MEDIO INTERNO: HOMEOSTASISMECANISMOS Y SISTEMAS DE CONTROL
MEDIO INTERNO (C. Bernard, sXIX)
• Medio estable, que baña todas las células, del que toman las sustancias que necesitan y al que arrojan sus productos de desecho
• Medio interno = líquido extracelular (LEC)
HOMEOSTASIS (Cannon, sXX)
• La uniformidad y estabilidad del medio interno frente a un entorno cambiante: constancia del medio interno
• Mantenimiento del organismo dentro de límites que le permiten desempeñar una función de manera adecuada
• Existen diferentes sistemas reguladores que controlan y mantienen la homeostasis
Medio interno y homeostasis
El medio interno (LEC) se mantiene en condiciones constantes: las concentraciones de O2 y CO2, nutrientes (glucosa, AAs, AG), desechos orgánicos (urea, urato...), e iones (Na+, K+, HCO3
-...), así como Tª, pH, V y P deben permanecer relativamente inalterados en los líquidos corporales
Existe un estado estable fisiológico: equilibrio entre las demandas del organismo y la respuesta hacia dichas demandas.
Las fluctuaciones mínimas de la composición del medio interno son compensadas mediante múltiples procesos homeostáticos coordinados.
Medio interno y homeostasis
Todos los órganos y sistemas trabajan para mantener la homeostasia:
Los alveolos pulmonares captan nuevo O2 y eliminan el CO2
Los riñones mantienen constantes las concentraciones de iones y el V de agua y eliminan las sustancias de desecho. El intestino proporciona micronutrientes (hidratos de C, AG y AAs) desde el alimento ingerido hacia el LEC. Hígado, tejido adiposo, riñones o mucosa digestiva modifican o almacenan las sustancias absorbidas. El aparato locomotor permite al organismo desplazarse allá donde esté el alimento... Y huir! Sistema nervioso y endocrino regulan las funciones corporales.
• El LEC está en constante movimiento gracias al sistema circulatorio.
• Los nutrientes y gases circulantes se mezclan por difusión con los líquidos tisulares a través de los capilares
Diferentes situaciones pueden originar un desequilibrio del medio interno y comprometer la funcionalidad del organismo:
• Externos:– Calor, frío, traumas mecánicos, o escasez de
oxígeno
• Internos:– Ejercicio, presión arterial alta, dolor, tumores,
ansiedad.
• Situaciones Extremas:– Hemorragias, intoxicación, exposición a dosis
excesivas de radiaciones.
– Infección grave.
– Operaciones quirúrgicas
oC
+50
-50
+15
oC
+50
-50
+15
Temperatura: 37 oCpH: 7,4 Glucosa: 85 mg/dLBicarbonato: 28 mmol/L Cloro: 108 mmol/L Potasio: 4,2 mmol/L Sodio: 142 mmol/L pO2: 40 mm HgpCO2: 45 mm Hg
MECANISMOS HOMEOSTÁTICOS
MECANISMOS HOMEOSTÁTICOS
Objetivo: mantenimiento de la homeostasis (de los gases o la P arterial, p.e.)
Sistemas de control
Componentes:
• Receptor (sensor): Monitoriza cambios producidos
y envía información (impulso aferente).
• Centro de control: Determina el punto de mantenimiento de alguna función: ej. P arterial, frecuencia cardiaca, Tª etc...
• Efector: Recibe mensaje del centro de control
(impulso eferente) y emite una respuesta (efecto) para compensar el cambio inicial
S. nervioso: Detecta alteraciones y envía señales en forma de impulsos nerviosos → cambios rápidos
S. Endocrino: detecta cambios y a través de la sangre envía los reguladores químicos (hormonas)→ cambios lentos.
Ambos mecanismos se coadyuvan para lograr el equilibrio.
También hay controles locales de tipo celular molecular
Flujo sanguíneo
(control local)
Tipos: Negativos: Si la respuesta invierte el estímulo original. El más habitual: regulación de la glucemia, P arterial, concentración de gases sanguíneos, regulación endocrina…
Positivos: cuando la respuesta potencia el estímulo original. Es mucho menos frecuente y puede llevar a “circulos viciosos” Ej: Coagulación Sanguínea, inducción del parto.
Mecanismos de retroalimentación
• La mayoría de los sistemas de control actúan mediante mecanismos de retroalimentación
Retroalimentación negativa (retroinhibición, negative feedback)
Hipófisis (glándula pituitaria)
Miometrio (útero)
MEDIO INTERNO Y SUS COMPARTIMIENTOS
Plasma Sanguíneo y LinfaCompartimiento IntersticialCompartimientos transcelulares Cápsulas Articulares H. Acuoso y H. vítreo Endolinfa y Perilinfa Líquidos de las serosas Pericardio, Pleura Meninges, Peritoneo
COMPARTIMENTOS LÍQUIDOS
Membrana Celular
2/3 Líquido intracelular
40% peso corporal
1/3 Líquido extracelular
20% peso corporal
Agua Corporal Total (ACT)
60% peso corporal
25% Plasma
5% peso corporal
75% Líquido intersticial
15% peso corporal
PROPORCIÓN DE LOS COMPARTIMENTOS LÍQUIDOS
Peso corporal = 70 Kg
ACT = 42 litros
LIC = 28 litros LEC = 14 litros
Plasma = 3,5 litros Líquido intersticial = 10,5 litros
60% peso corporal
40% peso corporal
20% peso corporal
5% peso corporal
15% peso corporal
PROPORCIÓN DE LOS COMPARTIMENTOS LÍQUIDOS
COMPARTIMENTOS LÍQUIDOS
La sangre
Eritrocitos (LIC) + Plasma (LEC)
VOLUMEN SANGUINEO TOTAL:
7-10% peso corporal total
DETERMINACIÓN DEL VOLUMEN
Administración de sustancias indicadoras
A
B
A
B
A = VA x CA
B = VB x CB
VA x CA = VB x CB
VB = VA x CA
CB
DETERMINACIÓN DEL VOLUMEN
Administración de sustancias indicadoras
1 ml que contiene 10 mg de sustancia X
Muestra: 0,01 mg/ml de X
VOLUMEN DE DISTRIBUCIÓN
1 ml x 10 mg/ml
0,01 mg/ml1000 ml = 1 litro=
Volumen sanguíneo total:
volumen celular + volumen plasmático
Determinación del hematocrito
Centrifugación de una muestra de sangre
100%
60%
40%Htc =
Si Volumen plasmático = 3 litros 60%
Volumen sanguíneo total = X 100%
5 litros
Volumen celular = Volumen sanguíneo total – volumen plasmático
5 - 3 = 2 litros
Factores determinantes del efecto de una sustancia en el organismo:
Número de moléculas Mol: peso molecular expresado en gramos
1 mol contiene 6,023 x 1023 partículas
1 mol de Na = 23 g
1 mol de Cl = 35,5 g
1 mol de NaCl = 58,5 g = 6,023 x 1023 partículas
2 moles de NaCl = 117 g = 12,046 1023 partículas
Ejemplo
Molaridad: moles de soluto por litro
Cargas eléctricas Equivalentes: capacidad de combinación del ión
Equivalente = 1 mol sustancia ionizada
valencia
1 mol NaCl1 Eq de Na+ = 23g/1 = 23 g
1 Eq de Cl- = 35,5 g/1 = 35,5 g 1 Eq Ca2+ = 40 g/2 = 20 g
Eléctricamente = 23 g Na+ = 35,5 g Cl- = 20 g Ca 2+
mEq/litro
Factores determinantes del efecto de una sustancia en el organismo:
Nº partículas por unidad de volumen
Osmoles: nº partículas osmóticamente activas
1 mol de glucosa=1 osmol de glucosa
1 mol de NaCl= 1 osmol Na+ + 1 osmol Cl- = 2 osmoles
Osmolaridad: Nº osmoles/litro
COMPOSICIÓN DE LOS COMPARTIMENTOS LÍQUIDOS
Membranas Membranas celulares epiteliales
MEDIO INTERNO
Epitelio Alveolar Epitelio Gastrointestinal
Epitelio del nefrón Piel
Medio
Intra
Celular
Medio Exterior
Agua Temperatura Electrolitos (iones) Presión Gases (O2, CO2) pH Ac. Grasos, Glicerol Osmolalidad Monosacáridos Aminoácidos, Péptidos Hormonas
Una variable del MI está en su rango fisiológico si este es absolutamente compatible con el funcionamiento celular óptimo
Por debajo o por sobre este rango constituyen valores patológicos que de persistir provocarán la muerte celular
El MI tiene a todas sus variables dentro de sus rangos fisiológicos a pesar de las variaciones que suceden en los medios intracelular como exterior
Cada variable posee un mecanismo regulador que particularmente mantiene a la variable regulada dentro de su rango fisiológico
La invariabilidad o constancia de las variables del MI es llamado Homeostasis
Las variables del MI están reguladas Sus mecanismos reguladores tienen receptores que
miden e informan del valor actual de la VR a los centros reguladores
El centro regulador compara esta información con la referencia y programa su corrección si es que evalúa alguna diferencia (error)
El sistema regulador corrige el error leído manipulando las variables efectoras del sistema en dirección opuesta a la dirección en que la variable está cambiando para corregirla.
Este sistema mantiene a la variable en su rango fisiológico y se llama de retroacción negativa
Agua 60% del peso PO2 40 – 96 mmHg PCO2 40 – 46 mmHg Glucosa 70 – 110 mg/dl pH 7.35 – 7.45 Osmolalidad 2.85 – 2.95 mg/Kg de Agua Temperatura 36 – 37 ºC PA 80 – 120 mm Hg
Regulación del Volumen Interno y Osmolaridad
REGULACIÓN DE LA OSMOLARIDAD
La Osmolaridad se debe a iones contenidos en el líquido extracelular.
Este es rico en iones de sodio, el cual es el ión más importante en el líquido extracelular (90%). Se regulamos el ión de sodio, regulamos la Osmolaridad. Si aumentamos la concentración de sodio en sangre se produce una serie de efectos que aumentan el agua corporal y la estimulación de la hormona antidiurética de la hipófisis, la cual permeabilizará al tubo colector y distal para el agua y se recuperará para la sangre, diluyendo el sodio.
Si aumenta la concentración de sodio, existe otro mecanismo que estimularía el centro de la sed en el hipotálamo, aportando mayor cantidad y eliminando menos.
Pero el volumen de líquido incrementará de forma elevado el volumen sanguíneo y disminuirá, la presión arterial y la glomerular en el capilar, también aumentará la filtración glomerular y se eliminará a través de la orina el exceso de líquidos y sales.
Si hubiera poco sodio, el efecto sería el opuesto.
Balance Nombre Intracelular Extracelular
Balance (+) de sodio Deshidratación isotónica
No varía Disminuye
Balance (-) de sodio Edema No varía Aumenta
Balance (+) de agua Hiponatremia Aumenta Aumenta
Balance (-) de agua Hipernatremia Disminuye Disminuye
Cuando aumenta el potasio en los líquidos extracelulares, el problema radica en que es una sustancia toxica cardiaca, aunque es importante para la Osmolaridad.
Se produce un efecto directo del exceso de potasio sobre las células epiteliales de los túbulos renales, aumentando el transporte hacia la luz de los túbulos para eliminarse por la orina.
El efecto más importante, es el aumento del potasio, el cual estimulará a la corteza suprarrenal y ésta producirá un mineral corticoide, denominado aldosterona, cuya función será la secreción de potasio hacia la luz de los túbulos para posteriormente ser eliminada por la orina.
Al mismo tiempo que se elimina potasio, se reabsorbe sodio e hidrogeniones. La hiperpotasemia produce arritmias e incluso la muerte
REGULACIÓN DEL VOLUMEN DE LÍQUIDO EXTRACELULAR
La volemia se mantiene constante, pero en ocasiones puede variar, pero ésta es reajustada. Existen dos mecanismos para dicha regulación:
1. Mecanismo de cambio de líquido capilar: cuando el volumen sanguíneo aumenta, se incrementan las presiones en todos los vasos del cuerpo, también en capilares, aumentando la filtración o la fuga de líquido hacia los tejidos. Cuando la volemia desciende, pasa líquido desde el espacio intersticial a los capilares (deshidratación)
Mecanismo renal: consiste en que cuando:
•Aumenta el volumen de líquido extracelular•Aumenta la presión arterial•Aumenta la filtración •Disminuye la reabsorción, ya que los capilares tiene presiones y pasa al exterior.