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Realizado por: Raul Gonzalez Profesor encargado de este tema: Dr. Alberto Garcia (el profesor no tuvo ninguna conexión con la elaboración de este blog, sin embargo se usan las clases teóricas dictadas por el mismo como fuente bibliográfica) Bibliografía Recomendada y usada: 1) Desgrabes de las clases teóricas; 2) Tresguerres cap 27 4 ed. 3) Guyton 12ed, capítulo 25.

Contenido: · Homeostasis · Propiedades del Agua y su función en el cuerpo humano · Necesidades de Agua y consumo . Distribución de los líquidos del Organismo · ¿Cómo medir los líquidos del organismo? · Características de los Líquidos del organismo · Transporte de solutos · Fluidoterapia · Osmosis · Equilibrio Gibs-Donnan · Potencial de membrana

Homeóstasis El estudio de la fisiología se basa en comprender los procesos que nominamos "Homeostasis" esta podría estar definida como "Variaciones dinámicas que permiten regular el funcionamiento del individuo, resultado de sumatoria de las condiciones del medio externo y medio interno y que se regulan por medio de múltiples funciones fisiológicas jerarquizadas" esto quiere decir que cada acción que ejerza el individuo

será para mantener su medio externo e interno en un rango especifico y que para esto existen los distintos órganos y sistemas jerarquizados, por ejemplo un cambio en la volemia (volumen de líquido del organismo) es sensado por osmoreceptores (véase más adelante) en el hipotálamo y este a su vez envía señales al riñón para que disminuya la cantidad de agua que se excreta, entonces el hipotálamo ocupa la mayor jerarquía y el riñón obedece de alguna manera al hipotálamo para mantener una volemia estable.

Propiedades del Agua y su función en el cuerpo humano

El agua y su estructura

El agua es una molécula compuesta por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno, interactúan de forma covalente los átomos de oxigeno con el hidrógeno, hay que recordar que el agua se dice que es un compuesto "polar" esto es producto de que la electronegatividad entre el hidrógeno y el oxígeno es diferente, la del oxígeno es mayor, esto significa que al en un enlace covalente estar siendo "compartidos" dos electrones estos tenderán parcialmente a disponerse hacia el oxígeno, por ende el oxígeno tendrá una carga parcialmente negativa (no es una carga negativa sino que es parcialmente negativa en comparación a la del hidrógeno) mientras el hidrógeno posee una polaridad parcialmente positiva. Cada molécula de Oxigeno posee dos puntos donde se puede notar una carga negativa y cada hidrógeno posee uno, por esta razón se dice que la molécula de agua tiene una estructura "Tetraédrica asimétrica" (Fig 1-1).

Las moléculas de agua interaccionan entre si mediante un enlace no covalente llamado "puente de hidrógeno “que se establece entre átomos con electronegatividad distinta, por ejemplo el oxígeno y el hidrógeno, el agua es capaz de formar 4 de estos puentes.

Obsérvese la geométrica molecular tipo tetraedrica asimétrica, entre los dos polos positivos de la molécula existe un angulo de 104,5º y una distancia oxigenohidrógeno de 0,96 A.

Sin embargo cuando el agua forma sus 4 puentes de hidrógeno esta expande su angulo de 104,5º a 109º esto propicia un aumento de volumen, sin embargo para que esto ocurra el agua debe estar congelada (es por esto que al dejar una botella de vidrio en la nevera esta puede reventarse) entonces si a una misma masa de agua ahora tiene mayor volumen, entonces la densidad es menor, es por esto que los iceberg pueden flotar, cabe acotar que cada puente de hidrógeno tiene una energía de 4,7 Kcal/mol. se preguntaran por que hablamos de esto en un libro de medicina, bueno en verdad deben aprenderse esos detalles, pero de aqui en adelante es mucho más interesante. Propiedades y funciones del Agua

.- Función termorreguladora: el calor especifico es una unidad que determina la cantidad de calor que es necesaria para que un gramo de algo suba 1 ºc su temperatura, el del agua es MUY ALTO de 1 cal/gr esto quiere decir que el agua es capaz de absorber mucho calor sin elevar mucho su temperatura lo que le permite extraer calor de los tejidos (como el radiador de un carro). .- Punto de ebullición y calor de vaporización: el calor de vaporización del agua es de 540 cal/gr esto es la cantidad de calor necesaria para garantizar el cambio

de estado de un gramo de agua, el punto de ebullición es a la temperatura a la cual el agua entra en el estado de cambio de base, sin embargo la definición real es la presión a la cual la superficie de las moléculas de agua supera a la presión de vapor produciendo que estas se "liberen" existen dos tipos de formas en que el agua puede cambiar de fase:

A) Evaporación: Proceso mediante las moléculas superficiales se liberan sin embargo es solo las superficiales producto de que la presión atmosférica supera a la del agua.

B) Ebullición: es el punto en el que la presión del agua supera a la de la atmósfera por ende se liberan todas las moléculas. Diagrama de las fases:

Observamos las fases en el diagrama en el eje de las Y presión y en el de las X temperatura, a mayor presion atmosferica se necesitara mas energía para que una misma cantidad de agua ebulla, ocurre lo contrario a menores presiones, de tal manera se puede ejercer ebullicion del agua a 0º centrigrados siempre y cuando la presion sea tan tan baja para que esto ocurre, ahora siempre hemos dicho que "en el espacio si no tienes un traje espacial te hierve la sangre" bueno esta caricaturesta descripcion es cierta, si en el espacio no hay presion atmosferica aunque la temperatura es increiblemente baja la presion en el agua del cuerpo humano es lo suficiente para que esta ebulla, es por esto que los astronautas usan trajes presurizados. .- Conductividad Calorica: el agua posee una alta capacidad para conducir calor, si no me creen metan la mano mientras se hace la sopa. .- Tension superficial: Es el resultado de las fuerzas de cohesión de las moléculas de agua, imagine que se agarran de las manos unas porristas para formar una pirámide humana, de tal manera los brazos de las porristas de los pisos inferiores pueden sostener la estructura, esto puesto están interconectados entre si distribuyéndose las cargas de peso, gracias a esto los mosquitos pueden caminar sobre el agua, gracias a esto el agua siempre busca ocupar un mínimo volumen (Notate que cuando riegas agua ella se queda quieta si esta en un plano), ahora imagine que tiene una bolsa ziploc y la moja con agua, estas quedan adheridas una a la otra en parte por que esta tensión superficial ejerce una fuerza sobre las hojas, en los alvéolos pulmonares pasaría esto de no existir el surfactante pulmonar (molécula antipática) que evita esto, es por esto que en "Bajo la misma estrella" la muchacha presenta grandes problemas para la ventilación (vease capitulo de respiratorio) por acumulación de fluido en los pulmones. Otros ejemplos de la tensión superficial son las burbujas.

- Capilaridad: Depende de las fuerzas de adhesión de las moléculas de agua lo que les permite que interactuen con superficies ajenas al agua, por ejemplo si colocas un pitillo sobre el agua esta ascenderá al paso de algún tiempo. .- Constante Dielectrica del agua: Es una variable que determina la capacidad de una solución para disolver solutos polares, la del agua es Alta de 80 F/m (faradios/metro) en el caso de las sales estas se disuelven por la formación de esferas de solvatación. .- Es ionizable: Esto le da características como buffer. Aquí al fin terminamos con las propiedades, les prometo que el resto sera mas interesante....esto es así de fastidioso solo el primer tema los demás todos son finos.

Necesidades de Agua y Excreción Consumo de agua

Es importante que se aprendan las cifras: .- Consumo: Agua oxidativa (250 ml/dia)+Agua de fluidos (1200ml/dia)+Agua en comida (1000 ml/dia) = 2500 ml/dia Del agua en los alimentos: Por cada 100 gramos de carbohidratos se obtienen 55ml Por cada 100 gr de proteinas se obtienen 41 ml Por cada 100 gr de Lipidos se obtienen 107 ml .- Requerimientos varian segun la edad: Prematuro: 150-200 ml/Kg Dia 0-3 meses: 150

3-6 meses: 125 6meses- 6 años: 90-100 7-10 años: 75-85 11-18 años: 40-50 Adulto: 30-35 .- Excrecion 350 en respiracion + 350 en evaporacion + 100 en sudor + 200 en heces+ 1500 orina = 2500 ml/dia El agua oxidativa se refiere a todos aquellos procesos metabolicos (como respiracion celular) que producen agua. Las pérdidas por evaporación, respiración corresponden las "perdidas insensibles de agua". La denominación de perdidas insensibles es producto de que no pueden regularse de manera precisa y son cerca de 700ml/día. ¿Por qué nos da sed? Para entender este proceso hay que tener claro el concepto de osmolaridad la cual es una medida de concentración que nos indica el número de partículas disueltas en una solución. Por ejemplo si tengo un pote de agua de 100L con 30 manzanas, si me preguntan la concentración osmolar de manzanas en el pote seria de 3 osm/L. Entonces a MENOR cantidad de líquido MAYOR ser la cantidad de partículas por unidad de líquido y por lo tanto mayor la osmolaridad de una solución, la osm sanguínea es de 300mosm/L. Si aumenta la osmolaridad sanguínea significa que hay menor cantidad de liquido disponible para disolver las partículas, es por esto que existirá mayor cantidad de partículas en un mismo volumen, es decir el cuerpo este deshidratado. Este aumento de la osmolaridad produce la activación de osmoreceptores de una de las 7 áreas en las cual no existe barrera Hemato-encefálica y es la "Lámina Terminal" estos osmoreceptores envían impulsos al Núcleo Supra Óptico del Hipotalamo, en este nucleo se lleva acabo la producción de una hormona llamada "Hormona

Antidiauretica" (vasopresina), la cual evita la perdida de agua por los riñones, ademas de esto los osmoreceptores estimulan al Hipotálamo Lateral para el consumo de líquido (sed). La osmolaridad de la sangre es entonces una variable determinante para el consumo de líquidos, y que la hipófisis y el hipotálamo son los principales protagonistas de su regulación, es así que la Sed puede considerarse un síntoma neurológico, por ejemplo ciertos tumores del lóbulo posterior de la hipófisis producirán deterioro en la liberación de HAD, y por ende poliurea y polidipsia (Diabetes Insípida).

Distribución de los líquidos del Organismo Muy pendientes con estos porcentajes:

Ademas de lo señalado en el esquema es necesario saber que conforme el IMC aumenta disminuye la cantidad de ACT (Agua corporal total), tambien existe variacion del ACT con sexo y edad, en resumen: Recien nacido: .- Delgado: 85% Agua .- Promedio: 75% Agua .- Obeso: 65% Agua Hombres: Delgado: 65% Promedio: 60% Obeso: 55% Mujeres: .- Delgada: 55% .- Promedio: 50% .- Obesa: 45% NOTA: recuerda una cosa es el % del PCT que corresponde al ACT y otra muy diferente la cantidad total de ACT (es decir litros de agua) ¿Cómo medir los líquidos del organismo?

Existen diferentes sustancias marcadoras que nos permitirán el estudio cuantificador de los distintos compartimientos de los líquidos corporales, cumplen con las siguientes características: • No ser toxicas para el organismo • Distribuirse uniformemente en el compartimiento a medir • Que tenga un equilibrio rápido

• No debe ser metabolizable • Que no altere la distribución • Que se puedan corregir las pérdidas Algunas de las sustancias son: ACT

Agua Triada, Agua Deuteriada, Antipirina

LEC

Inulina

Liquido Plasmático Albumina radioactiva, Azul de evans Liquido intersticial LEC-LP LIC

ACT-LEC

Hay que recordar que el Volumen Sanguíneo y el liquido plasmático NO son lo mismo, ya que el volumen sanguíneo (5-6L) incluye los líquidos contenidos entre las células sanguineas (principalmente el hematocrito) mientras que el liquido plasmático (3,5L) no. El volumen sanguineo se puede calcular con la siguiente formula: Vol Sanguíneo= Volumen Plasmático/ 1-Hematocrito. El Hematocrito es el porcentaje de la sangre que son elementos formes, normalmente es el 45% de esta, sin embargo en deshidratación el hematocrito aumenta a consecuencia de que el liquido plasmático disminuye.

Características de los Líquidos del Organismo En esta sección vamos a estudiar la composición, ten de ante mano que nosotros los humanos funcionamos como maquinas que deben tener sus niveles de distintas variables en un rango, unos muy importante son la de los iones que se encuentran en los líquidos del organismos, desequilibrios en las concentraciones de Na, K, Ca, Mg pueden causar desde mareos hasta paros sistolicos o parálisis (como veremos en cada tema) es por esto que tienes que aprender cuanto es la concentración normal de

cada uno de estos parámetros, en especial Proteinas (Aniones organicos), Na, K , Ca, Mg y PO4. Extraido del Guyton 12 ed:

Osmolaridad: Como se menciono algunas lineas arriba es una medida de concentración en la cual se toma en cuenta la cantidad de particulas disueltas en una solucion, ahora bien la formula para calcular la osmolaridad plasmatica es de:

Osm= 2{Na} + 0,055{Glucosa} + 0,36 {Urea} todas las concentraciones en mg/dL. El término "Tonicidad" hace relación a la capacidad de una solución para cambiar el volumen de un compartimiento dado como el volumen de la célula, cuando se hace uso de este termino siempre deben referirse si es "Hipertonico" o "Hipotonico" en relación a que, por ejemplo en el estado de deshidratacion el liquido extracelular se hace hipertónico en relación al intracelular y el agua buscando igualar la osmolaridad. Basado en esto existen útiles formas de asegurar la hidratación de un paciente en la vida real, a esto se le llama fluido terapia:

Isotónicas al Son NaCl a 0,9% o Dextrosa al 5% tienen como objetivo aumentar el liquido plasma extracelular Hipertónica

NaCl 3%, aumentan la osmolaridad en el LEC y LIC, el aumento en la osm en LIC es consecuencia de que existe ósmosis desde LIC hacia LEC para igualar los gradientes ionicos , utilizadas en pacientes con shock hemorragico de tal manera que el agua de las células pase ahora a la volemia de la sangre.

Hipotonicas

NaCl 0,45% permite la osmosis del LEC al LIC

Realiza el siguiente ejercicio Px con: Na: 150meq/L

Glucosa: 5mg/dL

K: 4 meq/ L

Urea: 32 mg/dL

Calcule si el Px esta debidamente hidratado, y de no ser así que solución aplicaría?

Mecanismos de Transporte Solutos: .- Difusión: Paso de una sustancia una molécula a la vez a favor de un gradiente electroquimico mediante el movimiento continuo de moléculas entre si.

-. Difusion Facilitada: Usa proteinas transportadoras que establecen uniones químicas con los solutos a transportar (transportadores, canales y poros) .- Difusión Simple: por espacios intramoleculares o espacios en la membrana sin uso de proteinas. .- Transporte activo, que como ya saben puede ser primario (Bomba Na/ AtpAsa) o secundario (SGLT)

Factores que determinan la difusión de un soluto o Ley de Fick.

"La tasa de difusion de un soluto es directamente proporcional al coeficiente de difusion de una sustancia, al gradiente de concentracion de una sustancia y al area de superficie dispuesta para el intercambio, e inversamente proporcional al espesor de la barrera". .- Gradiente electroquimico: Fuerza que actua sobre una molecula para facilitar su paso por una membrana es producto de la relacion entre la diferencia de concentraciones de un soluto y de la diferencia de cargas en ambos compartimientos, el potencial de equilibrio de un ion, es decir el voltaje al cual ese ion se encuentra en equilibrio a ambos lados de la membrana se denomina Ecuacion de Nernst y esta dada por el +- Lg61 (Ce/Ci) .- Coeficiente de difusión: a menor tamaño y menor viscosidad y mayor temperatura mayor capacidad para difundir.

Agua: Osmosis El paso de agua de un compartimiento a otro se denomina "Osmosis" el agua se mueve por diferencia de concentración de solutos El agua siempre va de un medio hipotónico a uno hipertónico de un soluto no difusible con la finalidad de volver el medio isotónico, cuando el paso de agua de un compartimiento a otro se detiene se dice que se ha alcanzado la presión osmótica. 1 mOsm/L= 19,3 mmHg

Fuerzas de Straling: Son las que explican por qué el plasma puede salir de los vasos sanguíneos a los tejidos y puede retornar, esto se debe a un equilibrio entre las fuerzas de filtración y las fuerzas de reabsorción, el plasma se filtra por presión hidrostática que es la presión que ejerce el líquido sobre la pared del vaso y se reabsorbe por presión oncotica que es la presión osmótica generada por las proteínas del plasma, es decir como hay más proteínas en el plasma que en el intersticio el agua retorna cuando desciende la presión hidrostática (en los capilares venosos).

Principio de Gibs- Donnan Establece que cuando 2 compartimientos con soluciones están separadas por una membrana permeables a algunos iones (Na, K, Cl) pero no a otros (Aniones orgánicos como proteínas) los iones difusibles se desplazaran por los compartimientos hasta alcanzar un equilibrio eléctrico esto es lo responsable de la distribución asimétrica de iones entre los dos compartimientos. http://www.youtube.com/watch?v=MhSfQio8mp0&spfreload=10 Siempre existirá mayor número de iones en el interior de la célula.

Potencial de Reposo de la membrana plasmática Cuando nos referimos al potencial de reposo es al Voltaje que presenta la membrana en reposo, un voltaje es el resultado del movimiento de cargas (Iones) que pasa atraves de la membrana en reposo los iones se mueven buscando la electroneutralidad del medio, sin embargo este potencial de reposo va a depender de la permeabilidad de la membrana a un ion determinado, hay que recordar que cada ion posee un potencial de reposo que es dado por la ecuación de Nerst, esto es para UN SOLO IÓN NO PARA TODA LA MEMBRANA, la ecuación que utilizamos para calcular el potencial de membrana se llama ecuación de godman (solo sépanlo nunca lo tendrán que calcular), el potencial de reposo es entonces producido por la presencia de iones no difusibles que alteran el flujo de iones y la permeabilidad de la membrana a un ion en especifico, por ejemplo las celulas musculares son muy permeables al K y este tiene un potencial de reposo de -90 mV, el potencial de reposo de un miocito es cercano a -80mV puesto es muy permeable al K.