asocia con otra de su misma clase. En este caso se forma un dímero, siendo la principal Ig de las secreciones. Están unidas por dos enlaces disulfuro, una proteína de unión y una proteína secretora que la estabiliza y protege de la digestión enzimática intestinal y salival (no aparece en el esquema). La función de la IgA es fundamentalmente de neutralización: se une a una zona del patógeno e impide su ingreso a la célula.Por esto mismo no importa que la región Fc esté bloqueada.

IgG: se divide en 4 subclases, lo que significa que su cadena se divide en γ1, γ2, γ3, γ4. Son las más estables, salvo la IgG3 que tiene una región bisagra muy larga y eso disminuye su vida media. Algunas activan al complemento (IgG3). Las Ig de esta clase traspasan la placenta y son las que protegen al bebé de infecciones.

En suero la mayor parte de las inmunoglobulinas corresponde a IgG. IgE: fundamental en reacciones de hipersensibilidad. IgD: fundamentalmente de membrana, su concentración en plasma es muy baja.


MADURACIÓ5 DE AFI5IDAD

El paratopo (o zona del BCR, TCR e Ig que contacta con el epítopo) está formado por 3 regiones variables (CDR1, CDR2 y CDR3) unidas por regiones andamio. Si uno toma Ig correspondientes a RI 1°, 2° y 3° y se analiza el número de mutaciones que se van acumulando en el paratopo se observa que en una RI 1° aparecen algunas en CDR3, en una RI 2° aparecen más mutaciones y aún más en una 3°. Esto se debe a que cuando el LB prolifera en el linfonodo tiene una inestabilidad

cromosómica que hace que acumulen mutaciones. De todas formas estas Ig reconocen al mismo antígeno, lo que hacen estas mutaciones no es cambiar la especificidad sino mejor la afinidad. La maduración de afinidad se da en LB de memoria, por lo que las Ig serán cada vez más afines por su antígeno cada vez que el antígeno genere una RI.

Si activo un LB virgen tendremos expansión clonal, donde un 10% formará células de memoria. Éstas viajan a la profundidad del folículo (al centro germinal) donde hay una célula dendrítica folicular (CDF). La CDF no es una APC. Las CDF tienen receptores para complemento y para Ig, por lo que serán capaces de unir patógenos opsonizados. Los patógenos opsonizados viajarán por la linfa hasta un linfonodo donde se unirán a una CDF. El LB activado que es una célula de memoria va a ir a encontrarse con una CDF, donde si reconoce el antígeno que ésta tiene pegado va a recibir una señal para sobrevivir, sino muere.

Si nos contextualizamos en una RI donde se está eliminando el patógeno la cantidad de patógeno presente que puede viajar por la linfa hasta un linfonodo y unirse a una CDF será cada vez menor, por lo que los LB de memoria tendrán que competir para poder unir su antígeno y recibir la señal de sobrevivencia, donde los ganadores serán los que tengan una mayor afinidad por el antígeno, otorgada por mutaciones en los CDR. Las mutaciones que hacen que se cambie la especificidad por el antígeno hacen que ese LB muera.

Para que un LB pueda generar células de memoria, cambio de clase y maduración de afinidad es necesario que una vez activadas interactúen con un LT CD4+ activo.


(Sigo el orden lógico de la clase sobre el tema…aun así responde a la pregunta en su totalidad)

DESARROLLO Y MADURACIO5 DE LI5FOCITOS B

A partir de una célula troncal, hematopoyética, en la médula ósea, se genera una línea linfoide. Aquí, en el estroma, están células del estroma. Estas son capaces de secretar factores de crecimiento (la mayoría de los cuales no están caracterizados hasta hoy) que participan en la diferenciación de la célula troncal, la que finalmente va a ser una célula B efectora. Esta va a transformarse posteriormente en una célula plasmática o en una célula de memoria, que son las que van a interactuar con sustancias exógenas. Hasta aquí vamos a llegar hoy; es decir, toda la parte independiente de antígenos exógenos.

• Selección negativa: Los BCR y TCR son expuestos a antígenos propios. Aquellos linfocitos que reconocen lo propio con demasiada fuerza, son eliminados por apoptosis; eso ocurre con un gran porcentaje de los linfocitos. Entonces desde la médula ósea viajan a través de vía sanguínea hacia los órganos secundarios sólo los que tengan baja afinidad por receptores propios. La mayor parte de las células del repertorio (B y T) nunca llegan a tener contacto con agentes exógenos; entonces mueren y son reemplazadas por células nuevas.

Figura 1: En el estroma de la médula ósea están los precursores de linfocitos en etapa de diferenciación (bolitas amarillas); hacia la derecha están más diferenciados. En estrecho contacto con las células del estroma (gris gigante). Los precursores interactúan con ciertas moléculas, como las moléculas de adhesión (CAMs y VCAMs) que los ligan a las células del estroma. La citoquina que está caracterizada es la IL-7, secretada por la célula del estroma. Participa en la diferenciación. Es reconocida por la célula de la línea linfoide, que tiene tempranamente el receptor para IL-7.

Figura 1

PREGUNTA 5 Inmunogenética. Generación de la Diversidad. Receptores LT, Receptores LB, anticuerpos.

Célula del estroma


ESTADIOS DE DESARROLLO BCR

Célula troncal comprometida etapa temprana de la pro-célula B célula pro-B tardía pre-célula B linfocito inmaduro, donde tenemos la expresión primeramente del pre-receptor y finalmente del receptor BCR definitivo.

IgM y en menor proporción IgD, son las molécula que participan como BCR en la etapa del desarrollo. En las otras etapas todas las otras Igs pueden ser BCR. Los genes que nos interesan son los que codifican para la cadena liviana, L, y la pesada, H. Conceptualmente importante es que la Ig se compone de 2 cadenas H idénticas y dos cadenas L idénticas. Así se reconocen 4 dominios: CH, CL, VH y VL. Dado que el BCR en este caso es una IgM, veremos que tiene 4 dominios CH (1,2,3 y 4); estos dominios constantes de la IgM se llaman mu (µ) (Cµ1, Cµ2, Cµ3 , Cµ4) por esto esta Ig de llama IgM.

Eventos por cada estadio.

• Célula Troncal: El genoma está completo. No hay receptores de superficie. El DNA está intacto.

• Célula Pro-B Temprana: condensación de la cromatina y reordenamiento de los genes DJ. En el humano, estos Genes VDJ son un conjunto de genes (hay genes V, genes D y genes J) que cuando se recombinan generan todo el dominio variable de la cadena H. Vamos a expandirlo (figura 2). En este estadio los genes D y J se recombinan.

Vh se constituye de 110 aá. Ahora, en la región variable se reconoce el antígeno, por lo tanto es entendible que hayan mayor cantidad de genes que codifiquen para él; así le da la posibilidad de que existan distintos clones. Entonces uno (sólo uno) de los genes V (son 45) codifica los primeros 97-98 aminoácidos. Uno de los genes D (hay 23) codifica hasta el aá 101-102. El resto es codificado por genes J (son 6).

Célula troncal

Célula. pro-B temprana

Célula. pro-B tardía

Célula. pre-B grande

Célula. pre-B pequeña

Célula B inmadura

Célula B madura


o V:variable o D:diversidad o J: join. Codifica para el resto de la molécula.

Figura 2: segmento cromosómico de los genes en la línea germinal que codifican a las Igs.

Figura 3: recombinación DJ

Entonces, en este estadio lo que primero se va a recombinar son los genes D con los J.

Río abajo están los genes C (constante) que codifican para la región constante. Hay 4 dominios para IgM. Es importante el orden de su disposición: mu – delta - gamma3 - gamma1 – pseudogen - alfa 1 – pseudogen - alfa2 – gamma 2 - gamma 4 - epsilon.

Disposición cromosómica:

• Cadena H : Cx14

• Cadena kappa: Cx2. Dependiendo del dominio constante de la cadena liviana, se pueden clasificar en kappa o en lambda. El 60% de los Acs tienen kappa, y el 40% lambda. En un anticuerpo siempre es o kappa o lambda, no ambas.

• Cadena lambda: Cx22.

Al recombinar D con J, como se ve en la figura 3, se eligen los exones (por ejemplo, DH2 con JH3) y se juntan. Se escinde el trozo de DNA que contiene los exones que no se van a ocupar. Algo importante es que cada VH se acompaña de una secuencia L (morado en la figura 3), que codifica para el péptido lider que permite que la cadena mu salga del RE luego de ser sintetizada; luego este péptido es cortado. En la figura, P es el promotor, y E es un enhancer. El reordenamiento ocurre en 1 cadena (o paterna o materna). Si falla este reordenamiento, se pasa al otro alelo.


Cuando de recombinan, el promotor va estando cada vez más cerca del enhancer, entonces la probabilidad de ser transcrito es mayor, ya que la transcripción del DNA comienza sólo cuando un promotor está cerca del enhancer (no aún en esta etapa).

En el reordenamiento (figura 3), luego de que se acercan los exones D y J que van a elegirse para expresarse, se forma un DNA circular que es eliminado; entonces aquí la célula empieza a ser distinta, con un material genético distinto.

• Célula pro-B tardía: Empieza el reordenamiento de V con DJ. Transcripción de la cadena pesada: de ahí hacia abajo. Entonces tenemos lista la cadena variable. En esta etapa se generan los primeros transcritos ya que el enhancer se acerca lo suficiente al promotor.

Figura 4: reordenamiento V-DJ

Figura 5: RA transcrito primario

• Célula pro-B gigante: Luego del reordenamiento VDJ, los exones que quedan ahí y que no van a codificar (VH1, JH4 por ejemplo en la figura 5) son sacados a nivel de mRNA transcrito primario a través de splicing. Cuando ocurre la traducción y la célula pro-B-gigante ha expresado las proteínas a nivel de membrana, la célula empieza inmediatamente a proliferar.

V D J Cµ

Figura 6: cadena mu una vez traducida, arriba. Ampliación de Cµ, abajo.


El gen mu tiene un exón para cada uno de los dominios constantes (1,2,3 y 4, figura 6). Cuando la IgM es secretada (no es BCR) es más corta que un BCR y no transcribe los 2 exones TMµ, que codifica para segmento transmembrana y CCµ, que codifica para segmento citoplasmático; osea la transcripción llega a tt0. Esto ocurre sólo en presencia de antígenos, en los órganos linfoides secundarios. Cuando la transcripción llega a tt1 corresponde a un BCR. Es importante saber que tanto TM como CC se encuentran en todas las inmunoglobulinas, no solo en mu.

• Célula pre-B pequeña y célula B inmadura: Una vez que se genera la cadena mu completa (en la célula pre-B gigante), esta se une a la cadena L sub-rogante o cadena lambda 5, que es la misma en todos los linfocitos B. Así, ambas cadenas forman un pre-receptor que se expresa en la superficie. Este suceso es una señal para que esta célula empiece proliferar activamente. ¿Por qué ocurre la expresión de un pre-receptor? Si son 1012 BCR, debe haber un mecanismo que aumente la diversidad. Hasta el momento sólo se han reordenado los genes de la cadena pesada; cada célula que se genere producto de la proliferación va a tener la posibilidad de reordenar su cadena L. Osea, la L subrogante de la posibilidad de que hayan distintas cadenas L para la misma cadena mu; entonces cada célua hija, que corresponde en este caso a la célula pre-B pequeña, genera su propio L para su mu (ver figura 7). En la célula B pequeña se estará recombinando la cadena L, pero una vez que la cadena L junto con la cadena mu se expresan en la membrana, pasa a ser una célula B inmadura.

Cadena mu, ya recombinada

Cadena L subrogante

Ambas migran a la membrana

proliferación Cadena L (recombina)

Célula pre-B gigante

Célula B inmadura: Generación de LB con distintos BCR, pero la misma cadena mu

Células pre-B pequeña

Figura 7


Cadena liviana (kappa): 35 genes variables (V) y 5 J. Estos también se recombinan al azar. Si falla el reordenamiento de los kappa, recién empiezan a reordenarse los lambda.

Cadena liviana Lambda: 30 V, pero casa jota está ligado a un C, son pares. En total hay 6 pares J-C.

¿Cuáles son las moléculas que se expresan en cada estadio? No sólo está el BCR. Por ejemplo:

C19: lo tienen todos los LB. Es una fosfatasa.

Otros factores de crecimiento

Receptor de IL-7, vital para entregar la señal de diferenciación.

Tenemos finalmente un linfocito con una IgM en su superficie. Ahora ¿qué le pasa posteriormente a la célula? Selección negativa. Las que terminan este proceso recién van a migrar hacia los órganos secundarios.

En un mismo linfocito B inmaduro se pueden presentar BCR tanto de IgM como de IgD ¿Cómo? Además de las señales de término de la transcripción tt0 y tt1, está la tt2 (fig. 8). Si la transcripción en los linfocitos NAIVE sigue río abajo hasta tt2, se pueden generar tanto IgM de membrana (mIgM) como IgD de membrana (mIgD) poorque está la probabilidad de generar splicing alternativo.

Figura 8

Fenómeno de exclusión alélica: Es lo que se trató de explicar anteriormente. Consiste en que si el reordenamiento para formar la cadena pesada funciona bien, se inhibe el reordenamiento para el otro alelo. Pero si falla el reordenamiento, se pasa inmediatamente al otro alelo y se sintetiza otra cadena mu. En el caso de la cadena liviana, primero se sintetiza la cadena kappa de un alelo; si falla, se pasa al otro alelo de la cadena kappa. Si ambos alelos de la cadena kappa fallan, recién se pasa a la cadena lambda.


¿Cómo se juntan V con el J? Porque hay una estructura secundaria del DNA que las guía, las une (no me interesa que se la aprendan). Lo importante es que estas estructuras que se generan en el DNA son de tipo secundario, y guían a unos complejos enzimáticos que se llaman RAG-1 y RAG-2: genes activadores de la recombinación. Son alrededor de 20 proteínas, que se unen a estas secuencias secundarias, las cortan, las ligan y chequean que todo esté en orden. Participan tanto en la diferenciación de los LB como en la diferenciación de los LT. Ratas KO para ellos, no tienen ni linfocitos B ni T (no hay generación ni de BCR ni de TCR). Estas ratas se utilizan para saber si cierta respuesta se debe a RII o RIA.

OJO: La generación de diversidad de BCR debe incluir al proceso de cambio de clase o switching que ya fue explicado anteriormente

DESARROLLO Y MADURACIÓ5 DE CÉLULAS T

Sucede lo mismo que para los linfocitos B, pero ocurre en el timo en vez de la médula ósea. En este caso, el precursor que llega al timo vía sanguínea viene de la médula ósea; coloniza la corteza del timo. Alta interacción con células epiteliales. En la médula hay presencia de células epiteliales medulares y células dendríticas que presentan a los precursores el antígeno. Son indiferenciadas y bajan hacia la médula a medida que se diferencian. Los factores de crecimiento los proporcionan las células epiteliales corticales como medulares.

Ocurre tanto selección negativa como positiva: para ser linfocito T debe presentar TCR. Las moléculas de MHC I y II sintetizadas en el retículo tienen un bolsillo donde entran los péptidos, se pegan, y eso después se expresa en la superficie. Como el MHC no es estable sin el péptido, todos los MHC que están en la membrana están cargados con péptidos. La mayoría de los péptidos que están en la membrana son

proteínas propias en ausencia de agresor, se están presentando proteínas propias a los linfocitos T que recién están ensamblando su receptor. La selección ocurre en fracciones de segundos. Ambas selecciones ocurren prácticamente al mismo tiempo.

La selección positiva lo linfocitos deben demostrar que su TCR recién generado es capaz de ensamblar el MHC propio, es un requisito. Así son salvados de morir. Los que no hacen eso, son eliminados por apoptosis.

Selección negativa además de ser capaces de unirse al MHC, deben ser capaz de soltarse de los MHC; no pueden unirse por un tiempo suficientemente largo, no tan fuerte.

Se mueren tanto los que son flojos como los tercos. Los LT que pasan ambas selecciones entran a la circulación.

Requisitos para poder salir a la circulación: En un comienzo los LT son negativos para CD3, CD4 y CD8; no se pueden distinguir si son citotóxicos, helper o incluso linfocitos T (porque n o tienen TCR). Luego empiezan a

expresar el receptor CD3, CD4 y CD8 (son positivos para los tres). Además expresan pTα y pTβ. Luego


de la selección (un 5% la pasan) los linfocitos o son 8+, o son 4+; no ambas; o citotóxicos o helper, con su TCR que no reconoce lo propio. La posibilidad de que se desencadene el proceso autoinmune siempre está presente. De acá hay un porcentaje de células que salen con una afinidad mediana por complejos propios. Entonces falta un factor adicional para que se genere una respuesta autoinmune:

- predisposición genética.

- factores ambientales (infecciones).

El TCR está compuesto por alfa y beta. Alfa es el homólogo de L y beta es el homólogo de H. NO ES LO MISMO, es el homólogo, en el sentido de que tienen dominios Vα, Vβ, Cα y Cβ. 90% tienen el TCR alfa-beta, mientras que el 10% tienen el TCR gamma (equivale a alfa)-delta (equivale a beta). La cadena alfa o gamma tienen menos variabilidad, como la L, porque no tienen exones D, en cambio beta y delta tienen cadena D, entonces tienen más variabilidad.

Las células son o alfa-beta, o gamma-delta. Ya que el locus delta está dentro de los alfa, entonces cuando se reordena uno, el otro se inactiva.

Figura 10: linfocito T helper no estimulado.

Vα Vβ Cα Cβ


Funciones:

1.Complejo Destructor (“Killer Complex” o MAC: “Membrane Attack Complex”): Está formado por 5 componentes: C5b, C6, C7, C8, C9 (letra b indica que este componente ha sido activado) que circulan en el plasma en proporciones estequiométricas muy bien definidas y cuando se activa cercana a la mb donde fue detectada la señal de peligro, el 5° componente pierde un pequeño fragmento y se produce un cambio dramático de este complejo, que circula como complejo hidrofílico, se transforma a un complejo anfifilico y esto le permite insertarse en mb biológica.

Función: Destruye membranas biológicas extrañas.

2. Opsoninas: “condimentar” a los agentes agresores, durante la activación se generan estos 2 componentes C3b, C4b que tienen la propiedad de insertarse covalentemente en las mb en las cuales se detectó las señal de peligro, se genera una marca indeleble sobre los agresores, entonces las moléculas que son presentadoras profesionales (Células dendríticas, Macrófagos y otras células) tienen inmunorreceptores justamente para estas moléculas, detectando estas moléculas opsonizantes derivadas de la activación del complemento.

Funciones:

- Opsonizar partículas agresoras.

- Solubilizar complejos inmunes: Durante la activación del sistema se generan millones de moléculas c3b y c4b que tienen un enlace que les permiten reaccionar con grupos hidroxilos y aminos. El complejo inmune comienza a crecer hasta volverse insoluble generando una malla, en esa malla (de interacciones entre epitopo y paratopo) se genera las condiciones para que se active el sistema, en la vecindad se generan C3b y C4b que se van a unir covalentemente a grupo hidroxilo y amino. Paratopo y epito unidos por interacciones que no son covalentes, son reacciones reversibles, se une el paratopo y se suelta, se une acá y se suelta (analogía de las dos manos agarradas y se suelta una y la otra pero no ambas)*, entonces cuando se suelta uno se une un C3b o c4b y ese enlace queda inhabilitado, solubilizando el complejo.

*El K de la interacción es mayor que la suma de k1 y K2 (que son iguales), porque la probabilidad de que se suelten ambos al mismo tiempo es muy baja.

3. Fragmentos de C3b y C4b, unidos covalentemente a antígenos, median segundas señales, eficientes para activar a los linfocitos B: Linfocitos tienen en su mb un receptor que detectan epitopos en los antígenos, el linfocito B requiere de segundas señales mediadas por sus receptores CR1 y

PREGUNTA 6 Función del sistema del complemento. Vía clásica, vía alterna y vía de las lectinas. Relación con la Respuesta inmune

innata y Respuesta inmune adaptativa.


CR2 que reconocen C3b y C4b. Esta Doble señal es activadora para que se decida exportar la inmunoglobulina modificada.

4. Anafilotoxinas: Durante la activación se producen los peptidos C3a, C4a, C5a que tienen afinidad por receptores de mastocitos, basófilos y neutrófilos.

Funciones:

- Liberación de mediadores promotores de inflamación (células mastoídeas y basófilos).

- Aumentar actividad leucotáxica de los neutrófilos.

Entonces en síntesis actúa de dos formas:

Directa: A través de la destrucción de las mb por el complejo destructor.

Indirecta: - Aumentando la fagocitosis, opsonizando.

- Generando Anafilotoxinas, que aumentan la inflamación, permitiendo que lleguen más células.

- Coestimulación de los linfocitos B.

RUTA CLASICA

Entonces el complemento cuando se activa por la ruta clásica se va a unir, al fragmento FC (porción constante que permite funciones efectoras, se forma por las 2 cadenas pesadas)

Lo que permite activar esta vía, es una proteína llamada C1, que es el primer componente del complemento, esta es una molécula proteica compleja, formada por 3 distintas cadenas C1R, C1S y C1Q (formando un hexámero con estas cadenas). Entonces C1, formado por 3 tipos de cadenas:

• C1R, que se encuentra formando un par (dímero), es decir hay 2C1R

• C1S, también existe como un par, 2C1S

• C1Q, forman 6 cadenas, 6C1Q

Las 6 cadenas de C1Q, se organizan como un “ramillete de tulipanes”, y en medio de la molécula van intercaladas C1R y C1S. El segmento de C1, que se une al anticuerpo, son las porciones globulares de C1Q, que se van a unir al segmento FC del anticuerpo. Pero para que C1 se active (o mejor dicho para que C1Q se pueda unir eficientemente al fragmento FC del anticuerpo) debe darse como condición que al menos, 2 segmentos globulares, de C1Q, se unan al fragmento FC de este anticuerpo, es decir por lo menos dos de este hexámero de C1Q, deben unirse a dos moléculas de anticuerpo. Esto va a asegurar que el complemento no se active, cuando los anticuerpos están en fase fluida (plasma).


Los anticuerpos (inmunoglobulinas) que pueden activar al complemento, son solamente IgG e IgM, las cuales van a diferir en sus estructura.

IgM, es una molécula cuya estructura es pentamérica, es decir está formada por 5 moléculas de anticuerpos unidas, formando una especie de “araña”, cuando esta molécula, circula en el plasma lo hace de forma planar, con sus segmentos FC hacia el interior de la molécula, en tanto los fragmentos FAB, los cuales reconocen al antígeno, hacia el exterior.

Cuando la IgM se une al antígeno en la superficie celular, adopta una conformación como corchete, es decir se

eleva, se juntan las patitas que reconocen al antígeno (Fab), quedando expuestas las zonas FC, y si quedan expuestas a la distancia mínima que permita que dos moléculas o más de C1Q, se unan a estos fragmentos, solo en estas circunstancias se activa C1, siendo esto una forma lógica de regular la activación, porque si esto no fuera así el complemento en el plasma se podría activar, ya que los anticuerpos se encuentran en el pasma, y en estas circunstancias tendríamos inflamación y muerte del tejido, posteriormente del sujeto.

La IgG, circula en el plasma, en forma monomérica, es decir las puras moléculas separadas, y es requisito entonces que, la IgG se una a los antígenos de la superficie celular, para que exista una distancia mínima, entre dos fragmentos de FC, de manera que se cumpla el requisito de que 2 moléculas de IgG, se unan a estos fragmentos.

Si por ejemplo se tiene una superficie celular de un microbio o propia, la cual posee pocos antígenos, y los anticuerpos se encuentran muy alejados entre sí, ¿se logrará unir C1Q?, la respuesta es 5o.

Al momento de interactuar el segmento FC con C1Q, se activará el dímero C1R, cuando esta se activa se forma una serina proteasa, la cual va a cortar a C1S, y cuando esta proteína se corta se produce un cambio conformacional, en la molécula, que permite la unión, del cuarto componente del complemento o C4, está proteína es cortada en dos fragmentos C4a y C4b, y estos serán los primeros productos, de la activación del complemento por la vía clásica. C4b tiene un enlace especial en su molécula, que cuando está en un estado no cortado, se esconde dentro de la molécula, y cuando se corta se expone, y esto le permitirá establecer uniones con la superficie celular (muy cercano al lugar en donde el anticuerpo reconoció al antígeno), y una vez unido a esta, C4b, va a unir a otro componente


del complemento, denominado C2, el cual se partirá en dos componentes más C2a (no tiene función conocida) y C2b, aquí se formará la primera C3 convertasa, de la vía clásica, está constituida por la unión de C4b y C2b. Una vez formada la C3 convertasa de la ruta clásica, la proteína C3, se va a clivar en 2 fragmentos, C3a y C3b. C3b se va a insertar como opsonina en muchos lugares de la mb, pero las moléculas que interactúen con la C5 convertasa van a cambiar su especificidad actuando sobre el 5° componente de la fase terminal lo digiere a C5b y este complejo hidrofílico se transforma en anfifílico se inserta en la mb, formando poro para la destrucción.

Importante:

• La activación de C1 requiere la unión a un antígeno o superficie antigénica de por lo menos un par de IgG a una distancia crítica o de una sola molécula de IgM en forma de corchete (con el cambio conformacional que asegura que ya se unió el antígeno)

• Solo C2b modulado por C4b es capaz de unirse a la superficie antigénica y formar la C3 convertasa. (la enzima es C2b se sienta sobre C4b, no se une directamente a la mb)

• La corta vida de los sitios de unión de C3b y C4b restringe sus uniones covalentes en un radio pequeño, lo que asegura que el complemento no sea activado en forma errónea.

Capacidades de las Ig para activar el sistema de Complemento: IgE, IgG4 e IgD no activan el complemento, IgM e IgG3 activan eficientemente.

Se requieren 3.000 moléculas de IgG3 y una sola molécula IgM para generar señal de peligro.

RUTA DE LAS LECTI5AS

Señal de peligro va a ser una azúcar tipo manosa, ác. lipoteicoico y variedad de moléculas relacionaciodas. El reconocimiento es por MBL (Lectina unida a manosa) o Ficolina que tienen la misma conformación de C1Q, con la misma forma de unión en hexámero y con el extremo globular. A esta proteína MBL se le unen proteínas, todas globulares, similares a C1R y C1S, llamadas MASP 1 y 2 (serinoproteasas).

Primero se corta C4, C4b se une a la membrana, corta a C2 y C2b se une a C4b y se forma la C3 convertasa de la ruta de las lectinas, idéntica a la de la ruta clásica, la única diferencia es la ruta de activación.

Este mecanismo corresponde a un mecanismo efector de la inmunidad innata, ya que se reconoce directamente la manosa de la superficie del microbio, no es mediada por anticuerpos.


* Ficolina en el suero tiene una actividad lectina hacia N-acetilglucosamina por la porción fibrilar y la porción globular detecta ác. Lipoteicoico.

RUTA ALTER5A

La vía alterna comienza en C3, debido a que en el fondo esta es una molécula inestable y se parte constantemente en el plasma, pero este corte no tiene importancia relativa. Siempre hay una pequeña cantidad de C3 activada. La ruta se activa por falta de ácido ciálico.

En C3 se activa su cadena alfa sin pérdida del enlace del C3a y se genera un C3H2O (cadena alfa esta hidrolizada en un enlace tiol-ester), en estas condiciones este C3 puede reconocer al factor B que circula y se le une generando complejo C3B , el factor B es activado por la serinoproteasa y se produce la activación del factor B a Bb con liberación de un fragmento Ba, se genera un producto C3b, Bb que es la “C3 convertasa de la vía alterna” (todo esto en fase fluída, no solo en mb biológicas) que puede activar a C3 que circula y generar C3b que se une covalentemente a la mb del patógeno o a las mb propias.

*Hay una proteína reguladora, la properdina que se puede unir al complejo (a la convertasa+C3b) y estabilizarlo, aumentando su vida media. No es requerimiento para la función de la convertasa.

Proteínas reguladoras se unen y destruyen C3b que están unidas a mb propias del organismo, pero no a las moléculas de C3b unidas a patógenos. La diferenciación se hace por la presencia de ac. Ciálico.

Entonces tenemos superficies activadoras y superficies no activadoras, ocurre que en las células hospederas, proteínas reguladoras como CR1, H, MCP, C4BP se unen a este complejo C3b y desplazan al Factor B (este pasa a la fase fluida, sale de la mb), esto ocurre sólo en las células propias. En las células agresoras faltan estas proteínas reguladoras, permitiendo el ensamblaje de la convertasa C3 o C5 que las va a destruir, esto favorecido por ausencia de ac. Ciálico.

Hay una serie de mecanismos que regulan la actividad excesiva, que puede conducir a daño tisular.

FORMACIÓ5 DEL COMPLEJO DE ATAQUE A MEMBRA5A:

- La C3 convertasa se forma para cortar a C3 en C3a y C3b (notar que la C3 convertasa está formada por C3b).

- C3b va a unirse a su propia C3 convertasa (C4b y C2b en la vía clásica y de las lectinas o C3b y Bb en la alterna) formando la C5 convertasa.

- C5 convertasa cliva a C5 y forma C5b. Este forma un complejo C5b, C6, C7 y C8 que se ancla en la membrana y permite la formación de un poro a su alrededor de 9 unidades de C9 (poli C9).

- Complejo de ataque de membrana: C5b, C6, C7, C8 y poli C9.


- Entonces C9 está tutelado por C5,C6, C7 y C8 que se estructuran colgando de la convertasa y alrededor de ellos se estructura C9 (formando poli C9), no permitiendo la autodestrucción. (C9 sólo destruye glóbulos rojos propios)

El sistema del complemento es uno de los principales mecanismos efectores de la inmunidad humoral y de la inmunidad innata.

1. Opsonización

Ej.: C3b y C4b presentan afinidad por macrófagos y otros fagotitos, uniéndose covalentemente a ellos, produciendo una señal de peligro que atrae a fagocitos para que el agresor sea endocitado. Además estimula la llegada de linfocitos T por la liberación de péptidos del patógeno. Asimismo, estimula a los linfocitos B, simplemente por la presencia del epítopo + C3b-C4b.

Es decir, la opsonización potencia y adereza a los patógenos para que sean más irresistibles por el sistema inmune del huésped.

2. Activación de células inflamatorias mediante fragmentos proteolíticos de las anafilotoxinas.

Ej.: C3a, C4a y C5a, tiene afinida por por receptores de mastocitos, basófilos y neutrófilos, de manera que al ocurrir la unión, se liberan factores promotores de la inflamación, así como aumentar la actividad leucotáxica de neutrófilos.

3. Citólisis medida por la formación del MAC en las superficies celulares.

Ej.: Cada una de las 3 vías del complemento, terminan por activar al Complejo de Ataque a Membrana (explicado anteriormente), que lisa al agente patógeno.

a) Respuesta inmune humoral.

La RIA se puede dividir en RIC y RIH. La especificidad de la RIH se basa en el receptor del LB (BCR). El BCR reconoce un epítopo de un antígeno. Cuando se genera este reconocimiento siempre habrá una respuesta estereotipada, es decir, expansión clonal (donde un 10% de las células irán a formar memoria inmunológica), luego diferenciación a células efectoras, cumplimiento de su función y muerte celular.

PREGUNTA 7 Respuesta inmune humoral. Activación. Antígenos Timo dependientes. Antígenos Timo independientes.

Maduración de Afinidad.

Importante: En la medida en que nosotros vamos acumulando experiencia de encuentros con patógenos nuestro repertorio inmunológico irá expandiéndose.


Los LB a través de sus BCR pueden reconocer moléculas de diversa índole: proteínas, lípidos y carbohidratos sin que éstos sean presentados en el contexto de una molécula propia (OJO: NUNCA un complejo MHC-péptido activará un LB fisiológicamente).

Si nunca se ha generado una exposición a un antígeno determinado la cantidad de anticuerpos (Ig) circulantes contra ese antígeno será 0. Si se genera una primera infección con ese antígeno se activarán los LB vírgenes cuyo BCR reconozca epítopos en ese antígeno. Una vez producido el contacto BCR-antígeno se producirá la respuesta estereotipada que conlleva su propia regulación (el destino de todo LB o LT activo es morir), de esta forma la RI se mantiene activa sólo ante la presencia del patógeno. El peak en la concentración de Ig en una respuesta inmune

primaria está entre los 7 a 10 días. Posteriormente cuando ya se eliminó el patógeno la concentración de Ig circulantes disminuye, pero no cae a 0, sino que mantiene un nivel determinado. Ante una segunda exposición se observa la presencia de memoria inmunológica (característica de la RIA) donde se tendrá una RI más rápida, de mayor intensidad (con un peak en la concentración de Ig al día 3) y de mejor calidad debido a la maduración de afinidad y el cambio de clase. Las células de memoria siguen la misma respuesta estereotipada generando a su vez más células de memoria en la expansión clonal. Luego de esta RI secundaria el nivel de Ig circulantes también cae, pero queda un nivel mayor que el nivel basal alcanzado tras una RI primaria. En una RI 3°, 4°, 5°… ante el mismo microorganismo las respuestas siempre serán mayores y mejores.

Antes de seguir: recordar que hay 5 clases de Ig (G, A, M, E, D), pero sólo G, A, M, E se secretan.

La RI 1° y 2° son distintas. La 1° siempre está marcada por la gran predominancia de IgM, mientras que las RI 2°, 3°… están marcadas por una gran disminución de IgM y la presencia de cualquiera de las otras clases.

b) Activación.

Necesita de la 1° señal: reconocimiento del antígeno por el BCR. El BCR está formado por 4 cadenas polipeptídicas: 2 pesadas y 2 livianas, unidas no covalentemente. La zona externa es la zona amino-terminal (en los 2 tipos de cadenas) la cual determina el reconocimiento del antígeno. La porción citoplasmática del BCR no es suficiente para transducir señales, así que se necesitan correceptores que apoyan al BCR al transducir la señal al medio intracelular. Los correceptores están formados por 2 cadenas proteicas (Igα e

Detalle: El tiempo de memoria es finito y depende del patógeno.


Igβ) que en su dominio intracelular tienen tirosinas fosforilables que pueden ser ITAM (activan la RI) o ITIM (inhiben la RI). Tras la unión antígeno-BCR se generarán muchos cambios intracelulares que llevarán a la activación de factores de transcripción: NFAT, NF-κB y AP-1.

Si bien el BCR se activa con antígenos de distinta naturaleza no lo hace de igual forma con todos. Se activa mejor con antígenos proteicos porque por lo general las proteínas de patógenos vendrán opsonizadas (por el complemento o Ig). En la membrana del LB se encuentra un tercer correceptor llamado CR2, que reconoce uno de los componentes del complemento: C3d, el cual viene unido al antígeno proteico. Entonces viene el antígeno proteico opsonizado con C3d y es reconocido entonces por el BCR y también por CR2, ambos receptores transducen la señal y por ende la fuerza para la activación del LB será mayor, por lo que será más fácil activarlo.

Los LB también requieren de una 2° señal que asegure que ese antígeno que reconocieron sea un patógeno. La 2° señal está dada por la RII a través de citoquinas y el sistema del complemento. Si estos elementos no están presentes se genera anergia.

c) Antígenos Timo independientes.

Son aquellos antígenos que pueden estimular directamente a los linfocitos B para producir anticuerpos sin requerir de la presencia de los linfocitos T cooperadores. En general los lipopolisacáridos son antígenos T-independientes. La respuesta a estos antígenos difiere de la respuesta inducida por otros antígenos.

Propiedades de los antígenos T-independientes

1. Estructura polimérica Estos antígenos se caracterizan por presentar el mismo determinante antigénico repetido varias veces.

2. Activación policlonal de las células B Varios de estos antígenos pueden activar clonas específicas de células B para otros antígenos (activación policlonal). Los antígenos T-independientes pueden ser subdivididos en Tipo 1 y Tipo 2, basados en su habilidad para llevar acabo la activación policlonal. El Tipo 1 es un activador policlonal mientras que el tipo 2 no.

Un L virgen es muy difícil de activar en comparación con un L de memoria, debido a que tienen que generar una gran cantidad de maquinaria celular

que es necesaria para proliferar y diferenciarse


3. Resistencia a la degradación Los antígenos timo-independientes son por lo general más resistentes a la degradación de tal forma que persisten por periodos largos de tiempo estimulando contínuamente al sistema inmune.

d) Antígenos Timo dependientes.

Los antígenos timo-dependientes son aquellos que no pueden estimular directamente la producción de anticuerpos sin la ayuda de las células T. Las proteínas son antígenos T-dependientes. Estructuralmente estos antígenos son caracterizados por la presentar pocas copias de muchos diferentes determinantes antigénicos .

e) Maduración de afinidad.

Se analizó en la pregunta 4.

La respuesta inmune consta de dos ramas, la respuesta inmune innata y la respuesta inmune adaptativa. Esta última es la incluye a la que nos convoca, la respuesta inmune celular (aunque también está la humoral) que consta de la participación de los linfocitos T. Sin embargo, para entrar en juego necesita de la participación de las APC para direccionar el tipo de respuesta que se generará.

Las APC son un grupo de células (DC, LB, macrófagos) que se encargan de captar, procesar y presentar compuestos antigénicos en el contexto de moléculas propias conocidas como Complejos de Histocompatibilidad Mayor o MHC a linfocitos T. Dentro de sus funciones esta:

• Activar a LT vírgenes (función principal de las DC) permitiendo su expansión clonal y diferenciación. • Activación de la inmunidad celular en los tejidos. Las DC son las APC profesionales, se encuentran en baja cantidad en los tejidos, donde llegan por receptores de quimioquinas. Sin presencia de antígenos poseen un estado inmaduro con alta capacidad fagocítica, baja cantidad de MHCs, gran cantidad de PRR y baja cantidad de moléculas coestimuladoras (B7.1/B7.2). Pero cuando fagocitan al agente agresor y/o se infectan con él, madurando lo que produce una disminución de su actividad fagocítica, aumento de la expresión de MHC (tanto clase I y/o clase II, dependiendo del origen del agente agresor), disminución de la cantidad de PRR, aumento de las moléculas coestimuladoras (evento también favorecido por las citoquinas proinflamatorias) y comienza a expresar receptores de quimioquinas que le permitirán migrar al linfonodo centinela de la región para interactuar con el LT.

PREGUNTA 8 Respuesta inmune celular. Activación. Células presentadoras de antígeno. Importancia de la primera y segunda señal.

Señales coestimulatorias.


ACTIVACIÓ5 DE LT

En la paracorteza encontraremos a los LT naive o vírgenes (aquellos que aún no reconocen a su antígeno), que presentan ciertas moléculas en su membrana que serán vitales para su identificación y para las funciones que se llevaran a cabo, y son las siguientes:

• Moléculas para el reconocimiento del antígeno: o TCR: Receptor de las Células T encargado de interactuar con el MHC presentado por la APC. Es una molécula dimérica que en el 95% de los casos está compuesto por cadenas α y β, y en el restante 5% por cadenas λ y δ. Cada cadena posee un sector constante y otro variable, en este último posee la regiones determinantes de complementariedad (CDR) que son las encargadas de dar la especificidad al reconocimiento de péptidos antigénicos presentados por el MHC. Sin embargo, carece de porción citoplasmática que le permita transducir la señal, por lo que necesita de: • Moléculas encargadas de transducir la señal al interior de la célula: o CD3: Marcador que permite identificar a una población de linfocitos T. Posee dominios ITAM3 y su unión al TCR NO es covalente.4 o Cadena ζ (zeta): permite la transducción de la señal al interior del LT, posee dominios ITAM y también se encuentra unido al TCR de forma no covalente.

Ambas moléculas son fundamentales para el actuar del TCR.

o CD4/CD8: dependiendo del tipo de linfocito T que sea presentará alguna de estas moléculas, si es un LT Helper tendrá el CD4, en cambio sí es un LT Citotóxico presentará el CD8. Esta molécula permite restringir el reconocimiento del MHC, ya que si el LT es CD4+ reconocerá a los MHC clase II, y si es CD8+ reconocerá a los MHC clase I. o CD28: receptor de las moléculas coestimuladoras que se encuentran en las APC (B7.1/B7.2). Su sector intracelular presenta dominios ITAM. • Moléculas de adhesión como las integrinas. Cuando el LT reconoce por medio del TCR al MHC:Péptido se necesita de una “fuerza” importante para que se produzca esta unión llamada sinapsis inmunológica en la que convergen tres tipos de moléculas:

• Primera señal: reconocimiento del MHC:Péptido por parte del TCR hacia al centro. • Segunda señal: reconocimiento del B7.1/B7.2 por parte del CD28 que se encuentra en los LT. • Hacia los extremos las moléculas de adhesión, que estabilizan a la sinapsis inmunológica.

De todas estas, son MUY IMPORTANTE la presencia de la primera y segunda señal debido a que permite que el LT sólo se active en casos adecuados. Sin segunda señal (ej. Casos sin inflamación) el LT no se activa y entra en anergía.

3 ITAM (immunoreceptor tyrosine-based activation motif), permite generar una cascada de fosforilaciones asociadas a tirosin quinasas que activa a

distintos genes. 4 Aunque en la clase de Respuesta inmune celular sale que la unión es covalente, en la literatura (Abbas, página 142) dice que NO.


Estas moléculas además permiten que los LT secreten de forma autocrina IL-2 que será fundamental para su expansión clonal. Sin embargo, existen otras moléculas de importancia como lo son:

• CTLA-4 que aparece el LT activados, y posee dominios intracelulares ITIM. Su ligando son las moléculas coestimuladoras presentes en las DC (B7.1/B7.2) a las que se une con mayor afinidad en comparación con el CD28 (también presente en LT). Su activación produce el silenciamiento de la respuesta inmune. • CD40L que se encuentra en los LT activados y es el ligando del CD40 ubicado en las APC. Cuando esta interacción se da, permite que la APC comience a secretar citoquinas que serán importantes en la actividad del LT. Como en el caso del LT Helper que producto de las citoquinas que se producen tras activación del CD40, puede diferenciarse a algún tipo de subpoblaciones.5 Entonces la activación de los LT lleva a la proliferación, diferenciación, memoria (10%) y muerte. Y sus mecanismos efectores serán el atacar al virus directamente (no como los LB) activando ellas a otras células

Los segmentos genéticos del MHC han sido descrito en todas las especies y juegan un rol central en el direccionamiento de la respuesta inmune. Es un complejo genético que no ocupa más de 1/3000 del genoma en especies como el H. Sapien Sapien y se conocen alrededor de 40 genes cuyos productos están definidos en términos funcionales.

La inmunidad adaptativa mediada por células siempre pasa por una etapa previa que consiste en la internalización (fagocitosis) del agresor, lo que estimula a dos tipos de Linf.:

• Microbios fagocitados por macrófagos, activarán a las T helper (CD4+) que reconocerán péptidos presentados en el contexto de moléculas propias (MHC II). De manera que el TCR no va a reconocer al péptido, no va a reconocer al MHC, si no que a una nueva estructura formada por una nube electrónica combinada por la interacción del péptido como el MHC. Permitiendo que la célula T produzca citoquinas que van a activar al macrófago para que destruya intracelularmente los microbios que han sido fagocitados.

5 Con IL-12 pasa a Th1, sin IL-12 y con IL-4 pasa a TH2.

PREGUNTA 9 Complejo Mayor de Histocompatibilidad. Herencia. Estructura de las moléculas de histocompatibilidad. Vías de

presentación de antígenos.


• Microbios intracelulares que no están dentro de vesículas, como los virus que se replican dentro de células infectadas y serán T citotóxicos (CD8+) los que reconocerán péptidos presentados en el contexto de moléculas de histocompatibilidad clase I como veremos más adelante. Y el TCR reconocerá, no al péptido, no al MHC, sino que a una nueva nube electrónica formada por el péptido y el MHC. Lo que resulta finalmente en la muerte de la célula propia infectada, porque el CD8+ la destruye, siendo una especie de autoinmunidad fisiológica.

“Los linfocitos T son como los ingleses: 5o aceptan conocer a alguien, a menos que se los presente alguien que ellos conocen” (Jan Klein)

Esto a diferencia de los B que son más promiscuos, pues reconocen al antígeno de cualquier manera Los MHC juegan un papel fundamental en la respuesta inmune celular y humoral: Proporcionan el contexto correcto para el reconocimiento de entidades moleculares no propias, idealmente presentes en organismos agresores. El MHC tiene bien definida su localización cromosómica en humanos y en la especie murina, ahora por razones múltiples interesa conocer los MHC de otras especies. Y la sorpresa es que la estructura genética de los complejos, y la estructura de los genes codificados aquí y la función de estos, es virtualmente idéntica en todas las especies estudiadas. Este complejo es tan importante, que las variaciones interespecies, a través de miles de millones de años, son MÍNIMAS. Y así se ha descrito en humanos, llamándolo HLA y con ubicación en el brazo corto del cromosoma 6. En la espacie murina se conoce como H2, y fueron descubiertas primero en el ratón y luego en el ser humano. Lo que fue muy importante, ya que aquí se encuentra una de las bases de la respuesta inmune.

Ahora si miramos la estructura de estos complejos, en las dos especies paradigmáticas (humano y murina). En la que podemos reconocer que los genes son prácticamente iguales, y se clasifican en genes:

• Clase I

Humanos: genes en sentido telomérico, conocidos como locus A, B, C. Habrían pseudogenes con funciones importantes pero no bien delineadas.

Ratón: posee dos locus (D y L) en sentido telomérico, sin embargo también presenta uno (K) con localización centromérica producto una duplicación y traslocación. Siendo ésta la única diferencia entre un hombre y un ratón.

Codifican moléculas de histocompatibilidad que presentan péptidos a los linfocitos T CD8+.


• Clase II

Humanos: en sentido centromérico, conocidos como DP, DQ y DR.

Ratón: también se encuentran centroméricos a los genes de clase III.

Codifican moléculas de histocompatibilidad que presentan péptidos a los linfocitos T CD4+.

• Clase III

Humano: se encuentra entre los genes de clase II y I

Ratón: están en el centro entre la Clase II y la I.

Codifica para genes del complemento, que son moléculas muy importantes en la inmunidad innata. También se encuentran genes para las citoquinas.

La capacidad de recombinación de este gen es ENORME, por lo que uno puede asegurar que nunca hubo, nunca habrá dos individuos exactamente iguales. Cada individuo es una edición única, incluso los gemelos que desde el momento en que queda cada núcleo separado, se ven expuestos a mutaciones azarosas, que no son iguales, por lo que sus genomas son distintos. Además sus repertorios inmunológicos, también es producido al AZAR.

El MHC I, tiene algunas características: no toda la molécula es codificada en el complejo de histocompatibilidad, solo una de sus dos cadenas es codificada aquí y es la cadena D, que tiene un dominio Alfa-1, Alfa-2, Alfa-3, un transmembrana y uno citoplasmático. La otra molécula vital, es la cadena Beta-2 microglobulina que es codificado en otra parte del genoma y variable en las especies. Se conforma así una molécula funcional que puede presentar péptidos, que se encontraban dentro de la célula, a los TCR quienes reconocen la nueva nube electrónica producto de la interacción del péptido con el MHC o sea lo ajeno en el contexto de lo propio. En esta imagen se ven los dominios, las cadenas, puentes disulfuros que le dan estabilidad al sistema.

El MHC II está formado por dos cadenas polipeptídicas, siendo diferente con la MHC I, en que ambas cadenas son codificadas por el complejo de histocompatibilidad por genes de clase II. Sus cadenas son Alfa y Beta, y el bolsillo (a diferencia del de MHC I que se forma por una homodimerización dentro de la misma cadena) es por la interacción de dos cadenas distintas comprometiendo sus dominios Alfa-1 y Beta-1. El procesamiento del péptido intracelular


es preciso, y se pone en el bolsillo del MHC II para ser presentado a los CD4+, que reconocer lo ajeno en el contexto de lo propio.

¿Cuánto MHC se tiene en el organismo?

Tenemos 2 clases de MHC (I y II). MHC I tiene una cadena polimórfica (alfa). El Clase II está formado por 2 cadenas polimórficas (alfa y beta). En humanos se llama HLA. ¿Cuántos tipo de HLA conocen para clase I? A, B y C, esto quiere decir que se tendrán 3 cadenas αA, αB y αC. ¿Y para clase II? DP, DQ y DR, ahora es más complicado porque se tendrá αDP, βDP, αDQ, etc. Eso es lo que ustedes ven a nivel proteicos. A nivel genético, vamos a explicarlo con clase I que es más fácil. Cuando ustedes tienen la célula de la mamá y la célula del papá, se juntan en una explosión de amor y generaron al cigoto que tendrá, por ejemplo (para clase I), por ser haploide la célula de la mamá, receptores HLA A1, B15 y C0; y el padre que será completamente heterocigoto va a tener A3, B3 y C8. El bebé cuando nace y se le toma una célula cualquiera, esa célula expresará para sus HLA: A1, A3, B3, B15, C0 y C8. Clase I es fácil porque es sólo 1 cadena polimórfica. El total de heterocigosidad es entonces 6 moléculas distintas para MHC. El conjunto de los distintos HLA que tenemos es el haplotipo. Entonces si desde el punto de vista de sus HLAs queremos definir a un individuo tenemos que decir que este es HLA A1, HLA A3, etc. Para clase II es distinto porque ambas cadenas son polimórficas, pero no es igual el traspaso de los HLA porque tienen un fenómeno que es el desequilibrio de unión (es más frecuente que ciertas combinaciones se transfieran). El máximo de heterocigosidad de moléculas HLA de clase II que puede tener una célula es alrededor de 20. En total si fueran heterocigotos para todos, un individuo en cada célula puede expresar cerca de 30 HLA distintos. Sin embargo, esa alta diversidad, no se asemeja a la diversidad del receptor T, eso hace entonces que las moléculas de MHC a pesar de ser diversas, son promiscuas, es decir, que un mismo HLA puede tener distintos péptidos en su bolsillo.

Características MHC I MHC II

Cadenas polipeptídicas Alfa y Beta 2 microglobulina Alfa y Beta

Localización de aminoácidos polimórficos Dominios Alfa-1 y Alfa-2 Dominios Beta-1 y Alfa-1

Punto de unión para el correceptor de lL.T. Región Alfa-3 se une al CD8 Región Beta-2 se une a CD4

Tamaño de la hendidura que se une a los péptidos Se acomoda a péptidos de 8-11 aminoácidos.

Se acomoda a péptidos de 10-30 aminoácidos o más.

5omenclatura (Humano) HLA-A, HLA-B, HLA-C

(Ratón) H-2K, H-2D, H-2L

(Humano) HLA-DR, HLA-DQ, HLA-DP

(Ratón) I-A, I-E


PRESE5TACIÓ5 A5TIGÉ5ICA Existen vías distintas para la presentación antigénica, ya sea clase 1 o clase 2 o presentación cruzada. (les recomiendo que lo vean con el powerpoint para que les quede mas claro) Presentación antigénica clase I Existen proteínas endógenas que pueden ser la mayoría de las veces propias pero que llega un momento

en que ya se usan y se tienen que degradar. Lo primero que sucede para que entre a este proceso de degradación es que se ubiquitine, cuando es ubiquitinizada, es capaz de ser reconocida por un organelo que se llama proteosoma. Los proteosomas son proteínas capaces de cortar péptidos, las digieren de forma tal que son capaces de generar un pool de péptidos de distintos largos, es como una tijera que corta. Estos péptidos primero se acumulan en el citoplasma y luego son transportados activamente al retículo por unas moléculas que se llaman TAP 1 y TAP2 que son

transportadores dependientes de ATP. Los TAP toman los péptidos y los bombean al interior del retículo. AL mismo tiempo que está sucediendo esto, dentro del retículo se están sintetizando ambas cadenas del complejo (tanot la α como la β2 microglobulina). El problema está en que tanto el MHC clase I y II para ser estable y no degradarse tiene que tener todos sus componentes, estos son: péptido, cadena α y cadena β. Si no están presentes esos 3 componentes las cadenas se degradan rápidamente. Para que no se degrade esta cadena α que se está formando, existen proteínas chaperonas que se asocian para darles estabilidad mientras se produce el ensamblamiento de todas las partes. La chaperona que estabiliza a la cadena alfa es la Calnexina. Una vez que está con la calnexina, la cadena β2 microblobulina es capaz de asociarse a la cadena alfa y genera una molécula que tiene dos de los tres componentes, por lo tanto todavía es inestable, por eso es que existe otra chaperona que se llama Calreticulina que es capaz de asociarse a una cadena α que ya esta unid a β2 microglobulina, para darle estabilidad para permitir que los péptidos se asocien al bolsillo. Esto tb permite una movilización de las cadenas hacia donde está la mayor concentración peptídica. Para poder asegurarse que esta molec este lo suficientemente cerca del sitio de mayor concentración de péptidos, existe otra chaperona que una al TAP con los complejos MHC inmaduros y se llama Tapasina. Esta cercanía permite que el péptido se asocie al bolsillo. Una vez que se asocia, se sueltan las chaperonas y esta molec comienza a migrar via Golgi hacia la mb plasmática. Cuando un MHC está completo, tiene alta estabilidad, soporta t° altas, ph más bajos. Distintos haplotipos de los MHC tiene en su bolsillo distintos requisitos para la unión de péptidos, por lo tanto un MHC de tipo HLA 2 va a elegir péptidos con ciertas características y un HLA 3 va a elegir otros péptidos con otras características. Estas características necesarias son mínimas, corresponden a los “motivos de anclaje” y son uno o dos aa que tienen que estar, los demás aa pueden ser cualquiera, por lo


tanto estos complejos no seleccionan antígenos, sino que seleccionan péptidos. El que selecciona antígeno o el que tiene la capacidad de distinguir entre lo propio y lo no propio es el receptor T, no el MHC. Presentacion antigénica clase II Ocurre en el mismo lugar al mismo tiempo. Lo primero que hay que entender es que los antígenos aquie vienen de afuera, son exógenos, por lo tanto tienen que ser endocitados o fagocitados para que ingresen a su sistema de procesamiento y presentación clase II. Generalmente la realizan solo las células presentadoras de antígenos profesionales. Cuando se produce la endocitosis, el medio que queda dentro de la vacuola es el mismo de afuera y eso significa exógeno. Estas vacuolas se asocian a los lisosomas, y estos lisosomas tienen una cantidad de enzimas y características ambientales como bajo ph que son capaces de degradar las proteínas de los patógenos que han sido endocitados, de esta manera se producen péptidos, pero que quedan atrapados dentro de esta vacuola. Mientras sucede eso se están generando las cadenas α y β del MHC II. Para estabilizarse, se les une una chaperona que se llama cadena invariante. La cadena invariante tiene dos funciones, por un lado estabiliza a la molécula y por otro lado tiene una estructura que se mete en el bolsillo del MHC que se denomina segmento CLIP, se mete en el bolsillo para impedir que péptidos endógenos se asocien al MHC II. Hay 3 MHC clase 2 que se asocian a tres dominios de la cadena invariante, cada una con su segmente CLIP entonces son complejos que son protegidos por la cadena invariante y además para que los péptidos endógenos no se asocien.

La estructura real de la cadena invariante es que generalmente forma trímeros, por lo tanto tres complejos MHC II se unen a una proteína de cadena invariante que tiene tres segmentos CLIP, uno para cada MHC Una vez que se producido todo lo anterior, empieza el transporte de estos complejos a la mb, estos complejos van acompañados de otras moléculas como HLA DM y muchas otras mas que no las vamos a mencionar. Estos endosomas con los MHC recién formados tiene que unirse en algún momento con los péptidos con los cuales se van a asociar, eso se produce a través de una fusión de la vacuola

que tiene los péptidos con la que tiene a los MHC. En esta nueva vesícula, se forma un microambiente que va a destruir a la cadena invariante, excepto el segmento CLIP, eso permite que otra molécula, la HLA DM, que venía presente desde el retículo junto con los MHC, se les una. Esat unión permite que se abra el bolsillo y salga el segmento clip y ahí queda expuesto al los péptidos exógenos produciéndose una molécula completamente estable. Los bolsillos de estos MHC tb tiene requisitos para los péptidos que se le van a unir, tb necesita de ciertos aa presentes en el péptido para que se ensamblen bien. La HLA DM es realmente un homologo de los MHC II pero que no presenta péptidos, sino que tiene una estructura fija que no tiene bolsillo de presentación peptídica, sino que cumple el papel que mencionamos antes.


Presentación Antigénica Cruzada (solo DC) Se empezó a describir hace como 5 años. Antes era difícil explicar cómo se producía una respuesta contra un virus o contra un tumor, o sea respuestas mediadas por linfocitos T CD8 (por lo tanto MHC I). ¿A que me refiero? Me refiero a que si por ejemplo tengo un hepatocito infectado por un virus y las células dendríticas no so infectadas, por lo tanto lo que van a ser es que se van a comer a las células infectadas o partículas del virus, cuando se lo coman lo van a ingresar a través del proceso de MHC clase II, van a ir al linfonodo y van a activar los CD4 que van a ser direccionados para ir al hígado, pero los hepatocitos no tienen MHC II, solo tiene MHC I, entonces un CD4 no pude reconocer a un MHC I. Entonces esto es lo que no se explicaba, ¿Cómo la dendrítica podía activar también a linfocitos CD8 sin ser infectada ella? (si no es infectada todas los péptidos a presentar serian exógenos, por lo tanto MHC II, y lo que necesitasmo es un MHC I). Esto se explica con un procese que solo se desarrolla en células dendríticas que se llama presentación cruzada. Estas cel son las únicas capaces de fagocitar o endocitar patogenso proteínas etc, y no solamente presentarlos en el contexto de MHC II, sino que en algún momento estos péptidos son capaces de pasar al citoplasma, lo hacen a través de mecanismos no plenamente identificados. Cuando pasan al citoplasma se van al proceso de MHC I. Entonces así es como se activan tanto los CD4 y CD8 y las CD8 en el hígado pueden reconocer a la célula infectada, ya que expresa MHC I y destruirla.

Abreviaciones: RII, RIA, LT, RIH, RIC, APC, NK, MHC. En azul material anterior complementario. En rojo ejemplos.

a) Mecanismos efectores de la respuesta inmune celular.

La RIC se conforma por los LT CD4+ y LT CD8+, los que tienen distintos receptores (ambos coinciden en tener CD3), por ende, distinto reconocimiento por MHC y distintas funciones efectoras.

• LT CD4+ une el dominio β-2 del MHC II (donde se presenta material fagocitado); su función es secretar citoquinas que activan, direccionan, regulan y potencian la RIA. • LT CD8+ une el dominio α-3 del MHC I (donde se presenta material citoplasmático); su función es la citotoxicidad. La RIC se activa ante virus intracelulares (si están fuera será mejor una RIH) donde hay que matar a la célula (LT CD8+) y ante bacterias intracelulares en el interior de macrófagos, donde se busca potenciar su capacidad fagocítica y de destrucción del material fagocitado (LT CD4+).

PREGUNTA 10 Mecanismos efectores de la respuesta inmune celular. Respuestas Th1 y Th2. Citotoxicidad mediada por LTCD8 y

Natural Killer. Activación de Natural killer.


Para que se inicie la RIC se necesita de 1° señal (reconocimiento del complejo MHC-péptido) y 2° señal (moléculas de co-estimulación). La 2° señal es expresada en la CD cuando hay inflamación en la región donde es activada, su presentación significa que habrá proliferación de los LT que formen la sinapsis inmunológica con esa CD (en el caso de que no haya 2° señal

habrá anergia de los mismos LT que reconozcan esa 1° señal). Una vez que los LT proliferaron (donde al igual que en la RIH también se guarda el 10% como células de memoria) se diferencian en células efectoras, cambiando sus receptores de quimioquinas y saliendo a la periferia por el flujo sanguíneo. Ojo con que las células efectoras NO EJERCEN SU ACCIÓN HASTA ENCONTRARSE NUEVAMENTE CON EL ANTÍGENO PRESENTADO COMO PRIMERA SEÑAL EN LA PERIFERIA por macrófagos o células epiteliales (las células efectoras no requieren de una 2° señal, la cual toma un carácter regulatorio en la periferia).

LT CD4+ y CD8+ una vez activados viajan a la periferia a realizar sus funciones efectoras (aunque el CD4+ también se puede quedar en el linfonodo ayudando a LB activos y a CD mientras siga reconociendo la 1° señal). Se dirigen a los tejidos inflamados por 2 motivos:

En la inflamación (RII) los endotelios aumentan su permeabilidad y expresan moléculas de adhesión (por TNF e IL-1) CD entrega también señales de HOMING, le “dice” al LT dónde ir.

b) Respuestas Th1 y Th2.

LT CD4+ direccionan la RI a través de citoquinas, por lo que sus patrones de secreción pueden variar, lo que se conoce como Th1, Th2…

Detalles: -La 2° señal sólo es presentada por las APC. -LB sólo salen del linfonodo en inflamaciones muy severas


Cuando una CD llega al linfonodo tras una RII expresa 1° y 2° señal. La CD que presenta MHC II se unirá a un LT CD4+ virgen, B7 (de la CD) se unirá a CD28 (en LT) lo que estimula la expresión de CD40L en el LT que se unirá al CD40 de la CD. Esta última unión, igual que la que ocurre en la interacción de un LT CD4+ con un LB (ambos activos), hace que la CD secrete citoquinas que van a definir qué tipo de Th será ese LT CD4+. Las citoquinas secretadas por la CD están determinadas por el patógeno.

IL-12 Th1 IL-4 Th2 • Th1: -produce principalmente IFN-gamma, que estimula: o NK o LT CD8+ o Macrófagos o CD (aumenta cantidad de MHC y 2° señal) o LB: cambio de clase a IgG -además produce IL-2 (ayuda a la proliferación)

• Th2: secreta IL-4, 5, 13, que estimula: o Eosinófilos o Mastocitos o Amplificación de Th2 o LB: cambio de clase a IgE Ejemplificación:

• Parásito intracelular: CD secreta IL-12 y no IL-4 estimulando Th1. • Parásito extracelular: CD secreta IL-4 y no IL-12 y por ende se estimula principalmente Th2. También se estimulará Th1, pero no por IL-4, ya que IgG estimulará al complemento y por ende a los macrófagos.

Detalle: Las células K tienen 2 subpoblaciones, unas citotóxicas que se quedan en el tejido y otras capaces de secretar citoquinas y que viajan al linfonodo a AYUDAR. Secretan IF-gamma que apoya la producción de IL-12 por las CD, aumentando la formación de Th1.


CD40L cumple un rol fundamental en la potenciación que hacen los LT CD4+ (sean Th1, 2…) sobre la RI. CD40 se presenta en las APC donde su unión con CD40L (de los LT CD4+ activados) genera distintas funciones:

LB: Cambio de clase CD: Secreción de citoquinas para diferenciar al LT CD4 en distintos tipos de Th (1, 2…) Macrófagos: aumentan su actividad. OJO: sólo se producirá la unión CD40-CD40L si hubo reconocimiento de la 1° señal. Es un proceso ANTÍGENO ESPECÍFICO.

c) Citotoxicidad mediada por LT CD8+.

Los LT CD8+ activos proliferan, luego se diferencian al preparar gránulos inductores de apoptosis los que quedan listos para ser secretados ante el encuentro en la periferia con el antígeno generando “el beso de la muerte” que es un proceso ANTÍGENO DEPENDIENTE. El LT CD8+ activo al unir su TCR con un complejo MHC I-péptido en la periferia sufre un reacomodamiento interno de los gránulos los cuales se van a dirigir a la zona del reconocimiento para liberar su contenido:

Perforinas: generan orificios en la pared de la célula infectada Granzimas: enzimas que inducen las caspasas para generar apoptosis de la célula infectada d) Citotoxicidad mediada por 5atural Killer. Activación de 5atural Killer.

Ver figura.

Las células NK además presentan citotoxicidad celular dependiente de anticuerpos. Se unen a células recubiertas por Ig mediante receptores de Fc (FcγRIII). FcγRIII une IgG unida a la superficie de un antígeno (no a IgG monomérica circulante). Esta unión activa a NK para que sintetice y secrete el contenido de sus gránulos y también citoquinas (como IFN-γ).


(CD4) o matándolos directamente (CD8).

La homeostasis del sistema inmune se hace por 4 mecanismos

1. Eliminación o disminución del antígeno (el principal mecanismo de control): En la medida que el antígeno se elimine la respuesta inmune va a declinar, pero cada linfocito T activado y B activado, tiene en su propia esencia, un programa de inactivación y ese programa de inactivación esta dado por 3 mecanismos (por eso son 4 mecanismos como se dice en la primera línea de este apartado, el 1. referido al antígeno y 2. - 3. - 4. referidos al linfocito)

2. Inducción de apoptosis a través de la interacción de FAS y FAS-L

3. Inducción de CTLA-4: Es una molécula que actualmente esta siendo ocupada en terapia antitumoral

4. Unión de anticuerpos a receptores Fc inhibitorios: sólo para linfocitos B

La homeostasis del sistema inmune, cuando lo ves desde un concepto de población, el principal mecanismo es la eliminación del antígeno, pero cuando uno lo ve de la célula individual, los principales mecanismos son: la expresión de FAS y FAS-L, la expresión de CTLA-4 y PARA LOS LINFOCITOS B la unión de anticuerpos a los sectores Fc inhibitorios.

¿QUÉ ES TOLERA5CIA?

Es un proceso específico, depende del antígeno. No hay tolerancia inespecífica. Es antígeno-específica. Depende entonces de cómo, en qué momento, en qué lugar y bajo qué condiciones ese antígeno se ha reconocido.

Puede ser generada a nivel de los órganos de generación (médula ósea y timo) o a nivel periférico, en conclusión, hay 2 tipos de tolerancia:

TOLERA5CIA CE5TRAL

La regla dice que cuando los linfocitos, siendo T ó B, encuentran a su antígeno y lo reconocen con alta afinidad, en vez de proliferar, mueren por apoptosis. Es decir, de cientos y cientos de linfocitos que entran al proceso de tolerancia central algunos van a ser rescatados de la muerte y van a egresar de los órganos de generación. Sin embargo ocurren otros 2 fenómenos que forman parte de la tolerancia central, el primero, sólo para los linfocitos B, que en ciertas circunstancias cuando los linfocitos B están madurando en la médula ósea y encuentran a su antígeno, en vez de morir por apoptosis pueden cambiar su especificidad de receptor y pueden ser rescatado (este es un fenómeno raro), si yo en la prueba las pregunto ¿cómo es la tolerancia central de linfocitos B? sigue siendo la apoptosis el principal mecanismo. Y por último un fenómeno que es indispensable para la mantención de la tolerancia periférica que es la generación de linfocitos supresores o regulatorios. Estos linfocitos regulatorios o supresores que son linfocitos TCD4+ y que su función efectora, en vez de activar la respuesta inmune, va a ser inhibirla.

PREGUNTA 11 Regulación de la respuesta inmune. Tolerancia central y periférica. Rol del antígeno. Poblaciones de linfocitos reguladores.

Papel de CTLA-4.


Entonces, cuando un linfocito en desarrollo encuentra a su antígeno y lo reconocen con alta afinidad la tolerancia central está mandada por 3 fenómenos:

1. Muerte por apotosis (principal), secundariamente ocurrirá,

2. Edición de receptor exclusivamente en linfocitos B (raro)

3. Generación de linfocitos TCD4+ supresores o regulatorios (generados en el timo durante los procesos de selección)

I. TOLERACIA CETRAL E LIFOCITOS T

a) Muerte por negligencia: Que el receptor T 5O reconozca absolutamente nada del complejo MHC propio – péptido propio, entonces se inducirá apoptosis.

b) Selección negativa: En el extremo contrario, si ese receptor T reconoce con alta afinidad ese complejo MHC-péptido, tampoco nos sirve y se inducirá apoptosis del linfocito, porque al tener una alta afinidad por el complejo significa que cuando salga a la periferia va a reconocer proteínas propias y generará autoinmunidad.

c) Selección positiva: Lo que nos sirve es que este receptor T reconozca el complejo “péptido-MHC” propio con baja a moderada afinidad. Por tanto, los linfocitos T que son rescatados de la muerte son aquellos que reconocen el complejo pero no con afinidad muy alta, es más, mientras más baja sea la afinidad mucho mejor. Estos sobreviven para egresar hacia la periferia.


En la misma generación de la selección de los linfocitos T, nosotros jugamos con la respuesta, buscamos un límite para responder contra lo propio.

II. TOLERACIA CETRAL E LIFOCITOS B

Es súper simple. Se trata de que cuando estos linfocitos B que se están desarrollando reconocen a sus antígenos en la médula ósea con alta afinidad, estos van a morir por apoptosis. Y aquellos que no son capaces de reconocer antígenos en la médula ósea, son salvados de la muerte y van a la periferia para cumplir sus funciones efectoras.

TOLERA5CIA PERIFÉRICA

Este mecanismo lo estamos haciendo ustedes y yo en este minuto, constantemente. En este mecanismo, esta vez el reconocimiento del autoantígeno puede llevar a 3 mecanismos principales:

1. Anergia Clonal (el principal): entendida como el proceso de inactivación funcional del linfocito

2. Supresión por células supresoras generadas en el timo

3. Apoptosis (tiene que ver más con la 2ª parte de la clase “Regulación de la Respuesta Inmune”)

Entonces, la tolerancia periférica es un mecanismo activo de tolerancia, que ocurre constantemente durante la vida de un individuo y que se centra fundamentalmente en A5ERGIA CLO5AL, en supresión por linfocitos T regulatorios y en Apoptosis.

I. TOLERACIA PERIFÉRICA E LIFOCITO T

El principal mecanismo se llama A5ERGIA CLO5AL y esta se basa en lo siguiente: Para que un linfocito T virgen se active requiere de 2 señales.

- Señal 1: Dada por el complejo péptido-MHC reconocido por el TCR

- Señal 2: Dada por las moléculas coestimuladoras B7 I y II que se unen al receptor CD28 en la superficie del linfocito T. Estas moléculas B7 se expresan en la APC,


en este caso una célula dendrítica (DC). ¿Por qué? ¿Qué hace que las moléculas B7 se expresen en esas células? La inflamación periférica (respuesta inmune innata) es leída por las DC´s y traducida a un lenguaje que los linfocitos T entiendan; y ese lenguaje es el aumento de expresión de moléculas coestimuladoras (OJO: sólo aprenderemos B7, pero hay muchas). Entonces, la DC en presencia de inflamación (dada por la entrada del patógeno), va a capturar el antígeno y va a migrar al linfonodo; y en el linfonodo le va a presentar el antígeno proveniente del patógeno, pero también las moléculas B7 que indican que ese patógeno viene de un lugar inflamado.

En el caso anterior (presencia de señal 1 y 2) se tiene que el linfocito T prolifera y se diferencia.

Sin embrago, si esta DC proviene de un lugar no inflamado y porta antígenos (probablemente propios), va a presentar antígenos en contexto de MHC pero NO va a haber moléculas de coestimulación: al no haber moléculas de coestimulación el linfocito T se transforma en inactivo, no es capaz de responder a un nuevo estímulo, aun cuando este sea dado de manera apropiada. (LI5FOCITO T se vuelve A5ERGICO)

Ustedes sentados aquí y yo parada acá, las DC nuestras continuamente están llevando antígenos propios a los órganos linfoides 2rios para producir tolerancia.

Ahora viene la pregunta…Si dijimos que la tolerancia central eliminaba a los clones autoreactivos, ¿para qué necesito la tolerancia periférica? Porque el timo no tiene todas las moléculas que nosotros expresamos en nuestro organismo, por lo tanto si esas moléculas no están expresadas en el Timo ni en la Médula Ósea, los linfocitos van a escapar y van a ser autoreactivos. Y por lo tanto el mecanismo periférico controla a estos linfocitos.

II. TOLERACIA PERIFÉRICA DE LIFOCITOS B

1. El principal mecanismo de tolerancia B es la tolerancia T, tomando en cuenta que los linfocitos T helper son esenciales para una buena respuesta inmune humoral. Si se vuelve tolerante a los linfocitos T helper, por lógica se harán tolerante los linfocitos B. Sin embargo, los B también tienen sus propios mecanismos y estos tienen que ver con otras 3 cosas más:

2. Anergia clonal: si ese linfocito B reconoce antígenos en ausencia de otras cosas que mejoran la activación, como C3d del complemento.

3. Apoptosis: muchos linfocitos B autoreactivos que reconocen antígenos propios periféricos con alta afinidad, mueren pronto.

4. Exclusión folicular: Linfocitos B autoreactivos no pueden expresar moléculas que los llevan a los órganos linfoides secundarios (no se sabe muy bien)


LI5FOCITOS T SUPRESORES

Los linfocitos T supresores son linfocitos T que se generan en el Timo y tienen 2 características que los marcan:

a) Son CD4+ siempre

b) tienen un factor transcripcional que los define y es Foxp3

Entonces, si queremos identificar la población de linfocitos T reguladores basta con que vayamos a ver los linfocitos TCD4 que expresan Foxp3. Este último factor es el que le da el carácter a linfocito T regulatorio; si ustedes transfectan Foxp3 a un linfocito T, este se va a transformar en una célula regulatoria, tendrá todas las características de un linfocito T regulatorio.

Estos linfocitos son rescatados de la muerte con una regla distinta: algunos linfocitos T que van a ser reguladores y que van a expresar Foxp3 reconocen el complejo péptido-MHC en el Timo con muy alta afinidad. Recuerden que en la selección negativa sucedía reconocimiento de alta afinidad y linfocitos T morían, pero algunos de ellos en vez de morir son rescatados y cuando son rescatados de la muerte expresan Foxp3 y se transforman en células regulatorias. El porcentaje normal de linfocitos TCD4 Foxp3+ en nosotros varía de un 3-5% del total de linfocitos en sangre periférica. Adicionalmente en el Timo, se ha demostrado que pueden expresar proteínas periféricas, por ejemplo, proteínas asociadas al páncreas y a la producción de insulina tienen un rol fundamental en la generación de estos linfocitos T reguladores, es decir, se piensa que los linfocitos T reguladores que salen a la periferia reconocen a antígenos periféricos.

Los linfocitos T regulatorios van a funcionar a través de 2 vías:

1. Inhibir directamente las funciones efectoras de otros linfocitos T

2. Inhibir fase de activación de otros linfocitos T, por la DC, transformándola a esta última en tolerogénica, es decir, disminuye la expresión de moléculas de coestimulación y la hace secretar citoquinas que apagan la respuesta inmune, como la IL-10.

CTLA-4

Es una molécula que se induce en los linfocitos T que se activan, es decir, cada vez que ustedes activan a un linfocito T virgen tarde o temprano, este linfocito T, va a expresar CTLA-4. Esta molécula es homóloga a CD28 que tiene dominios ITAM, sin embargo, CTLA-4 tiene dominio ITIM, y además tiene mucha más afinidad por B7 que CD28. Entonces cuando un linfocito es activado expresa CD28, recibe la 2ª señal y prolifera, en la medida que empieza a realizar sus funciones efectoras empieza a expresar CTLA-4 en la membrana. Cuando aparece CTLA-4 en su membrana compite con CD28 y le gana, y al ganarle el linfocito se inhibe. Por lo tanto, la respuesta inmune siempre tiene un Ying y un Yang, es decir, el linfocito T cuando se activa, lleva implícita su propia maquinaria para desactivarse y eso hace que la respuesta inmune sólo dependa


de la persistencia del antígeno, mientras haya antígeno, los linfocitos se van a activar, pero cuando ya no haya antígeno ya no habrá más necesidad de linfocitos T activado. (5o existe el LTCD4 virgen CTLA-4 +)

Hoy en día CTLA-4 está aprobado para su uso en terapia: se generó un anticuerpo monoclonal dirigido contra CTLA-4 que lo bloquea. Si yo bloqueo CTLA-4, la respuesta inmune se hace más persistente, se favorece la respuesta inmune antitumoral (uso en cáncer, principalmente melanoma).

Se saben 2 formas de inhibición de CTLA-4:

I. A través del bloqueo por ITIM, ITIM (dominios de tirosina inhibitorios) bloquea la señalización por TCR y a través de los CD28 que pudieran quedar.

II. Ubiquitinación: marcaje para degradación. CTLA-4 activa ubiquitinas, que van a ubiquitinizar estos receptores para su degradación (CD28, etc)

a) Uso de anticuerpos para diagnóstico. Los anticuerpos son altamente especifico por un determinado antígeno, por lo que son herramientas muy útiles y muy utilizadas para diagnóstico (cuantificación de hormonas, metabolitos, fármacos) y su técnica se basa en la reacción antígeno-anticuerpo. Esta detección la podremos, posteriormente, cuantificar, utilizando instrumentos o a simple vista. Para que la reacción sea visible a simple vista tenemos las reacciones de aglutinación y de precipitación en donde vemos a simple vista como nuestro “antígeno” buscado se aglutina y precipita al fondo del vaso de ensayo. Esta técnica se utiliza en lugares en donde no se cuenta con equipos sofisticados que puedan realizar análisis instrumentalizado. Pero la mayoría de las reacciones antígeno-anticuerpo no logran esta aglutinación y su consecuente precipitación, por lo que es necesario utilizar técnicas de detección por medio de instrumental especializado. Entre ellos están los que permiten visualizar la reacción, los cuales constan de anticuerpos a los cuales se les adosa un radioisótopo, un elemento fluorescente o una enzima. Dentro de ellos están6: • ELISA (Prueba de inmunoabsorción ligada a enzima)

• RIA o IRMA (Elementos radiactivos)

• Inmunoelectrotransferencia (Enzimáticos o radiomarcados)

6 Para mayor detalle ir a clase de Metodología Inmunológica 2010. O en su defecto a la transcri 2008 de esta clase.

PREGUNTA 12 Uso de los anticuerpos para diagnóstico. Características que los hacen buenas herramientas para el diagnóstico clínico.

Definición de anticuerpos monoclonales. Generación de los anticuerpos monoclonales. Tipos de anticuerpos monoclonales.


• Inmunofluorescencia directa o indirecta

b) Características que los hacen buenas herramientas para el diagnóstico clínico. Pueden ser utilizados como nanoherramientas capaces de reconocer específicamente y a las que nosotros podemos sujetar, localizar o medir. 1. Especificidad en el reconocimiento aportada por la región Fab del anticuerpo.

2. Posibilidad de marcaje: radioactivo, enzimatico, fluorescente, con puente biotina-avidina. Detección y medida. 3. Unión a soportes (magnéticos o de plástico) por región Fc. Separación y purificación molecular y celular. c) Definición de Anticuerpos monoclonales. Generación de Anticuerpos Monoclonales

Se definen como anticuerpos que tienen como único target un solo epitope conocido. En la fisiología estos no se dan, salvo que se tenga un cáncer denominado mieloma. La respuesta inmune siempre es policlonal y poliepitópica.

Se desarrolló una técnica para producir grandes cantidades de anticuerpos monoclonales con una especificidad conocida. Se tomaba un antígeno y se lograba crear un anticuerpo contra ese antígeno. Para producir anticuerpos monoclonales, primero se extraen células B del bazo de un animal que ha sido expuesto al antígeno. Estas células B son fusionadas con células tumorales de mieloma múltiple (un tipo de cáncer) que pueden crecer indefinidamente en cultivo celular. Esta fusión hace a las

membranas celulares más permeables. Estas células fusionadas híbridas, llamadas hibridomas pueden multiplicarse rápida e indefinidamente, puesto que son células tumorales después de todo y pueden producir gran cantidad de anticuerpos. Los hibridomas son suficientemente diluidos y cultivados para obtener un número diferente de determinadas colonias, las cuales producen sólo un tipo de anticuerpo. Los anticuerpos de diferentes colonias son analizados para conocer su capacidad de unirse a un antígeno determinado, por ejemplo con un tipo de test llamado ELISA, y para seleccionarse y aislarse de la manera más efectiva.


d) Tipos de Anticuerpos Monoclonales

Los Ac. vistos en la b) como generan en ratón Ac MURI5OS. En terapia NO pueden utilizarse ya que nuestro organismo los reconoce como extraños y reacciona contra la región constante. El único caso aprobado por la FDA es el Ac monoclonal dirigido contra el CD3 (en linfocitos T, fundamental en la activación): este se usa para transplantes. Los pacientes de transplante están inmunosuprimidos, por lo tanto la respuesta anti-ratón será muy baja. A partir de esto, se piensa lógicamente

que necesitamos Ac humanos. Pero, la técnica de obtención de Ac monoclonales humanos es poco viable, ya que no podemos sacar los linfocitos del bazo. No existe además una célula tumoral adecuada (como la presente en el ratón) para inmortalizarla. Por esto, debe acudirse a ingeniería genética. Como mencionamos antes, la primera reacción ocurre contra las porciones constantes de los Ac murinos, por lo tanto, lo más lógico sería intervenir esta zona primero para evitar el reconocimiento. Lo primero que hay que hacer entonces, es cambiar las regiones constantes de las cadenas liviana y pesada por humanas. Esto es un Ac QUIMÉRICO, la gran mayoría de los Ac recombinantes que hay en el mercado hoy en día son de este tipo. Estos sin embargo, tiene aun un porcentaje murino, las regiones variables (66% humano).

Si dejamos solo los CDR murinos, es un Ac HUMA5IZADO (90% humano). Hay algunos aprobados por la FDA, y el resto está en ensayo clínico fase 3. Fundamentalmente se usan para tratamientos contra el cáncer y enfermedades autoinmunes.

Ac ideal es el Ac. COMPLETAME5TE HUMA5O. Tanto el humanizado como el quimérico derivan de los Ac murinos monoclonales: clonamos el gen de la región variable y lo unimos a la región que codifica para la región constante; se le inyecta a una célula para que esta secrete Ac. La información de las regiones constantes está en una base de datos, por lo tanto, el investigador solo hace los partidores específicos para las cadenas que quiere (según la función que se necesita), se clona la región constante y se une a las porciones variables que han sido clonadas.

Para generar Ac completamente humanos hay 2 formas:

a) A un ratón knockout para los genes de Ig de ratón le han agregado el gen de Ig humana. De estos hay solo 2 ratones en el mundo (valen como 200 millones de dólares). Recordar que la información


para cada cadena está en cromosomas distintos y son genes muy grandes! (3 genes: 1 de la cadena pesada y 2 de la liviana)

Se ha visto que la maquinaria de recombinación del ratón es distinta y menos eficiente a la humana que puede generar 10 a la 9 combinaciones diferentes.

b) Librería de fagos: esta es la forma principal que se usa. Se usa un bacteriófago: un virus que infecta a una bacteria. Al virus uno le da la información genética para que tenga en su superficie una región variable, por lo tanto, cada bacteriófago se comporta un linfocito. Se puede tener 10 a la 9 a 10 a la 12 bacteriófagos distintos y los hago replicarse en bacterias. En un experimento tengo una colección de fagos y pongo el Ag de interés, aquel que tenga la región variable con mayor afinidad por el Ag se queda pegado. Repito varias veces hasta obtener el de mayor afinidad. Pero esas regiones variables son humanas! (información genética es humana). Se generan entonces Ig humanas.

¡¡Mucho éxito!!

Esperamos que este texto

haya sido muy útil para ti

…Tus compañeros de 2°.

examen fcm ii 2010

Documents