introducción a la fisiología mario a. dvorkin, guillermo

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Caso clínico

Comenzamos en este capítulo a desarrollaralgunos puntos de la vida y circunstancias delSr. Juan D. Sastre.

Su caso nos acompañará durante todo el libro.Esto es más que un ejemplo. Nuestra posturaincluye como presupuesto que los conocimien-tos que mejor se construyen y guardan sonaquellos que cobran sentido en nuestra mente,porque nos impactan, porque los podemos rela-cionar, porque nos permiten pensar…

Aquí va entonces su presentación en sociedad:

Juan D. Sastre es un típico exponente de nuestrasociedad: 49 años, casado, con dos hijos, una de12 y otro de 7. Trabaja duro junto a su mujer con elobjetivo de forjar un futuro promisorio para sushijos en un mundo cada vez más complejo.Viéndolos crecer y cercano a los 50, Juan piensaqué diferentes son ahora sus expectativas de vida,su propia historia, su relación matrimonial y pater-na, y comprende, que aún en (con suerte) la mitadde la vida, esto es sólo el comienzo. Pare él, su tur-bulenta adolescencia es sólo un sueño, pero la desu hija amenaza con convertirse en una pesadilla.A pesar de todos estos cambios, su vida se puededefinir como estable para el estándar social. Quizásea estable justamente porque cambia acorde conlas circunstancias. Tal vez sólo de eso se trate lavida: adaptarse a los cambios inevitables cambian-do uno, minuto a minuto, año a año, generacióntras generación…

EL LUGAR DE LA FISIOLOGÍA ENLA MEDICINA

Pocas veces reflexionamos sobre el lugar que tieneuna determinada disciplina en una ciencia. En elcaso de la fisiología podemos afirmar que es centralsu lugar en la medicina. Decimos central por dosrazones: la primera y más importante es que es lamateria que dictamos☺, y segundo, porque estructu-ra el modelo del pensamiento médico. Es el núcleoque articula una forma particular de leer los fenóme-nos y las circunstancias que los rodean. Al decir deEdward De Bono, es un sombrero para pensar o unpar de anteojos que nos permiten ver de determina-do color.

Todo médico debe ser, en alguna medida, unpequeño fisiólogo. Debe tener absolutamente incor-porada una forma de razonamiento frente a cual-quier caso. La práctica de este tipo de razonamientogenera una competencia, es decir, una habilidadpara leer e interpretar una realidad.

El desafío, entonces, es como dicen los profesoresde idioma “no traducir las cosas al lenguaje fisiológi-co” sino “pensar fisiológicamente la realidad”.

NUESTRA FILOSOFÍA DE LAFISIOLOGÍA“Fructificad y multiplicaos.”

Génesis 22

Entendemos por Fisiología el estudio de los mecanis-mos biológicos que permiten a los seres vivos adap-tarse a su medio, sobrevivir en él y multiplicarse

La Fisiología no es tanto una ciencia en sí mismasino más bien una forma de abordar la realidad para

Introducción a la FisiologíaMario A. Dvorkin, Guillermo LaMura y Claudia Lázaro

Capítulo 0Donde el lector será informado acerca de qué es la fisiología y qué papel desempeña en el ejercicio médi-

co; la ventaja de la enseñanza por competencias en una actividad práctica como es la medicina. Por últimopero no por ello menos importante, saber por qué un sistema complejo de comportamiento caótico que nocambia termina por envejecer y morir.

“La mente no debe considerarse una vasija para llenar sino una fogata para encender.” Plutarco (46-120 d.C.)

Best &Taylor. Bases Fisiológicas de la Práctica Médica ©2010. Editorial Médica Panamericana

http://www.medicapanamericana.com/Libros/Libro/4094/Best-Taylor-Bases-Fisiologicas-de-la-Practica-Medica.html

comprender el funcionamiento de los organismosvivos. Debido a la complejidad estructural y funcio-nal de éstos, su dinámica constante y su capacidadpara el cambio, la fisiología constituye una de lasramas más fascinantes de la biología (cercana a vecesa la metafísica) que no resulta ajena a ninguna perso-na, cualquiera sea su raza, sexo, edad o religión, yaque nos ayuda a comprendernos mejor a nosotrosmismos.

La fisiología como cienciaRutherford solía decir que sólo existen dos tipos de

ciencia: la física y la filatelia. Desde un punto de vistaestricto, la fisiología es una disciplina apoyada portres grandes ramas de la ciencia “dura”: biofísica,bioquímica y estadística. Su función es generar gran-des preguntas para que estas grandes y nobles cien-cias intenten descubrir las respuestas. La Fisiología –citando a Ralph W. Gerard (1900-1974) como en ellibro de Ude Silverthorn–, se convierte más en unpunto de vista que en una ciencia.

El mapa no es el territorioLo que nosotros denominamos realidad es una construcción teórica que efectúa nuestro cerebrosobre la base de la información que recibe de losreceptores sensoriales

Como los generales de un ejército en una batallaactual, el cerebro elabora dentro de su búnker cerra-do y aislado, un mapa con la información que le rele-van los observadores avanzados que se encuentranen la zona de conflicto (receptores). Por ello, sólosomos capaces de percibir las cosas para las que pose-emos receptores y sólo aquello que nuestros recepto-res sean capaces de detectar. Denominamos percep-ción (imagen, sonido, olor, tacto) a una convencióngenerada por el cerebro para representar los elemen-tos de la naturaleza en el plano de la conciencia. Esdecir que, como los generales de la analogía, nuestraconciencia sólo ve el mapa, no el territorio real.

Debido a la particular estructura de nuestroshemisferios cerebrales, disponemos de dos tiposdiferentes y complementarios de interpretación oanálisis de dicha realidad:

• El hemisferio no dominante (en general el dere-cho) realizaría una interpretación holística, nosecuencial y geométrica, que es muy rápida.

• El hemisferio dominante utiliza un tipo de pensa-miento abstracto basado en la lógica proposicional,lo que lo hace secuencial y más lento. Debido a quees capaz de utilizar el lenguaje para la construccióndel pensamiento simbólico, es capaz también deexpresarse en forma oral y escrita.

Por lo tanto, al observar un fenómeno nuestra pri-mera impresión es holística, general, no lógica (dirí-amos casi intuitiva), nos permite decidir si algo estábien o no, si nos gusta o no, a pesar de no poder darninguna razón lógica para ello (el hemisferio nodominante no habla). Esto nos sucede al ver un dibu-jo que tiene las proporciones incorrectas, un instru-mento desafinado o cuando nos cae mal una personaque acabamos de conocer.

El hemisferio dominante, en cambio, debe realizarun análisis secuencial de la información y establecerpautas propias del análisis lógico. Al estar ambosconectados, uno aprovecha al máximo el rendimien-to de los dos y hace primero una aproximación geo-espacial del problema y luego analiza lógicamente lainformación.

Este análisis lógico nos permite tratar de predecirlos acontecimientos naturales creando modelos quepuedan explicar el funcionamiento de las cosas y, porlo tanto, preconocer resultados que nos permitananticipar sucesos. Así, comenzamos a ver la realidadcomo si fuera un sistema y a analizarla como tal.Pero, ¿qué es un sistema?

SISTEMASSegún el diccionario de la RAE, un sistema es un“conjunto de cosas que relacionadas entre sí ordenadamente, contribuyen a determinado objeto”

Los sistemas no existen en la naturaleza sino en la mente de quienes la estudian

Un sistema físico constituye una abstracción fun-cional, en el que para facilitar su estudio separamoslos componentes y analizamos las característicasparticulares y generales, registrando señales obser-vables y medibles (fig. 0-1).

Los sistemas pueden ser tan grandes como todo eluniverso o tan pequeños como las partículas subató-micas y, en general, pueden dividirse a su vez ensubsistemas que interactúan. Estos subsistemas for-man los componentes del sistema en estudio y de suinteracción se pretende conocer las leyes que expli-quen su comportamiento.

Por ejemplo: el sistema solar está compuesto por elSol, los diferentes planetas y sus satélites que interac-cionan según la mecánica clásica de manera que sepuede predecir su trayectoria conociendo la posicióny las leyes; un hospital es también un sistema dondesus componentes interaccionan para lograr un findeterminado y cuyo estudio nos permite anticiparresultados.

Los sistemas se clasifican en dos grandes grupos, noregulados y regulados

Introducción a la Fisiología2


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Introducción a la Fisiología

• Sistemas no regulados o de lazo abierto: estos sis-temas poseen una señal de entrada, una función detransferencia que caracteriza la respuesta del proce-so y una señal de salida que no modifica a la deentrada (fig. 0-2).

Por ejemplo, si usted oprime el freno de un auto-móvil muy antiguo, éste disminuirá la velocidad,pero dicha velocidad (señal de salida) no altera lapresión que usted ejerce sobre el pedal (por lomenos, no en forma directa).

• Sistemas regulados o de lazo cerrado: los sistemasregulados son los llamados de feedback, retroalimenta-ción o retroacción; poseen características similares alas de los no regulados, en cuanto a tener entrada,salida y función de transferencia, pero en éstos, partede la salida se realimenta e interactúa con la señal deentrada para modificar el comportamiento de salida.

Por ejemplo: actualmente los frenos de los auto-móviles cuentan con un sistema de retroacción quehace que cuando usted oprime el freno con muchapresión, el pedal se vuelva más rígido impidiendoque el automóvil se “clave”, es decir, frene enforma repentina (se lo denomina frenos con servo-mecanismo).

Los sistemas regulados pueden utilizar retroalimenta-ción o retroacción (feedback) negativa o positiva

• Retroalimentación negativa: en estos sistemas delazo cerrado, la señal de salida permite regular lade entrada disminuyéndola. Para este caso serequiere un comparador que posea un valor están-dar o “set point” con el cual cotejar la señal de sali-da. Si hay disparidad entre ambas (señal de error)se varía la ganancia de la señal de entrada hastaestabilizar el sistema.

Por ejemplo: los barorreceptores arteriales soncapaces de reaccionar ante una elevación de la pre-sión sanguínea y generar una disminución del tra-bajo cardíaco y respuesta vascular para volver alvalor previo (véase fig. 0-2B).

• Retroalimentación positiva: a diferencia de losanteriores, en estos sistemas, la señal de salida esti-mula la de entrada, amplificando la perturbación ocantidad de información, lo que determina unarespuesta explosiva en el sistema a menos que unfactor externo los detenga.

Por ejemplo: los potenciales de acción (véansefig. 0-2C y cap. 13) o la ovulación.

Los sistemas regulados con feedback negativo tienden a mantener su estado estacionario

La función de la retroacción negativa es justamen-te equilibrar la señal de salida oscilando alrededor

de un valor estable denominado set point. Estos siste-mas funcionan como el piloto automático de losaviones. En éstos uno fija un rumbo (set point) y unsensor conectado a la brújula detectará cualquierdesviación de la ruta (p. ej., por el viento) haciendoque los controles de dirección del avión corrijanautomáticamente el rumbo a la dirección prefijada.

Téngase en cuenta que si el avión se dirige haciauna tormenta y alguien intenta desviar el curso sindesconectar el piloto automático, el avión volverátozudamente en la dirección prefijada aun cuandoesa ruta implique un riesgo.

De la misma manera, el termostato hipotalámico queregula nuestra temperatura central intenta mantener

Fig. 0-1. Sistemas físicos.

Fig. 0-2. Sistemas regulados. A. Lazo abierto. B.Lazo cerrado por retroacción negativa. C. Lazo cerra-do con retroacción positiva.


ésta cercana a los 37 ºC. En situaciones de inflamación,parece ser prudente elevar la temperatura para mejo-rar la capacidad defensiva de nuestro sistema inmuni-tario y el valor se fija más alto, digamos 39 ºC. En estascondiciones que denominamos síndrome febril, si unointenta bajar la fiebre mediante un baño frío, el cuerpovolverá a elevar la temperatura para llegar a ese nuevovalor (39 ºC) en lugar de cortar en 37 ºC. El tratamien-to más eficaz para el descenso de la temperatura esvolver el termostato a su valor de corte originalmediante inhibidores de la síntesis de prostaglandinascomo el ibuprofeno o la aspirina (fig. 0-3).

SISTEMAS DINÁMICOS“Lo único inmutable es el cambio.”

Frase del budismo Zen

Los sistemas dinámicos se clasifican en deterministasy estocásticos

En los sistemas deterministas se puede predecir larespuesta o salida del sistema mediante el conoci-miento del estado inicial y el grupo de reglas de cambio.En los sistemas estocásticos, en cambio, la salidaestá determinada por una variabilidad al azar (como

ganarse la lotería), o sea, son impredecibles. Dentrode los sistemas deterministas siempre hay un gradode variabilidad estocástica denominada “ruido” queinterfiere con las mediciones que uno realiza.

Los sistemas deterministas se clasifican a su vez enlineales y no lineales. En los primeros, las reglas decambio son linealmente proporcionales a las variablesde entrada (proporcionalidad) y presentan lo que sedenomina superposición. La superposición implica queel estudio separado de los componentes de estos siste-mas puede hacerse en forma aislada y así predecirse elresultado del comportamiento del sistema in toto (porlo tanto, la conducta total del sistema se puede calcu-lar con independencia de cada variable de ingreso yaque las variables no interactúan).

Un automóvil, dentro de ciertos límites, se com-porta como un sistema lineal, ya que su respuesta espredecible con respecto a la entrada (p. ej., la presióndel acelerador produce cambios proporcionales en lavelocidad, el consumo de combustible y el desgaste)y además, desarmando sus partes constitutivas sepuede inducir el conocimiento sobre el funciona-miento total del vehículo.

En el caso de los sistemas no lineales, la conductadel sistema no evidencia proporcionalidad ni super-


Fig. 0-3. Regulación de latemperatura corporal.


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posición, por lo que la respuesta total es más que lasuma de las respuestas de cada componente tomadoen forma aislada (“El todo es más que la suma de laspartes”).

En la naturaleza, la mayoría de los sistemas son nolineales (curva de saturación de la oxihemoglobina,curva de histéresis pulmonar, respuesta neuronal alos impulsos, etc.). En un sentido extendido, podría-mos decir que estudiar un subsistema en un pacien-te en forma aislada no nos permitirá siempre prede-cir la respuesta del paciente como organismo total yque ante diferentes condiciones iniciales, el organis-mo puede presentar un comportamiento no siemprepredecible por la estadística lineal.

No hay enfermedades sino pacientes enfermos

Por ejemplo, si comparamos un resorte conectadoa un peso con una fibra muscular en las mismas con-diciones veremos que la elongación del resorte seráproporcional al peso que pende, donde el coeficientede elasticidad (que es una constante propia del resor-te) interviene en la relación de proporcionalidad delsistema lineal. Por el contrario, en el caso del múscu-lo, la elasticidad es variable y dependiente del gradode elongación y contracción, y además ni siquiera eshomogénea porque intervienen la elastina y el colá-geno con propiedades diferentes. Por lo tanto, apesar del comportamiento similar, este último es unsistema no lineal.

OOOOOOOOOOOOOOOOO OOOOOUn sistema lineal puede poseer una

función que lo defina que no sea necesaria-mente una recta, sino como en la mayoría delos sistemas biológicos, puede ser exponen-cial. Sin embargo, si este sistema presentaproporción y superposición y no es sensible alas condiciones iniciales sigue siendo un sis-tema lineal.OOOOOOOOOOOOOOOOO OOOOO

Sistemas caóticosAlgunos sistemas no lineales presentan un com-

portamiento irregular denominado caótico.Caos, en el sentido en que lo utilizamos, no signi-

fica desorden, ya que aquí se trata de sistemas deter-minísticos (no al azar), en los que la característicasaliente es que pequeñas variaciones en el estado ini-cial producen grandes diferencias en la salida. Unalista enorme de procesos fisiológicos como el ritmocardíaco, la liberación cíclica de hormonas, la presiónarterial, la ventilación, entre otros, presentan com-portamiento caótico.

Dinámica de los sistemas no lineales.Fisiología fractal y caos“En condiciones normales de presión y temperatura, losorganismos tienden a comportarse como se les dé lagana.”

Uno de los corolarios de la ley de Murphy

Como se mencionó, en un sistema intervienenseñales de entrada y de salida; la primera es la varia-ble de control y la otra, la variable controlada, depen-diente de la entrada y de la función de transferenciadel sistema (véase arriba). Esta función es caracterís-tica de cada sistema y por ende de sus leyes físicas.El conocimiento de estas leyes se basa en modelospredictivos que surgen de hipótesis fundadas en laobservación del sistema y sus variables.

Además, en los sistemas intervienen otros paráme-tros que no consideramos hasta ahora: las condicio-nes iniciales.

En los sistemas lineales se puede predecir el com-portamiento del sistema al conocer la señal de entra-da y su función de transferencia sin ser demasiadosensible a las condiciones iniciales. Por el contrario,en los sistemas no lineales, pequeñas variaciones de lascondiciones iniciales pueden producir respuestas de salidainsospechadas (efecto mariposa de Edward Lorenz).Nosotros simplificamos la estructura compleja de lossistemas orgánicos al aproximarlos a un sistema line-al. Esta hipótesis es válida dentro de un rango estre-cho que denominamos rango fisiológico pero, comovimos, en realidad son sistemas más complejos ymuchos de ellos presentan un comportamiento nolineal y hasta caótico.

Modelos predictivosPara tratar de comprender, analizar y predecir el

comportamiento de los sistemas son necesariosmodelos, que en algunos casos son reales como unamaqueta y en otros son abstractos como un modelomatemático o estadístico, pero siempre como herra-mienta para el desarrollo del conocimiento.

Esta interacción de los sistemas no lineales, tam-bién denominada ciencia de la complejidad, generódistintos tratamientos con el objeto de encontrarmodelos que se aproximen a los sistemas o paráme-tros estadísticos que lo caractericen.

En 1840 el botánico escocés Robert Brown descu-bre el movimiento desordenado de partículasmicroscópicas de polen en un medio líquido. A prin-cipios de 1900, Bachelier y otros físicos estudian yexperimentan aplicaciones para el movimientobrowniano como la colisión de partículas, la teoríamolecular del calor, la difusión, etc., y en 1926, JeanPerrin recibió el Premio Nobel de Física por sus tra-bajos sobre el movimiento browniano.


Por otra parte, Stanilas Ulam, por la década de1940, introduce los autómatas celulares que son sim-ples algoritmos matemáticos que se reproducen, cre-cen y mueren simulando el comportamiento en eldesarrollo biológico.

En 1975 Benoit Mandelbrot publica el ensayo “Lesobjets fractales: Forme, hasard et dimension” dondemenciona por primera vez el término fractal comouna forma geométrica con estructuras autosemejan-tes (fig. 0-4).

Fractales“A stone, when is examined, will be found a mountain inminiature.”

J. Ruskin, Modern Painters, Vol. 5, chapter 18, 1860.

Esta propiedad de autosemejanza es una caracte-rística de la geometría fractal observada en la natura-leza en general, y en particular en biología. Uno delos patrones más comunes son las estructuras ramifi-cadas. En la botánica la observamos en las ramas delos árboles, las raíces, las hojas, etc. y en el cuerpohumano en las arterias, venas, nervios, el Haz deHis, el hueso trabecular, el árbol bronquial, las super-ficies fractales de las proteínas, por citar algunoscasos (fig. 0-5). El estudio de estos modelos fractalespromete ser herramientas de diagnóstico como elpatrón del tejido mamario en una mamografía comopredictor de riesgo de cáncer mamario o la heteroge-neidad del flujo sanguíneo en la región del miocar-dio y tantos otros nuevos conceptos de diagnóstico.

El modelo fractal y multifractal también puede seraplicado además de a la morfología, a las señales queemiten los organismos vivos (como el ECG) y obte-ner parámetros como la dimensión fractal que carac-teriza la variabilidad del sistema y su complejidad.La capacidad de cómputo y versatilidad de los siste-mas informáticos actuales nos permite simular e

interactuar con distintos tipos de modelos de siste-mas no lineales como caos determinístico, para bus-car atractores y bifurcaciones, fractales, movimientobrowniano, autómatas celulares, redes neuronales artifi-ciales, inteligencia artificial y algoritmos estocásticos.

Fractalidad en señales: variabilidad R-REs bastante más fácil imaginar una montaña com-

puesta por piedras que son a su vez montañas enminiatura, que trasladar esta imagen autosemejantea las señales biológicas.

Cuando uno se refiere a comportamiento fractal deuna señal biológica se refiere a que la morfología de dicha señal es autosemejante en diferentes escalastemporales.

Tomemos por ejemplo la frecuencia cardíaca medi-da por el ECG.

Los valores “normales” de frecuencia cardíaca secalculan según el promedio de un minuto de activi-dad con el individuo en reposo, o sea con el mínimogasto de energía. Ahora bien, por un lado dijimosque los valores normales son diferentes en el neona-to (140 pulsos/min), el lactante (130 pulsos/min) y eladulto joven (80 pulsos/min).

Si en lugar de medir el promedio de latidos porminuto analizamos la variabilidad de la frecuenciacardíaca (HRV) como la variación irregular del perí-odo de cada ciclo cardíaco (intervalo de tiempo entreR-R) durante un tiempo prolongado, encontramosotro importante elemento de diagnóstico predictivoque por años fue inadvertido en la práctica médica.La informática y poderosas herramientas de análisisestadísticos nos permiten cuantificar nuevos pará-metros de diagnóstico.

En condiciones de salud, el intervalo R-R cambiaen forma permanente según variabilidad al azar (fig.0-6). Este registro de variabilidad presenta caracte-rísticas fractales que son características del sistemasaludable.

Cuando dicho patrón pierde esta irregularidadestocástica y las fluctuaciones se tornan fijas, el siste-ma en lugar de estar en estado más estacionario seencuentra más inestable, capaz de perder el control,la capacidad de autorregulación o de homeostasis(véase fig. 0-6B).

La variabilidad de valores, como la frecuencia car-díaca, la frecuencia respiratoria o la distribución ven-tilación-perfusión, es un signo de salud (véase“Sistemas caóticos”), y la pérdida de esa variabili-dad, lo es de enfermedad.

Este cambio permanente nos permite descubrirotras propiedades de los sistemas, nuevos paráme-tros de diagnóstico. Esto no es casual, el métodocientífico que utilizamos consiste en aislar el sistemay estudiar su comportamiento con las variaciones delos parámetros de entrada y salida, para luego hacer-


Fig. 0-4. Fractal de Mandelbrot.


lo más complejo e incorporar nuevas variables o aco-plarlo a nuevos sistemas. Pensemos un ejemplo:supongamos que mi sistema es una persona cuyarespuesta o variable de salida es el discurso o monó-logo que está exponiendo y las variables de entradapueden ser el conocimiento, la ideología y la expe-riencia. Fácilmente podemos estudiar a esta personacomo sistema, y de la expresión oral que escuchamoshacemos un diagnóstico de las variables de entrada(conocimiento, ideología y experiencia). Ahora bien,si hacemos mucho más complejo el sistema y en elmismo salón ubicamos un centenar de oradores queal unísono expresan sus discursos, el primer diag-nóstico que efectuamos es considerar esa informa-ción sonora como ruido; es la respuesta de un proce-so aleatorio y el único parámetro medible será el pro-medio del nivel sonoro.

Rápidamente comprendemos con este ejemplo queel desafío es encontrar en esta información de apa-riencia aleatoria los nuevos parámetros de diagnósti-co, como la variabilidad entre otros, que caractericena los sistemas dinámicos complejos.

DE LA HOMEOSTASIS A LAALOSTASIS“Algo tiene que cambiar para que nada cambie.”

Giovanni de Lampedusa, El Gatopardo

El término acuñado por el gran William Cannonfue durante mucho tiempo el paradigma que reflejamejor la suma de las funciones fisiológicas: el mante-nimiento de un estado estacionario que garantice lasfunciones celulares. Se dice estado estacionario y noequilibrio (de ahí que sea homeo [parecido] y no homo [igual]), ya que el término equilibrio puedereflejar un estado estático mientras que la homeosta-

sis representa un cambio permanente de las varia-bles en aras de una respuesta estable en el largoplazo. Es por esto que la tendencia actual en variaslíneas de investigación es estudiar la respuesta de lossistemas dinámicos (véase sección anterior) en esta-do estacionario, a pesar de que sus variables deentrada y de salida muestren una variabilidad per-manente y de apariencia aleatoria en el entorno, a unvalor medio.

Por lo tanto, la terminación “estasis” suena dema-siado estable por lo que se utilizaron términos comohomeoquinesis u homeodinámica y finalmente, conlos trabajos de McEwen sobre estrés, alostasis (esta-bilidad a través del cambio).

El concepto alostático o dinámico de la fisiología con-sidera las alteraciones de las variables fisiológicas a lolargo del tiempo y sus mecanismos de regulación sig-nifican un cambio importante de paradigma científico

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Fig. 0-5. Ejemplos de estructura fractal.

Fig. 0-6.Variabilidad R-R. A. Variabilidad normal. B. Variabilidad menor en un cuadro patológico.

A

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El estado de salud implica la presencia de unavariación intrínseca (caótica) en la mayoría de los sis-temas fisiológicos, mientras que los estados patológi-cos se asocian con una tendencia a fijar los valores delas variables (regularidad mayor), véase figura 0-6.

El organismo sano es aquel que cambia todo eltiempo con una variabilidad aleatoria alrededor deuno o más atractores.

¿Cuál es el estado ideal de un individuo?“En el mismo río entramos y no entramos, pues somos y no somos [los mismos].”

Heráclito de Efeso

A esta pregunta hay que oponerle otra: ¿Para quiény en qué circunstancias? Las variables que definen la“normalidad” del estado homeostático varían segúnel período de la vida que consideremos (neonato, lac-tante, niño, adulto, geronte), el género, el grado deactividad física, el estado gestacional en la mujer, elmomento del día, la altitud, latitud y longitud, laépoca del año, la temperatura y humedad ambiente,y hasta el estado educacional, cultural y psíquico.

La fisiología normal no es así la que nos mantieneen un valor fijo estable, sino la que varía esos valoresde acuerdo con cada una de las circunstancias arribamencionadas.

Lo que nosotros denominamos estado de “salud” onormalidad es la flexibilidad o adaptación de estasvariables a la situación o escenario.

Por lo tanto, la homeostasis no representa un con-cepto estático de equilibrio, sino un estado dinámicoal que se llega gracias a un trabajo constante de losmecanismos de adaptación.

CONTEXTO MÉDICO DE LAFISIOLOGÍA: EL PACIENTE“A cualquier casa que entrare acudiré para asistencia delenfermo, fuera de todo agravio intencionado o corrupción...”

Hipócrates (470-377 a.C.)

La asistencia del paciente, como queda expuesto enel juramento hipocrático, es el desvelo principal de losmédicos

Por lo tanto, si bien la fisiología puede estudiarsecomo disciplina independiente relacionada con elinterés de develar los misterios de la vida, o paracomparar el funcionamiento de los animales (fisiolo-gía comparada), para los docentes de Ciencias de laSalud cuya obligación es formar a profesionales quedeberán tratar pacientes durante toda su carrera esimprescindible ayudar a construir en el alumno unpensamiento fisiológico que le permita abordar laproblemática de los pacientes y comprender su evo-

lución. En última instancia, ayudar a construir elpensamiento clínico, principal competencia de unmédico, en la que la fisiología ocupa un lugar estelar.Como decía Magendie, uno de los padres de laFisiología Moderna, “la medicina no es más que la fisiología del hombre enfermo”.

Si logramos este cometido habremos cumplido conlos lineamientos de los padres de esta obra. Nos pro-ponemos ahora encarar el estudio de la Fisiologíacon el paciente como marco de referencia. Es nuestrodeseo más ferviente que la lectura de este libro, másque un mero ejercicio intelectual, sirva para iniciaruna corriente de pensamiento que permita en elfuturo restaurar y prolongar la salud y la calidad devida de las personas.

El pacienteCuando analizamos a un paciente como la realidad

de estudio, nuestro hemisferio no dominante (gene-ralmente el derecho) hace una síntesis inmediata másartística e intuitiva, que en la historia clínica se descri-be como impresión diagnóstica. Ésta nos permiteintuir si el individuo se encuentra sano o enfermo y eneste último caso, si parece grave o no. Por ejemplo, losmédicos que cuentan ya muchos años de ejercicio enla profesión pueden reconocer que el paciente tienefiebre aun antes de tomar sus signos vitales debido aque el patrón que observan los lleva al diagnóstico yen general… no se equivocan. Esta misma intuicióntienen las madres cuando ven a sus hijos y les diag-nostican hipertermia sólo con tocarlos.

El hemisferio dominante llamado así por poseerlos centros del lenguaje (generalmente el izquierdo)analiza la información mediante las leyes de la lógi-ca en forma lineal y sistemática dividiéndolo artifi-cialmente en diferentes subsistemas (cardiovascular,respiratorio, etc.). Las dos formas interactúan dentrode nuestros hemisferios merced a su interconectivi-dad, de tal manera que al percibir algo, primero tene-mos una impresión general y luego un análisissecuencial de la misma.

El enfoque sistémico (el paciente como sistema yconformado a su vez por subsistemas) nos permiteanalizar al individuo según los dictados del métodocientífico, al estudiar los componentes parciales delsujeto para averiguar qué funciona mal y cómo repa-rarlo.

Este enfoque por sistemas es el que adoptaremosen general en la obra sin olvidar que el médico deberealizar un proceso de síntesis para considerar alpaciente una entidad única.

El paciente como sistemaEl cuerpo humano conforma un sistema complejo,

separado del medio externo por las barreras naturalesque conforman la piel y las mucosas, y compuesto por



subsistemas casi tan complejos como el propio orga-nismo. Por ejemplo, el sistema cardiovascular, respira-torio, renal, digestivo, endocrino, linfático y nervioso,los que a su vez están compuestos por células (queconforman otro subsistema). Todos estos sistemas ysubsistemas tienen como característica ser dinámicos.

Por otro lado, cada uno de estos subsistemas no eslineal, por lo que su comportamiento puede ser pre-dicho sólo dentro de ciertos límites. A su vez, comoson dependientes de las condiciones iniciales portener comportamiento caótico es difícil predecir éstesobre la base de la estadística lineal.

COMPETENCIAS: UNAOBLIGACIÓN DE LAS FACULTADES DE MEDICINA

La Federación Mundial para la Educación Médica(WFME) definió en el WMFE Global Standards forQuality Improvement, redactado en Dinamarca en elaño 2003, como su propósito educacional que lasfacultades de medicina deben definir las competen-cias que correspondan exhibir a sus estudiantes algraduarse en relación con su entrenamiento poste-rior y su papel futuro dentro del sistema de salud.

www2.sund.ku.dk/wfme/Activities/WFME%20Standard%20Documents%20and%20translations/WFME%20Standard.pdf

Por competencia definimos el conocimiento y com-prensión de los procesos básicos, clínicos, de com-portamiento, ciencias sociales, salud pública y éticamédica RELEVANTES para la práctica de la medici-na junto a las actitudes, destrezas en procedimientosdiagnósticos y de tratamiento, de comunicaciónorientadas al tratamiento, prevención, promoción,rehabilitación de la salud, así como capacidad deseguir desarrollándose profesionalmente y apren-diendo a través de su carrera profesional.

En este sentido, proponemos las competencias médi-cas que nos parecen fundamentales y que se encuen-tran en la fisiología por su particular posición centralen la adquisición del razonamiento clínico. Nuestropropósito es no sólo aportar conocimientos básicossino ayudar a construir esa estructura de pensamiento.

Competencias• Fomentar la comunicación, el trabajo multidisciplinario, la capacidad de aprender yla motivación. Desarrollar un comportamientoético basado en el respeto a los pacientes y alos colegas.

Competencias centrales en las ciencias básicas

Muchas competencias centrales, clave o core, puededescribirse aquí como la capacidad de leer críticamen-

te artículos, generar hipótesis, búsqueda bibliográfica,comunicación intergrupal, trabajo eficaz en grupo,aplicación del método científico a la resolución de pro-blemas y extensión de los datos de laboratorio a lapráctica. Sin embargo, nos interesa recalcar dos:

• La primera es la capacidad de hacerse preguntas.No debería pasar una hoja de este libro sin hacersepreguntas sobre lo que leyó. Como decíaNietzsche: “De qué sirve un libro que no puede lle-varnos más allá de todos los libros”.

• La segunda es tomar la fisiología como un sistemade pensamiento, como un método para compren-der qué quiere decirnos un paciente con sus sínto-mas y signos y de qué manera podemos trazar unaestrategia de tratamiento.

Para un manual completo sobre competencialaboral consulte:www.cinterfor.org.uy/public/spanish/region/ampro/cin-terfor/publ/man_ops/pdf/presenta.pdf -

El método fisiológico permite un abordaje racional delpaciente

El primer y único ineludible paso de la actividadmédica es la interacción con el paciente.

En esta fase el estudiante recoge los antecedentes einformación sobre los síntomas del paciente, agregalos signos obtenidos en el examen físico, los datos delaboratorio y estudios de imágenes. Lo fundamentalcon estos datos es elaborar un esquema mental orepresentación intelectual de lo que le sucede. Con elacopio de experiencia los estudiantes de cienciasmédicas y en especial los residentes, elaboran patro-nes (lo que J. Bowen denomina scripts o guiones) conlos que contrastan la información obtenida en el exa-men físico.

Si ésta parece ser la forma en que se adquieren lashabilidades clínicas debiera ser nuestra obligaciónadaptarnos a ellas ya que mucho de la construcciónde este patrón o guión resulta de una visión fisioló-gica y fisiopatológica de la realidad.

Cuando uno observa un paciente con dificultadrespiratoria aguda supone inicialmente un trastornopulmonar, cardíaco o del transporte de oxígeno. Si aeso se asocia un cuarto ruido y signos auscultatoriosde edema de pulmón, para un clínico significa casiinmediatamente una insuficiencia cardíaca diastólicamientras que para un alumno no avezado son sólotres incógnitas por resolver.

¿Cómo hacer que un alumno de fisiología asocie los parámetrosfisiológicos con escenarios?

Así como la semiología (que no es otra cosa que laevidencia signosintomatológica de la fisiología del

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paciente) agrupa los hallazgos en síndromes (queson una forma de ensamblar los guiones), los meca-nismos fisiológicos deben ser interpretados a la luzdel contexto o escenario en que se encuentra elpaciente. Y esto no sólo se aplica a la fisiopatologíacomo en el caso de bajo gasto cardíaco, hipoxemia,acidosis, hiperglucemia, etc., sino es un sujeto nor-mal expuesto a deshidratación, altas temperaturas,alta altitud, embarazo, ejercicio, hiperbaria, por men-cionar sólo algunas.

Por lo tanto, más importante que la adquisición deconocimientos estáticos de fisiología cardiovascularen sí, el alumno debe comprender cómo respondenlos sistemas cardiovascular, renal, endocrino y ner-vioso ante, por ejemplo, un síndrome de alto gastocardíaco como el hipertiroidismo, el embarazo o elejercicio extremo y en un bajo gasto como la deshi-dratación y la hemorragia.

Por ejemplo: Un paciente llega de la sala de opera-ciones. En los controles inmediatos tiene los ojoshundidos, la lengua seca, la frecuencia cardíaca ele-vada, la presión arterial disminuida y escasa elimina-ción de orina. El residente de la sala interpreta estossignos como falta de líquido extracelular, quizá porescasa reposición en relación con la pérdida en ciru-gía. Un ionograma urinario con sodio muy bajo y laosmolalidad urinaria elevada apoya aún más su teo-ría. Si el razonamiento fisiológico fue el correcto, lainfusión de líquidos por vía intravenosa deberíamejorar los parámetros. Si luego de infundir 500 mLla frecuencia cardíaca baja, la tensión arterial sube, la

diuresis (volumen de orina) mejora, los ojos y la len-gua se humedecen, la fase experimental respalda lahipótesis (fig. 0-7).

Por experiencia personal estamos en condiciones dedecir que los alumnos de fisiología pueden conoceraisladamente fisiología cardiovascular, renal y endo-crina pero sólo una minoría es la que puede resolverun caso similar al anterior no siendo responsable deesto la falta de conocimientos clínicos sino la ausenciade articulación entre sí de los mecanismos fisiológicos.

Pensamiento lineal vs. pensamientolateral

Un esquema de pensamiento lineal puede sercorrecto como en el caso anterior, pero a veces no essuficiente.

Veamos otro ejemplo: Un neonatólogo recibe unneonato con coloración azulada de piel y mucosas(cianosis). La saturación de la oxihemoglobina y elnivel de O2 en sangre son bajos, lo que hace suponerque es necesario más O2 en el aire inspirado para ele-varla. Luego de colocar una máscara con O2 suple-mentario, el paciente se torna más rosado y mejora.

Al día siguiente recibe un neonato en similarescondiciones y, envalentonado por su experienciaanterior, el médico administra O2. Pero esta vez elpaciente no sólo no mejora sino que sus parámetroscardiovasculares empeoran. Empecinado en su hipó-tesis, el médico decide aumentar la fracción inspira-da de O2. El paciente empeora en forma directa conla mejoría de su saturación.


Fig. 0-7. Mapa concep-tual. Deshidratación.


¿Qué ocurre? ¿Por qué un razonamiento correctoen el primer caso fue incorrecto en el segundo?

Aun sin saber todavía cómo explicar esto hasta quevean circulación transicional (cap. 20 y su importan-cia en las cardiopatías congénitas [en este caso unahipoplasia del ventrículo izquierdo]), nuestro esque-ma de razonamiento fisiológico indica que si el trata-miento con oxígeno no mejora al paciente, en vez depersistir de manera obstinada deberíamos detener-nos y replantear nuestra hipótesis a la luz de losdatos nuevos de que disponemos (la mejoría de laoxigenación empeora la dinámica cardiovascular) yenunciar una nueva hipótesis para explicar estoshallazgos.

Esto es un ejemplo de pensamiento lateral, en elque en un sistema muy interrelacionado como esnuestro organismo, hay numerosas interaccionesposibles entre los diferentes subsistemas que obligana estar atentos a los cambios más sutiles. Esta interre-lación estrecha permite llegar a un estado dinámicoideal llamado homeostasis.

Competencia• Estudiar los mecanismos fisiológicos dentrodel contexto o escenario presente en esemomento

Círculos virtuosos y círculos viciosos“En el organismo todo ayuda y todo conspira.”

Hipócrates

Cuando vimos las características de los sistemasregulados por retroalimentación negativa menciona-mos que estos sistemas están diseñados para mante-ner la estabilidad de la señal. Sin embargo, algunosmecanismos, que son útiles para restablecer paráme-tros a la normalidad en el corto plazo, pueden con-vertirse a su vez en una fuente de desajustes si seprolongan en el tiempo, como, por ejemplo, el estréscrónico.

Es fundamental que como médicos sepamos inter-pretar y dilucidar qué mecanismos fisiológicos bene-fician y cuáles empeoran el cuadro del paciente.Muchas veces resulta necesario intervenir para cor-tar estos círculos viciosos.

Un ejemplo: Un paciente con insuficiencia cardíacapresenta un gasto cardíaco disminuido debido a queal corazón le resulta imposible eyectar todo el volu-men que debería. En esas circunstancias el corazóndebe manejar volúmenes crecientes por la suma delretorno venoso al volumen residual aumentado. Encondiciones normales, el incremento del volumen de

fin de diástole determinaría una mayor descarga sis-tólica y, por lo tanto, un mayor gasto cardíaco (ley deStarling), por lo que éste debería ser un mecanismoútil de regulación. Lamentablemente el ventrículocon insuficiencia que se encuentra muy dilatadoempeora su funcionamiento si se lo sobrecarga aúnmás. En estas circunstancias la baja perfusión perifé-rica y la baja presión arterial disparan mecanismosque tienden a aumentar la reabsorción de Na+ y aguadebido a la baja volemia efectiva. Esta expansión dellíquido extracelular (LEC) determina un empeora-miento de las situación cardíaca, lo que conforma uncírculo vicioso (fig. 0-8).

OOOOOOOOOOOOOOOOO OOOOOLos mecanismos fisiológicos que nos

mantienen sanos son los mismos responsa-bles de los mecanismos fisiopatológicos quenos enferman, todo se trata de desajusteentre la respuesta y el contexto.OOOOOOOOOOOOOOOOO OOOOO

Mapa conceptualElegimos un diagrama de trenes subterráneos para

graficar el esquema conceptual de la obra porque nosparece adecuado como ejemplo gráfico para enten-derla. Utilícelo para ubicar la integración horizontalde los sistemas y consúltelo cada vez que se encuen-tre perdido. La línea central corresponde al bloqueintracelular, base fundamental de la vida vegetativadel paciente. Los puntos de interconexión muestrandónde se articula ésta con la línea tisular o extracelu-lar y a su vez con los subsistemas que mantienen alextracelular estable.

En cada línea se pueden observar los sitios de con-trol neurovegetativo y endocrino y los sistemas dedefensa y control inmunitario. La alegoría se com-pleta con la movilidad del subte, similar a la dinámi-ca de los sistemas fisiológicos para mantener el esta-do hemodinámico que caracteriza a la salud (véansefigs. 0-7 y 0-8).

DIAGRAMACIÓN GENERALDE LA OBRA

La estructura de este libro responde a una concep-ción particular. La parte I está orientada a destacarlos mecanismos que mantienen vivas a las células.

La parte II, a los sistemas de distribución local y alas formas de interacción entre las células.

La parte III, a los sistemas fisiológicos cuyo fin esmantener constante el medio interno.

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Fig. 0-8. Mapa conceptual. Insuficiencia cardíaca.

Lecturas recomendadas

Bowen J. Educational Strategies to promote. ClinicalReasoning N Eng J Med 355:2217-25, 2006.

Godin P, Buchman T. Uncoupling of Biological Oscillators.Critical Care Medicine 1996; 7, 24:7.

Goldemberger A L. Complex systems. Proc Am Thorac Soc 2006;3: 467-72.

Goldemberger A, Amaral L, Hausdorff J, Ivanov P, Peng C, yStanley E. Fractal dynamics in physiology: Alterations withdisease and aging. Pnas 2002; 99: 2466-2472.

Irigoin M, Vargas F. Competencia laboral: Manual de concep-tos, métodos y aplicaciones en el sector salud. Montevideo:OPS Cinterfor; 2002.

Malnic G. Homeostase, regulação e controle em Fisiologia enAires M Fisiología. 2a ed. Guanabara: Koogan; 1999.

Schön D. La formación de profesionales reflexivos. Paidós,1992.

Siegfried K, Starker H. Kaos über Alles. Schmart Pub. 86th ed.,1966.

Toweill D, Goldstein B. Linear and Nonlinear Dynamics andthe Pathophysiology of Shock. New Horizons, 1998; 6:2.

West B. Fractal Physiology and Chaos in Medicine. NewJersey: World Scientific; 1990.

WFME. University of Copenhagen. Basic Medical Education.WFME Global Standards for quality Improvement.Denmark; 2003.


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INTEGRACIÓN

CASO CLÍNICOEn todos los capítulos se desplegará un caso para definir el contexto clínico más relevante para el tema portratar. El propósito, más que observar las desdichas de la familia Sastre, es definir un contexto clínico paraorientar el estudio de la fisiología hacia la construcción del pensamiento médico.

RECONOCIMIENTO DE PATRONES

El diagnóstico clínico se basa en un reconocimiento de patrones. Estos patrones organizan los parámetrosfisiológicos en conjuntos o unidades de sentido denominados síndromes que le permiten al médico orientarel tratamiento. En los capítulos encontrarán algunos de estos patrones que son importantes para la construc-ción del pensamiento clínico, p. ej., dolor precordial con supradesnivel del ST y enzimas cardíacas elevadasconstituye un síndrome coronario agudo.

CRONOBIOLOGÍA

No somos el mismo organismo que fuimos un minuto atrás, por más que ese lapso sea corto. Nuestra fisio-logía varía de acuerdo con el tiempo de una manera bastante predecible. Por lo tanto es necesario cono-cer dichas variaciones diarias, mensuales, estacionales y anuales para poder entender cambios a media-no y largo plazo. Este apartado mostrará algunas de esas variaciones.

CICLO VITAL

La fisiología del recién nacido, lactante y niño tiene bastantes diferencias con las del adulto. En este apar-tado se resaltarán las más relevantes.

El estudio de la Fisiología es, entonces, una travesía hacia el corazón de la vida. ¡Buen viaje!
