Resumen Conceptos Previos

Multi, inter y transdisciplina.

La multidisciplina es un proceso mediante el cual varias disciplinas coinciden para cumplir un determinado objetivo. Aun así, en el caso de la multidisciplina, la convergencia no implica un diálogo o interacción entre las partes, ya que cada una se dedicará a la creación y/o estudio del objeto en común desde su marco conceptual o su marco de acción. En la multidisciplina los límites entre las disciplinas reunidas son fácilmente reconocibles.

La interdisciplina, por su parte, es la reunión de varias disciplinas, es decir, implica la multidisciplina, dónde el objetivo en común se aborda desde la unión de las disciplinas: se compone un nuevo marco conceptual y/o marco de acción a partir de los aportes y características propias de cada disciplina. La unión de las disciplinas crea una “nueva” disciplina, que más allá de ser completamente nueva, representa una puesta en común en función del objetivo: lo nuevo nace de la mezcla de los aportes significativos de cada disciplina.

La transdisciplina, como tercer término, representa una relación compleja de disciplinas en la que la creación de un nuevo marco conceptual y de acción son necesarios para hacer posible el abordaje del objeto en común que fue creado por las disciplinas unidas. Es decir, que la transdisciplina implica la creación y el abordaje de un objeto totalmente nuevo que necesita, y merece, la creación de un nuevo marco que no se configure, como en el caso de la interdisciplina, con la puesta en común de saberes individuales. Ese nuevo objeto y su nuevo marco trascienden los objetos y marcos que cada disciplina, por separado o de modo interdisciplinar, se encargaban de estudiar. Todo nos lleva a pensar que la construcción de conocimiento nuevo que incita la transdisciplina, implica que en ella los límites de las disciplinas son inconcebibles, al punto que se hace imposible, o realmente difícil, el reconocimiento de las disciplinas que la conforman: al ser un marco nuevo es un desafío hallar lo que cada disciplina aportó

Forma y tamaño de las células

La célula es una estructura constituida por tres elementos básicos: membrana plasmática, citoplasma y material genético (ADN). Las

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células tienen la capacidad de realizar las tres funciones vitales: nutrición, relación y reproducción.

La forma de las células está determinada básicamente por su función. La forma puede variar en función de la ausencia de pared celular rígida, de las tensiones de uniones a células contiguas, de la viscosidad del citosol, de fenómenos osmóticos y de tipo de citoesqueleto interno.

El tamaño de las células es también extremadamente variable. Los factores que limitan su tamaño son la capacidad de captación de nutrientes del medio que les rodea y la capacidad funcional del núcleo.

Todas las sustancias de las células constituyen el protoplasma que en el 70-85% es agua, excepto en los adipocitos o células grasa, que son electrolitos, proteínas, lípidos e hidratos de carbono. Los electrolitos o hidroelectrolitos son el primer componente. El segundo componente lo constituyen las proteínas (10-20% de la masa celular) que se sintetizan en el RER.

PROTEINAS DE MEMBRANA

Las son de dos tipos:

Proteínas integrales: son aquellas que cruzan la membrana y aparecen a ambos lados de la capa de fosfolípidos. La mayor parte de estas proteínas son glicoproteínas, proteínas que tiene unidos uno varios monosacáridos. La parte de carbohidrato de la molécula está siempre de cada al exterior de la célula. Forman canales estructurales por donde pasan las moléculas hidrosolubles en la que interviene el tamaño, la selectividad de cargas, la concentración externa e interna, etc. Actúan como transportadores y como enzimas.

Proteínas periféricas: estás no se extienden a lo ancho de la bicapa sino que están unidas a las superficies interna o externa de la misma y se separan fácilmente de la misma. Actúan como enzimas en distintas reacciones o reguladores de la función intracelular, ya que están adicionadas o ancladas a las proteínas integrales.

La naturaleza de las proteínas de membrana determina su función:

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Canales: proteínas integrales (generalmente glicoproteínas) que actúan como poros por los que determinadas sustancias pueden entrar o salir de la célula

Transportadoras: son proteínas que cambian de forma para dar paso a determinados productos.

Receptores: Son proteínas integrales que reconocen determinadas moléculas a las que se unen o fijan. Estas proteínas pueden identificar una hormona, un neurotransmisor o un nutriente que sea importante para la función celular. La molécula que se une al receptor se llama ligando.

Enzimas: pueden ser integrales o periféricas y sirven para catalizar reacciones a en la superficie de la membrana

Anclajes del citoesqueleto: son proteínas periféricas que se encuentran en la parte del citosol de la membrana y que sirven para fijar los filamentos del citoesqueleto.

Marcadores de la identidad de la célula

Son glicoproteínas y glicolípidos características de cada individuo y que permiten identificar las células provenientes de otro organismo. Por ejemplo, las células sanguíneas tienen unos marcadores ABO que hacen que en una transfusión sólo sean compatibles sangres del mismo tipo. Al estar hacia el exterior las cadenas de carbohidratos de glicoproteínas y glicolípidos forma una especie de cubierta denominada glicocalix.

El glucocaliz es un revestimiento flotante de hidratos de carbono. Las funciones de los hidratos de carbono en las células son:

- Como receptores de moléculas para captar hormonas, como la insulina, que de esta manera activa las proteínas intracelulares produciendo a posterior una cascada de acciones enzimáticas intracelulares.

- Intervienen en reacciones inmunitarias (reconocimiento de agentes extraños)

Un grupo de proteínas denominadas Moléculas de Adhesión Celular (MAC o CAM por sus siglas en inglés) es el responsable de las interacciones entre células. Estas proteínas corresponden a proteínas integrales de membrana, entre las más importantes tenemos:

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Cadherinas: son responsables de las interacciones entre células similares (interacciones homotípicas) y requieren de Ca ++ para dicha interacción, y entre otras características, se encuentra las de relacionarse (por su porción citosólica) al citoesqueleto Un ejemplos de uniones que contiene cadherina lo constituyen los desmosomas y las uniones adhesivas celulares y que confieren rigidez y fortaleza al conjunto de células que se unen para formar tejidos.

Mitocondrias

Las mitocondrias son orgánulos celulares encargados de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular (respiración celular). Actúan, por lo tanto, como centrales energéticas de la célula y sintetizan ATP a expensas de los carburantes metabólicos (glucosa, ácidos grasos y aminoácidos).

La función más importante de la mitocondria es producir energía. Las moléculas más simples de la nutrición se envían a las mitocondrias para que ser procesadas y crear moléculas cargadas que son combinadas con oxígeno para producir ATP. Este proceso es conocido con el nombre de fosforilación oxidativa

La mitocondria también desempeña un papel fundamental en el proceso de la apoptosis o la muerte celular programada. La muerte anormal de las células debida a la disfunción de la mitocondria puede afectar a la función del órgano.

 La carnitina es una amina cuaternaria sintetizada en el hígado, los riñones y el cerebro a partir de dos aminoácidos esenciales, la lisina y la metionina. La carnitina es responsable del transporte de ácidos grasos al interior de las mitocondrias, orgánulos celulares encargados de la producción de energía.

El principal papel de la carnitina es acelerar el proceso de oxidación de ácidos grasos (y de esta manera la ulterior producción de energía). La deficiencia de carnitina conduce a una disminución sustancial de la producción de energía y al aumento de masa del tejido adiposo.

Papel metabólico

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En los eucariontes, la carnitina se encarga de llevar los grupos acilo al interior de la matriz mitocondrial por medio del siguiente mecanismo:

-La enzima carnitina palmitoiltransferasa I (CPTI), ubicada en la membrana mitocondrial externa, escinde el coenzima A de la molécula de acil-CoA al tiempo que une la carnitina disponible en el espacio intermembranario, originando acilcarnitina; el CoA queda libre y puede salir al citosol para activar otro ácido graso.

-A continuación, una proteína transportadora, llamada carnitina-acilcarnitina translocasa, situada en la membrana mitocondrial interna, transfiere la acilcarnitina a la matriz mitocondrial, donde la carnitina palmitoiltrasnferasa II (CPTII) escinde la carnitina y une al ácido graso una molécula de CoA de la matriz; se regenera así el acil-CoA.

-La carnitina se devuelve al espacio intermembranario mediante la translocasa y puede reaccionar de nuevo con otro acil-CoA, repitiéndose el ciclo.

Fuentes de carnitina

La principal fuente de carnitina son en particular las carnes rojas. Los vegetales contienen cantidades muy pequeñas o incluso nulas de carnitina.

De todas formas, gran cantidad de la carnitina en nuestro organismo se sintetiza en el hígado y los riñones a partir de dos aminoácidos esenciales: la lisina y la metionina. La vitamina C no es esencial para la síntesis de carnitina.

PeroxisomasLos peroxisomas son orgánulos citoplasmáticos muy comunes en forma de vesículas que contienen oxidasas y catalasas. Se originan en el REL. Una de las funciones importantes es en el hepatocito donde desintoxican el 50% de alcohol que bebe una persona. Contienen enzimas catalasas, las cuales unen el peróxido de hidrógeno y oxidan. Este proceso impide la acumulación de sustancias tóxicas en el organismo.

Función

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Los peroxisomas tienen un papel esencial en el metabolismo lipídico, en especial en el acortamiento de los ácidos grasos de cadena muy larga, para su completa oxidación en las mitocondrias, y en la oxidación de la cadena lateral del colesterol, necesaria para la síntesis de ácidos biliares; también interviene en la síntesis de ésteres lipídicos del glicerol (fosfolípidos y triglicéridos) e isoprenoides; también contienen enzimas que oxidan aminoácidos, ácido úrico y otros sustratos utilizando oxígeno molecular con formación de agua oxigenada. El agua oxigenada es un producto tóxico, que se degrada rápidamente dentro del propio peroxisoma por la enzima oxidativa catalasa en agua y oxígeno usando como intermediarios de ciertas sustancias orgánicas (en la ecuación la variable R'). Lo cual ayuda al buen funcionamiento de la célula.

La catalasa es también capaz de utilizar el peróxido de hidrógeno para reacciones de oxidación, como por ejemplo, la oxidación de sustancias tóxicas como los fenoles, etanol, formaldehído, entre otros, las cuales son posteriormente eliminadas. Tal es el mecanismo de detoxificación realizada por el hígado y los riñones, por ejemplo.

Retículo endoplasmático liso

 El retículo endoplasmático liso (REL) es un orgánulo celular que consiste en un entramado de túbulos membranosos interconectados entre sí y que se continúan con las cisternas del retículo endoplasmático rugoso. A diferencia de éste, no tiene ribosomas asociados a sus membranas (de ahí el nombre de liso) y, en consecuencia, la mayoría de las proteínas que contiene son sintetizadas en el retículo endoplasmático rugoso. Es abundante en aquellas células implicadas en el metabolismo de lípidos, la detoxificación, y el almacenamiento de calcio. Constituye la mayor parte del sistema de endomembranas.

Participa en el transporte celular, en la síntesis de lípidos —triglicéridos, fosfolípidos para la membrana plasmática, esteroides, etc. —, en la detoxificación —gracias a enzimas detoxificantes que metabolizan el alcohol y otras sustancias químicas— en la glucogenolisis —proceso imprescindible para mantener los niveles de glucosa adecuados en sangre—, y actúa como reservorio de calcio.

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Funciones

Las proteínas específicas presentes en las membranas del retículo endoplásmico liso varían según el tipo celular, y dependen de las funciones particulares que este orgánulo desempeña:

+ Síntesis de lípidos

La biosíntesis de lípidos se realiza en las membranas del REL. Se sintetizan los fosfolípidos, el colesterol y la mayoría de los lípidos de las nuevas membranas celulares. Los ácidos grasos se sintetizan en el citosol y se incorporan a la cara citosólica de la doble capa lipídica de la membrana reticular lisa. La membrana dispone de una flipasa que transloca los lípidos de la cara citosólica a la luminal.

+ Contracción muscular

La liberación del calcio acumulado en el interior del retículo sarcoplásmico es indispensable para los procesos de contracción muscular.

+ Detoxificación

Consiste en la eliminación de todas aquellas sustancias que puedan resultar nocivas para el organismo. Esta detoxificación requiere procesos de oxidación llevados a cabo por citocromos. Como sustancias tóxicas, se consideran los pesticidas, los conservantes, los barbitúricos, algunos medicamentos y sustancias producidas por células extrañas al organismo. Las células implicadas en la detoxificación pertenecen a órganos como la piel, el intestino, el pulmón, el hígado o el riñón

+ Liberación de glucosa a partir de los gránulos de glucógeno presentes en los hepatocitos

Las reservas de glucógeno hepático se encuentran contenidas en forma de pequeños gránulos adheridos a las membranas del retículo endoplasmático liso. Cuando se requiere energía, el glucógeno se degrada formándose glucosa-6- fosfato en el citoplasma. El retículo endoplasmático liso elimina el grupo fosfato y genera moléculas de glucosa que pueden penetrar en el interior de los sacos del retículo endoplasmático liso y, finalmente, ser exportadas al torrente circulatorio para aumentar las demandas energéticas del organismo.

Retículo endoplásmico rugoso

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El retículo endoplásmico rugoso, es un orgánulo que se encarga de la síntesis y transporte de proteínas de secreción o de membrana. Existen retículos sólo en las células eucariotas. En las células nerviosas es también conocido como cuerpos de Nissl. El término rugoso se refiere a la apariencia de este orgánulo en las microfotografías electrónicas, la cual es resultado de la presencia de múltiples ribosomas en su superficie. El RER está ubicado junto a la envoltura nuclear y se une a la misma de manera que puedan introducirse los ácidos ribonucleicos mensajeros que contienen la información para la síntesis de proteínas. Está constituido por una pila de membranas que en su pared exterior presentan adosados.

El retículo endoplásmico rugoso se encuentra muy desarrollado en aquellas células que participan activamente en la síntesis de proteínas, como las células acinares del páncreas o las células secretoras de moco que revisten el conducto digestivo. Está presente en todas las células, excepto en las procarióticas y en los glóbulos rojos de mamíferos, aunque su distribución depende del tipo celular del que se trate.

Funciones

Las funciones del retículo endoplasmático rugoso están relacionadas con la composición bioquímica de sus membranas, que es diferente a la de la membrana plasmática o la del retículo endoplasmático liso. El retículo endoplasmático rugoso contiene en su membrana enzimas implicadas en diversas funciones:

+ Síntesis y almacenamiento de proteínas

Las enzimas implicadas se sitúan de manera simétrica, siendo distintas las de la cara citosólica de las de la cara luminal. Las proteínas se sintetizan en los ribosomas que van adheridos a la membrana citosólica del retículo endoplasmático rugoso. Al mismo tiempo que se sintetizan, y mediante un complejo mecanismo, pueden quedarse en la membrana como proteínas transmembrana o pasar al lumen intermembranoso para ser exportadas a otros destinos, incluido el exterior celular.

+ Glucosilación de las proteínas

La mayor parte de las proteínas sintetizadas y almacenadas en el retículo endoplasmático rugoso, antes de ser transportadas a otros orgánulos citoplásmicos (aparato de Golgi, lisosomas), a la membrana plasmática o al exterior de la célula, deben ser glucosiladas para

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convertirse en glucoproteínas. Este proceso se realiza en el lumen del retículo, gracias a los oligosacáridos pueden pasar del lado citosólico al luminal debido al movimiento de flip-flop de un lípido transportador, el dolicol.

Aparato de Golgi

El aparato de Golgi es un orgánulo presente en todas las células eucariotas. Pertenece al sistema de endomembranas. Está formado por unos 80 dictiosomas (dependiendo del tipo de célula), y estos dictiosomas están compuestos por 40 o 60 cisternas (sáculos) aplanadas rodeados de membrana que se encuentran apilados unos encima de otros, y cuya función es completar la fabricación de algunas proteínas. Funciona como una planta empaquetadora, modificando vesículas del retículo endoplasmático rugoso. El material nuevo de las membranas se forma en varias cisternas del aparato de Golgi. Dentro de las funciones que posee el aparato de Golgi se encuentran la glicosilación de proteínas, selección, destinación, glicosilación de lípidos, almacenamiento y distribución de lisosomas, al igual que los peroxisomas, que son vesículas de secreción de sustancias. La síntesis de polisacáridos de la matriz extracelular.

Funciones:

La célula sintetiza un gran número de diversas macromoléculas necesarias para la vida, y el aparato de Golgi se encarga de la modificación, distribución y envío de dichas macromoléculas en la célula. Modifica proteínas y lípidos (grasas) que han sido sintetizados previamente tanto en el retículo endoplasmático rugoso como en el liso y los etiqueta para enviarlos a donde corresponda, fuera o dentro de la célula. Las principales funciones del aparato de Golgi son las siguientes:

- Modificación de sustancias sintetizadas en el RER: En el aparato de Golgi se transforman las sustancias procedentes del RER. Estas transformaciones pueden ser agregaciones de restos de carbohidratos para conseguir la estructura definitiva o para ser proteolizados y así adquirir su conformación activa.

- Secreción celular: Las sustancias atraviesan todos los sáculos del aparato de Golgi y cuando llegan a la cara trans del dictiosoma, en

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forma de vesículas de secreción, son transportadas a su destino fuera de la célula, atravesando la membrana citoplasmática por exocitosis.

- Producción de membrana plasmática: Los gránulos de secreción cuando se unen a la membrana en la exocitosis pasan a formar parte de esta, aumentando el volumen y la superficie de la célula.

- Formación de los lisosomas primarios.

- Formación del acrosoma de los espermios.

Lisosomas

Los lisosomas son orgánulos donde se produce la degradación de moléculas que provienen desde la endocitosis o del interior celular a partir de fagocitosis. Se diferencian de los endosomas porque no poseen receptores para la Manosa 6 Fosfato. Metchnikoff y sus colaboradores articularon a finales del siglo XIX la idea de que el material fagocitado era digerido en compartimentos intracelulares acidificados. Estos compartimentos fueron denominados lisosomas y aparecen en todas las células eucariotas. Son corpúsculos generalmente esféricos de dimensiones variables, con una unidad de membrana y pueden llegar a representar el 5 % del volumen celular, dependiendo de la tasa de digestión que se esté llevando en la célula.

No todos los lisosomas son iguales y pueden contener juegos diferentes de enzimas. Cualquier defecto en alguna de las enzimas que existen en los lisosomas puede acarrear graves consecuencias, puesto que los productos que ellas deberían degradar quedarían almacenados en la célula como productos residuales. Por ejemplo, la enfermedad de la glucogenosis tipo II. En estos individuos la β-glucosidasa, que cataliza la degradación del glucógeno, está ausente y por ello hay grandes acúmulos de glucógeno en los órganos, que suelen ser letales. Los lisosomas reciben distintos nombres según el estado de degradación de las moléculas que contienen: primarios, secundarios y cuerpos residuales. Los cuerpos residuales contienen material que ya no puede ser degradado y quedan almacenados en el interior celular o se fusionan con la membrana plasmática expulsando dicho material el medio extracelular.

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Hay tres vías por donde llegan a los lisosomas las moléculas que se tienen que degradar:

a) Los lisosomas son considerados como la estación final de la vía endocítica. La mayoría de las moléculas que van a ser degradadas por esta vía tienen que pasar previamente por los endosomas. Las proteínas que no se reciclan de nuevo a la membrana plasmática o al TGN del aparato de Golgi desde los compartimentos endosomales son degradas en los lisosomas. La formación de los lisosomas es un asunto controvertido. Unos autores proponen que se forman por gemación o maduración a partir de los endosomas tardíos que ya contienen todas las enzimas degradativas necesarias así como las moléculas a degradar. Otros autores proponen que los lisosomas son orgánulos independientes de los endosomas y que reciben vesículas desde los endosomas o se producen fusiones entre endosomas tardíos y lisosomas.

b) Las partículas obtenidas por fagocitosis siguen una vía propia. Las partículas como bacterias o restos celulares quedan en el interior celular englobadas por membrana formando un compartimento que madurará y se convertirá en el denominado fagosoma. La degradación de estas partículas se produce cuando se fusionan los fagosomas con los lisosomas.

Autofagia

c) Una tercera vía de llegada de moléculas a los lisosomas es la autofagia. Es un proceso ubicuo por el que los orgánulos deteriorados o material interno celular son eliminados.

Pero además a los lisosomas han de llegar las hidrolasas ácidas encargadas de la degradación. Éstas se empaquetan en vesículas en el TGN del aparato de Golgi, las cuales se fusionarán con los endosomas tardíos y desde ahí llegan a los lisosomas. El mecanismo de selección de estas enzimas lo vimos en el apartado dedicado a los endosomas.

Se ha creído tradicionalmente que los lisosomas tienen una intercomunicación muy limitada en la ruta vesicular cuando se compara con cualquier otro compartimento membranoso y se han considerado como un compartimento terminal. Durante los últimos años se han ido acumulando evidencias acerca de otra función de los lisosomas: su capacidad de participar en una exocitosis regulada.

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Apoptosis

Muerte celular programada. Es una destrucción controlada de la célula que no provoca daño a los tejidos. El proceso puede ser iniciado por la misma célula, por el tejido circundante o por el sistema inmunitario.

La apoptosis es una destrucción o muerte celular programada o provocada por el mismo organismo, con el fin de autocontrolar su desarrollo y crecimiento, está desencadenada por señales celulares controladas genéticamente. La apoptosis tiene una función muy importante en los organismos, pues hace posible la destrucción de las células dañadas, evitando la aparición de enfermedades como el cáncer, consecuencia de una replicación indiscriminada de una célula dañada.

Por ejemplo, como sucede con el recambio normal o fisiológico del glóbulo rojo cada 90 a 120 días primordialmente en el bazo, o la hemorragia menstrual de una mujer por descamación del endometrio, la liberación de un óvulo y la atresia de otro, etc. Produce un gasto de energía sin comprometer a las células vecinas o producir inflamación.

En contraste con la necrosis —que en realidad no es una forma de muerte celular, sino que ocurre después de la muerte— resultante de un daño agudo a los tejidos, la apoptosis es un proceso ordenado, que generalmente confiere ventajas al conjunto del organismo durante su ciclo normal de vida.3 Por ejemplo, la diferenciación de los dedos humanos durante el desarrollo embrionario requiere que las células de las membranas intermedias inicien un proceso apoptótico para que los dedos puedan separarse.

Necrosis

La necrosis es la expresión de la muerte patológica de un conjunto de células o de cualquier tejido, provocada por un agente nocivo que causa una lesión tan grave que no se puede reparar o curar. Por ejemplo, el aporte insuficiente de sangre al tejido o isquemia, un traumatismo, la exposición a la radiación ionizante, la acción de sustancias químicas o tóxico(a)/s una infección, o el desarrollo de una enfermedad autoinmune o de otro tipo. Una vez que se ha producido y desarrollado, la necrosis es irreversible. Es una de las dos expresiones morfológicas reconocidas de muerte celular dentro de un tejido vivo.

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Cuando todos los mecanismos de adaptación y de resistencia se han agotado sobreviene la muerte celular.

Comprende un estado irreversible de la célula, con incapacidad de mantenimiento de la integridad de la membrana plasmática y escapatoria de elementos citoplasmáticos, desnaturalización de las proteínas por acción de los lisosomas (autolisis) o proveniente de enzimas líticas de leucocitos vecinos (heterolisis); ya que la necrosis atrae los componentes de la inflamación.1 Todos estos cambios condenan a la célula a perder su función específica, y solamente forma parte de restos celulares que serán fagocitados por los macrófagos. Si bien, la necrosis es, en la mayoría de los casos irreversible, no resulta mortal siempre y cuando el tejido dañado no forme parte de un órgano vital, habiendo casos donde se extiende por más del 90% de la piel del paciente, estando este vivo.

Los cambios típicos de una célula necrótica son: aumento de la eosinofilia y apariencia homogénea, por perdida de ARN y por desnaturalización proteica; aparición de la figura de mielina; en el núcleo cariolisis (rompimiento del núcleo), picnosis (reducción del tamaño del núcleo) y cariorrexis (fragmentación del núcleo).

Produce daño de la célula afectada y de las que la rodean desencadenado por el proceso de agresión al estimular el proceso inflamatorio, por lo cual el medio interno sufre modificaciones. Por ejemplo, las células cancerosas que al no morir programadamente generan un gasto excesivo y no controlado de energía.

Medio Interno

La unidad estructural, histológica y anatómica de los seres vivos es la célula y cada una de ellas se organiza en tejidos, órganos y aparatos, orientados hacia el cumplimiento de una función específica. En el hombre, así como en todos los organismos complejos, la unidad funcional está representada por cada una de sus células más el ambiente externo de las mismas que recibe el nombre de medio extracelular o medio interno. Es decir, los componentes intercelulares que los unen, mantienen, transportan y modifican las funciones celulares, se denomina líquido extracelular o medio interno.

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Prácticamente, todas las células viven en un medio esencialmente idéntico, el medio extracelular, que por esta razón se llama medio interno. Los líquidos circundantes que rodean a la célula son el intersticial (entre célula y célula) y el extravascular o intravascular, en estado dinámico y permanente de cambio bidireccional con el intersticial.

Teniendo en cuenta que el organismo es una solución, describiremos sus componentes:

* El agua (el solvente de la solución) representa el 40-60% del peso corporal de un individuo, y es su principal constituyente. El agua se ingiere en mayores cantidades que todas las demás sustancias y es la que más se excreta. Es el vehículo de los principales nutrientes y productos de excreción.

* Pero el agua no se encuentra sola en los organismos vivos y se ha visto que se organiza mejor en presencia de otras sustancias (solutos de la solución). Estas sustancias son iones y moléculas organizadas de muy diversas maneras. En condiciones ambientales y fisiológicas normales, el contenido de agua de cada individuo es casi constante, variando en cantidades insignificantes y existiendo sólo una diferencia dinámica que el organismo se encarga de compensar en un par de horas.

Con el crecimiento y el envejecimiento hay una disminución del agua corporal total. También el agua es porcentualmente menor en mujeres que en varones, y ello se debe a que la mujer tiene mayor contenido de tejido graso, y la grasa neutra es prácticamente libre de agua.

Límites:

Está constituido por las membranas biológicas, compuestas por lípidos y proteínas. Definen los espacios o compartimentos del organismo. Es muy importante que Ud. reconozca que la membrana celular es el límite de este sistema: la composición en un lado y el otro de ella es diferente. A su vez, es un sistema en sí mismo.

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Reservorios:

Los espacios bien definidos por las membranas constituyen los compartimentos líquidos. La masa acuosa de nuestro organismo se halla distribuida en dos grandes compartimentos:

1. La mayor parte del agua (2/3) se encuentra dentro de las células. Este compartimiento se llama líquido intracelular (LIC)

2. El 1/3 restante se encuentra fuera de las células. Este compartimiento recibe el nombre de líquido extracelular (LEC) o medio interno. Este espacio, a su vez, comprende los compartimentos líquidos intersticial e intravascular.

Debido a que el líquido intravascular se obtiene fácilmente (mediante la centrifugación de una muestra de sangre se logran separar los elementos formes del líquido), se utiliza el plasma como representativo del medio interno o líquido extracelular.

El plasma constituye el 54% de la sangre (el 45% restante consiste en glóbulos rojos, y 1% glóbulos blancos y plaquetas). El 92% del plasma es agua, y el 8% está constituido por moléculas esenciales para la vida (glucosa, aminoácidos, ácidos grasos, hormonas (como insulina, adrenalina, aldosterona) e iones (como sodio y calcio).

El agua se distribuye y pasa de un compartimento a otro, dependiendo de:

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* La permeabilidad de la barrera existente entre los compartimentos (la mayoría de las membranas son permeables al agua, de manera que éste factor es prácticamente inexistente, siendo las excepciones el nefrón distal y los conductos de las glándulas sudoríparas).

Es de esta manera en que pueden pasar sustancia de un compartimento a otro. Tipos de Transporte:

*Pueden ser pasivos cuando no gastan energía:

Difusión: Es el movimiento continuo de moléculas a través de la membrana. Puede ser:

- Simple: Las moléculas pasan de un lado a otro por canales (son proteínas). Pueden ser Selectivas: por su forma y constitución química seleccionan cuál molécula transcurre y cual no. Por compuertas: operadas por voltaje o cambios químicos (o ligando).

-Facilitada: necesita de moléculas transportadoras. La cantidad de solutos de cada compartimiento (es el elemento determinante)

*Puede ser Transporte activo cuando hay gasto de energía:

- Primario: Cuando usa el Transporte Activo directamente: Ejemplo: Bomba de Na/ K.

- Secundario: la energía gastada por la bomba crea la diferencia de potencial para atraer o rechazar un ion. Ejemplo: Co transporte de Glucosa y Aminoácidos.

La cantidad de solutos en cada compartimento está regulada, a su vez, por:

1.- Los mecanismos de transporte de membrana (hacen pasar los solutos de uno a otro compartimento). Constituyen verdaderos canales o túneles en las membranas por donde pasan algunos solutos y otros no. Por ejemplo, la bomba de Na-K ATPasa.

2.- Las fuerzas que operan en las barreras compartimentales, son: el equilibrio de Gibss Donnan y las fuerzas de Starling.

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Aspectos funcionales del medio interno

El líquido extracelular está constituido para auxiliar al metabolismo celular, a través del cual reciben nutrientes, oligoelementos, vitaminas, O2, etc. También eliminan el CO2 producto del catabolismo celular, hacia el exterior mediante el torrente sanguíneo.

Los elementos extracelulares necesarios para la supervivencia de una célula son nutrientes como: glucosa, aminoácidos, ácidos grasos y oxígeno, y los iones como cloro, sodio, etc. En el medio intracelular predominan iones fundamentales para la función de las células como son el fósforo, potasio y magnesio.

La principal función en un organismo es mantener su equilibrio interno. Esto involucra mantener constante la concentración, en el plasma, de ciertas moléculas e iones que son esenciales para la vida. Esta propiedad de regulación del cuerpo se la llamó homeostasis.

Homeostasis es el equilibrio dinámico que mantiene las condiciones constantes en el medio interno. Prácticamente todos los tejidos y órganos del cuerpo realizan funciones que ayudan a mantener la homeostasis. De esta manera, el medio interno constituye un gran sistema que contiene, a su vez, una gran variedad de subsistemas (circulatorio, respiratorio, digestivo, renal, osteomioarticular, nervioso, endocrino, etc.) que contribuyen al funcionamiento en armonía.

Función del sistema linfático y el MI

El sistema linfático colabora en la regulación del medio interno. Forma parte del sistema de vasos. Es una vía de acceso por el cual el líquido de los espacios intersticiales puede desplazarse hacia el corazón y por medio de este al sistema vascular general, y así contactarse con la sangre.

Una de las funciones de este sistema es volver al torrente sanguíneo componentes esenciales del líquido intersticial, que tienen alto peso molecular (como proteínas), y no pueden retornar al sistema sanguíneo general por el sistema de capilares venosos.

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Función del sistema circulatorio o cardiovascular y el MI

El sistema venoso cumple la importante función de retornar la producción de las células, de los espacios intercelulares ocupados por el líquido intersticial, hacia el corazón.

Todas las células son alcanzadas por los capilares, por lo cual reciben del líquido extracelular, ya sea por del plasma o de los espacios intersticiales, los nutrientes o hidroelectrolitos necesarios.

Balance de agua

La relación entre el agua que entra y que sale del organismo se llama balance de agua. Normalmente, durante las 24 horas del día, los ingresos de agua guardan una similitud con los egresos, de tal manera que el balance final es cero.

Las pérdidas se modifican en circunstancias no fisiológicas:

a) Piel.

b) Respiratoria.

c) Por vía renal.

c) Digestiva.

La importancia de conocer el balance de agua es que cuando se modifican cualquiera de estos factores, también se modifica el volumen de los compartimentos. Así la ingesta de agua, la deshidratación, la infusión intravenosa de diferentes soluciones, la pérdida de grandes cantidades de líquido desde el tubo digestivo (diarrea, vómitos) y las pérdidas de líquido por el sudor (zona cálida o posterior a actividad física) o por los riñones, determinan cambios importantes en el medio interno y las células. Como consecuencia se desencadena mecanismos compensatorios homeostáticos para volver al equilibrio anterior.

Por ejemplo, aumentan las pérdidas cuando un individuo tiene diarrea; o cuando tras una actividad física intensa (correr) aumenta su frecuencia respiratoria y la temperatura corporal (pérdida por la piel por traspiración).

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Ante estas pérdidas el cuerpo desencadena mecanismos que tienden a recuperar el estado anterior, estimulando la sensación de la sed (para aumentar los ingresos) y secretando una hormona (ADH: antidiurética) que actúa a nivel renal ahorrando agua.

Cuando las pérdidas son de magnitud tal (por ejemplo, una hemorragia severa, vómitos profusos, diarrea crónica) que los mecanismos compensatorios son insuficientes para restablecer el equilibrio, es necesario reponer la cantidad que se perdió por medio de una infusión intravenosa de soluciones parenterales.

Todo lo anterior sirve para que, cada vez que usa un “suero” deberá valorar los aportes que está realizando:

Soluciones parenterales

Clasificación de las soluciones parenterales de acuerdo a su osmolaridad:

1.- hipertónicas o hiperosmolares

2.- hipotónicas o hipoosmolares

3.- isotónicas o isosmóticas

Si se añade una solución isotónica al compartimento líquido extracelular, la osmolaridad del LEC no cambia, por ser la misma. No se produce movimiento de agua, por lo tanto el único efecto es un aumento del volumen del LEC.

Sin embargo, si se añade una solución hipertónica al LEC, la osmolaridad aumenta y causa salida de agua desde el interior hacia el exterior de las células (achicamiento celular).

Finalmente, si se administra una solución hipotónica, la osmolaridad del LEC disminuye, penetrando parte del líquido a las células (encharcamiento o hinchazón celular).

Además, con frecuencia se administran diferentes tipos de soluciones intravenosas para nutrir a los pacientes que no pueden ingerir cantidades adecuada de alimento por la vía natural. Las soluciones más utilizadas son las glucosadas.

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¿Qué es el pH?

Cuando se habla de la regulación del equilibrio ácido-base, se habla en realidad de la regulación de la concentración de iones hidrógenos (H+) en los líquidos corporales. Se ha introducido el concepto de pH para expresar la concentración de los iones hidrógenos. Pequeños cambios en la concentración de iones hidrógeno pueden producir grandes alteraciones en las reacciones químicas celulares. Por este motivo, la regulación de la concentración de los iones hidrógeno es uno de los aspectos más importante de la homeostasis.

Considerando al pH como un subsistema del medio interno, y que merece una tratado aparte por la importancia de su conocimiento, pasamos a describir el concepto de pH, sus aspectos estructurales, funcionales y la forma de evaluar el estado ácido-base del organismo.

En las personas normales la concentración de H+ es de 40 nanomoles/l de plasma. En comparación con la concentración de otros cationes, es relativamente pequeña. Por ejemplo, por litro de plasma hay aproximadamente 142 millones de nanomoles de Na+ y 4 nanomoles de K+. Por lo tanto la cantidad de H+ en el plasma es más o menos la millonésima parte de la cantidad de cationes.

Escala de pH

Si tomamos la disociación del agua pura, la misma se produce según la siguiente reacción:

En el momento que se logra el equilibrio en ésta ecuación, la concentración de hidrogenión es igual a la concentración de hidroxilos, y cada uno tiene un valor de 10-7. Como el logaritmo de 10-7 es igual a 7, el pH neutro del agua pura es igual 7. De esta manera se elabora una escala simple para expresar la concentración de hidrogeniones. Esta escala va desde un valor 0 (que representa la máxima concentración de

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H+) hasta 14 (que representa una concentración máxima de OH-, sin iones H+ presentes).

* Hidrogenión (H+): los líquidos corporales además de contener cationes y aniones, contienen el protón H+ o hidrogenión. En las soluciones acuosas, hay poco o ningún protón H+ en forma de protones simples. Casi todos los protones de H+ de las soluciones acuosas se hallan en reacción con agua formando iones hidratados.

* Ácidos: se denominan ácidos a las sustancias que tienden a entregar iones H+ a la solución.

* Bases: se denominan bases a las sustancias que tienden a tomar iones H+ de la solución.

Así, se denominan ácidos o bases fuertes a aquellas sustancias que entregan o aceptan respectivamente muchos iones H+ de la solución. De la misma manera, se denominan ácidos o bases débiles a aquellas sustancias que entregan o aceptan respectivamente pocos iones H+ de la solución.

Como el pH constituye un subsistema del medio interno, comparte las características estructurales del mismo. Así, los límites estarán formados por las barreras compartiméntales y los reservorios estarán constituidos por los compartimentos líquidos del organismo.

El organismo mantiene el pH, o lo que es lo mismo la concentración de H+, dentro de un valor estable a través de un equilibrio homeostático.

Continuamente ingresan y se eliminan ácidos del cuerpo humano. La fuente de ácidos en nuestro organismo es doble:

1. Carga ácida proveniente de la dieta, representada por ácidos fijos, que es de 1 mEq/kg de peso/día. Depende de la ingestión de proteínas (aminoácidos) principalmente. Esta carga de ácidos fijos es manejada y eliminada por los riñones.

2. Carga ácida constituida por dióxido de carbono (CO2), generado metabólicamente a nivel celular. Diariamente se producen unos 13.000 a 15.000 nmol/día de CO2. Esta producción metabólica de CO2 es manejada y eliminada por los pulmones.

El organismo posee tres mecanismos o líneas de defensa para mantener el pH en valores compatibles con la vida:

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1. Amortiguadores. El manejo instantáneo de la carga ácida es realizado por las sustancias llamadas amortiguadoras, tampones o buffer. Las sustancias amortiguadoras desarrollan rápidamente su acción (fracción de segundos) previniendo de esta forma cambios excesivos en la concentración de iones hidrógenos.

2. Regulación pulmonar de la pCO2. Cuando la concentración de iones H+, aumenta en forma manifiesta se produce una estimulación del centro respiratorio. En consecuencia aumenta la ventilación pulmonar, y puede ser eliminada una mayor cantidad de CO2, provocando un descenso en la concentración de iones H+ que estaba aumentada (dicha acción se cumple en aproximadamente 3 minutos).

3. Resorción y eliminación renal de bicarbonato y la excreción de ácidos. Cuando la concentración de H+ se modifica significativamente, los riñones producen una orina ácida o alcalina, ayudando también al reajuste del equilibrio. El riñón manejará la carga de ácidos como órgano más poderoso, pero requiriendo horas o días para reajustar las alteraciones en los valores de pH.

Cálculo del pH

Decíamos que en condiciones normales el pH de los líquidos corporales se mantiene en un valor estable. La carga de ácidos modifica en forma inmediata la proporción de ácidos y bases contenidos en los mismos, de manera que analizando la relación entre estos dos componentes se consigue determinar el valor real del pH.

Hendersson y Hasselbach tomaron como determinantes de pH la relación existente entre el ácido y la base existente en el buffer bicarbonato/ ácido carbónico. El desarrollo de la ecuación nos permitirá conocer el pH de una solución a través de una relación logarítmica de sus componentes.

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El numerador de la fórmula (CO3H-) es el componente metabólico y está manejado por el sistema renal, mientras que el denominador (CO2) es el componente respiratorio y está manejado por el sistema respiratorio.

Si el CO3H- y CO2 disueltos son iguales, el logaritmo de 1 es 0 y por lo tanto el pH será de 6.1. Se deduce así que un aumento del CO3H- o una disminución del CO2 aumentará el pH, y un aumento del CO2 o una disminución del CO3H- desplazará el equilibrio hacia el lado ácido, es decir que descenderá el pH.

Habíamos visto que cerca del 80% de la capacidad buffer del líquido extracelular lo constituye el sistema bicarbonato/ ácido carbónico. El valor normal promedio de bicarbonato en plasma es de 24 mEq/l y la concentración promedio de ácido carbónico es 1.2 mEq/L (el valor de CO3H2 puede ser calculado multiplicando la pCO2 por 0.03). Así la razón bicarbonato/ ácido carbónico es normalmente 20:1. Como el logaritmo de 20 es 1.3, y sumando el pK (6.1) el resultado es 7.4, que es el valor normal del pH en sangre arterial.

Enfoque clínico de los trastornos ácido-base

Habíamos dicho que en el hombre la homeostasis de los ácidos y bases logra conservar el pH arterial sistémico dentro de un límite estrecho a pesar de las cargas de ácidos y álcalis que se originan por ingestión y degradación diaria de alimentos.

Tengamos bien presente que el pH está determinado por la proporción de CO3H- y pCO2, y no por la cantidad absoluta de cada uno de ellos. En consecuencia, una concentración normal de CO3H- o de pCO2 no necesariamente significa que el pH es normal. A la inversa, un pH normal no implica que el CO3H- o la pCO2 sean normales.

Hay dos grandes tipos de trastornos ácido-base:

1.- respiratorio

2.- metabólico

Así tenemos cuatro patentes clásicas de trastornos ácido-base:

1.- acidosis metabólica

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3.- acidosis respiratoria

4.- alcalosis respiratoria

Hay que tener en cuenta que los trastornos metabólicos primarios pueden originar una respuesta respiratoria secundaria, y los trastornos respiratorios primarios originan una respuesta metabólica secundaria. Esta respuesta recibe el nombre de compensación o anormalidad secundaria.

Es muy importante reconocer que las respuestas compensadoras tienen límites. Por ello, siempre que las respuestas compensadoras estén comprendidas dentro de esos límites, es que hablamos de un trastorno simple. Cuando sucede lo contrario, estamos en presencia de un trastorno mixto.

Acidosis

En medicina, la acidosis puede definirse como aquellas situaciones clínicas en las que existe un trastorno hidroelectrolítico en el equilibrio ácido-base en el que predomina un aumento en la concentración de hidrogeniones. Según su causa, la acidosis puede ser acidosis respiratoria o acidosis metabólica. La acidosis puede conducir a acidemia, la cual viene definido por un pH sanguíneo inferior a 7.35, no siempre que existe acidosis se produce acidemia, pues el organismo adopta una serie de mecanismos compensadores que intentan mantener el pH dentro de límites normales, de tal forma que en la acidosis compensada no existe acidemia y el pH se encuentra dentro de límites normales.

La acidosis metabólica se produce como resultado de un aumento marcado en la producción endógena de ácidos como ocurre en la cetoacidosis o en la acidosis láctica, por la pérdida de los depósitos de bicarbonato como ocurre en las diarreas o por acumulación progresiva de ácidos endógenos cuya excreción está alterada por una insuficiencia renal progresiva.

La acidosis metabólica (MA) es una alteración ácido-base encontrado con frecuencia en pacientes en estado crítico, ésta incluye muchos factores, incluyendo la acidosis láctica, la cetoacidosis, insuficiencia

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renal, y otros. Si la retención de ácido es lo suficientemente grande, se activan tres respuestas fisiológica adaptativas:

1) Se estimula la ventilación en cuestión de minutos (hipoventilación).

2) El riñón responde a la acumulación neta de ácido mediante el aumento de la reabsorción de HCO3-- en el túbulo proximal y la rama ascendente gruesa, y

3) Se aumenta la producción del tampón amoníaco

En general se acepta que los cambios de la concentración de H+ en la sangre se producen como resultado de cambios en la tensión parcial de dióxido de carbono (pCO2) y por los ácidos volátiles y no volátiles o fijos (ácidos clorhídrico, sulfúrico, láctico, etc.) Estos ácidos fijos no pueden ser eliminados por el pulmón siendo el riñón el principal órgano responsable en la eliminación de los mismos.

Clínicamente, se hace referencia a los cambios en los ácidos volátiles como respiratorio y los cambios en los ácidos no volátiles como metabólico. Existen tres métodos cuantificar el componente metabólico, ya sea mediante el uso de HCO3-(en el contexto de pCO2), el exceso de base estándar (SBE), o la diferencia de iones fuertes (SID).

La acidosis respiratoria es debida a aumento del ácido carbónico circulante, al no producirse una eliminación normal del dióxido de carbono por vía respiratoria como resultado de una hipoventilación alveolar por insuficiencia respiratoria. Cuando el CO2 se une con el agua, por medio de la anhidrasa carbónica se convierte en ácido carbónico, un ácido débil que se disocia parcialmente en bicarbonato y cationes hidrógeno, estos iones de hidrógeno son los causantes de incremento de acidez plasmático.

Las causas de acidosis respiratoria son:

*Enfermedad pulmonar obstructiva crónica: Es la causa más frecuente de insuficiencia respiratoria y por lo tanto de acidosis respiratoria.

*Asma bronquial: En los casos de crisis asmática grave.

*Síndrome de apnea obstructiva del sueño.

*Infecciones pulmonares graves como la neumonía.

*Edema agudo de pulmón.25

*Síndrome de dificultad respiratoria aguda.

*Deformidades de la caja torácica.

*Parálisis muscular generalizada, por parálisis de los músculos respiratorios, como ocurre en algunas enfermedades del sistema nervioso avanzadas.

*Hipertermia maligna.

*Retención de anhídrido carbónico, por hipotiroidismo.

Alcalosis

La alcalosis (o alcalemia) es un término clínico que indica un trastorno hidroelectrolítico en el que hay un aumento en la alcalinidad (o basicidad) de los fluidos del cuerpo, es decir, un exceso de base (álcali) en los líquidos corporales. Esta condición es la opuesta a la producida por exceso de ácido (acidosis). Se puede originar por diferentes causas.

El mecanismo subyacente consiste en la acumulación de bases o pérdida de ácidos sin una pérdida equivalente de bases en los líquidos del organismo, lo que provoca una reducción en la concentración de iones hidrógeno en el plasma sanguíneo arterial. Generalmente se utiliza este término en aquellos casos en que el pH arterial es mayor a 7,45.

Siendo los pulmones y los riñones los que regulan el estado ácido/básico del cuerpo, la disminución en el nivel de dióxido de carbono o el aumento del nivel de bicarbonato son las causas directas de este fenómeno. La alcalosis respiratoria se debe a una ventilación excesiva de los pulmones. Se produce también cuando una persona asciende a altitudes elevadas. El bajo contenido de oxígeno del aire estimula la respiración, lo que hace que se pierda demasiado CO2 y aparezca una alcalosis respiratoria leve. El riñón trata de compensar esa alcalosis con un aumento en la excreción de ácido carbónico.

La alcalosis metabólica es ocasionada por un exceso de bicarbonato en la sangre.

La alcalosis hipoclorémica (baja concentración del ion cloro en el plasma sanguíneo) es aquella causada por una deficiencia o pérdida extrema de cloruro (que puede ser debido a vómitos persistentes). En esos casos,

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los riñones compensan la pérdida de cloruros mediante la conservación de bicarbonato.

La alcalosis hipopotasemica se debe a la reacción del riñón a una deficiencia o pérdida extrema de potasio que puede ser provocada por el uso de algunos medicamentos diuréticos.

La alcalosis compensada se presenta cuando el cuerpo ha compensado parcialmente la alcalosis, alcanzando el equilibrio normal ácido/básico, aún cuando los niveles de bicarbonato y dióxido de carbono permanezcan anormales en términos absolutos.Y cuando hay problemas gastrointestinales la alcalosis es nula.

Síntomas

Pueden presentarse cuadros de confusión, con mareos, náuseas y vómitos, a menudo acompañados de temblores, espasmos musculares, y entumecimiento en la cara o las extremidades. Es lo que pasa cuando se va a las alturas.

Tratamiento

El tratamiento de la alcalosis depende de la causa específica. Para corregir las pérdidas químicas se pueden necesitar medicamentos. También es necesario controlar los signos vitales (temperatura, pulso, frecuencia respiratoria y presión sanguínea).

Para la alcalosis respiratoria se debe aumentar el espacio no oxigenado (inhalación de CO2 por medio de una bolsa o funda).

La mayoría de los casos de alcalosis responden bien al tratamiento. Normalmente, los individuos con riñones y pulmones sanos no experimentan una alcalosis significativa.

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