Hola a todos y bienvenidos a QuieroSerMédico, un espacio dedicado a las ciencias sanitarias.
Voy a ir directo al grano contando nuestros objetivos. Todo surgió un día cuando nos dimos cuenta de que ciertas asignaturas de la universidad quedaban bastante cojas, entonces... ¿qué decidimos hacer? Leer, leer y leer más aún para ampliar nuestros conocimientos. Un día se nos ocurrió una idea, ¿por qué no resumimos todo lo que estamos leyendo y lo subimos a algún lado para ayudar a la gente? ¡y lo hicimos! Así comenzó QuieroSerMédico.
Para apoyar los resúmenes del blog (no siempre ponemos imágenes) tenemos el canal de youtube donde tratamos de explicar el mismo tema, pero mediante dibujos y esquemas.
Estamos abiertos a consejos y peticiones si queréis que expliquemos algún tema en concreto. Podéis mandar un correo a quierosermedicoparati@gmail.com con vuestras peticiones.
-La membrana plasmática o celular: Es una bicapa lipídica compuesta principalmente
por lípidos anfipáticos (fosfolípidos), colesterol y proteínas integrales y
periféricas, adheridas a la superficie de los mismos. Las cadenas de ácidos
grasos de las moléculas lipídicas se enfrentan entre sí, tornando hidrófoba la
porción interna de la membrana, mientras que la superficie de la membrana está
formada por los grupos polares de las dichas moléculas, tornándola hidrófila.
La organización conjunta de todos los elementos de la membrana se denomina
modelo de mosaico fluido modificado.
Todas
estas moléculas contribuyen
a establecer microambientes extracelulares en la superficie de membrana que cumplen
funciones específicas en el metabolismo, en el reconocimiento celular, en la
asociación celular, en el transporte de sustancias, y sirven como sitios
receptores para hormonas.
Esta membrana delimita la célula
y también numerosos orgánulos dentro de la célula.
-Vesículas de transporte: el transporte vesicular contribuye a la integridad de la membrana plasmática y a la transferencia de moléculas entre los
diferentes compartimentos celulares. Los tres mecanismos de transporte
vesicular que involucran a la membrana son la endocitosis, exocitosis y pinocitosis.
-Aparato de Golgi: orgánulo formado por
sacos aplanados apilados y extensiones tubulares, que forma retículos alrededor
del núcleo celular. Presenta vesículas asociadas a las cisternas aplanadas. Como
ya se ha dicho anteriormente, participa en la modificación postraduccional y en
la clasificación y envasado de las proteínas. Las cisternas situadas más cerca
del RER constituyen la cara formadora o cara cis, mientras las cisternas
ubicadas más lejos constituyen la cara madurativa o cara trans (clasificación y
envasado de proteínas). Está bien desarrollado en las células secretoras.
-El retículo endoplasmáticorugoso
(RER): Junto con los ribosomas, constituye el sistema de síntesis proteica
de la célula. Con el microscopio electrónico de transmisión se
observa como una serie de sacos aplanados e interconectados, denominados
cisternas. Estas cisternas presentan ribosomas adheridos a su superficie
exterior de la membrana, mediante proteínas de acoplamiento ribosómico.
Las proteínas sintetizadas entran
a la luz del RER, donde sufren modificaciones por acción de enzimas y después,
la mayoría, son exportadas hacia el aparato de Golgi. Este orgánulo también
sirve como punto de control de calidad de las proteínas: si las proteínas
neosintetizadas no han sufrido correctamente la modificación postraduccional
(fosforilación, glucosilación, acetilación, metilación, etc) se exportan de
nuevo al citoplasma para que se degraden, mediante proteínas denominadas
coatómeros, que formarán las vesículas transportadoras.
Aunque prácticamente todas las
células corporales contienen este orgánulo, el RER está particularmente bien
desarrollado en las células secretoras (glandulares, fibroblastos, plasmocitos,
odontoblastos, ameloblastos y osteoblastos) y en las neuronas.
-Retículo endoplasmático liso(REL):
orgánulo formado por una serie de túbulos cortos y anastomosados, similar al
RER, pero no están asociados a ribosomas. Puede ser una extensión del RER o
estar separado de él. Es abundante en las células que
participan en el metabolismo lipídico (síntesis de ácidos grasos y
fosfolípidos) y está bien desarrollado en las células que producen esteroides
(corteza suprarrenal y de Leydig) y también en las células hepáticas (con función
detoxificadora). En las células osteomusculares y cardíacas el REL adopta el
nombre de retículo sarcoplásmico, que capturando el Ca+2conduce
los impulsos nerviosos al interior de la célula para su contracción. Además,
participa en el metabolismo del glucógeno y en la formación y reciclaje de
membranas.
-Endosomas: son compartimentos situados cerca de la membrana celular, donde se forman por fusión de las vesículas originadas de la misma. Se
denominan endosomas tempranos y las vesículas que se originan en ellos viajan
hasta estructuras más profundas del citoplasma, donde se transforman en
endosomas tardíos, los cuales se transformaran a su vez en lisosomas. Los
endosomas tempranos tienen una estructura tubulovesicular (su luz se subdivide
en cisternas separadas por la invaginación de su membrana), mientras que los
endosomas tardíos son más complejos y presentan membranas internas con aspecto
de cebolla. La función de los endosomas tempranos es clasificar y reciclar
proteínas interiorizadas por vías endocíticas.
-Lisosomas: Son orgánulos digestivos, ricos en enzimas hidrolíticas
(proteasas, nucleasas, lipasas, glucosidasas…). Representan el compartimento
digestivo principal de la célula, que degrada macromoléculas derivadas de
procesos endocíticos y también de la propia célula (autofagia), como proteínas plasmáticas, orgánulos...Así pues,
mantienen un equilibrio controlado entre las funciones celulares anabólicas y
catabólicas y, además permiten que la célula elimine los orgánulos no deseados. Los lisosomas se forman mediante mecanismos
complejos que tienen lugar en los endosomas, como ya se ha dicho. Sus enzimas
se forman en el retículo endoplasmático rugoso y se transportan al aparato de
Golgi para su clasificación. Presentan únicamente una membrana, que es capaz de
resistir los procesos de digestión hidrolíticos que tienen lugar en su
interior. Esta membrana está compuesta por proteínas estructurales y
transportadoras, sacáridos, colesterol y un lípido denominado lisobifosfatídico.
-Mitocondria: son abundantes en las células que generan y gastan
energía: células musculares estriadas, en células involucradas en el transporte
de líquidos y electrolitos, en la pieza intermedia de los espermatozoides y
contiguas a los pliegues de la membrana plásmática de las células del túbulo
contorneado proximal en el riñón. Poseen el sistema de enzimas que genera ATP mediante
el ciclo del ácido cítrico, fosforilación oxidativa y beta oxidación de los
ácidos grasos. Se cree que este orgánulo evolucionó a partir de bacterias
aeróbicas que vivían en simbiosis dentro de las células eucariotas. Están
presentes en todas las células excepto en los eritrocitos y queratinocitos
terminales. Además, perciben el estrés celular y “son capaces de decidir” si la
célula vive o muere, mediante el inicio de la apoptosis.
-Peroxisomas: son orgánulos esféricos que poseen enzimas oxidativas,
en particular la catalasa y otras peroxidasas. Se encuentran en la mayoría de
los tipos celulares, pero son más abundantes en las células hepáticas y
renales. Su cantidad se incrementa en respuesta a la dieta, fármacos y estimulación
hormonal.
Las células son las unidades estructurales y funcionales
básicas de todos los organismos pluricelulares. Las actividades diarias de los
organismos (protección, ingestión, digestión, absorción de metabolitos,
eliminación de residuos, movimiento, reproducción y la muerte) son reflejos de
procesos similares que ocurren dentro de cada célula del cuerpo humano. Algunas
células desarrollan una o más de estas funciones en un grado tal de
especialización que son identificadas por su función, por ejemplo: todas las
células contienen proteínas de
filamentos contráctiles, pero las células musculares contienen grandes
cantidades de las mismas, lo que les permite realizar su función especializada.
Las células pueden dividirse en
dos compartimentos principales: el citoplasma
y el núcleo. El citoplasma es la
región de la célula localizada fuera del núcleo. A su vez, contiene orgánulos
("órganos pequeños"), citoesqueleto (formado por proteínas polimerizadas que
construyen microtúbulos), e inclusiones (materiales
como pigmentos, lípidos, glucógeno, sustancias de desecho…) suspendidas en un
gel acuoso denominado matriz citoplasmática. Dicha matriz está formada por
diferentes solutos, en los que se incluyen iones inorgánicos (Na+,K+,Ca2+…)
y moléculas orgánicas (metabolitos intermedios, hidratos de carbono, lípidos,
proteínas y ARN). El núcleo es el orgánulo más grande de la célula y contiene
el genoma y las enzimas necesarias para la replicación y transcripción del ADN.
Ambos compartimentos trabajan en conjunto para mantener la viabilidad celular.
La
contracción de los músculos esqueléticos debe ser iniciada por las neuronas
somáticas, controladas por el SNC. La contracción del diafragma y otros
músculos se inicia en el bulbo raquídeo. Las interacciones sinápticas generan
ciclos rítmicos influidos por estímulos sensoriales (especialmente de
quimiorreceptores para CO2, O2 y H+. El modelo
actual de control de la ventilación establece que:
Las neuronas respiratorias
del bulbo raquídeo controlan los músculos inspiratorios y espiratorios.
Las neuronas de la
protuberancia integran la información sensorial e interactúan con neuronas
del bulbo para controlar la ventilación.
El patrón rítmico surge de
una red de neuronas con descargas espontáneas.
La ventilación está sujeta
a modulación continua por varios reflejos (quimiorreceptores, mecanorreceptores
y centros cerebrales superiores).
3.1 Las neuronas del bulbo raquídeo controlan la
respiración
Las neuronas respiratorias se encuentran en dos zonas del bulbo
raquídeo. Una es el núcleo del tracto
solitario (NTS), que contiene el grupo
respiratorio dorsal (GRD), que controlan los músculos inspiratorios. Las
señales del GRD viajan a través de los nervios
frénicos e intercostales. El NTS recibe información de los
quimiorreceptores y mecanorreceptores a través del nervio vago y glosofaríngeo.
Las neuronas respiratorias de la protuberancia reciben
información sensorial del GRD, que, a su vez, influyen en el inicio y la
terminación de la inspiración. Los grupos
respiratorios de la protuberancia (GRP) envían señales tónicas a las redes
del bulbo para ayudar a coordinar un ritmo respiratorio equilibrado.
El grupo respiratorio
ventral (GRV) consta de varias regiones. Una de ellas es el complejo de pre-Bötzinger, que contiene
neuronas que se disparan espontáneamente y que pueden actuar como marcapasos
para el ritmo respiratorio. Además, fibras nerviosas del GRV inervan músculos
de la laringe, faringe y lengua para mantener la vía aérea abierta durante la
respiración. Una relajación inadecuada de esta musculatura contribuye a la apnea obstructiva del sueño.
La
estimulación de la musculatura respiratoria se realiza en “rampa”. Esto quiere
decir que unas pocas neuronas inspiratorias se disparan para empezar la rampa. Se
reclutan posteriormente otras neuronas y así sucesivamente. Se logra de este
modo que la caja torácica se expanda de forma suave. Al final de la inspiración,
cesa la actividad de golpe y la musculatura se relaja. Aunque parezca una
contradicción, se mantiene cierta actividad neuronal para evitar que el flujo
de aire sea demasiado rápido (algunos músculos de las vías respiratorias
superiores se contraen).
3.2 El dióxido de carbono, el
oxígeno y el pH influyen en la ventilación
El dióxido de carbono es el principal
estímulo para los cambios de ventilación; el oxígeno y el pH tienen menor
influencia.
En una situación donde haya poco
oxígeno, la frecuencia y la profundidad de la respiración aumentan. Si se
empieza a acumular CO2, la ventilación se intensifica para evitar
que se acumule.
Los quimiorreceptores periféricos presentes en las arterias carótidas y
aorta, detectan cambios de la PCO2, el pH y la PO2 del
plasma. Los quimiorreceptores centrales
responden a cambios de concentración de CO2 en el líquido
cefalorraquídeo. Los receptores se encuentran cerca de la superficie ventral
del bulbo raquídeo para una más rápida estimulación.
3.2.1 Quimiorreceptores
periféricos
Cuando las células del glomo se activan por una disminución de O2 o pH, o
aumento de CO2, se desencadena un aumento de la ventilación. Aparece
una inactivación de los canales de K+, provocando una
despolarización. Posteriormente, se abren los canales de Ca2+
dependientes de voltaje, lo que provoca la expulsión, por exocitosis, de un
neurotransmisor hacia la neurona sensitiva. Las señales viajan hacia el bulbo
raquídeo y la ventilación se incrementa.
3.2.2 Quimiorreceptores
centrales
Un aumento en la PCO2
arterial provoca que el CO2 cruce la barrera hematoencefálica y
active los receptores centrales. Se incrementa así la frecuencia y profundidad
de la respiración.
Esto no es del todo cierto, ya que
los receptores centrales responden a cambios de pH del líquido cefalorraquídeo
(LCR). El CO2 que difunde hacia el LCR se convierte en ácido
carbónico que se disocia en bicarbonato y H+. Son estos últimos los
que inician el reflejo del quimiorreceptor.
En situaciones donde la PCO2
se mantiene elevada durante días, los quimiorreceptores se adaptan y la
frecuencia respiratoria se vuelve normal. No obstante, la respuesta al descenso
en la PO2 se mantiene. Esto sucede en las EPOC, donde los niveles
elevados de CO2 no estimulan la respiración, pero si el descenso en
el O2. Por este motivo, si a estos pacientes se les administra
demasiado oxígeno, pueden dejar de respirar porque se elimina su estímulo
químico para la ventilación.
3.3 Reflejos protectores
cuidan los pulmones
Otros reflejos protegen de
lesiones físicas, irritaciones del tracto respiratorio o hiper-insuflación de
los pulmones. El principal reflejo protector es la broncoconstricción.
El reflejo de insuflación de
Hering-Breuer se describió en perros anestesiados. Ocurría que cuando el
volumen corriente excedía de un cierto valor, se enviaban señales al tronco
cerebral para terminar la inspiración.
3.4 Los centros cerebrales
superiores afectan a los patrones de ventilación
Los centros superiores del hipotálamo
y del cerebro, pueden alterar la actividad de la red de control bulbar (control
voluntario de la respiración se incluye aquí).
La respiración se ve afectada también
por el estímulo del sistema límbico. Por este motivo, el miedo y la excitación
pueden afectar el ritmo y la profundidad de la respiración.
Este
capítulo se centrará en los dos gases más importantes para la fisiología (CO2
y O2) y en como se mueven entre los espacios alveolares y las células
del cuerpo. Si la difusión o transporte están alterados se produce hipoxia, que suele ir de la mano con hipercapnia. Existen varios tipos de
hipoxia:
Hipoxia hipóxica: PO2 arteral
baja debido a altitud, hipoventilación…
Hipoxia anémica: Disminución de la
cantidad de oxígeno unido a hemoglobina. Causada por anemia, sangrados,
intoxicación por monóxido de carbono.
Hipoxia isquémica: Reducción de flujo
de sangre derivado de insuficiencia cardiaca, choque o trombos.
Hipoxia histotóxica: Incapacidad de las
células para usar el oxígeno, debido a que están intoxicadas. Se suele producir
por cianuro.
Para
evitar la hipoxia y la hipercapnia, el organismo utiliza sensores que responden
a:
Oxígeno:
La llegada a las células debe de ser adecuada para sostener la respiración
aeróbica y la producción de ATP.
Dióxido
de carbono: Se genera en el ciclo cítrico. La excreción por parte de los
pulmones es importante, ya que concentraciones elevadas de este gas son depresoras
del SNC y, además, un exceso produce acidosis.
pH:
El sistema respiratorio controla el pH del plasma y utiliza cambios en la
ventilación para alterarlos.
1. Intercambio de gases en los pulmones y
en los tejidos
El
oxígeno y el CO2 difunden desde el espacio aéreo alveolar hacia la
sangre. El contenido de gases se suele medir en presiones parciales. La PO2
alveolar normal ronda los 100 mmHg y la PO2 de sangre venosa los 40
mmHg. Esta diferencia de presión hace que el oxígeno difunda siguiendo su
gradiente de presión (de alvéolos a capilares). Cuando la sangre arterial llega
a los capilares tisulares, el gradiente se invierte. Las células usan continuamente
el oxígeno para la fosforilación oxidativa.
En
cuanto al CO2, la PCO2 es mayor en los tejidos que en la
sangre de los capilares sistémicos. La PCO2 celular normal ronda los
46 mmHg y la PCO2 del plasma arterial de 40 mmHg. El gradiente hace
que este gas difunda desde las células hacia los capilares. En los pulmones, el
proceso se invierte.
1.1 La baja PO2 alveolar disminuye la
captación de oxígeno
Una disminución de la PO2 alveolar implica que
hay menos oxígeno disponible para entrar en la sangre. El flujo o perfusión de
los alvéolos también debe ser adecuado. Hay dos posibles causas de una PO2
alveolar baja:
Que el aire inspirado tenga un bajo contenido de oxígeno.
Que la ventilación alveolar sea inadecuada.
La composición del aire inspirado: Lo primero es una
correcta captación atmosférica de este gas. El principal factor que afecta
al contenido de oxígeno del aire atmosférico es la altitud.
La
ventilación alveolar: Si la composición es normal, pero la PO2 alveolar
es baja, el problema está en la ventilación (se conoce como hipoventilación). La hipoventilación se
puede producir por una disminución de la distensibilidad pulmonar, el aumento
de la resistencia de las vías aéreas o por depresión del SNC.
1.2
Los problemas de difusión causan hipoxia
Si
la hipoxia no está causada por la hipoventilación, el problema puede estar en el
intercambio gaseoso. Los cambios patológicos que afectan al intercambio son:
Disminución
de la cantidad de superficie alveolar disponible para el intercambio de gases.
Un
aumento en el grosor de la barrera de intercambio.
Un
aumento en la distancia de difusión entre el espacio aéreo alveolar y la
sangre.
Superficie:
El enfisema (tabaquismo la principal
causa) es provocado por sustancias irritantes. Se activan los macrófagos alveolares
que liberan elastasa y otras enzimas proteolíticas. Estas enzimas destruyen las
fibras elásticas del pulmón e inducen la apoptosis de las células, degradando así las paredes de los alvéolos. Se gana por tanto distensibilidad, pero hay poca
recuperación elástica.
Permeabilidad de la barrera de difusión: En enfermedades
pulmonares fibróticas, el tejido cicatrizal engrosa la pared alveolar, por lo tanto,
la difusión será más lenta.
Distancia de difusión: En ciertos estados patológicos,
el exceso de líquido, aumenta la distancia entre el espacio aéreo alveolar y la
sangre. Esto ocurre en el edema pulmonar,
quese puede regular por el drenaje
linfático, si no es grave. En estadios avanzados, por ejemplo, en insuficiencia
ventricular izquierda, o en la disfunción de la válvula mitral, el equilibrio
normal entre filtración y reabsorción se altera. Cuando la presión hidrostática
aumenta en los capilares, el líquido sale de ellos. Un aumento que sobrepase la
capacidad de drenaje de los vasos linfáticos puede acabar “inundando” el espacio
aéreo alveolar. Este proceso también puede producirse si el epitelio se daña, como en procesos
inflamatorios o en inhalación de gases tóxicos. Una hipoxia por acúmulo de
líquido en el alvéolo, que no puede corregirse con oxígeno, se puede denominar síndrome de dificultad respiratoria del
adulto.
1.3 La solubilidad de un gas afecta su difusión
Un último factor que puede afecta el intercambio
gaseoso es la solubilidad del gas. El movimiento de las moléculas gaseosas
desde el aire hacia un líquido depende de tres factores:
El gradiente de presión del gas.
La solubilidad del gas en el líquido.
La temperatura.
Entendemos como solubilidad
la facilidad con la cual un gas se disuelve en un líquido.
